侦察桅杆系统振动故障分析及处理

赵鹏

摘要：侦察装备是战场监控敌方行动的重要设备，是武器装备的眼睛。侦察桅杆分系统是探测装备的主要部分。侦察系统工作过程中，桅杆上的探测设备对定位精度以及动态晃动要求较高。如果系统晃动量比较大，则探测精度受到很大影响或者无法定位。本文通过仿真和试验的手段找到振动源头、传递路径、振动机理，并给出故障处理的合理方法，以此提高装备的可靠性。

关键词：侦察桅杆;振动;谐振;失控

0 引言

对某批次装备进行检测，多个设备处于稳像功能下，用遥杆控制稳台转动，光电俯仰角在一定角度附近，稳台方位转动过程中会出现明显振动现象。通过寻找系统振动的真正原因，能够彻底解决侦察桅杆系统的振动问题[1]。

1故障定位

根据此次侦察桅杆系统振动特点，故障车辆数量较多，针对一个车辆进行排查，找到问题原因，然后在其他车辆上进行验证。

1.1 故障原因分析

1.1.1 光电设备重心偏移

通过试验将光电头的转接块位置整体平移，转接块的活动一个螺钉孔的位置，即质心人为偏移20mm，振动现象不改变，此原因排除。

1.1.2 稳台方位控制

将稳台的方位陀螺的信号输出。稳台稳态控制转动存在波动，这是由控制系统[2]本身决定。当系统振动时，陀螺信号开始放大此时为系统失控。

1.1.3 雷达伺服间隙

桅杆系统测试过程中多次发现雷达伺服莲花座螺钉松动。莲花座连接螺钉松动，振动明显加剧。莲花座连接螺钉紧固，同时雷达伺服底部箱体与转轴连接螺钉紧固，振动减小但没有完全消除。伺服设备的连接会影响振动的量级，但不是引起振动的主要因素。

1.1.4 升降杆定位销状态不同

定位销调整后做测试，稳台振动量级有所降低。经测试稳台工作每百圈系统有8次振动。在稳台振动方位外界敲击稳台或倒伏电机，系统会激起振动。定位销的安装状态能够影响系统振动，但不能完全消除。

1.1.5 倒伏质心偏

系统振动过程中能够人为感觉到倒伏调平机构的控制盒，电机振动明显。拆除引起质心偏移的控制盒，此时稳台运转时，系统不会自发振动。通过敲击稳台，方位旋转方向敲击不会出现振动，稳台的U形架一测上下敲击，能够敲振。

1.1.6 侦察桅杆系统共振

通過测量稳台方位陀螺信号能够得出稳台的自振频率约为30Hz。通过对侦察桅杆系统测试能够测出系统的模态[3]，即振动的振型以及频率大小，能够看出系统是否为共振。

1.2 故障原因定位

通过振动试验，能够发现在30Hz附近有一个谐振频率。基本可以定位为侦察系统某一阶模态与稳台谐振。

2故障机理分析

2.1 侦察桅杆系统仿真

对侦察桅杆系统进行仿真建模，然后进行模态分析，查看是否为某一阶模态引起系统共振。

2.2 系统模态结果分析

侦察桅杆系统第三阶模态的频率和谐振频率很接近，同时第三阶模态为整体摆动和扭转复合运动，和实际运动形式相近。

2.3 光电稳台振动位置分析

稳台横向摆动导致方位陀螺在此位置影响最大。从仿真三阶模态振动方向看，稳台顶端摆动方向和两定位销连线方向平行。当稳台运行到该位置时，平动分量最大容易引起稳台失控，从而发生系统共振。系统发生振动时方向一致。

2.4 稳台失控原理分析

由于方位陀螺的设计位置在光电头一侧，在一个振动周期内稳台向右摆动，方位陀螺顺时针方向转动，稳台自身逆时针振动，两者叠加结果为方位陀螺转速变小。稳台此时容易过冲，导致控制失稳。

3 故障复现

在一台初始状态完好不会振动的设备上进行试验。通过调整设备下端升降杆、伺服等的连接松紧程度，使系统的谐振频率为30Hz左右，稳台工作时系统振动，故障复现;改变稳台控制频率，降为20Hz左右，系统不会出现振动故障消失。

4 改进措施及验证

通过改变升降桅杆销轴的角度，是最简单实用的改变系统刚度的方法。通过仿真销轴角度为、90°、120°、180°对应的刚度分别为60°时的1、3.1、4.2、7.9倍。将升降桅杆的天线头和安装座更换，系统内的其余设备保持不变。针对90度、120度、180度三种状态进行试验。

5 结语

通过对侦察系统整体结构仿真分析和试验验证，得出系统的振动机理和谐振条件。通过更改定位销安装角度能够较方便的解决系统谐振问题。

参考文献

[1]邹传彬，唐波，杨美军，钟志群.谐振振铃的原因和危害及解决方法[J].电子设计工程，2018，26（17）：126-130.

[2]孟晓睿.主井提升机控制系统技术改造的实践[J].机械管理开发，2019，34（06）：136-137.

[3]杨川. 基于风轮FRF及模态的吸油烟机嗡嗡声异响研究[C]. 中国家用电器协会.2018年中国家用电器技术大会论文集.中国家用电器协会：《电器》杂志社，2018：862-866.