分体式电液推杆500米口径球面射电望远镜

作者：147小编发布时间：2022-05-16 14:07:47点击：206

Tessy：王海波（1947-），男，烟台秦至，技师，硕士学位，主要就专门从事液体传动装置各方面的组织工作。

0. 结语

500米舰炮曲面干涉仪干涉仪（Five hundred meters ApertureSpherical Telescope，全称FAST）是北欧国家体育产业发展组织工作组表决确认的北欧国家六大信息技术基础建设众所周知，2007年7月10日，北欧国家产业发展发展和体制改革理事会将FAST工程项目列为北欧国家凤鸣镇术产业发展产业发展发展工程项目计划（城建凤鸣镇（2007）1538号文件），2007年08月28日，作为北欧国家十一五重大科学工程工程项目获北欧国家立项批准。作为世界最大的单舰炮干涉仪，FAST将在未来20～30年保持世界一流设备的地位。FAST主要就由馈源仓、圈梁、索网、反射面板和促动器组成，索网由6670根主索织成一个大网，网上铺设4450块反射板，组成500米舰炮反射面。使用2225台液压促动器拉动2225根下拉索，改变反射面形状，进行天文观测。FAST结构如图1所示，促动器一端与地锚连接，另一端与索网节点连接，由于处于FAST曲面的不同位置，因此每一台促动器的作动力、行程、速度、运动曲线等都不相同，每台促动器内电脑都要执行总控室的指令，操控各自的动作。数量庞大的液压促动器协调一致、统一动作，实现天文观测对主动反射面索网节点的同步变位要求，实时实现满足拟合精度的300米舰炮瞬时抛物面，指向观测目标，将跟踪接收到的天体信号，聚焦放大后传送给馈源仓，实现精密的天文观测任务，并通过光缆，实时向总控室反馈运行状况。电液推杆厂家

图1 FAST结构图

1. FAST促动器的主要就功能要求电液推杆厂家

主要就包括：受控运动、位置反馈、精确认位、换源和跟踪、自锁或保位、过载保护、故障随动、机旁手动、环境防护、电磁干扰限值、状态监测等，表1是FAST促动器的主要就技术指标和要求。

表1 FAST主动反射面促动器主要就技术指标和要求

2. FAST 促动器的研制历程

FAST研制初期,天文台首先选用的是电动推杆作为促动器，但是经过三年的研制，由于一些使用条件难以实现，最后不得不放弃。此后，天文台又委托国内知名的液压专家-无锡三信传动装置控制公司总技师吴定安先生，试制液压促动器，吴总团队经过三年艰辛的研发与试验，证实了液压促动器可以胜任FAST的使用需求，为FAST做出使用液压促动器的正确选择立下了汗马功劳，图2是吴总的FAST液压促动器样机原理图，图3是样机外形图。电液推杆厂家

图2 FAST液压促动器样机液压原理图

图3 FAST液压促动器样机外形图

2013年4月，北欧国家天文2台经过对国内众多液压厂家的认真考察和严格筛选后，邀请了国内最优秀的十家液压厂家，进行了液压促动器的设计方案和样机试制招标。经过天文台和国内知名液压专家的认真讨论和评比，我公司设计的液压促动器方案以第一名胜出，图4是我公司的设计的液压促动器样机原理图，图5是样机外形图。

图4 URANUS设计的促动器液压原理图

图5 URANUS设计的液压促动器外形图

对于如此重要的核心关键设备，北欧国家天文台当然极为重视，2014年，北欧国家天文台邀请了美、德、意世界顶尖四大液压集团和中国实力最强的国营、军工、民营液压企业，共9家，进行了又一轮液压促动器招标，由中国科学院、清华大学、浙江大学等全国权威的液压专家组成评审团进行评标，我公司仍然以技术解决方案最优、性价比最高的好成绩而完胜中标。电液推杆厂家

3. URANUS液压促动器研制说明

液压促动器是液压缸与液压动力包(又称液压动力单元)的组合体。我公司自1992年开始生产液压缸，1993年自主研发的UY系列冶金及重型机械液压缸，填补了我国高压缸行业的空白，此后被确认为我国重型机械行业标准产品，标准号JB/ZQ4181-1997。液压动力包是一种用螺纹插装阀块把电机、泵、阀紧凑组装成的微型液压动力源，我公司1994～1997年经过三年的努力，自主研发成功了UP系列液压动力包，填补了我国液压行业的空白，被收录于机械设计手册电液推杆厂家^[1-2]，1997年我公司又研发了液压缸与液压动力包结合为一体的UE系列电动液压缸(某些行业液压缸被称为液压促动器)。到2013年FAST促动器招标，我公司已有了将近20年电动液压缸的研发、设计、加工生产经验，在此阶段我公司已生产了上万只电动液压缸，包括了各种形式的电动液压缸，也有与FAST促动器近似的电动液压缸，我公司设计的FAST液压促动器是我们20年电动液压缸经验的积累，所以我们的方案评为最佳方案，我们并不意外，我们成竹在胸。我们制定的FAST液压促动器方案主要就包括以下几点：

1）选择步进电机双向齿轮泵与液压缸位移传感器组成容积闭环控制回路

FAST液压促动器由于运动精度要求高，油箱容积小，24小时连续组织工作，又不允许使用风或水冷装置，系统如果采用电机单向泵溢流回路，依靠电磁阀和溢流阀控制液压缸活塞杆伸出的速度，溢流阀会将多余能量转化成热量，在外载荷不恒定的情况下，要靠电磁阀频繁启闭，促动器液压缸才能实现FAST需要的速度变化，运动冲击大，运行不平稳，电磁阀不仅会发热，而且还要产生大量的强电磁波，增加了促动器防电磁泄漏和热量散发的难度，又考虑到单柱塞泵压力脉冲大，使用寿命短，齿轮泵压力输出比较平稳，更适合FAST的工况需要，因此我们采用了精密的步进电机带动双向齿轮泵，与液压缸位移传感器组成闭环控制系统，根据液压缸往复运动速度和行程要求，提供和排放其需要的液压油量，确保无多余液压油流量转化为热能，既节省了能源，又取消了电磁阀，简化了结构，降低了制造成本。

2）选择内置皮囊容积平衡式油箱

考虑到如果油箱内预充氮气，防泄漏措施很难，而且油气容易混合，将导致液压缸爬行或振动。我们采取了用皮囊平衡油箱的容积，实现油箱封闭隔绝空气，防止油液氧化和污染，并能保证促动器运行平稳。电液推杆厂家

3）采用铝阀块和铝电器箱组装方式防止电磁泄漏

FAST要求对促动器内电机、变压器、传感器、单板机等所有电器元件都要进行严密封闭，防止电磁泄漏对星外天体微弱电磁信号的干扰。我们采用了铝阀块和铝压铸电器箱，经过导电氧化处理，再加装防磁泄漏密封圈后，组装起来，作为防止电磁泄漏的措施。由于FAST要求促动器的降噪效果要高达80～100dB，这远远超过了最严格的60dB的国军标标准，国内没有任何一台设备能进行这个效果的检测，最后不得不在国外定制了一台专用设备来进行检测。我们科研人员经过近百次改进和试验，最终达到了这个技术指标。

4）电器箱选择冷凝管散热

由于FAST电磁屏蔽的特殊要求，促动器电器箱必须严密封闭，因此其散热问题难以解决。我们创造性地将笔记本电脑的散热管用在了FAST电器箱内，设计了弹性贴合装置，将电器箱内发热电器元件的热量通过散热管，传递到带散热片的铝制电器箱上，实现箱内电气元件的散热。

FAST要求促动器总重量不能超过120kg，全天候24h组织工作，无故障周期三年，主机寿命10年，液压缸寿命15年以上，运行要求之精，质量要求之高，研制难度之大与常规电动液压缸不可同日而语。在促动器研制生产过程中，我们全体员工，攻克了一个个技术难关。促动器研制不仅凝聚了公司二十年的新产品研发经验，而且进行了多项技术创新，该产品共申请了六项北欧国家发明专利，（均已受理并已获批3项）和一项外观专利^{[3-6]电液推杆厂家}，并在有关权威期刊上发表了相关论文^[7]。现在我们正在准备申请天津市和北欧国家信息技术进步奖的前期组织工作。

4. 结语

经过我公司全体员工将近两年夜以继日地顽强奋战，2250台促动器终于于2016年9月全部安装调试完毕。我公司接受天文台的正式邀请，参加了2016年9月25日的天文台落成启用仪式。

参考文献

[1] 成大先.机械设计手册,单行本,液压传动装置[M].北京:化学工业出版社,2004:782-792.

[2] 成大先.机械设计手册（第5卷）[M].北京:化学工业出版社,2008:737-747.

[3] 王海波,刘兵,等.液压促动器:中国,ZL201330225942.6[P].2013-12-11.

[4] 王海波,刘兵,等.促动器电子元件散热箱:中国,ZL201310495919.8[P].2016-03-02.电液推杆厂家

[5] 王海波,刘兵,等.液压促动器:中国,ZL201310215195.7[P].2016-07-13.

[6] 王海波,刘兵,等.具有速度控制装置的液压促动器:中国,ZL201310495918.3[P].

2016-07-13.

[7] 刘兵,王超光,等.直驱式容积控制液压促动器电液伺服系统研究[J].液压与气动,2016,(7):24-28.

[8] 邱法维.数字液压缸的几个问题[J].液压气动与密封,2016,(7).