Aosite, sindsdien 1993
Samenvatting: Dit artikel geeft een gedetailleerde analyse van het lekkageprobleem in een waterscharnier op de grondradar. Het identificeert de locatie van de storing, stelt de hoofdoorzaak van de storing vast en stelt verbetermaatregelen voor. De effectiviteit van deze maatregelen wordt vervolgens geverifieerd door middel van mechanische simulatieanalyse en testen.
Naarmate radartechnologiesystemen zich blijven ontwikkelen, neemt de vraag naar radartransmissievermogen toe, vooral met de verschuiving naar grotere arrays en big data. Traditionele luchtkoelingsmethoden zijn niet langer voldoende om aan de koelvereisten van deze grotere radars te voldoen. Het koelen van het radarfront is essentieel, ook al gaan moderne grondradars over van mechanisch scannen naar fasescannen. Mechanische azimutrotatie is echter nog steeds vereist. Deze rotatie en de overdracht van koelvloeistof tussen oppervlakteapparatuur wordt bereikt door vloeibare roterende verbindingen, ook wel waterscharnieren genoemd. De prestaties van het waterscharnier hebben een directe invloed op de algehele prestaties van het radarkoelsysteem, waardoor het van cruciaal belang is om de betrouwbaarheid en levensduur van het waterscharnier te garanderen.
Beschrijving van de fout: De lekfout in het radarwaterscharnier wordt gekenmerkt door een toename van de leksnelheid bij een langere continue rotatietijd van de antenne. De maximale lekkagesnelheid bedraagt 150 ml/uur. Bovendien varieert de lekkagesnelheid aanzienlijk wanneer de antenne op verschillende azimutposities stopt, waarbij de hoogste lekkagesnelheid wordt waargenomen in de richting evenwijdig aan de voertuigcarrosserie (ongeveer 150 ml/uur) en de laagste in de richting loodrecht op de voertuigcarrosserie (ongeveer 10 ml /H).
Foutlocatie- en oorzaakanalyse: Om de locatie van de lekfout te lokaliseren, wordt een foutenboomanalyse uitgevoerd, waarbij rekening wordt gehouden met de interne structuur van het waterscharnier. De analyse sluit bepaalde mogelijkheden uit op basis van druktests voorafgaand aan de installatie. Vastgesteld wordt dat de fout ligt in dynamische afdichting 1, die wordt veroorzaakt door een verbindingsprobleem tussen het waterscharnier en de collectorring tijdens het montageproces. De slijtage van de getande sleepring overschrijdt het compensatievermogen van de O-ring, wat leidt tot dynamische afdichtingsproblemen en vloeistoflekkage.
Mechanismeanalyse: Uit werkelijke metingen blijkt dat het startkoppel van de sleepring 100 N·m bedraagt. Er is een eindige-elementenmodel gemaakt om het gedrag van het waterscharnier te simuleren onder ideale omstandigheden en onevenwichtige belastingen veroorzaakt door het koppel en de gierhoek van de sleepring. Uit de analyse blijkt dat de doorbuiging van de binnenas, vooral aan de bovenkant, leidt tot variaties in de compressiesnelheid tussen de dynamische afdichtingen. Dynamische afdichting 1 ondervindt de meest ernstige slijtage en lekkage als gevolg van de excentrische belasting veroorzaakt door de verbinding tussen het waterscharnier en de omleidingsring.
Verbetermaatregelen: Op basis van de geïdentificeerde faaloorzaken worden de volgende verbeteringen voorgesteld. Ten eerste wordt de structurele vorm van het waterscharnier gewijzigd van een radiale opstelling naar een axiale opstelling, waardoor de axiale afmetingen ervan worden verkleind terwijl de oorspronkelijke vorm en interfaces ongewijzigd blijven. Ten tweede wordt de ondersteuningsmethode voor de binnen- en buitenringen van het waterscharnier verbeterd door het gebruik van hoekcontactlagers met gepaarde verdeling aan beide uiteinden. Dit verbetert het anti-slingervermogen van het waterscharnier.
Mechanische simulatieanalyse: Er is een nieuw eindige-elementenmodel gemaakt om het gedrag van het verbeterde waterscharnier te analyseren, inclusief het nieuw toegevoegde apparaat voor het elimineren van excentriciteit. De analyse bevestigt dat de toevoeging van het excentriciteitseliminatieapparaat effectief de doorbuiging elimineert die wordt veroorzaakt door de verbinding tussen de afleidingsring en het waterscharnier. Dit zorgt ervoor dat de binnenas van het waterscharnier niet langer wordt beïnvloed door excentrische belastingen, waardoor de levensduur en betrouwbaarheid van het waterscharnier wordt verbeterd.
Verificatieresultaten: Het verbeterde waterscharnier ondergaat stand-alone prestatietests, druktests na geïntegreerde rotatiecombinatie met de omleidingsring, installatietests van de hele machine en uitgebreide veldtests. Na 96 uur aan kopieertests en 1 jaar aan foutopsporingstests in het veld, vertoont het verbeterde waterscharnier uitstekende prestaties zonder fouten.
Door structurele verbeteringen door te voeren en een excentriciteitseliminatieapparaat toe te voegen, wordt het probleem van doorbuiging tussen het waterscharnier en de collectorring effectief onder controle gehouden. Dit garandeert de lange levensduur en betrouwbaarheid van het waterscharnier, waardoor het risico op lekkage wordt verminderd. De mechanische simulatieanalyse en testverificatie bevestigen de effectiviteit van deze verbeteringen.