车载天线减振系统位移与转角研究

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天线在国防和军事上起着至关重要的作用。机动型天线具有越野性好、快速转场和架设迅速等优势,能有效提高天线在战场上的生存能力。在实战中,车载天线通过的路面一般是凹凸不平的,加之车载天线工作平面上的重量分布不均匀,这些因素导致车载天线产生扭转和振动现象,进而影响车辆天线工作的稳定性。  在被动减振方式中,弹簧减振器具有线性阻尼、阻尼小的特点。根据车载天线工程需要,本文选用具有适应性强、隔振特性好、寿命长等优点的钢丝绳减振器作为被动减振部件。在主动减振方式中,作动器具有控制器件多、控制过程复杂、耗能大等缺点。本文选用具有小电流产生大剪切应力、响应速度快、耗能小等优点的磁流变阻尼器作为主动减振部件。本文主要工作如下:  1、被动减振系统设计。通过将6个45°斜支撑放置的钢丝绳减振器均匀布置在底板上,设计了被动减振系统,主要包括钢丝绳减振器、功放、天线等零件。建立钢丝绳减振器的静力学模型和动力学模型,为后续仿真提供模型依据。  2、被动减振系统仿真。根据标准GJB150.16-1986《军用设备环境试验方法振动试验》进行车载天线跑车试验,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对钢丝绳减振器的整体模型施加正弦位移载荷,进行动力学分析,研究6组配重位置对支撑板、天线的垂直位移和扭转角度的影响。研究表明:(1)配重的相对位置影响减振器模型重心位置,为减小天线扭转角度和垂直位移,应尽量使模型重心靠近支撑板形心,同时功放和天线尽量靠近支撑板形心放置;(2)车辆静止时,天线馈源最小变形量为10.642mm;车辆行驶时,天线馈源的最小垂直方向位移为176.54mm,天线馈源的垂直轴转角最小值为4.43°,天线面的垂直轴转角最小值为6.28°;(3)天线的位移传递率大于3,不符合标准GBT14527-2007《复合阻尼隔振和复合阻尼器》,因此有必要进行主动减振。  3、主动减振系统设计。采用江苏智性科技公司提供的磁流变阻尼器和阻尼器出力计算公式,在被动减振模型的基础上,设计主动减振系统,主要包括两组共4个单杆单筒式磁流变阻尼器,每组之间采用90°夹角、与水平面成45°夹角安装。  4、主动减振仿真。基于刚柔耦合系统动力学理论,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对主动减振系统模型进行刚柔耦合动力学分析。研究表明:(1)磁流变阻尼器受到的最大作用力为27kN,利用Origin软件对作用力进行曲线拟合,得到拟合公式,确定需要施加的阻尼力大小;(2)对磁流变阻尼器的活塞杆进行应力分析,得出活塞杆最大应力99.563MPa,小于不锈钢的许用应力310MPa,满足强度设计要求;(3)对天线的水平转角进行分析,得到天线馈源处、天线面的最大转角分别为0.63°、0.62°,明显小于被动减振相对应的9.2°、6.6°,说明主动减振系统能够明显抑制天线的扭振现象;(4)减振器模型在车辆行驶时,主动减振时位移传递率最大值为3.05,数值略大于3,其余数值皆小于3,符合标准GBT14527-2007《复合阻尼隔振和复合阻尼器》,说明安装磁流变阻尼器的主动减振系统达到了减振相关标准。
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