驱动轴载荷计算说明

表格式计算器参数说明

该程序是用于本公司小型天线对应的俯仰方位型天线座的结构设计，通过天线座的俯仰和方位轴的载荷进行计算，对驱动电机额定功率校核提供依据，仅作为动中通驱动电机校核条件之一。这里设计的表格式计算程序，使其计算简单易行。

1.程序预设条件：

1.1.反射体结构为实体抛物面。如果天线反射体口径面为椭圆，椭圆的长短轴之比小于1.5，可近似为实圆面，半径以长轴尺寸计。

1.2.风荷计算中：反射体不发生弹性形变、匀质、对称。反射体面上的风荷简化为作用于曲面上对称顶点的集中力和一个力矩。

1.3.天线驱动系统中摩擦力矩通常比较小且计算复杂，一般根据工程经验在天线驱动系统的效率中考虑，本程序不予计算。

1.4.本程序的驱动载荷包括风载荷、惯性载荷、俯仰转动部分重心不在转轴上重力引起的力矩。

1.5.本程序采用国际单位制。

2.输入变量（设计参数）： （黄色表格红字）

天线面口面直径 D 单位：

m （米）

平均风速V

单位 /m s （米/秒） 天线面顶点到俯仰轴距离L 单位 m （米） 天线面顶点到方位轴距离l 单位

m （米）

天线俯仰角速度ω 单位 s ︒（⋅角度秒） 天线俯仰角加速度ε

单位 2

s ︒（2⋅角度秒）

天线方位角速度Ω

单位 s ︒（⋅角度秒）

天线方位角加速度E

单位

2

s ︒（2⋅角度秒）

天线俯仰系统质心到俯仰轴距离R 单位 m （米）

天线俯仰系统质量fy m

单位 kg （千克）

天线俯仰系统对俯仰轴心线的转动惯量z I 单位

2kg m ⋅（2⋅千克米）

天线方位系统对俯仰轴心线的转动惯量y I 单位

2kg m ⋅（2⋅千克米）

注意：表格中未输入变量值默认为零，转动惯量'z I 、'y I 可通过CAD 软件得到。 2.1.物理常量：（绿色表格）

根据实际情况，风载荷系数、空气密度等可以按最新的实验数据或者技术要求进行修改。

2.3.中间变量：（蓝色表格）

表格中蓝色区域为计算辅助参数，不需要修改。 2.4.输出结果：（橙色表格）

最大风载荷max wind M -

单位

N m ⋅（⋅牛顿米）

俯仰轴驱动扭矩fy T 单位 N m ⋅（⋅牛顿米） 方位轴驱动力矩fw T 单位

N m ⋅（⋅牛顿米）

附录1：

实体反射面天线座驱动轴的载荷计算

1 风载荷 1.1 风速的确定

根据产品风级要求，从《风力等级表》中选择相应的风速输入表格。 1.2 天线面上对称中心的静态风荷

天线反射体受任意向的风力简化为集中力R F 和力矩M 。建立坐标OXYZ ，以O 点为原点，O 点为天线面对称中心，θ为风向与天线对称轴的夹角，XY 面与风向平行，风力R F 在X 轴Y 轴的分力x F 、y F 。如图1所示：

根据资料有以下关系：

=x x F C Aq

（1） =y y F C Aq

（2） O m M C ADq =

（3） 空气动压21

=

2

q V ρ

（4）

图1

x C ，y C ，m C 为风力x F ，y F ，o M 的风载荷系数，31.225/m ρ=Kg 为20C 标准大气压下的空气密度。风速V ，天线反射体的口径面 积A ，天线口径D 。 当θ变化时，天线面有三种典型受力状态，见表格1 表格1（注1）

图2

1.3 天线转轴中心线与天线面对称中心不重合的受力。 1.3.1俯仰轴中心线与天线面对称中心不重合的受力

前面图1已建有坐标系oxyz ，在天线转轴中心线上'o 点再建立坐标系

''''o x y z ，与坐标系oxyz 的对应轴平行，'o 点到反射面对称中心O 的距离为L 。直线'o o 与轴'x 夹角为α，作用于 o 点力x F 和y F ，对点'o 的有力矩为'oo M （图3）：

oo'x y sin cos M F L F L αα=+

（6）

在风力作用下天线面对转轴有静态风力矩static M

o oo' static M M M =+

（7）

图3

由公式1、2、3、5、6、7有

m x y =+sin +cos static M C AqD C AqL C AqL αα

（8）

反射体绕'o 点转动，力臂L 与天线反射体固定，转轴受到的静态风载荷由公式8可知：

当α为90°和135°时有

o x y sin +cos static M M F F L αα=+⋅（）代入90°和135°

90°M AqL α =90 时 =1.55

算式1 135°M D L A α

=135时 =（0.18+0.2616）q

算式2

13590M M D L A AqL L/D 0.13970.140≥⇒≥⇒≤ 令（0.18+0.2616）q 1.55

当L/D<0.140，最大静态风力矩：135M D L A =（0.18+0.2616）q 当L/D>0.140，最大静态风力矩：90M AqL =1.55 算式1与算式2中较大值为本程序中的天线静态风载荷。

假设方位轴与'y 轴重合，俯仰轴与'z 轴重合，图3所示受力情况为天线俯仰轴受力。当俯仰轴转动时，α∈ (90,180)︒︒，俯仰轴受到的最大风载荷为算式1、2中较大值。

假设方位轴与'z 轴重合，图3所示受力情况为天线方位轴受力。方位轴转动