某雷达天线纵摇故障分析与排除

俞育新

(海军舟山地区装备修理监修室，杭州 舟山 316000)

0 引言

做好装备技术保障工作是战斗力生成的基础，引进装备的技术保障是装备保障的难点之一。要完成引进装备的技术保障工作，需了解装备具体工作原理，解决对内部结构、安装工艺、装配精度知之甚少等实际问题。本文给出了雷达天线纵摇故障排除实例，为做好引进装备保障工作提供了有效的实际经验。

1 基本结构与故障分析

某雷达使用中，天线出现故障，在纵摇方向上倾倒且无法复位，装备无法正常使用。故障发生后，研究人员对装备故障进行了现场勘验，基本确认了故障现象，初步分析了故障原因，确定需要将天线及稳定转台系统离舰修理。该雷达为引进装备，对内部结构、安装工艺知之甚少，天线及稳定转台系统如离舰修理，工程量大，且要在短时间内排除故障，恢复在航状态，有相当难度且存在一定技术风险。

该雷达天线装置由旋转天线、稳定平台组成。平台上装有雷达第一和第二通道的天线面阵。利用两个电机传动装置(横摇传动装置和纵摇传动装置）使平台转动部分在水平面内保持稳定。天线在水平面内旋转由随动型方位驱动装置保证。

和机械转动有关的部分主要包括基座、横摇装置、纵摇装置和方位旋转装置。其中纵摇装置中，纵摇电动机通过圆盘摩擦安全连轴节与传动装置的减速器连接在一起，电动机装有电磁制动器。纵摇传动装置有两部分组成。高速部分安装在稳定装置内部，通过中间轴与低速部分(纵摇减速器）相连。纵摇减速器在出口处有两个圆柱形的齿轮，该齿轮与位于外壳上的纵摇两个扇形齿轮相啮合。扇形齿轮安装在纵摇装置的外壳上。纵摇指示机械装置安装在稳定外壳上。手动旋转是借助于与横摇传动装置中类似的把手完成的。

纵摇传动链示意如图1，由四级传动组成，第一级传动(输入级）由为一对正交轴上伞齿轮啮合而成，第二级传动为一对平行轴上圆柱齿轮啮合而成，第三级传动为第二对平行轴上圆柱齿轮啮合而成，第四级传动(输出级）由齿轮输出轴上圆柱齿轮与纵摇旋转轴上的扇形齿轮啮合而成。

图1 纵摇齿轮箱传动原理示意

经检查发现，在纵摇手动状态下转动手柄，无法控制天线;在纵摇方向上能比较轻松地推动天线;卸下橡胶保护套观察纵摇齿轮箱，手动状态下转动手柄，齿轮箱输入齿轮运转正常，但输出齿轮没有响应;打开齿轮箱输入级观察窗，从电机轴至齿轮箱输入轴之间传动连接正常;人工在纵摇方向推动天线，纵摇轴扇齿轮能带动齿轮箱输出齿轮转动，但观察到齿轮箱输出轴有明显径向摆动，属非正常情况;由于齿轮箱相对封闭，不便观察，打开顶部盖子，通过内窥镜观察，发现齿轮箱第一级齿轮未能正常啮合。

根据以上现象初步判断齿轮箱故障，造成雷达天线纵摇倾倒且无法复位。

2 主要技术难点

修理过程的主要技术难点在于转台的分解和回装。由于不了解原始设计思路和安装方法，拆解具有一定的风险，在分解过程中稍有不慎，极有可能造成原有结构件的破坏和无法回装的后果。同时，由于施工过程中考虑不够周到，可能带来的人员及转台本身的安全事故，最终导致故障无法修复。主要技术难点包括:

(1）轴承的拆卸

开始并不了解轴承的具体型号，如果国内没有相应的替代产品，一旦损坏，后果难以预料，即使可以加工或则采购，也将严重影响修理工期。同时，轴承又是极易可能在拆卸过程中损坏的部件，有时甚至直接采用破坏性的拆卸方法。为了避免轴承在拆卸过程中受损，在充分观察装备安装情况的同时，制作了专用的轴承拆卸工装，结合装备结构特点，利用原有结构，进行轴承的拆卸。虽然在分析和讨论的过程中花费了不少的时间和精力，但可谓磨刀不误砍柴工，最终顺利将两个轴承拆除，确保了后续工作的顺利开展。

(2）方位传动部分的分解

对于方位传动部分的分解，稍有疏忽，可能造成相关结构部件的损坏，带来难以预料的后果。其实，分解这样一个陌生而又复杂的稳定转台系统，工作过程中，每向前走一步，都可能有意料之外的风险。每一项工作的开展，都是在建立在充分讨论论证的基础之上，确认没有风险，确保万无一失。

(3）确保回装后转台的水平和方位精度

确保回装后转台的水平和方位精度也是这次修理工作的关键点之一。首先在修理方案中对回装后水平和方位精度的检查进行详细的论证，得到了有关专家的认可。同时，在实施修理的过程中，凡是有可能涉及到可能影响精度的项目，拆解前进行反复讨论，一是要避免由于分解拆卸对精度带来影响，无法避免的，也必须在找到相应校准方法以后才能实施。比如在拆卸纵摇轴承的时候需要首先拆卸方位数据传输装置，一旦拆除方位数据传输装置，方位数据将失去基准，内场无法校准，船上的校准通过简单的装备间互相比对难以说明问题，只有通过专门的标校才能实现，将大大增加装舰后恢复工作的时间，所以只有另想办法。最终，在没有拆除方位数据传输装置的情况下拆除了轴承，大大缩短了工期。

3 故障具体勘验与检查分析

故障现象勘验在基本完成必要分解后展开。经检查发现，纵摇失控系纵摇齿轮箱内圆锥销脱落所致。同时，在分解过程中还发现纵摇数据传动装置联轴器中一端连接销断裂，导致重要数据无法传输。舰上勘验时，观察到齿轮箱输出轴有明显径向摆动，发现跳动出现在限位保护动作后，在对齿轮箱相关部位分解，发现限位保护是通过一根两端有花键的连接杆，非限位端与齿轮内花键连接，在限位块端悬浮在齿轮内部，花键与限位块相连接，由于在限位块无固定连接，在限位块到限位时就会出现径向跳动的现象。据此分析，限位过程中实质上是连接杆端面出现径向跳动，属于正常现象，输出轴本身没有跳动。然后，又对输出轴径向跳动进行了测量，证实了以上分析。

根据勘验的情况，对故障形成的原因简单分析如下:

运行过程中，齿轮箱内圆锥销脱落导致天线系统失控，天线纵摇方向直接冲至纵摇机械限位，由于过大惯性力导致纵摇数据传动装置过限位，从而将纵摇数据传动装置联轴器中一端连接销剪断。运行过程中，纵摇数据传动装置联轴器中一端连接销剪断，数据传输环节断开，系统失控，纵摇方向倾倒，系统产生剧烈的机械振动，导致齿轮箱内圆锥销脱落。

由于装备存在先天不足，尤其是装配质量存在问题，经过长期使用导致定位销脱落，由于定位销所处位置特殊，这样的装配质量在产品检验过程中难以发现，只有在出现故障以后才可能为人所知。定位销脱落导致天线纵摇突然倾倒，巨大的惯性导致纵摇数据传动装置联轴器中一端连接销剪断。

4 故障排除

拆除天线的橡胶保护套后，由于橡胶保护套上部连接罩壳遮挡了纵摇数据传动装置、横摇铰链和纵摇铰链，天线方位传动装置挡住了纵摇齿轮箱盖板。根据勘验情况和分析测量，对纵摇齿轮箱的进一步观察和维修，必须首先对稳定转台部分进行必要的分解，便于对内部结构的察看与标识，以及内部结构件的拆装。

需要分解的部分主要包括方位传动部分、纵横摇铰链、纵摇数据传输装置、纵摇轴承、纵摇轴。

进行必要分解后，拆除纵摇齿轮箱上部的盖板，齿轮箱内部结构如图2所示。大圆锥齿轮在轴向上已完全不在啮合位置上，齿轮右边的销孔已没有发现有销，经检查齿轮箱内部发现销掉落在齿轮箱底部，将销从齿轮箱底部夹出。经测量该销为圆锥销，表面无划痕和其他损伤。同时，为检测齿轮箱内部结构无异常，在齿轮箱输出端检测齿轮传动的跳动情况，经检测两端齿轮跳动量完全满足要求。

图2 纵摇齿轮箱内部

经现场分析与讨论，认为如在齿轮箱中将原来脱落的销再次打入，则仍然存在再次脱落的风险。为此，采用重新制作圆销锥并在小头端用开口销防松的方式进行装配以规避脱落的风险。

在完成对损坏物件的测绘、设计与制造后，对整个转台系统进行回装。回装齿轮圆锥销时发现齿轮上孔与轴上孔不重合，经分析为圆销齿轮啮合部分重合不对。因此，拆下了齿轮箱第一级传动齿轮。将制作好的圆锥销按圆锥齿轮与轴的定位销孔推入后，销与孔之间能完成匹配，然后在圆锥销小头端配打孔用于安装开口销，开口销配装完成后回装到齿轮箱内。经对齿轮轴向间隙和齿轮啮合部分，终于将圆锥齿轮准确回装至原来位置。齿轮回装完成后经手摇装置检测，传动平稳无迟滞现象，末级齿轮输出正常，至此齿轮箱的修复工作完成。

在分析故障圆锥销脱落的原因基础上，认为圆锥销主要用于定位，也可固定零件或传递动力，在受到横向力时可以自锁，在纵摇齿轮箱内作为齿轮定位和传递动力也是常用方式。但从整个系统来看，该销脱落会导致整个天线与纵摇限位剧烈的刚性接触，不如用键连接更加稳妥。所以，修理过程中对此进行了改进。

接下来需要对转台系统进行回装，该步骤与转台分解过程相逆。最后对完成回装的稳定转台系统进行修理结果检查。

检查内容包括纵摇传动性能检查和转台水平状态检测。经检查，两项内容均满足装备技术状态的要求。

5 结束语

通过此次稳定转台修理，熟悉了装备，积累了经验，设计了工装，锻炼了队伍，所有的收获都为后续引进装备的技术保障，尤其是高等级修理打下了基础。目前，该雷达随着服役时间的增加，都将陆续面临小修甚至中修。在以往的讨论论证过程中，普遍感到，类似大型的引进装备离舰修理，由于受到各种因素的限制，困难重重。而这次稳定转台修理任务的顺利完为完成后续保障任务增强了极大的信心。