1 引言
雷达天线俯仰传动装置是实现雷达天线运输、维修及工作状态转化的机构。梯形丝杆螺母副因其自锁安全性高被广泛应用在雷达天线俯仰传动装置中。但梯形螺纹副传动效率低，易磨损，在不注重注油润滑维护的情况下螺母螺纹牙磨损后易出现剪切失效情况，导致天线自由状态倒伏的安全事故。为了保证在螺母失效时不发生天线自由倒伏的安全事故，有必要在现有的传动装置中增加预警保护装置，防止类似事故的发生。
2 设计要求
为了达到对螺母的预警、螺母失效时对天线与操作人员的安全保护，天线俯仰预警保护装置应具备以下功能：
（1）天线俯仰预警保护装置不能影响原装置的正常使用功能；
（2）能保证天线在任何位置时均具备安全保护功能；
（3）能对螺母的失效状况进行预警；
（4）改善原装置运动过程中丝杆螺母副的润滑状况。
3 设计方案
根据天线俯仰预警保护装置的要求，通过对原结构分析，在保持原主体结构不变的状态下增加一个以从动螺母为核心的预警保护装置，由从动螺母完成天线俯仰预警保护的功能，具体见图1，天线俯仰预警保护装置见图2。
天线俯仰预警保护装置组成：从动螺母1件（黄色件）、下压盖1件（透明件）、上压盖1件（绿色件）、拨杆2件（天蓝件）、轴承1件、油杯1件，总长度90mm。
天线俯仰预警保护装置工作原理：在初始状态下调整从动螺母上圆锥滚子轴承动、定圈间隙在1.25 mm～2.5 mm之间（如果俯仰驱动已使用超过二年，间隙不大于1.25 mm），通过2个拨杆（与俯仰驱动螺母相连）带动从动螺母与俯仰驱动螺母同步旋转，在此状态下从动螺母处于非受力状态；随着驱动螺母的磨损轴承间隙同步减小，直至从动螺母处于受力状态，当从动螺母的受力到达天线俯仰力矩的5%左右时（不大于25Nm，天线俯仰最大力矩470 Nm），拨杆因受力过大而断裂，从动螺母不再旋转，天线由于受从动螺母的限制处于静止状态，此时电机因过载保护停止工作，该现象表明需更换驱动螺母；如果驱动螺母牙型突然断裂，此时拨杆因受力过大而断裂，从动螺母不再旋转，天线由于受从动螺母的限制处于静止状态，电机继续旋转。在两种状态下天线均应保持在当前位置不动，从而达到螺母预警、天线保护的功能。
另外，在本装置的主从螺母之间形成一个相对密封的空间，该位置可用来储藏润滑脂，在本设计中设置了注油油杯，可方便对丝杆添加润滑脂，同时也避免了原设计中多余润滑脂布满丝杆护套的现象。
4 试验验证
根据天线俯仰预警保护装置的设计要求，对本装置的样件进行了功能性试验验证。
试验件：某雷达天线车1套、天线俯仰驱动装置1套、无牙型驱动螺母1个、天线俯仰预警保护装置1套、拨杆2件、弹簧秤1个。
试验验证项目如下：
（1） 天线俯仰预警保护装置的空载随动试验；
（2） 天线俯仰预警保护装置对丝杆润滑状况改善试验（空载）；
（3） 天线俯仰预警保护装置的负载随动试验；
（4） 天线俯仰预警保护装置对丝杆润滑状况改善试验（负载）；
（5） 天线俯仰预警保护装置的拨杆失效载荷试验；
（6） 天线俯仰预警保护装置的保护功能试验。
4.1 天线俯仰预警保护装置的空载随动试验
该试验目的是验证丝杆无润滑状态时从动螺母与主螺母的空载随动性，运行过程中是否出现双螺母运动时相互卡死现象。
试验结果：运行状态平稳、无卡死、异响，达到设计目的。见图3。
图3 空载随动运行试验
4.2 天线俯仰预警保护装置对丝杆润滑状况改善试验（空载）
该试验目的是验证丝杆无润滑状态时，通过在从动螺母与主螺母的之间加注润滑脂，几次运行后观察丝杆表面附着的润滑脂状况。
试验结果：本试验共运行五次，观察运行前后丝杆表面附着的润滑脂状况见图4、图5。通过现象分析，该机构能改善丝杆润滑状况，同时提高了润滑脂加注的便捷性，达到设计目的。
图4 运行前丝杆表面润滑状况
图5 五次运行后丝杆表面润滑状况
4.3 天线俯仰预警保护装置的负载随动试验
该试验目的是验证从动螺母与主螺母的在产品上运动的随动性，运行过程中是否出现双螺母负载运动时相互卡死现象。
试验结果：运行状态平稳、无卡死、异响，达到设计目的。见图6。
图6 负载随动运行试验
4.4 天线俯仰预警保护装置对丝杆润滑状况改善试验（负载）
该试验目的是验证负载状况下，通过在从动螺母与主螺母的之间加注润滑脂，验证几次运行后丝杆表面的润滑脂状况。
试验结果：本试验共运行三次，观察运行前后丝杆表面附着的润滑脂状况见图7、图8。通过现象分析，该机构能改善丝杆润滑状况，达到设计目的。
图8 三次运行后丝杆润滑脂状况
4.5 天线俯仰预警保护装置的拨杆失效载荷试验
在产品随动试验完成后，运用专用工具转动从动螺母直至从动螺母与主驱动螺母连接拨杆失效，所需破坏力约为75N，经计算拨杆失效力矩约为26（75N×0.35m）Nm，与设计符合。
4.6 天线俯仰预警保护装置的保护功能试验
该试验目的是验证在主驱动螺母失效的情况下，该装置能够保证天线在当前位置不变，天线不会因螺母失效而坠落，造成安全事故导致设备损坏。
在本试验中将主驱动螺母换成没有螺纹牙型的螺母（模拟螺母牙型被切断），使用吊车将天线吊至任意位置后安装好天线俯仰预警保护装置。松开吊具，天线不坠落，满足设计要求。
5 结束语
对于本装置的螺母失效预警功能由于所需的试验周期漫长，在本方案中只做了理论分析，无试验验证，其它功能均进行了实物试验验证，均满足设计要求。
参考文献
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