车载电子对抗两轴转台结构设计方案探究

孙立峰

（哈尔滨华德学院机电工程系，哈尔滨150025）

0 引言

随着雷达电子技术的不断发展，对于雷达测试用车载电子对抗转台的结构设计也提出了新的要求：工作状态时要把转台安装到车上去，而且机动性和作战能力要快速反应，且转台的重量要轻，不用吊装设备人力就可以把转台安装到车上。因而在研制过程，要求既要保证雷达的工作状态，又要保证质量轻，强度高，灵活方便，适应环境。

1 转台的结构组成

如图1所示，转台总体结构是由负载盘1、俯仰轴系、方位轴系组成。俯仰轴系与方位轴系之间由推力轴承8承受径向力，且用胀紧联轴器21连接，且两轴系由转台底座16支撑组成转台整体。因此试验转台分为台体与底座两部分，可拆卸安装，总高度为1100±50 mm，垂直承载≤150 kg。

2 俯仰轴系的组成与功能

俯仰轴系由俯仰轴4、俯仰轴电机23、俯仰轴减速器22、俯仰轴码盘5、俯仰轴支座7、非接触式电磁感应开关26、限位装置机械挡铁27、机械零位锁紧装置3等组成。全部俯仰轴系实现了其负载旋转角范围为+10°～-90°，并且保证俯仰最大动态误差为±0.1°，最大静态误差为±0.1°，最大跟踪速度为0.1°/s～6°/s，最大角加速度2°/s2。采用闭环控制，实现实时监控反馈信息，保证回转精度。

图1 双轴转台结构设计方案

1）俯仰轴支撑负载与负载盘，承受所施加的径向力，也是减速器联接与固定件。左轴承为成对使用的角接触球轴承，能承受径向力和轴向力，间隙比较小，保证了俯仰轴的回转精度。右端采用减速器的轴承直接支撑，能承受较大的径向力与轴向力，既保证了俯仰轴的回转精度，又缩小了轴向尺寸，使结构紧凑。

2）俯仰轴电机与行星齿轮减速器结合进行驱动，可实现较大的传动比，保证了电机外形尺寸，转矩与功率较小。且使俯仰轴旋转获得所需要的转角范围。

3）俯仰轴码盘的作用是测量反馈俯仰轴的转角误差，实现其闭环控制。

4）俯仰轴支承座采用整体式结构，采用铝合金铸造成型的方法，侧面板使刚度大大提高，既可承受俯仰轴全部的径向力，同时又起到了固定码盘、支撑减速器的作用。在俯仰轴与支腿联接处，零位锁紧销与负载盘联接处有采用双金属铸造的钢套，保证了装配精度。

5）非接触式感应开关用来保证负载盘转到极限位置时不超过其转角范围，起限位的作用。

6）当软件限位与感应开关限位不起作用时，机械限位装置保证不超过极限位置，起到过载保护的作用。

7）当转台处于不工作状态，运输、存放时机械零位锁紧装置使俯仰轴系处于零位，进行锁紧起到保护的作用。

8）负载盘1上安装负载与云台等，起支撑、固定的作用。

9）云台2（摄像机支架）上安装、支承摄像机，并调解摄像机的回转与俯仰角度使其对准轴系中心。

3 方位轴系的组成与功能

方位轴系由方位轴电机10，方位轴11，旋转变压器12，方位轴码盘14，机械零位锁紧装置9，方位轴码盘罩15，方位轴码盘安装法兰19，接触式电磁感应开关18等组成。方位轴系实现了为±170°的转角范围，并且保证了方位最大动态误差±0.06°，最大静态误差为±0.03°，最大跟踪速度为0.01°/s～6°/s，最大角加速度为2°/s2。且采用了闭环控制，实现实时监控反馈信息，保证回转精度。

1）方位轴电机是由我校自行研制的力矩电机，采用组合式结构,由电机上端盖、外壳、定子、转子、下端盖、方位轴组成：（1）电机上端盖的作用为通过推力轴承支撑整个俯仰轴系；通过圆锥滚子轴承对方位轴进行支撑；固定了机械限位装置与方位零位锁紧装置,水平测量装置和方位轴刻度盘。（2）方位轴电机外壳的作用是固定电机定子，联接电机上端盖及下端盖，而且也是电机与转台底座的联接体。（3）电机转子除了本身电机的作用外，这里也起联接电机与方位轴的作用。（4）方位轴联接电机转子，使电机驱动自身旋转带动整个方位轴系旋转达到方位旋转角度；而且通过胀紧联轴器与俯仰轴系紧密联接，成为有机的整体。选用了圆锥滚子轴承能承受较大的径向力，保证在负载的作用下能够安全稳定地工作。（5）方位轴电机下端盖的作用是通过圆锥滚子轴承对方位轴进行支撑；同时固定旋转变压器、方位码盘罩、方位轴码盘，对方位轴感应开关通过支架进行间接固定；也对电机进行了密封，但最大的一个作用就是承受方位轴的轴向力。

2）旋转变压器是调节电流电压防止外部电磁干扰。

3）方位轴码盘是测量反馈方位轴的转角误差实现其闭环控制。

4）机械零位锁紧装置20是当转台在不工作状态时，运输、存放使俯仰轴系处于零位，用机械锁紧装置锁紧，起到保护的作用。

5）机械限位装置是当软件限位与感应开关限位不起作用时，器械挡铁实现其功能，保证不超过极限位置,也起到过载保护的作用。

6）方位轴码盘罩是防止方位轴感应片与电线缠绕在一起造成事故，起到了保护的作用。

7）非接触式感应开关是感应方位回转角转动范围，起限位的作用。

8）方位轴码盘安装法兰与电机下端盖、码盘进行配合，起到联接与安装的作用。

4 其它零部件的结构与功能特点

1）转台底座16的功能是对整个台体的支撑，通过调整垫铁17与车体相联。底座开有侧面窗口观察装配零部件。

2）调整垫铁17的功能是调整转台的某点高度，使其处于水平状态。

3）俯仰轴减速器22与电机防雨罩24是用来防雨与安装俯仰轴刻度盘25,保证电机与减速器不被破坏。

4）俯仰轴码盘防雨罩6是防止雨淋、盐雾等，保证系统稳定工作。

5）推力轴承8的功能是承受俯仰轴系与负载所施加的径向力，让方位轴承承受最小的轴向力。

5 结语

俯仰轴系、方位轴系具有结构简单紧凑、结构尺寸小的优点，降低了转动惯量，使选择的电机转矩、功率相对较小，使转台的平衡性、平稳性提高，使转台的结构更加合理优化。电机的上端盖与电机外壳、电机外壳与电机下端盖、旋转变压器、方位轴码盘法兰与码盘的装配与拆卸都采用组合式，把机械限位与机械零位锁紧装置结合起来使结构更加紧凑，拆装与加工过程更简单、合理。在结构设计时，充分考虑了方位轴系和俯仰轴系之间的垂直度及回转精度直接影响工作台面的位置精度，也考虑了两个轴系旋转部件的平衡技术，只有平衡合理才能减小电机功率，解决驱动、锁紧、平稳运动和整机可靠性等问题。

［1］ 郭阳宽.双轴伺服转台系统设计与实验研究［D］.北京：清华大学，2004.

［2］ 李尚义，赵克定，吴盛林.三轴飞行仿真转台总体设计及其关键技术［J］.宇航学报，1995（2）：63-66.