FAST液压促动器可靠性增长试验方法研究

发布时间：2020-08-17 13:27

【摘要】：作为我国重大科技基础建设项目—500m口径球面射电望远镜FAST(Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope),是目前世界上最大、最灵敏的单口径射电天文望远镜。液压促动器作为FAST主动反射面系统中的核心动力控制单元,在观测运行时,2225台液压促动器彼此耦合协同工作,且现场工作环境恶劣,要求长期稳定。因此,这对FAST液压促动器的可靠性要求很高。本文就FAST液压促动器整机液压系统进行可靠性验证试验研究后,开展了促动器可靠性增长的实践研究工作。首先,从理论层面对FAST促动器液压系统进行故障模式及危害度分析,确定关键元件的可靠度,做出了液压系统初步的可靠性评估,确定了促动器MTBF时间。然后,考察传统液压系统可靠性试验测试耗时长、效率低且测试手段局限性等问题。引入了液压有源测试理论和有源测试仪的测试方法,可有效提高测试效率和确定故障点的准确性。再次,应用一种液压促动器在线可靠性测试试验装置,进行促动器可靠性验证试验。该试验装置装有多种传感器,结合数据采集技术,可同时对FAST促动器多个运行数据进行信息采集,实现了液压促动器整机液压可靠性试验的全程监测。针对耗时长的问题,应用恒定应力加速寿命试验方法,以工作负载与促动器运行速度为加速因子来缩短试验时间。在较短时间内充分暴露,FAST促动器故障特征与薄弱环节,试验验证分析了FAST液压促动器可靠性。最后,液压促动器在可靠性验证试验中所暴露出的重复性故障和关键性故障进行了深入分析,就系统内部设计缺陷的故障机理进行了深入研究,并提出了相应的可靠性增长措施,验证了措施的有效性,确保FAST液压促动器的高可靠性运行。此外,本文所应用的试验方法对液压促动器产品可靠性研究加速试验方法及可靠性增长研究方法具有重要的理论指导和实际应用意义。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH751
【图文】：

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第 1 章绪论课题背景及研究目的和意义射电望远镜是用来观测和研究来自天体射电波的基本设备，国家重大科技 500 米口径球面射电望远镜（ Five-hundred-meter Aperture Sphericalscope，英文简称 FAST）工程，为口径 500 米、具有主动反射面的球冠状大远镜，由中国科学院国家天文台在贵州省南布依族苗族自治州平塘县克度大窝凼洼地建造[1]。已于 2007 年 7 月 10 日获得国家发改委的立项批准，月 25 日开始在贵州省平塘县建造，FAST 射电望远镜于 2016 年 9 月 21 日并投入运行，其总体外观如图 1-1 所示。2017 年 10 月 10 日，FAST 射电望现 2 颗新脉冲星，这是中国射电望远镜首次发现脉冲星[2]。目前，陆续共已颗脉冲星[3]，建成后的 FAST 所能提供的观测能力必将把我国带入射电天文探测通讯的世界最前沿，使我国跻身成为世界射电天文强国的行列。

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位置反馈的伸缩机构，如图 1-2 所示，促动器液压缸缸体一端与坐落在相连，缸杆连接到反射面的关键节点上。每一台液压促动器根据节点位置控制信号指令，通过促动器伸缩杆的伸缩来调整节点位置，实现调整[5]。FAST 主动反射面系统具有的促动器与索网拉索之间的复杂的用关系，FAST 液压促动器之间虽然彼此独立，但单台促动器或多个索近的若干支链促动器同时发生故障，这种相邻区域的结构强度的破坏产生不利影响，进而影响望远镜的科学观测[6]。FAST 液压促动器系统油液污染、元件老化以及恶劣的工作环境都将加速促动器群系统的故失效，影响 FAST 的正常工作。与此同时，复杂的山体环境以及液压g 的自重使促动器的维护维修变得非常不便[7]。因此，作为 FAST 主动反主动调节的驱动单元，液压促动器系统是望远镜正常运行的关键组成是世界上罕见的典型局部大规模机电液一体化设备群系统，如何保障的可靠运行与经济维护对工程技术界是重大挑战。

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图 1-3 FAST 台址现场施工情况性增长技术国内外研究现状面上的重大战略部署，我国未来相当长一段时期将发展，现实的发展要求优先发展通用基础部件，同样需要科研工作者在可靠性、安全性等技术领域内跟

【参考文献】