Análisis y mejora de la falla de fuga de agua de un radar terrestre Water Hinge_Hinge Knowledge

Resumen: Este artículo proporciona un análisis detallado del problema de las fugas en una bisagra de agua de radar terrestre. Identifica la localización de la avería, determina la causa principal de la avería y propone medidas de mejora. La eficacia de estas medidas se verifica luego mediante análisis y pruebas de simulación mecánica.

A medida que los sistemas de tecnología de radar continúan evolucionando, la demanda de potencia de transmisión de radar aumenta, particularmente con el avance hacia matrices más grandes y big data. Los métodos tradicionales de refrigeración por aire ya no son suficientes para satisfacer los requisitos de refrigeración de estos radares más grandes. Enfriar el frente del radar es esencial, a pesar de que los radares terrestres modernos están pasando del escaneo mecánico al escaneo de fase. Sin embargo, todavía se requiere la rotación mecánica en acimut. Esta rotación y la transmisión de refrigerante entre equipos de superficie se logra a través de juntas rotativas líquidas, también conocidas como bisagras de agua. El rendimiento de la bisagra hidráulica afecta directamente el rendimiento general del sistema de enfriamiento del radar, lo que lo hace crucial para garantizar la confiabilidad y longevidad de la bisagra hidráulica.

Descripción de la falla: La falla de fuga en la bisagra de agua del radar se caracteriza por un aumento en la tasa de fuga con un tiempo de rotación continuo más prolongado de la antena. La tasa de fuga máxima alcanza los 150 ml/h. Además, la tasa de fuga varía significativamente cuando la antena se detiene en diferentes posiciones de azimut, observándose la tasa de fuga más alta en la dirección paralela a la carrocería del vehículo (aproximadamente 150 ml/h) y la más baja en la dirección perpendicular a la carrocería del vehículo (alrededor de 10 ml). /h).

Ubicación de fallas y análisis de causas: para identificar la ubicación de la falla de fuga, se realiza un análisis de árbol de fallas, teniendo en cuenta la estructura interna de la bisagra de agua. El análisis descarta determinadas posibilidades en base a las pruebas de presión previas a la instalación. Se determina que la falla radica en el sello dinámico 1, el cual es causado por un problema de conexión entre la bisagra de agua y el anillo colector durante el proceso de ensamblaje. El desgaste del anillo colector dentado excede la capacidad de compensación de la junta tórica, lo que provoca fallas en el sello dinámico y fugas de líquido.

Análisis del mecanismo: Las mediciones reales revelan que el par de arranque del anillo colector es de 100 N·m. Se crea un modelo de elementos finitos para simular el comportamiento de la bisagra hidráulica en condiciones ideales y cargas desequilibradas causadas por el torque y el ángulo de guiñada del anillo colector. El análisis muestra que la deflexión del eje interior, particularmente en la parte superior, provoca variaciones en la tasa de compresión entre los sellos dinámicos. El sello dinámico 1 experimenta el desgaste y las fugas más severos debido a la carga excéntrica causada por la conexión entre la bisagra de agua y el anillo de desviación.

Medidas de mejora: Con base en las causas de falla identificadas, se proponen las siguientes mejoras. En primer lugar, la forma estructural de la bisagra hidráulica se cambia de una disposición radial a una disposición axial, reduciendo sus dimensiones axiales manteniendo la forma y las interfaces originales sin cambios. En segundo lugar, el método de soporte para los anillos interior y exterior de la bisagra hidráulica se mejora mediante el uso de rodamientos de contacto angular con distribución pareada en ambos extremos. Esto mejora la capacidad anti-oscilación de la bisagra de agua.

Análisis de simulación mecánica: se crea un nuevo modelo de elementos finitos para analizar el comportamiento de la bisagra de agua mejorada, incluido el dispositivo de eliminación de excentricidad recientemente agregado. El análisis confirma que la adición del dispositivo de eliminación de excentricidad elimina efectivamente la deflexión causada por la conexión entre el anillo de desviación y la bisagra de agua. Esto asegura que el eje interior de la bisagra hidráulica ya no se vea afectado por cargas excéntricas, mejorando así la vida útil y la confiabilidad de la bisagra hidráulica.

Resultados de la verificación: La bisagra hidráulica mejorada se somete a pruebas de rendimiento independientes, pruebas de presión después de la combinación de rotación integrada con el anillo desviador, pruebas de instalación de toda la máquina y extensas pruebas de campo. Después de 96 horas de pruebas de copia y 1 año de pruebas de depuración de campo, la bisagra de agua mejorada demuestra un rendimiento excelente sin fallas.

Al implementar mejoras estructurales y agregar un dispositivo de eliminación de excentricidad, se controla de manera efectiva el problema de deflexión entre la bisagra de agua y el anillo colector. Esto garantiza la longevidad y confiabilidad de la bisagra hidráulica, reduciendo el riesgo de fugas. Los análisis de simulación mecánica y las pruebas de verificación confirman la eficacia de estas mejoras.