CN107642577B - 一种天线俯仰配平件、配平支架及配平机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于涉及天线俯仰配平件一种天线俯仰配平件、配平支架及含有天线俯仰配平件的配平机构，包括U型配平支架，配平支架上设有天线俯仰配平件；天线俯仰配平件包括壳体、抗扭簧、抗扭轴和轴承，轴承的外圈与壳体的内壁固定连接，抗扭轴的一端部穿过轴承的内圈与抗扭簧的另一端连接，抗扭轴的另一端部延伸至壳体外部。本发明通过俯仰配平装置克服天线面在重力作用下对抗扭轴产生的偏心扭矩，进而平衡天线面的受力，减小电机的负载扭矩，使天线面的俯仰电机在较小功率下就能够带动天线面绕俯仰轴旋转而达到所需速度和加速度，从而达到所需精度，不仅节省了成本，还减小了整机的重量和体积，能够满足设计和应用的需要。

Description

一种天线俯仰配平件、配平支架及配平机构

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，具体涉及一种天线俯仰配平件、配平支架及含有天线俯仰配平件的配平机构。

背景技术

船载、车载或机载天线为了实时跟踪目标，一般都设计有方位轴、俯仰轴、极化轴，每个轴的运动都靠电机驱动。负载扭矩的参数直接决定的电机功率的选择，同时决定了电机的体积和重量，进而对天线整机体积和重量产生影响。方位轴通常由水平支撑机构支撑，作用在方位轴上的偏心质量不会很大。但是对于俯仰轴，因天线支撑结构及天线包络尺寸限制等因素限制，俯仰支撑都设计在天线面的后端，天线面、馈源喇叭、副反面（但不限于面状天线）的重量都作用于俯仰轴，偏心往往会很大，在这种情况下，为使天线绕俯仰轴旋转且可达到设计速度及加速度，在这种大的质量偏心情况下，通常的解决办法有以下几种：1.加大电机功率及扭矩；2.设计大的传动比；3.使用配重块。上述方案均有其不足之处：1方案将增加电机重量及体积（增加了整机重量），功率加大，耗电量增大，电机购买成本增加；2方案传动链复杂，增加设计成本及加工成本，安装工艺复杂，同时重量也有增加；3方案结构简单，但对整机重量增加比较明显。

发明内容

为了解决现有技术中存在的增加电机重量及体积，耗电量增大，成本增加，结构复杂的问题，本发明提供了一种天线俯仰配平件、配平支架及及含有天线俯仰配平件的配平机构，能够克服天线面偏心，进而平衡天线面的受力，减小电机的负载扭矩, 不仅节省了成本，还减小了电机的重量及体积，能够满足设计和应用的需要。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种天线俯仰配平件，包括壳体、抗扭簧、抗扭轴和轴承，所述抗扭簧和轴承分别安装在所述壳体的同一安装孔的两端内；

所述轴承通过其外圈与壳体固定连接在所述安装孔的一端内，所述抗扭轴的一端与所述轴承的内圈固定连接、且穿过该内圈后与所述抗扭簧的另一端连接；所述抗扭簧置于所述安装孔的另一端内，且该抗扭簧的一端与所述壳体固定连接；所述抗扭轴的另一端延伸至所述安装孔的一端外。

进一步的，所述安装孔由位于其一端的大径孔和位于所述安装孔另一端的小径孔构成；所述大径孔用以安装所述轴承及抗扭轴，所述小径孔用以安装所述抗扭簧；所述大径孔和小径孔之间的分界面为一分界板，抗扭轴的一端垂直穿过该分界板上的通孔后与所述抗扭簧的另一端连接；所述抗扭簧与所述轴承分别置于所述分界板的两侧。

进一步的，所述抗扭簧为平面涡卷弹簧，且该平面涡卷弹簧的轴线平行于所述安装孔的轴；所述抗扭簧的另一端插入所述抗扭轴一端端部的卡槽内，该抗扭簧的一端与垂直于所述分界板且位于所述分界板的外边缘上的固定销连接。

进一步的，所述安装孔为台阶孔结构，台阶孔由位于其一端的大径孔和位于所述安装孔另一端的小径孔构成；所述大径孔用以安装所述轴承及抗扭轴，所述小径孔用以安装所述抗扭簧；所述大径孔和小径孔之间为环形台阶，所述抗扭簧与所述轴承分别置于所述环形台阶的两侧；所述小径孔的外端部设有后挡板，所述抗扭簧的一端与垂直于所述后挡板且位于该后挡板上的固定销连接。

进一步的，所述抗扭轴另一端端部设有盘面垂直于该抗扭轴的连接盘。

进一步的，所述壳体的外壁上设有法兰盘。

一种天线俯仰配平支架，包括水平支撑架和两个分别与该水平支撑架的两端固定连接且斜向上、向外延伸的第一斜臂和第二斜臂，所述第一斜臂和第二斜臂的顶端分别设有第一支撑环和第二支撑环。

一种含有所述的天线俯仰配平件的天线俯仰配平机构，包括天线俯仰配平支架，该天线俯仰配平支架包括水平支撑架和两个分别与该水平支撑架的两端固定连接且斜向上、向外延伸的第一斜臂和第二斜臂，所述第一斜臂和第二斜臂的顶端分别设有第一支撑环和第二支撑环；

所述第一支撑环和第二支撑环上分别安装一所述天线俯仰配平件。

进一步的，所述壳体的外壁上设有法兰盘；所述第一支撑环和第二支撑环均通过所述法兰盘与所述天线俯仰配平件固定连接。

进一步的，所述连接盘上固定有支耳，且所述连接盘位于所述抗扭轴和支耳之间。

本发明的有益效果：本发明通过俯仰配平装置克服天线面偏心，进而平衡天线面的受力，减小电机的负载扭矩。本发明将抗扭簧的弹力作用在抗扭转轴上，此扭力与天线负载作用到抗扭轴上的扭力作用方向相反，进而降低对原动机（电机）功率及扭矩，使天线面的俯仰电机在较小功率下就能够带动天线面绕俯仰轴旋转而达到所需速度和加速度，从而达到所需精度，且由于无需增大电机功率即可达到设计精度，不仅节省了成本，还减小了电机的重量及体积，减小了整机的重量和体积，能够满足设计和应用的需要。本发明结构简单，使用维护方便。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是天线俯仰配平机构结构示意图；

图2是天线俯仰配平件结构示意图；

图3是图2的A-A向剖视图；

图4是壳体和抗扭簧一实施例结构示意图；

图5是壳体和抗扭簧另一实施例结构示意图；

图6是壳体和抗扭簧另一实施例安装结构示意图；

图7是抗扭簧结构示意图；

图8是抗扭轴结构示意图；

图9是配平支架结构示意图；

图10是天线面和天线俯仰配平机构安装结构示意图。

图中：10、壳体；12、圆柱销；13、孔用轴端挡圈；14、法兰盘；15、大径孔；16、小径孔；17、分界板；18、环形台阶；20、抗扭簧；21、圆套端；22、弯舌端；30、抗扭轴；31、卡槽；32、连接盘；40、天线面；50、轴承；60、配平支架；61、第一斜臂；62、第一支撑环；63、水平支撑架；64、第二斜臂；65、第二支撑环；70、支耳。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

为了解决现有技术中存在的增加电机重量及体积，耗电量增大，成本增加，结构复杂的问题，如图1和图8所示，本实施例提供一种天线俯仰配平机构，包括U型配平支架60，配平支架60包括水平支撑架63和两个分别与该水平支撑架63的两端固定连接且斜向上、向外延伸的第一斜臂61和第二斜臂64，第一斜臂61和第二斜臂64的顶端分别设有第一支撑环62和第二支撑环65。第一支撑环62和第二支撑环65用来安装天线俯仰配平件，第一支撑环62和第二支撑环65的周向上设有多个安装孔，通过螺钉与天线俯仰配平件连接，天线俯仰配平件的角度可以通过在支撑环内旋转角度后通过螺钉固定。天线俯仰配平件与天线面40固定连接，天线面40发生俯仰运动后由于重力产生的偏心作用力通过天线俯仰配平件进行平衡，进而平衡天线面40的受力，减小俯仰电机的负载扭矩。配平支架60也可以为分别设置的两个支架，每个天线俯仰配平件单独安装一个支架，本实施例为一体的U型结构，能够平衡天线俯仰配平件分别传递到配平支架的力，使天线面40的处于平衡受力状态，避免由于受力不均发生晃动。

如图2和图3所示，天线俯仰配平件包括壳体10、抗扭簧20、抗扭轴30和轴承50，分别安装在壳体10的同一安装孔的两端内；，壳体10为一端开口的空心结构，抗扭簧20为平面涡卷弹簧或扭转簧，通常使用弹簧钢制造，一般选用1Cr13，65Mn。轴承50通过其外圈与壳体10固定连接的方式安装在所述安装孔的一端内，抗扭轴30的一端与轴承50的内圈固定连接、且穿过该内圈后与抗扭簧20的另一端连接；抗扭簧20置于所述安装孔的另一端内，且该抗扭簧20的一端与壳体10固定连接；抗扭轴30的另一端延伸至所述安装孔的一端外。抗扭簧20的一端部与壳体10固定连接，另一端部与抗扭轴30的一端部固定连接，抗扭轴30的另一端部与天线面40固定连接，抗扭轴30的另一端部位于壳体10的外部。天线面40发生俯仰运动后，在重力作用下对抗扭轴30产生偏心扭矩，天线面40使抗扭轴30发生转动，抗扭轴30转动时带动抗扭簧20的另一端部转动，抗扭簧20产生的反向作用力平衡抗扭轴30的转动力，从而克服天线面40的偏心作用，减小俯仰电机的负载扭矩，在较小的电机功率下就能够达到所要求的俯仰速度和加速度，从而满足精度要求，此外，整机重量也能够满足要求，不会因为需大功率的电机克服偏心而加重整机重量。抗扭轴30与壳体10通过轴承转动连接。

本实施例天线面40的俯仰传动装置通过俯仰电机工作带动俯仰传动装置工作，天线面40发生俯仰运动后，在重力作用下天线面40带动抗扭轴30发生一定的转动，抗扭轴30转动带动抗扭簧20的端部转动，抗扭簧20由于自身弹力作用对抗扭轴30产生反向作用力，以平衡天线面40的偏心作用，使天线面40能够快速达到所需速度和加速度。

如图4所示本实施例壳体10为圆柱壳体，安装孔由位于其一端的大径孔15和位于安装孔另一端的小径孔16构成；小径孔16用于安装抗扭簧20，大径孔15用于安装轴承50及抗扭轴30，大径孔15和小径孔16之间的分界面为一分界板17，抗扭轴30的一端垂直穿过该分界板17上的通孔后与抗扭簧20的另一端连接；抗扭簧20与轴承50分别置于分界板17的两侧。抗扭簧20为平面涡卷弹簧，且该平面涡卷弹簧的轴线平行于安装孔的轴；抗扭簧20的另一端插入抗扭轴30一端端部的卡槽31内，该抗扭簧20的一端与垂直于分界板17且位于分界板17的外边缘上的固定销12连接。抗扭簧20的一端部与分界板17固定连接，轴承50的外圈与大径孔15的内壁固定连接，轴承50的内圈与抗扭轴30固定连接，抗扭轴30的一端部穿过轴承50的内圈与抗扭簧20的另一端连接，抗扭轴30的另一端部延伸至大径孔15的外部。轴承50为深沟球轴承，抗扭轴30压入轴承50的内圈，抗扭轴30的一端部穿过轴承50的内圈与抗扭簧20的另一端连接；轴承50起到了支撑及使轴灵活旋转的作用，寿命长耐磨损，扭矩低，提高了天线俯仰配平件的可靠性。抗扭轴30的另一端部延伸至壳体10外部与天线40固定连接。分界板17上开设有销孔，销孔与圆柱销12过盈配合的，圆柱销12的一端部位于壳体10内；抗扭簧20的一端部为圆套端21，套设在圆柱销12的一端部上，抗扭簧20的另一端部为弯舌端22，插入卡槽31内。抗扭簧20可拆卸，方便后期维护和维修。

如图5和图6所示的另一实施例，安装孔为台阶孔结构，台阶孔由位于其一端的大径孔15和位于安装孔另一端的小径孔16构成；大径孔15用以安装轴承50及抗扭轴30，小径孔16用以安装所述抗扭簧20；大径孔15和小径孔16之间为环形台阶18，抗扭簧20与轴承50分别置于环形台阶18的两侧；抗扭簧20的一端与垂直于壳体10的后挡板且位于后挡板上的固定销12连接。轴承50的外圈压在环形台阶18上，后挡板上还设有观察孔，观察孔位于抗扭轴30的相对侧，通过观察孔可以观察到抗扭轴30与抗扭簧20连接的端部，能够观察到抗扭轴30旋转的角度，以便调整壳体10的角度，以调整抗扭簧20的变形程度。后挡板开设有销孔，销孔与圆柱销12过盈配合的，圆柱销12的一端部位于壳体10内；抗扭簧20的一端部为圆套端21，套设在圆柱销12的一端部上。抗扭簧20可拆卸，方便后期维护和维修。

大径孔15的内壁的左侧部上设有环形卡槽，环形卡槽内设有孔用轴端挡圈13，孔用轴端挡圈13位于轴承50的右侧，以对轴承50轴向限位。

如图7和图8所示，本实施例的抗扭轴30为阶梯轴结构，轴颈压入轴承50的内圈，轴肩压在轴承50的右侧部，部分轴身位于壳体10的外部。抗扭轴30的轴颈的端部开有卡槽31，抗扭簧20的另一端部为弯舌状的弯舌端22，抗扭簧20的另一端部插入卡槽31；通过壳体10的通孔可以观察到卡槽31和抗扭簧20的弯舌端22。

抗扭轴30另一端端部设有盘面垂直于该抗扭轴30的连接盘32，连接盘32位于壳体10的外部；连接盘32上固设有支耳70，且连接盘32位于抗扭轴30和支耳70之间。。支耳70与天线面40固定连接，增大了天线和抗扭轴30的安装面，安装更稳固。

壳体10的外壁上设有法兰盘14；法兰盘14与第一支撑环62和第二支撑环65通过螺栓或螺钉固定连接，为了调整抗扭簧20的扭力，可以拆卸壳体10的法兰盘14上的螺栓，旋转壳体10，最小旋转角度为360/安装孔数,要达到更细微的扭力调节，需要增加孔的数量。抗扭轴30的另一端部通过支耳70与天线面40固定连接。

本发明的安装过程和工作原理如下：壳体10上通过过盈配合安装圆柱销12，抗扭簧20放置于壳体10的小径孔16内，且抗扭簧20的圆套端21套在圆柱销12上，再将轴承50的外圈压入壳体10的大径孔15内，安装孔用轴端挡圈13，将轴承50轴向限位，将抗扭轴30压入轴承50的内圈，使压入时卡槽31卡入抗扭簧20的弯舌端22，天线俯仰配平件安装完成。使用时，将壳体10安装于配平支架60的俯仰支撑环内，通过螺栓将法兰盘14固定在俯仰支撑环内，将支耳70通过螺钉固定于抗扭轴30的外端部，两个天线俯仰配平件分别固定在配平支架60上，将天线面40安装在支耳70上，完成天线俯仰配平机构的安装。

工作过程：如图9所示，天线、喇叭、副反不限于面状天线在重力作用下对抗扭轴30产生偏心扭矩，通过支耳70传递于抗扭轴30上，抗扭轴30在负载扭矩下转动，其旋转运动通过卡槽31传递给抗扭簧20，抗扭簧20开始变形，形成弹簧力，其弹簧力与负载扭矩方向相反，克服大部分偏心带来的负载扭矩负载。当弹簧力起作用后，在天线工作中，要使天线俯仰运动达到一定速度及加速度，只需选择功率及输出扭矩都很小的电机就可以，可以降低天线系统的功耗，降低电机成本，天线重量明显下降。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种天线俯仰配平件，其特征在于：包括壳体（10）、抗扭簧（20）、抗扭轴（30）和轴承（50），所述抗扭簧（20）和轴承（50）分别安装在所述壳体（10）的同一安装孔的两端内；

所述轴承（50）通过其外圈与壳体（10）固定连接在所述安装孔的一端内，所述抗扭轴（30）的一端与所述轴承（50）的内圈固定连接、且穿过该内圈后与所述抗扭簧（20）的另一端连接；

所述抗扭簧（20）置于所述安装孔的另一端内，且该抗扭簧（20）的一端与所述壳体（10）固定连接；

所述抗扭轴（30）的另一端延伸至所述安装孔的一端外；

所述抗扭轴（30）另一端端部设有盘面垂直于该抗扭轴（30）的连接盘（32），所述连接盘（32）上固设有支耳（70），且所述连接盘（32）位于所述抗扭轴（30）和支耳（70）之间，所述支耳（70）用于增大天线和所述抗扭轴（30）的安装面；

所述安装孔由位于其一端的大径孔（15）和位于所述安装孔另一端的小径孔（16）构成；

所述大径孔（15）用以安装所述轴承（50）及抗扭轴（30），所述小径孔（16）用以安装所述抗扭簧（20）；

所述大径孔（15）和小径孔（16）之间的分界面为一分界板（17），抗扭轴（30）的一端垂直穿过该分界板（17）上的通孔后与所述抗扭簧（20）的另一端连接；

所述抗扭簧（20）与所述轴承（50）分别置于所述分界板（17）的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种天线俯仰配平件，其特征在于：所述抗扭簧（20）为平面涡卷弹簧，且该平面涡卷弹簧的轴线平行于所述安装孔的轴；

所述抗扭簧（20）的另一端插入所述抗扭轴（30）一端端部的卡槽（31）内，该抗扭簧（20）的一端与垂直于所述分界板（17）且位于所述分界板（17）的外边缘上的固定销（12）连接。

3.根据权利要求1所述的一种天线俯仰配平件，其特征在于：所述安装孔为台阶孔结构，台阶孔由位于其一端的大径孔（15）和位于所述安装孔另一端的小径孔（16）构成；

所述大径孔（15）用以安装所述轴承（50）及抗扭轴（30），所述小径孔（16）用以安装所述抗扭簧（20）；

所述大径孔（15）和小径孔（16）之间为环形台阶（18），所述抗扭簧（20）与所述轴承（50）分别置于所述环形台阶（18）的两侧；

所述小径孔（16）的外端部设有后挡板，所述抗扭簧（20）的一端与垂直于所述后挡板且位于该后挡板上的固定销（12）连接。

4.根据权利要求1至3中任一所述的一种天线俯仰配平件，其特征在于：所述壳体（10）的外壁上设有法兰盘（14）。

5.一种含有权利要求1至3中任一所述的天线俯仰配平件的天线俯仰配平机构，其特征在于：包括天线俯仰配平支架，该天线俯仰配平支架包括水平支撑架（63）和两个分别与该水平支撑架（63）的两端固定连接且斜向上、向外延伸的第一斜臂（61）和第二斜臂（64），所述第一斜臂（61）和第二斜臂（64）的顶端分别设有第一支撑环（62）和第二支撑环（65）；

所述第一支撑环（62）和第二支撑环（65）上分别安装一所述天线俯仰配平件。

6.根据权利要求5所述的一种天线俯仰配平机构，其特征在于：所述壳体（10）的外壁上设有法兰盘（14）；

所述第一支撑环（62）和第二支撑环（65）均通过所述法兰盘（14）与所述天线俯仰配平件固定连接。