自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)簡介
點(diǎn)擊次數(shù)：4527 次 更新時(shí)間：2022-04-18
1前言
自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)是高精度工作平臺的重要組成部分。其主要功能是：自動(dòng)、快捷地調(diào)節(jié)工作平臺的水平，縮短調(diào)平工作時(shí)間，提高設(shè)備的快速反應(yīng)能力。常用的自動(dòng)調(diào)平方式有機(jī)電式調(diào)平方式和電液式調(diào)平方式。機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)適合于供電方便或自帶移動(dòng)電站的設(shè)備，調(diào)平精度高，結(jié)構(gòu)緊奏，安裝方便；電液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)適合于自帶液壓系統(tǒng)的設(shè)備，調(diào)平速度快，負(fù)載能力大，結(jié)構(gòu)簡潔，可充分利用設(shè)備的液壓動(dòng)力源。
2機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)
2.1機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的組成及原理
該系統(tǒng)主要由如下機(jī)構(gòu)組成：控制箱、撐腿（四套）、水平展開機(jī)構(gòu)（兩套）、雙軸水平檢測器、連接電纜等。交流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、滾珠絲桿組件、撐腿本體、水平展開機(jī)構(gòu)等構(gòu)成執(zhí)行機(jī)構(gòu)， PLC 控制器，雙軸水平檢測器,光電編碼器等組成反饋控制系統(tǒng)。其原理如圖1機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)原理框圖。
2.2機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的主要性能
調(diào)平系統(tǒng)應(yīng)具備以下性能指標(biāo)：平臺全升、全降，撐腿落地自動(dòng)檢測，撐腿行程自動(dòng)反饋，撐腿過行程和過載保護(hù)，水平監(jiān)測，自動(dòng)調(diào)平，撐腿自動(dòng)鎖定、解鎖，本控、遙控等操作功能。具體指標(biāo)如下。
1.調(diào)平精度≤ 6 ′。
2.調(diào)平時(shí)間≤ 1min。
3.撐腿行程：400 mm。
4單腿承載：8 t 。
5可靠性壽命：15年
圖1 機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)原理框圖
6平均無故障時(shí)間： MTBF＞5000 h 。
7平均修復(fù)時(shí)間： MTTR＜20 min。
8預(yù)熱時(shí)間：在-20 ℃以下時(shí)預(yù)熱時(shí)間應(yīng)小于 5 min。
9溫度：工作溫度– 40-- +55 ℃，存貯溫度– 50-- +70 ℃。
10工作高度：海拔 3000 m 能正常工作。
2.3機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的試驗(yàn)情況
2.3.1環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)
2003年5月，機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)按其技術(shù)條件、試驗(yàn)大綱要求，進(jìn)行了高低溫試驗(yàn)、恒定濕熱試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)、跑車試驗(yàn)、淋雨試驗(yàn)。產(chǎn)品的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
2.3.2承載試驗(yàn)
通過單腿承載 8ｔ的試驗(yàn)。
2.3.3調(diào)平性能試驗(yàn)
調(diào)平系統(tǒng)性能試驗(yàn)中，調(diào)平精度 2′5″（設(shè)計(jì)要求 6′）；調(diào)平時(shí)間 1′10″（設(shè)計(jì)要求 2 min ）。
2.4機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)情況
2.4.1滾珠絲桿傳動(dòng)
針對國內(nèi)類似產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的缺陷，我公司科技人員通過調(diào)研，巧妙地將滾珠絲桿和超越離合器結(jié)合，將其成功地應(yīng)用到自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)中，既提高了產(chǎn)品的機(jī)械效率，又克服了滾珠絲桿無法自鎖的難題。
2.4.2調(diào)平系統(tǒng)的剛性鎖定
目前，國內(nèi)類似產(chǎn)品沒有鎖緊機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)調(diào)平一段時(shí)間后其精度會發(fā)生改變。為了保證在自動(dòng)調(diào)平后，工作平臺精度不再發(fā)生變化，我公司科技人員通過調(diào)研后，增設(shè)雙向超越離合器，實(shí)現(xiàn)了工作平臺的剛性鎖定。并保護(hù)了伺服電機(jī)免受外力矩?fù)p傷。
2.4.3改進(jìn)諧波減速器，提高其使用壽命
由于現(xiàn)有的諧波減速器和我們的調(diào)平撐腿配套后，輸出鋼輪定位、導(dǎo)向均不理想，會加速諧波減速器的磨損，降低其使用壽命。我公司科技人員和配套廠家的科技人員共同攻關(guān)，使改進(jìn)后諧波減速器和調(diào)平撐腿的配套性能良好。
2.4.4采用先進(jìn)的調(diào)平算法
由于控制系統(tǒng)采用了改進(jìn)的調(diào)平算法，以及控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)檢測的數(shù)據(jù)對工作平臺不斷調(diào)平，工作平臺的變形量可以得到一定的補(bǔ)償，因此，對系統(tǒng)的剛性無特別要求。
2.5機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的主要配套產(chǎn)品、型號及供貨情況
2.5.1諧波減速器
本公司選用的諧波減速器，傳動(dòng)比為 1 ：120 ，輸出轉(zhuǎn)矩 220 Nm ，是該公司和與我公司配套的產(chǎn)品。該公司為國家諧波傳動(dòng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)基地，交貨及時(shí)，質(zhì)量可靠。
2.5.2雙向超越離合器
本公司選用的超越離合器，輸出轉(zhuǎn)矩 200 Nm 。該公司為我國主要超越離合器生產(chǎn)廠家之一。交貨及時(shí)，質(zhì)量可靠。
2.5.3 伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器
日本松下公司生產(chǎn)，型號為 MSMA082A1G，功率 750 w 。
2.5.4滾珠絲桿組件
南京裝配工藝廠根據(jù)我公司設(shè)計(jì)圖紙生產(chǎn)的三列內(nèi)循環(huán)滾珠絲桿，公稱尺寸 63 mm 。螺距 12 mm 。該廠為國內(nèi)最大的滾珠絲桿生產(chǎn)廠家。
2.5.5水平傳感器
本公司選用的水平檢測器為航天電子公司研制，產(chǎn)品代號： SPD-1 。是該公司根據(jù)我公司要求，專門研制的水平檢測器，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，供貨及時(shí)。
2.5.6 PLC
可編程控制器，選用德國西門子公司產(chǎn)品。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，供
貨及時(shí)。
2.6機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)達(dá)到的性能指標(biāo)
2.7機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì)定型
在各部門的積極配合協(xié)作下,經(jīng)過機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)項(xiàng)目組全體科技人員的共同努力，完成了機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)樣機(jī)的研制，并順利通過了設(shè)計(jì)鑒定的環(huán)境試驗(yàn)前的功能測試、環(huán)境試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)后的功能測試、可靠性試驗(yàn)、承載能力試驗(yàn)工作。現(xiàn)已經(jīng)成功應(yīng)用于×××G、×××H、×××E（B）等雷達(dá)，用戶反映良好。
2.8如何正確裝配和使用機(jī)電式自動(dòng)調(diào)評系統(tǒng)。
為了確保自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的功能及其使用壽命，在自動(dòng)調(diào)平系裝配
過程中，必須注意如下事項(xiàng)。
2.8.1滾珠絲桿和滑柱的裝配
自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)中的調(diào)平撐腿采用結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)的內(nèi)循環(huán)三列滾珠絲桿，由于滾珠絲桿配合精度高，因此裝配時(shí)必須根據(jù)絲桿及螺母的尺寸來選擇相應(yīng)尺寸的滾珠。目前，我公司的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)采用的滾珠絲桿為南京工藝裝配制造廠生產(chǎn)，該廠根據(jù)測量結(jié)果選配了滾珠，并組裝成滾珠絲桿組件。
圖2 滑柱和滾珠絲桿裝配示意圖
由于調(diào)平撐腿的滑柱在另外一家外協(xié)廠加工，且滑柱和螺母裝配后，必須保證它們的外圓柱面的同軸度小于0.11mm，以利螺母和滑柱在導(dǎo)向套上滑動(dòng)順暢。用薄型平鍵將螺母和滑柱連接后，用銅榔頭輕打到位；再以螺母的銷孔為基準(zhǔn)，加工滑柱上的銷孔，鉸孔后裝上圓柱銷；最后以螺母的鍵槽為基準(zhǔn)，加工滑柱上的鍵槽，使二者的鍵槽方向完全一致，確保導(dǎo)向鍵在二者的鍵槽上滑動(dòng)順暢、無卡滯現(xiàn)象。
在加工滑柱的銷孔時(shí)，由于會導(dǎo)致鐵屑進(jìn)入滾珠絲桿及螺母的球面螺紋槽內(nèi)，如果不加以清洗，就會加速滾珠絲桿的磨損，因此必須將加工銷孔后的滾珠絲桿組件拆開來，清洗干凈。待其干燥后涂覆半流體潤滑脂。特別強(qiáng)調(diào)，不得涂覆普通的潤滑脂，否則在低溫時(shí)，由于潤滑效果降低，導(dǎo)致系統(tǒng)的機(jī)械效率下降，造成調(diào)平系統(tǒng)無法正常工作。
圖3 滑柱和滾珠絲桿裝配效果圖
2.8.2諧波減速器及伺服電機(jī)的裝配
MINAS-A系列伺服電機(jī)可實(shí)現(xiàn)高速定位并且環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；諧波減速器傳動(dòng)比大并且范圍廣，精度高，空回小，承載能 力大，效率高，體積小，重量輕，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音��；因此調(diào)平撐腿驅(qū)動(dòng)部分選用了MINAS-A系列伺服電機(jī)和諧波減速器。
圖4 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配示意圖
輸入剛輪和安裝座配裝時(shí)，配鉆并鉸定位銷孔后，必須清洗干凈，不得有雜質(zhì)進(jìn)入剛輪和柔輪的結(jié)合面間，否則會加快諧波減速器的磨損。
定位套和軸承內(nèi)圈為小過盈配合，裝配時(shí)不要采用敲擊的方式，最好采用熱套或壓裝的方法。裝配前在軸承上涂覆半流體潤滑脂，并將軸承壓裝到位。
由于MINAS-A系列伺服電機(jī)的光電編碼器受敲擊后極易損壞，因此在裝配伺服電機(jī)時(shí)，不得敲擊，而應(yīng)用手輕輕壓裝到位。
由于諧波減速器剛輪和柔輪的輪齒模數(shù)小，因此在配裝剛輪和柔輪時(shí)，不得用力打擊，在將剛輪和柔輪上涂覆半流體潤滑脂后，用手輕輕壓裝。當(dāng)剛輪和柔輪的輪齒嚙合上后，再收緊螺栓，以免損壞輪齒。
圖5 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝配效果圖
2.8.3調(diào)平撐腿的裝配
雙向超越離合器常與滾珠絲桿副配套，作為防止逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。一端孔接主動(dòng)軸，一端孔接從動(dòng)軸。當(dāng)外圈不動(dòng)，主動(dòng)軸順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸也同步轉(zhuǎn)動(dòng)；而從動(dòng)軸受外力矩的作用時(shí)，順時(shí)針和逆時(shí)針都不能轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，將諧波減速器的輸出軸和超越離合器的主動(dòng)軸相連，超越離合器的從動(dòng)軸和滾珠絲桿相接，就可保證只有伺服電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，而外力矩?zé)o法驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的剛性鎖定。裝配超越離合器時(shí)，用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)其主動(dòng)軸端，應(yīng)能靈活驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
圖6 撐腿裝配示意圖
在調(diào)平撐腿總裝前，將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通電運(yùn)行，空載時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器檢測到的伺服電機(jī)的力矩必須小于20%的設(shè)定力矩。如果檢測到的力矩大于20%的設(shè)定力矩，必須重裝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，直到檢測到的力矩符合要求為止。將合格的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通電運(yùn)行48小時(shí)后，拆開清洗干凈，重新涂覆半流體潤滑脂后裝配。
在總裝連接座和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、連接座和本體時(shí)，應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)件間的軸向間隙0.30—0.50mm，以確保其運(yùn)動(dòng)靈活。如果軸向間隙太小，應(yīng)加裝相應(yīng)厚度的石棉墊。
圖7 撐腿裝配效果圖
2.8.4水平檢測器的裝配
航天電子的雙軸水平檢測器，根據(jù)一定的比例系數(shù)，將檢測到的工作平臺的X軸和Y軸方向的傾角信息轉(zhuǎn)換成電壓信號傳送給PLC控制器。PLC控制器根據(jù)系統(tǒng)的調(diào)平算法，將結(jié)果傳送給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)平。
水平檢測器總裝時(shí)，必須保證水平檢測器的基準(zhǔn)面和安裝座的安裝平行，即用游標(biāo)尺檢測兩者間的距離誤差應(yīng)小于0.05mm。
圖8 水平檢測器裝配示意圖
圖9 水平檢測器裝配效果圖
2.8.5調(diào)平控制箱的裝配
調(diào)平控制箱的元器件裝配必須對角、逐次擰緊連接螺釘，確保元器件裝配可靠。
圖10 控制箱裝配示意圖
圖11 控制箱裝配效果圖
2.8.6機(jī)電式調(diào)平系統(tǒng)的總裝
水平檢測器安裝于天線座車時(shí)，必須確保其安裝方向符合12調(diào)平系統(tǒng)安裝示意圖所示。如果水平檢測器的X軸和Y軸的方向不對，將會導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)平時(shí)越調(diào)越不平。因?yàn)镻LC的控制算法是按圖6調(diào)平系統(tǒng)安裝示意圖的安裝及接線的邏輯關(guān)系，水平檢測器的方向裝錯(cuò)后，PLC就會將錯(cuò)誤的運(yùn)算結(jié)果傳送給伺服控制器，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)平時(shí)，該伸的撐腿沒伸，不該伸的撐褪卻伸了。
圖12 調(diào)平系統(tǒng)裝配示意圖
調(diào)平撐褪安裝時(shí)，也必須按照圖12調(diào)平系統(tǒng)安裝示意圖的裝配關(guān)系安裝，否則會造成調(diào)平撐腿的誤動(dòng)作，同樣無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)平。四套調(diào)平撐褪的裝配位置必須保證同一高度，因?yàn)楦叨炔唤y(tǒng)一，會造成調(diào)平系統(tǒng)的有效行程減小，在坡度較大的工地上無法調(diào)平。這樣對工地的要求就會提高，降低了設(shè)備的工地適應(yīng)性。
在系統(tǒng)調(diào)平前，應(yīng)先檢查電纜連接是否正確，否則同樣會因錯(cuò)誤連接而無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)平。
2.9本公司機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)配套產(chǎn)品圖片資料
圖13 機(jī)電式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)配套產(chǎn)品圖片
3電液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)
3.1電液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的組成及原理
本系統(tǒng)由一套PLC控制模塊、兩套液壓水平展開機(jī)構(gòu)、四套液壓撐腿、一套雙軸水平傳感器、一套溫控裝置、收腿到位檢測和報(bào)警裝置、車外操作裝置、液壓換向和壓力檢測裝置、連接電纜和液壓管路附件等組成。其原理如圖14電液式調(diào)平系統(tǒng)原理框圖。
3.2電液式調(diào)平系統(tǒng)的主要性能
調(diào)平系統(tǒng)應(yīng)具備以下性能指標(biāo)：平臺全升、全降，撐腿落地自動(dòng)檢測，水平監(jiān)測，自動(dòng)調(diào)平，撐腿自動(dòng)鎖定、解鎖，本控、遙控等操作功能。具體指標(biāo)如下：
圖14 電液式調(diào)平系統(tǒng)原理框圖
1調(diào)平要求：調(diào)平精度≤±0.5°。
2調(diào)平時(shí)間：≤20s。
3單腿有效行程：400mm。
4單腿額定承載：15T。
5可靠性壽命：15年。
6預(yù)熱時(shí)間：在-20℃以下預(yù)熱時(shí)間應(yīng)小于3Min。
7溫度：工作溫度：-40℃- +55℃，存儲溫度：-50- +70℃。
8工作高度：海拔3000m能正常工作。
9角度自動(dòng)顯示功能。
10工地傾角大于6°自動(dòng)報(bào)警。
11車內(nèi)外可操作功能。
3.4本公司電液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)配套產(chǎn)品圖片
圖15電液式自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)配套產(chǎn)品圖片
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