天线外场测试转台结构技术研究

根据天线外场测试转台的技术要求,通过对几种转台传动型式的分析,提出了新型转台的结构方案,提供了许多有实用价值的数据.     

主动补偿式超低干扰力矩气浮转台的设计

由于微纳卫星反作用飞轮的输出力矩与气浮转台的干扰力矩属于同一量级,故无法直接采用气浮转台实现微纳卫星姿态动力学仿真及姿控系统的地面试验验证。为了解决这一问题,设计并研制了主动补偿式超低干扰力矩气浮转台。对气浮转台的干扰力矩进行分析,提出了3种减小干扰力矩的方法:通过优化设计,降低了黏滞阻尼力矩;通过配置斜向节流孔,并单独供气,产生大小可调的主动涡流以抵消气浮轴承的固有涡流,从而降低涡流力矩;利用气浮轴承的摆动特性实现高精度平衡调节,减弱了重力诱导力矩。最后,设计了微小力矩测量装置,测量了剩余干扰力矩并基于测试结果来指导涡流力矩和重力诱导力矩补偿过程。测试结果显示:气浮转台实现的干扰力矩小于5×10-5 Nm,小于反作用飞轮的最小输出1×10-4 Nm,满足微纳卫星姿态动力学及控制的地面验证需求。     

偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法

针对液体静压转台在承受偏载运行时,转台上下导轨面易发生刮擦的现象,为解决传统解析计算方法难以建立偏载静压转台转动状态下承载力及倾覆力矩数学模型,且传统CFD计算方法无法实现对几何边界运动变化的流体域进行建模计算的难题,提出偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法。该方法采用自定义程序实现对静压转台旋转时油膜形态变化的控制;利用弹簧光顺模型更新因转台倾斜方向改变引起的油膜网格变形;将油膜旋转动边界转换为静止边界,有效避免转台旋转引起的网格畸变。采用该方法进行计算,能利用同一模型实现对不同油膜厚度、不同倾斜位移率的油膜进行仿真,避免重复建模,提高了计算效率;能形象再现油膜三维流场压力分布的动态变化过程,计算结果体现了转台运动对流场分布的影响,更贴近工程实际。利用所提出的方法对国产某典型静压转台的承载力及倾覆力矩进行计算,并建立静压转台试验系统,对偏载静压转台进行试验研究。试验数据与动网格方法计算结果的对比分析表明,两者基本吻合,证实所提出的偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法有效。     

摇篮式五轴机床双摆角转台平衡机构的研究

阐述了摇篮式五轴机床双摆角转台平衡机构的主要研究内容,分析总结了现有的针对双摆角转台颠覆力矩的解决方法,并提出了一种新型的平衡机构,此机构可以补偿双摆角转台的颠覆力矩,有助于提高此类机床的加工精度,并可以降低成本.     

某雷达天线的风力矩分析及外形优化

文中分析了3 种常见风力矩计算方法的优缺点,最终选用较为便捷的数值风洞模拟法对实际工况下平板天线周围的流场进行数值计算。通过Ansys软件的模拟计算,得出该天线在实际工况下的风力矩数值。模拟数值结果表明天线的高度对风力矩影响显著,采用在平板天线两端增加导流板的方式无法大幅降低风力矩。通过计算最终得出结论:尽量降低天线高度,可有效降低天线的风力矩。文中的分析方法可为平板天线的风力矩计算和优化提供参考。     

摇篮式五坐标加工中心C轴转台旋转故障原因分析与处理

针对HS664RT,摇篮式五坐标加工中心力矩电动机驱动的C轴转台故障,介绍了故障排查、处理方法和力矩电动机相位角同步设置步骤。     

基于扰动力矩观测器的大口径望远镜低速控制

为了增强大口径望远镜跟踪架伺服控制系统的抗扰动性能,提高其低速跟踪精度,提出了基于扰动力矩观测器的力矩补偿方法。该方法采用改进的加减速法控制转台的加减速时间,使得望远镜转台微震;通过测量电机的速度和电流响应曲线,辨识获得望远镜转台的转动惯量。然后,设计了望远镜转台的加速度估计器,根据编码器位置反馈数据,采用双积分和PD控制的方法,估计出当前系统的加速度。最后,基于转动惯量辨识和加速度估计,设计了扰动力矩观测器,根据电机的电流和转台的加速度,计算出外部的扰动力矩,并将扰动前馈补偿到电流控制器的输入端,以修正电流输入参考值。在2m望远镜控制系统中对扰动观测器的性能进行了实验验证,结果表明,加入扰动力矩观测器补偿后,在跟踪斜率为0.36(″)/s的位置斜坡时,跟踪误差值(RMS)由0.012 7″减小到0.007 3″;相比未加入扰动力矩观测器的补偿方法,望远镜的低速跟踪抖动明显减小,提高了伺服系统的低速跟踪精度,实现了对目标的平滑、稳定跟踪。     

一种紧凑型无配重式X-Y 天线座的结构设计

文中针对某低空微小卫星地面跟踪系统的工程实际情况,介绍了某小口径天线结构系统的组成及其工作原理,提出了一种紧凑型无配重式X-Y天线座,详细描述了该天线座的结构特征。该天线座克服了以往同类型天线座结构松散、质量大、可靠性低等缺陷,具有运动范围大、跟踪精度高、密封良好等优点。计算了传动系统的相关参数,特别是风力矩和偏心力矩,指标均满足设计要求。文中涉及的结构特征和计算方法对于X-Y天线座的设计具有指导意义。     

月基望远镜反射镜转台的热-结构耦合分析及验证

为了提高月基望远镜反射镜转台的工作性能,对反射镜转台进行了热-结构耦合分析以及试验验证和在轨验证。根据输入条件、热载荷、热边界等建立有限元模型对反射镜转台结构及主要发热部件进行了温度场计算。将温度载荷,预紧力载荷,边界条件输入结构有限元模型进行了热-结构耦合分析,得到了半封闭U型结构、高精密运动轴系、蜗轮蜗杆热变形和热应力。推导了轴系摩擦力矩的计算公式,将分析计算中的数据代入公式中获得了轴系的摩擦力矩,并根据摩擦力矩选取了合适力矩的电机。计算结果显示,左轴系在低温工况-25℃下摩擦力矩较大,达14.163N·mm;高温工况下摩擦力矩较小,55℃时为4.796N·mm。垂直轴轴系在低温工况-25℃时摩擦力矩为16.45N·mm;高温工况下由于轴系卸载,摩擦力矩为零。结果表明反射镜转台可以在-25℃~+55℃下正常工作。文中还通过试验验证和在轨验证证明了反射镜转台热-结构耦合分析的有效性和合理性。     

一种雷达天线方位转台的改装设计

对一种雷达天线方位转台改装设计中的几个问题作了分析 ,提供了一些有实用价值的数据和结构型式     

某地面雷达天线座设计

根据天线座的主要技术指标,设计了一种小型俯仰--方位型天线座,其结构简单紧凑、重量轻、体积小,满足雷达系统的性能和精度指标要求.传动系统采用齿轮传动,并通过选用低齿隙减速机和设计消隙机构来提高传动系统精度.采用多重限位保护装置防止天线过冲引起天线及其它设备损坏.此外,为达到好的密封效果,在不同的部位采用不同的密封防护措施.     

平衡电驱动天线座的结构设计

介绍了机载火控雷达天线座的结构设计,包括主要参数的优化、减重设计、平衡设计、建模、运动干涉分析等.通过优化结构设计、减小转动惯量来提高系统的固有频率,给出了相关的伺服性能测试数据,并与国外同类产品进行了比较,产品通过了各项机载环境试验.     

X-Y型天线座弹簧平衡器设计

X-Y型天线座设计中摒弃了常用的加平衡重设计,采用弹簧平衡器来平衡部分天线不平衡力矩。介绍了弹簧平衡器的原理,结合实际工程给出了弹簧平衡器的设计方法、步骤。此方法设计的天线座体积小、重量轻,且天线驱动力矩的状况有明显改善。     

精密柔索传动天线座结构设计

通信技术向高频段、窄波束方向发展,对天线的指向精度提出了更高的要求。传动回差对天线的指向精度具有重要影响,为满足未来通讯技术的发展需求,文中研制了具有低空回特性的精密柔索传动天线座。基于柔索摩擦的欧拉公式推出了钢丝绳预紧力和天线座负载的关系,进而根据天线座负载力矩计算出钢丝绳的结构参数和预紧用碟形弹簧的结构参数。结构布局选用传统的俯仰–方位型座架,方位位于俯仰上方。张紧装置采用碟形弹簧从钢丝绳的端部进行预紧,可对多股存在长度误差的钢丝绳同时实现预紧。对原理样机的回差检测结果显示,该天线座具有明显的低空回特性,因此精密柔索传动在提升天线指向精度方面具有很大的应用潜力。     

大型高精度天线座装配工艺研究

大型高精度天线座系统是大型X波段有源相控阵雷达的重要组成部分,具有体积大、重量重、精度高的特点,其装配难度大。文中分析了大型高精度天线座系统的结构装配特点,论述了它受力变形及其对装配质量的影响,提出了高精度变形测量的方法,并介绍了大型高精度天线座系统的装配方法,解决了大型高精度天线座系统的制造难题。     

70m大型射电望远镜天线座的安装与调整

天线座是70 m大型射电望远镜天线现场安装的重点和难点.考虑现场安装的周期以及所使用的吊车,先对天线座架进行拼装,然后并行拼装俯仰框架十字与俯仰扇齿组合,最后将俯仰框架整体吊装至天线座架.拼装过程中使用高精度激光跟踪仪、电子水准仪、全站仪等仪器对安装指标进行实时检测和调整,最终,天线座所有指标符合设计要求.经实际使用,...     

一种分体式天线座结构设计分析

介绍一种分体式天线座。该天线座的驱动负载为一个长方柱型的天线。该分体式天线座通过伺服控制来实现天线的俯仰和横滚运动,从而准确地指向目标。安装到飞机上时,要求天线的长度方向为顺航向,这样,在空间和重量受限的情况下,天线座要实现天线的俯仰和横滚就较为困难。文中将针对该天线转动的特点,介绍一种实现天线俯仰和横滚功能的新颖的天线座结构形式。     

新型船用导航雷达结构总体设计

新型船用导航雷达采用连续波与脉冲双体制兼容的设计方案,对设备的体积、重量和散热提出了较高的要求。为了减小天线座的体积和重量,将天线座底座腔体分隔成主腔体、左右副腔体共3个腔体,以此增加设备的安装面,从而减小天线座的体积和重量。为了能够有效散发天线座内设备产生的热量,在主腔体和副腔体之间做散热风道,内部器件的热量通过热传导散发到风道内。通过天线座散热仿真,证明天线座散热效果较好。该雷达结构满足各项结构设计指标要求。     

基于实测数据的天线座数字化装配仿真技术

文中对现阶段车载情报类天线座的装配流程进行梳理,提炼各零部件的关键建模特征和装配特征,筛选识别关键装配参数,构建天线座数字化装配孪生虚体。通过导入关键零部件的实测数据,以满足传动装配质量为约束,快速生成天线座实际装配仿真模型。基于Creo2.0开发天线座数字化装配仿真软件,开展装配过程仿真,提前识别装配干涉,形成垫片修配环节作业指导并向装配现场发布,消除实物预装风险,实现由实物预装向虚拟预装模式的转变。最终以某型号车载雷达天线座为应用对象,完成天线座装配仿真技术的应用验证。