CN110371011B - 一种分段式雷达保护架自动展收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速自动展收保护罩，包括载车平台、下摇杆、下连杆、长连杆支座、翻转油缸、保护罩、折叠油缸、长连杆、上摇杆、上连杆。保护罩包括竖直板、斜角板、水平板，保护罩为两侧对称结构。下摇杆、下连杆、竖直板、载车平台形成四连杆机构。长连杆支座、竖直板、斜角板、长连杆形成四连杆机构；斜角板、水平板和上摇杆、上连杆形成四连杆机构。本发明伪装和保护一体化设计：保护罩具有伪装功能，不需要增加伪装篷布；快速架设撤收、全自动化操作：由液压驱动，实现全自动操作，节省人力。

Description

一种分段式雷达保护架自动展收装置

技术领域

本发明涉及一种快速自动展收保护架,尤其涉及一种分段式雷达保护架自动展收装置。

背景技术

车载式雷达运输时需要对雷达的阵面进行遮罩伪装和防刮擦保护，常规采用伪装篷布或保护骨架+伪装篷布的方法，保护骨架通过人力或吊机安装到雷达运输车上，将阵面保护在下方，保护骨架外侧罩伪装篷布，起到伪装和保护的作用。

目前，各厂所对自动调平系统、天线展收机构等做了较多研究。但在以往产品中，天线保护架均作为独立部件存在，安装和拆卸时由人工抬上/下雷达车进行，保护骨架尺寸大、质量重，安装时需要多名操作人员配合操作，劳动强度大，耗时长，且在大风天气安装困难、甚至无法安装。如何实现雷达运输保护装置能够全天候的快速安装和撤收，同时满足公路和铁路运输界限要求，提高雷达的机动性能，是类似产品在工程研制中必然会遇到的一大难题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种分段式雷达保护架自动展收装置，保护架通过铰链与载车平台铰接在一起，工作时无需与雷达车分离，通过液压油缸实现保护架的自动展开与收拢，可兼做维修平台，极大的缩短整机架撤时间，减少操作人员数量、减轻操作人员负荷。实现雷达保护架在大风环境下也可以快速完成自动展开和收拢，满足雷达运输过程中伪装和保护的需要，同时能满足公路和铁路运输界限要求，提高雷达的机动性能。

为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：即提供了一种分段式雷达保护架自动展收装置，包括载车平台、下摇杆、下连杆、长连杆支座、翻转油缸、保护架、折叠油缸、长连杆、上摇杆、上连杆。

保护架包括竖直板、斜角板、水平板，保护架为两侧对称结构。竖直板与载车平台通过竖直板转轴相连，竖直板与斜角板通过斜角板转轴相连，斜角板与水平板通过水平板转轴相连。

翻转油缸的缸体与载车平台连接，翻转油缸的推杆分别与下摇杆一端、下连杆一端相连，下连杆的另一端与竖直板相连，下摇杆的另一端连接在载车平台上；下摇杆、下连杆、竖直板、载车平台形成四连杆机构。

长连杆一端与斜角板的长连杆铰接点相连，另一端与长连杆支座的顶端相连，长连杆支座固定在载车平台上，长连杆支座、竖直板、斜角板、长连杆形成四连杆机构；

上摇杆一端与斜角板的上摇杆支座相连，另一端与折叠油缸的一端相连，折叠油缸的此端同时与上连杆的一端相连，折叠油缸的另一端与斜角板的折叠油缸支座相连，上连杆的另一端通过支座与水平板相连；斜角板、水平板和上摇杆、上连杆形成四连杆机构；

翻转油缸驱动竖直板翻转，折叠油缸驱动水平板翻转，竖直板和长连杆联动驱动斜角板翻转。

所述长连杆包括长螺杆、短螺杆、调节螺母、正牙并紧螺母和反牙并紧螺母，其中调节螺母一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，两端分别与长螺杆和短螺杆相连，可通过旋转调节螺母，实现长连杆整体长度调节，对斜角板角度进行调整，保证水平板的水平状态。正牙并紧螺母设置在长螺杆与调节螺母之间；反牙并紧螺母设置在短螺杆与调节螺母之间调节完成后，通过旋紧正牙并紧螺母、反牙并紧螺母，实现长连杆长度固定。

所述的翻转油缸、折叠油缸均为四个，翻转油缸和折叠油缸同时驱动，保证保护架同步展开和收拢。

翻转油缸和折叠油缸为内置直线位移传感器的自锁驱动油缸，通过采用闭环检测反馈和流动动态分配控制策略，实现运输状态保护架锁定和展收同步控制。翻转油缸和折叠油缸实现的是直线驱动，不限于液压，可以是直线电机驱动、丝杆驱动等其他形式。

所述翻转油缸采用缩回到位钢球锁自锁油缸，实现保护架收拢状态的长期位置保持。

所述的一种分段式雷达保护架自动展收装置，还包括还包括比例阀组，双向平衡阀，顺序阀，软管总成，操作手柄，阀芯位移反馈检测；比例阀组通过软管总成与双向平衡阀进油口相连，双向平衡阀通过软管总成与翻转油缸相连，翻转油缸与顺序阀通过螺纹直接相连，其中双向平衡阀用于避免超越负载工况下的失衡时速，顺序阀作为阻尼使用，用于消除重心位置切换时产生的抖动，所述的比例阀组上设置操作手柄和阀芯位移反馈检测，其中操作手柄用于手动应急操作时使用，阀芯位移反馈检测用于保证比例阀组控制精度。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、机动性好：本方法采用液压系统驱动保护架自动展收，在无需分离保护架和载车平台的情况下，快速实现雷达架撤，机动性好,实现全自动操作，节省人力,同时保护架具有伪装功能，不需要增加伪装篷布；

2、结构紧凑：装置采用集中式液压驱动，所用驱动油缸、平衡阀、比例阀组体积较小，不额外占用空间，布局紧凑。

3、精度高、同步性好：驱动油缸内部设置直线位移传感器，展收过程为闭环控制，执行机构控制精度≤±1mm，同步性好。

3、可靠性高：采用带手柄的比例阀组进行控制，若伺服系统故障，紧急情况下可手动完成保护架展收，可靠性高。

4、提高架/撤效率：通过多套四连杆机构实现保护架在大风情况下1分钟内完成展开和收拢，显著提高雷达架/撤效率。

5、扩展平台：当保护架竖直板展开至水平状态时，通过平衡阀的保压和位移传感器的检测，可作为扩展平台使用。

6、兼容多种运输方式：保护架外形兼容公路、铁路、水路和航空运输要求，提升雷达机动性能。

附图说明

图1是本发明分段式雷达保护架自动展收装置的收拢状态外形图。

图2-1是本发明分段式雷达保护架自动展收装置的展开状态外形图。

图2-2是图2-1的局部放大图。

图3-1是本发明一种应用示意图(收拢状态)。

图3-2是图3-1的局部放大图。

图4-1是本发明一种应用示意图(展开状态)

图4-2是图4-1的局部放大图。

图5是本发明一种应用示意图(维修状态)。

图6为长连杆的结构示意图。

图7为阀组合的的结构示意图。

图8为本发明多体动力学仿真模型；

图9为折叠油缸受力曲线(无风)图；

图10为折叠油缸受力曲线(风右吹)图；

图11为翻转油缸受力曲线(无风)图；

图12为翻转油缸受力曲线(风右吹)图；

图13为长连杆受力曲线(风右吹)图；

图14为长连杆应力曲线(风右吹)图；

图15为长连杆应变曲线(风右吹)图；

图16为长连杆压杆稳定性分析(风右吹)图；

图17为长连杆应力曲线(风右吹)尺寸优化后图；

图18为长连杆应变曲线(风右吹)尺寸优化后图；

图19为长连杆压杆稳定性分析(风右吹)尺寸优化后图；

其中，1-载车平台，2-下摇杆，3-下连杆，4-长连杆支座，5-翻转油缸，6-竖直板，7-斜角板，8-折叠油缸，9-长连杆，10-上摇杆，11-上连杆，12-水平板，13-上连杆支座，14-长连杆铰接点，15-上摇杆支座，16-折叠油缸支座，17-下连杆支座，18-翻转油缸支座，19-下摇杆支座，20—水平板转轴，21—竖直板转轴，22—斜角板转轴；

51-长螺杆，52-短螺杆，53-调节螺母，54-正牙并紧螺母，55-反牙并紧螺母；

61-比例阀组，63-双向平衡阀，64-顺序阀，65-软管总成，66操作手柄，67-阀芯位移反馈检测。

具体实施方式

下面对本发明做进一步阐述。

如图1至7所示，本发明提供了一种分段式雷达保护架自动展收装置，包括载车平台1、下摇杆2、下连杆3、长连杆支座4、翻转油缸5、保护架、折叠油缸8、长连杆9、上摇杆10、上连杆11，比例阀组61，双向平衡阀63，顺序阀64，软管总成65，操作手柄66，阀芯位移反馈检测67。

所述的保护架包括竖直板6、斜角板7、水平板12，保护架为两侧对称结构。

竖直板6与载车平台通过竖直板转轴21相连，竖直板6与斜角板7通过斜角板转轴22相连，斜角板7与水平板12通过水平板转轴20相连。

所述的翻转油缸5、折叠油缸8均为四个，翻转油缸5和折叠油缸8同时驱动，保证保护架同步展开和收拢。

翻转油缸5的缸体通过翻转油缸支座18与载车平台1连接，翻转油缸5的推杆分别与下摇杆2一端、下连杆3一端相连，下连杆3的另一端通过下连杆支座17与竖直板6相连，下摇杆2的另一端通过下摇杆支座19连接在载车平台1上；下摇杆2、下连杆3、竖直板6、载车平台1形成四连杆机构。所述翻转油缸5采用缩回到位钢球锁自锁油缸，实现保护架在运输过程中的长期位置保持。

长连杆9一端与斜角板7的长连杆铰接点14相连，另一端与长连杆支座4的顶端相连，长连杆支座4固定在载车平台1上，长连杆支座4、竖直板6、斜角板、长连杆9形成四连杆机构；

如图6所示，所述长连杆9包括长螺杆51、短螺杆52、调节螺母53、正牙并紧螺母54和反牙并紧螺母55，其中调节螺母53一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，两端分别与长螺杆51和短螺杆52相连，可通过旋转调节螺母53，实现长连杆9整体长度调节，对斜角板7角度进行调整，保证水平板12的水平状态。正牙并紧螺母54设置在长螺杆51与调节螺母53之间；反牙并紧螺母55设置在短螺杆52与调节螺母53之间调节完成后，通过旋紧正牙并紧螺母54、反牙并紧螺母55，实现长连杆长度固定。可通过旋转调节螺母53，实现长连杆9长度变化，对斜角板7角度进行调整，保证水平板12的水平状态。

上摇杆10一端与斜角板7的上摇杆支座15相连，另一端与折叠油缸8的一端相连，折叠油缸8的此端同时与上连杆11的一端相连，折叠油缸8的另一端与斜角板7的折叠油缸支座16相连，上连杆11的另一端通过连接件13与水平板12相连；斜角板7、上摇杆10、上连杆11形成四连杆机构。

翻转油缸5驱动竖直板6翻转，折叠油缸8驱动水平板12翻转，竖直板6驱动斜角板7翻转。

保护架展开时，翻转油缸5推动下摇杆2和下连杆3实现竖直板6向下翻转；竖直板6向下翻转的同时，通过长连杆9带动斜角板7向内侧翻转；同时折叠油缸8驱动上摇杆10和上连杆11实现水平板12向上翻转；水平板12、斜角板7和竖直板6在翻转油缸5和折叠油缸8的联合驱动下实现保护架由收拢状态向展开状态的转换。

如图7所示，比例阀组61通过软管总成65与双向平衡阀63进油口相连，双向平衡阀63通过软管总成65与翻转油缸5相连，翻转油缸5与顺序阀64通过螺纹直接相连，其中双向平衡阀63用于避免超越负载工况下的失衡时速，顺序阀64在系统中作为阻尼使用，用于消除重心位置切换时产生的抖动。所述的比例阀组61上设置操作手柄66和阀芯位移反馈检测67，其中操作手柄66用于手动应急操作时使用，阀芯位移反馈检测67用于保证比例阀组控制精度。

本发明装置在折叠过程中，水平板由折叠油缸驱动四连杆机构先翻转209°，双缸最大拉力为9773N，因保护架刚度可忽略，考虑不均匀系数0.8，单缸最大拉力7818N。选用缸径Φ40mm，杆径Φ22mm，最短安装距689mm，最长安装距1048mm，行程359mm，带内置直线位移传感器。在油缸压力为12MPa时，实际拉力为：

大于所需拉力,满足使用要求。

水平板翻转到位后，竖直板由翻转油缸驱动四连杆机构翻转180°，斜角板在长连杆的限制下联动，最终实现本发明装置的收拢。双缸最大拉力为24017N，因保护架刚度可忽略，考虑不均匀系数0.8，单缸最大拉力19213N。选用缸径Φ50mm，杆径Φ30mm，最短安装距1032mm，最长安装距1679mm，行程647mm，缩到位极限位自锁，带内置直线位移传感器。在油缸压力为18MPa时，实际拉力为：

大于所需拉力,满足使用要求。

因本发明装置刚性弱，且同步控制精度要求较高，本发明装置采取每组机构分别由一片带阀芯位移反馈的比例阀驱动，结合油缸内置的直线位移传感器,组成闭环反馈控制系统,动态调整实现同步.比例阀组上外置操作手柄,通过铰轴与阀芯直接相连.当伺服控制系统故障时，可以通过直接扳动8路操作手柄展开保护架，不影响设备后续动作。

如图5所示，当阵面边块需要维修时，可将上部水平板折叠到位，然后翻转竖直板至水平状态，用作扩展平台，完成维修任务。油缸内置直线位移传感器，通过伺服控制程序，可自动实现保护架维修状态精确定位。

本发明装置处于维修状态时，根据《液压缸技术条件》(GJB/T 10205-2010)要求，缸径Φ50mm、杆径Φ30mm油缸内泄量≤0.05ml/min，折算每小时油缸伸出≤2.39mm，短时间内可忽略不计。同时，油缸内置有直线位移传感器，当油缸在保护架拉力作用下伸出长度超出设定的门限时，系统将报警提示，此时通过闭环反馈控制系统重新调整保护架姿态至指定角度后，可继续进行边块维修工作。

在风速13.8m/s情况下，对本发明装置处展收过程中油缸的受力情况和长连杆的压杆稳定性进行仿真分析。本发明装置处收拢时，动作顺序为：先上部油缸伸长，水平板架收拢到位后，翻转油缸开始工作，通过连杆机构驱动斜角板和竖直板收拢到位，其中上部油缸的动作时间为0-17.914s，翻转油缸的动作时间为17.914s-50.2275s。

如图9所示，折叠油缸受力曲线(无风)时，最大压力：2158N(双油缸)，最大拉力：7042N(双油缸)。

如图10所示，折叠油缸受力曲线(风右吹)时，最大压力：3713N(双油缸)，最大拉力：9773N(双油缸)。

如图11所示，翻转油缸受力曲线(无风)时，最大压力：3815N(双油缸)，最大拉力：14547N(双油缸)。

如图12所示，翻转油缸受力曲线(风右吹)时，最大压力：20610N(双油缸)，最大拉力：24017N(双油缸)。

如图13所示，长连杆受力曲线(风右吹)时，最大压力：11895N(双连杆)。

如图14所示，长连杆应力曲线(风右吹)时，最大应力：104MPa。

如图15所示，长连杆应变曲线(风右吹)时，最大变形：22.4mm。

如图16所示，长连杆压杆稳定性分析(风右吹)时，安全系数：0.43<1，结论：不安全。

如图16所示，长连杆应力曲线(风右吹)尺寸优化后，最大应力：57.275MPa。

如图17所示，长连杆应变曲线(风右吹)尺寸优化后，最大变形：3.5mm。

如图18所示，长连杆压杆稳定性分析(风右吹)尺寸优化后，安全系数：1.3516>1，结论：安全。

如图3-1所示，保护架避免阵面在运输过程中树枝、石块等的损坏；保护架保护阵面免受冰雹、雨雪的损坏。铁路运输时，保护架满足火车运输界限要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种分段式雷达保护架自动展收装置，其特征在于，包括载车平台(1)、下摇杆(2)、下连杆(3)、长连杆支座(4)、翻转油缸(5)、保护罩、折叠油缸(8)、长连杆(9)、上摇杆(10)、上连杆(11)，

保护罩包括竖直板(6)、斜角板(7)、水平板(12)，保护罩为两侧对称结构；竖直板(6)与载车平台通过竖直板转轴(21)相连，竖直板(6)与斜角板(7)通过斜角板转轴(22)相连，斜角板(7)与水平板(12)通过水平板转轴(20)相连；

翻转油缸(5)的缸体通过翻转油缸支座(18)与载车平台(1)连接，翻转油缸(5)的推杆分别与下摇杆(2)一端、下连杆(3)一端相连，下连杆(3)的另一端通过下连杆支座(17)与竖直板(6)相连，下摇杆(2)的另一端通过下摇杆支座(19)连接在载车平台(1)上；下摇杆(2)、下连杆(3)、竖直板(6)、载车平台(1)形成四连杆机构；

长连杆(9)一端与斜角板(7)的长连杆铰接点(14)相连，另一端与长连杆支座(4)的顶端相连，长连杆支座(4)固定在载车平台(1)上，长连杆支座(4)、竖直板(6)、斜角板(7)、长连杆(9)形成四连杆机构；

上摇杆(10)一端与斜角板(7)的上摇杆支座(15)相连，另一端与折叠油缸(8)的一端相连，折叠油缸(8)的此端同时与上连杆(11)的一端相连，折叠油缸(8)的另一端与斜角板(7)的折叠油缸支座(16)相连，上连杆(11)的另一端通过上连杆支座(13)与水平板(12)相连；斜角板(7)、水平板(12)和上摇杆(10)、上连杆(11)形成四连杆机构；

翻转油缸(5)驱动竖直板(6)翻转，折叠油缸(8)驱动水平板(12)翻转，竖直板(6)驱动斜角板(7)翻转。

2.根据权利要求1所述的一种分段式雷达保护架自动展收装置，其特征在于，所述长连杆(9)包括长螺杆(51)、短螺杆(52)、调节螺母(53)、正牙并紧螺母(54)和反牙并紧螺母(55)，其中调节螺母(53)一端为右旋螺纹，另一端为左旋螺纹，两端分别与长螺杆(51)和短螺杆(52)相连，可通过旋转调节螺母(53)，实现长连杆(9)整体长度调节，对斜角板(7)角度进行调整，保证水平板(12)的水平状态；正牙并紧螺母(54)设置在长螺杆(51)与调节螺母(53)之间；反牙并紧螺母(55)设置在短螺杆(52)与调节螺母(53)之间；调节完成后，通过旋紧正牙并紧螺母(54)、反牙并紧螺母(55)，实现长连杆长度固定。

3.根据权利要求1所述的一种分段式雷达保护架自动展收装置，其特征在于，所述的翻转油缸(5)、折叠油缸(8)均为四个，翻转油缸(5)和折叠油缸(8)同时驱动。

4.根据权利要求1或3所述的一种分段式雷达保护架自动展收装置，其特征在于，所述的翻转油缸(5)和折叠油缸(8)为内置直线位移传感器的自锁驱动油缸。

5.根据权利要求1所述的一种分段式雷达保护架自动展收装置，其特征在于，还包括比例阀组(61)，双向平衡阀(63)，顺序阀(64)，软管总成(65)，操作手柄(66)，阀芯位移反馈检测(67)；比例阀组(61)通过软管总成(65)与双向平衡阀(63)进油口相连，双向平衡阀(63)通过软管总成(65)与翻转油缸(5)相连，翻转油缸(5)与顺序阀(64)通过螺纹直接相连，其中双向平衡阀(63)用于避免超越负载工况下的失衡时速，顺序阀(64)作为阻尼使用，用于消除重心位置切换时产生的抖动，所述的比例阀组(61)上设置操作手柄(66)和阀芯位移反馈检测(67)，其中操作手柄(66)用于手动应急操作时使用，阀芯位移反馈检测(67)用于保证比例阀组控制精度。

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