Analisi e miglioramento del guasto di perdita d'acqua di un radar terrestre Water Hinge_Hinge Knowledge

Abstract: Questo articolo fornisce un'analisi dettagliata del problema delle perdite in una cerniera dell'acqua del radar terrestre. Identifica la posizione del guasto, determina la causa principale del guasto e propone misure di miglioramento. L'efficacia di queste misure viene poi verificata attraverso analisi e test di simulazione meccanica.

Con la continua evoluzione dei sistemi tecnologici radar, la domanda di potenza di trasmissione radar è in aumento, in particolare con il passaggio ad array più grandi e big data. I metodi tradizionali di raffreddamento ad aria non sono più sufficienti a soddisfare i requisiti di raffreddamento di questi radar più grandi. Il raffreddamento del fronte del radar è essenziale, anche se i moderni radar terrestri stanno passando dalla scansione meccanica alla scansione di fase. Tuttavia, è ancora necessaria la rotazione meccanica dell'azimut. Questa rotazione e la trasmissione del liquido refrigerante tra le apparecchiature di superficie è ottenuta tramite giunti rotanti liquidi, noti anche come cerniere ad acqua. Le prestazioni della cerniera ad acqua influiscono direttamente sulle prestazioni complessive del sistema di raffreddamento del radar, rendendo fondamentale garantire l'affidabilità e la longevità della cerniera ad acqua.

Descrizione del guasto: Il guasto di perdita nella cerniera dell'acqua del radar è caratterizzato da un aumento del tasso di perdita con un tempo di rotazione continua più lungo dell'antenna. Il tasso di perdita massimo raggiunge i 150 ml/h. Inoltre, il tasso di perdita varia in modo significativo quando l'antenna si ferma in diverse posizioni di azimut, con il tasso di perdita più alto osservato nella direzione parallela alla carrozzeria del veicolo (circa 150 ml/h) e il tasso più basso nella direzione perpendicolare alla carrozzeria del veicolo (circa 10 ml /H).

Ubicazione del guasto e analisi delle cause: per individuare la posizione del guasto di perdita, viene condotta un'analisi dell'albero dei guasti, tenendo conto della struttura interna della cerniera idraulica. L'analisi esclude alcune possibilità basate su prove di pressione pre-installazione. È stato accertato che il guasto risiede nella guarnizione dinamica 1, causata da un problema di collegamento tra la cerniera dell'acqua e l'anello del collettore durante il processo di montaggio. L'usura dell'anello collettore dentato supera la capacità di compensazione dell'O-ring, causando guasti dinamici alla tenuta e perdite di liquido.

Analisi del meccanismo: le misurazioni effettive rivelano che la coppia iniziale del collettore rotante è di 100 N·m. Viene creato un modello a elementi finiti per simulare il comportamento della cerniera idraulica in condizioni ideali e carichi sbilanciati causati dalla coppia dell'anello collettore e dall'angolo di imbardata. L'analisi mostra che la deflessione dell'albero interno, soprattutto nella parte superiore, porta a variazioni del tasso di compressione tra le guarnizioni dinamiche. La guarnizione dinamica 1 è soggetta all'usura e alle perdite più gravi a causa del carico eccentrico causato dal collegamento tra la cerniera dell'acqua e l'anello di deviazione.

Misure di miglioramento: sulla base delle cause di guasto identificate, vengono proposti i seguenti miglioramenti. In primo luogo, la forma strutturale della cerniera idraulica viene modificata da disposizione radiale a disposizione assiale, riducendone le dimensioni assiali pur mantenendo invariate la forma e le interfacce originali. In secondo luogo, il metodo di supporto per gli anelli interno ed esterno della cerniera idraulica è migliorato utilizzando cuscinetti a contatto angolare con distribuzione accoppiata su entrambe le estremità. Ciò migliora la capacità antioscillazione della cerniera idraulica.

Analisi di simulazione meccanica: viene creato un nuovo modello a elementi finiti per analizzare il comportamento della cerniera idraulica migliorata, compreso il dispositivo di eliminazione dell'eccentricità appena aggiunto. L'analisi conferma che l'aggiunta del dispositivo di eliminazione dell'eccentricità elimina efficacemente la deflessione causata dalla connessione tra l'anello di deviazione e la cerniera idraulica. Ciò garantisce che l'albero interno della cerniera idraulica non sia più influenzato da carichi eccentrici, migliorando così la durata e l'affidabilità della cerniera idraulica.

Risultati della verifica: la cerniera idraulica migliorata è stata sottoposta a test prestazionali indipendenti, test di pressione dopo la combinazione di rotazione integrata con l'anello di deviazione, test di installazione dell'intera macchina e test approfonditi sul campo. Dopo 96 ore di test di copia e 1 anno di test di debug sul campo, la cerniera idraulica migliorata dimostra prestazioni eccellenti senza guasti.

Implementando miglioramenti strutturali e aggiungendo un dispositivo di eliminazione dell'eccentricità, il problema della deflessione tra la cerniera dell'acqua e l'anello del collettore viene controllato in modo efficace. Ciò garantisce la longevità e l'affidabilità della cerniera dell'acqua, riducendo il rischio di perdite. L'analisi della simulazione meccanica e la verifica dei test confermano l'efficacia di questi miglioramenti.