【摘要】：作為我國(guó)重大科技基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目—500m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST(Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope),是目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電天文望遠(yuǎn)鏡。液壓促動(dòng)器作為FAST主動(dòng)反射面系統(tǒng)中的核心動(dòng)力控制單元,在觀測(cè)運(yùn)行時(shí),2225臺(tái)液壓促動(dòng)器彼此耦合協(xié)同工作,且現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣,要求長(zhǎng)期穩(wěn)定。因此,這對(duì)FAST液壓促動(dòng)器的可靠性要求很高。本文就FAST液壓促動(dòng)器整機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)研究后,開展了促動(dòng)器可靠性增長(zhǎng)的實(shí)踐研究工作。首先,從理論層面對(duì)FAST促動(dòng)器液壓系統(tǒng)進(jìn)行故障模式及危害度分析,確定關(guān)鍵元件的可靠度,做出了液壓系統(tǒng)初步的可靠性評(píng)估,確定了促動(dòng)器MTBF時(shí)間。然后,考察傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)可靠性試驗(yàn)測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)、效率低且測(cè)試手段局限性等問(wèn)題。引入了液壓有源測(cè)試?yán)碚摵陀性礈y(cè)試儀的測(cè)試方法,可有效提高測(cè)試效率和確定故障點(diǎn)的準(zhǔn)確性。再次,應(yīng)用一種液壓促動(dòng)器在線可靠性測(cè)試試驗(yàn)裝置,進(jìn)行促動(dòng)器可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)。該試驗(yàn)裝置裝有多種傳感器,結(jié)合數(shù)據(jù)采集技術(shù),可同時(shí)對(duì)FAST促動(dòng)器多個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行信息采集,實(shí)現(xiàn)了液壓促動(dòng)器整機(jī)液壓可靠性試驗(yàn)的全程監(jiān)測(cè)。針對(duì)耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題,應(yīng)用恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)方法,以工作負(fù)載與促動(dòng)器運(yùn)行速度為加速因子來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間。在較短時(shí)間內(nèi)充分暴露,FAST促動(dòng)器故障特征與薄弱環(huán)節(jié),試驗(yàn)驗(yàn)證分析了FAST液壓促動(dòng)器可靠性。最后,液壓促動(dòng)器在可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中所暴露出的重復(fù)性故障和關(guān)鍵性故障進(jìn)行了深入分析,就系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)缺陷的故障機(jī)理進(jìn)行了深入研究,并提出了相應(yīng)的可靠性增長(zhǎng)措施,驗(yàn)證了措施的有效性,確保FAST液壓促動(dòng)器的高可靠性運(yùn)行。此外,本文所應(yīng)用的試驗(yàn)方法對(duì)液壓促動(dòng)器產(chǎn)品可靠性研究加速試驗(yàn)方法及可靠性增長(zhǎng)研究方法具有重要的理論指導(dǎo)和實(shí)際應(yīng)用意義。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH751
【圖文】：

第 1 章 緒 論 課題背景及研究目的和意義射電望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)觀測(cè)和研究來(lái)自天體射電波的基本設(shè)備，國(guó)家重大科技 500 米口徑球面射電 望遠(yuǎn) 鏡（ Five-hundred-meter Aperture Sphericalscope，英文簡(jiǎn)稱 FAST）工程，為口徑 500 米、具有主動(dòng)反射面的球冠狀大遠(yuǎn)鏡，由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)在貴州省南布依族苗族自治州平塘縣克度大窩凼洼地建造[1]。已于 2007 年 7 月 10 日獲得國(guó)家發(fā)改委的立項(xiàng)批準(zhǔn)， 月 25 日開始在貴州省平塘縣建造，F(xiàn)AST 射電望遠(yuǎn)鏡于 2016 年 9 月 21 日并投入運(yùn)行，其總體外觀如圖 1-1 所示。2017 年 10 月 10 日，F(xiàn)AST 射電望現(xiàn) 2 顆新脈沖星，這是中國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)脈沖星[2]。目前，陸續(xù)共已 顆脈沖星[3]，建成后的 FAST 所能提供的觀測(cè)能力必將把我國(guó)帶入射電天文探測(cè)通訊的世界最前沿，使我國(guó)躋身成為世界射電天文強(qiáng)國(guó)的行列。

位置反饋的伸縮機(jī)構(gòu)，如圖 1-2 所示，促動(dòng)器液壓缸缸體一端與坐落在相連，缸桿連接到反射面的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上。每一臺(tái)液壓促動(dòng)器根據(jù)節(jié)點(diǎn)位置控制信號(hào)指令，通過(guò)促動(dòng)器伸縮桿的伸縮來(lái)調(diào)整節(jié)點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)調(diào)整[5]。FAST 主動(dòng)反射面系統(tǒng)具有的促動(dòng)器與索網(wǎng)拉索之間的復(fù)雜的用關(guān)系，F(xiàn)AST 液壓促動(dòng)器之間雖然彼此獨(dú)立，但單臺(tái)促動(dòng)器或多個(gè)索近的若干支鏈促動(dòng)器同時(shí)發(fā)生故障，這種相鄰區(qū)域的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的破壞產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)觀測(cè)[6]。FAST 液壓促動(dòng)器系統(tǒng)油液污染、元件老化以及惡劣的工作環(huán)境都將加速促動(dòng)器群系統(tǒng)的故失效，影響 FAST 的正常工作。與此同時(shí)，復(fù)雜的山體環(huán)境以及液壓g 的自重使促動(dòng)器的維護(hù)維修變得非常不便[7]。因此，作為 FAST 主動(dòng)反主動(dòng)調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元，液壓促動(dòng)器系統(tǒng)是望遠(yuǎn)鏡正常運(yùn)行的關(guān)鍵組成是世界上罕見的典型局部大規(guī)模機(jī)電液一體化設(shè)備群系統(tǒng)，如何保障的可靠運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)維護(hù)對(duì)工程技術(shù)界是重大挑戰(zhàn)。

圖 1-3 FAST 臺(tái)址現(xiàn)場(chǎng)施工情況性增長(zhǎng)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀面上的重大戰(zhàn)略部署，我國(guó)未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期將發(fā)展，現(xiàn)實(shí)的發(fā)展要求優(yōu)先發(fā)展通用基礎(chǔ)部件，同樣需要科研工作者在可靠性、安全性等技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)跟

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2795384