电子设备的隔振技术及减振器选型

1、电子设施的隔振技术及减振器选型电子设施的隔振技术及减振器选型1、概括电子设施遇到的机械力的形式有多种，此中危害最大的是振动和冲击，它们惹起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式，其一 是强度破坏： 设施在某一激振频次下产生振幅很大的共振，最后振动加快度所惹起的应力超出设施所能蒙受的极限强度而破坏；或许因为冲击所产生的冲击应力超出设施的极限强度而破坏。其二是疲惫破坏：振动或冲击惹起的应力虽远低于资料的强度，但因为长时间振动或多次冲击而产生的应力超出其疲惫极限，使资料发生疲惫破坏。系统的振动特征受三个参数的影响，即质量、刚度和阻尼。关于电子 设施的振动和冲击隔绝来说，隔振系统的质量一般是指

2、电子设施的质量，而刚度和阻尼则由设施的支撑装置供给。在机械环境的作用下， 特别是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中，设施及其内部 的电子器件、机械构造等都难以蒙受振动冲击的扰乱。表1各样运载工具振动、冲击和离心加快度参数为了减少或防备振动与冲击对电子设施的影响，往常采纳两种措施：a）经过资料采用和合理的构造设计，加强设施及元器件的耐振动耐冲击能力；b）在设施或元器件上安装减振器，经过隔绝振动与 冲击，有效地减少振动与冲击对电子设施的影响。2、隔振技术2.1隔振隔振就是经过在设施或器件上安装减振装置，隔绝或减少它们与外界间的机械振动传达。在电子设施与基础之间安装弹性支承即减振器，以减少基础

3、的振动对电子设施的影响程度，使电子设施能正常工作或不受破坏；这类对电子设施采纳隔绝的举措，称为被动隔振。一般状况下，仪器及精 密设施的隔振都是被动隔振。被动隔振系数：振动来自基础，其运动用U=Uosin（ at）表示，也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数 Y）表示其隔振成效，它的含义是被隔绝的物体 振幅与基础振幅之比（或是振动速度幅值、加快度幅值的比值），可用下式计算： t = x。/ U o= ： 1 +4 E 2 （f/ fo） 2 / 1 （ f/fo） 2 2 +4 E 2 （ f/ f o） 2 0- 5 （1） 式中xo物体的垂向振幅 （m）；U o基础的垂向振幅 （m）。式中f振

4、动力的频次（H z）；fo隔振系统的固有频次（H z）；k隔振器的刚度（N/ m）;m物体的质量（kg）；g重力加快度（9.8m/s2）;减振器的阻尼比（橡胶减振器的阻尼比为0.020.15 ）。从刀的表达式能够看出，隔振系数不与频次比（f/f。）及阻尼比计目关。当f/fo<< 1时，隔振系数T=1o此时振动力变化迟缓，且其几 乎等值传达到基础上。当f/fo =1时，隔振系数71为最大,振动力有放大现象，此时系 统处于共振状态； 刀值随士增大而减小，所以，关于启、停屡次的设 施，为防备设施在启动或停机过程中经过共振地区时产生过大的共 振，减振器采用时应试虑阻尼大一些的。当f/f。=

5、 2时，隔振系数 于1 ,振动力等值传达，此时系统无隔 振成效；2当f/fo>2时，隔振系数71V 1,振动力减值传达，此时系统有隔 振成效。所以，要使隔振系统有成效，一定使 Y< 1,即一定使频次比f2/fo>。在电子设施的减振设计中一般取频次比f/fo为2.54.5 ,也就是说要获取满意的隔振成效，应当使隔振支承系统的固有频次为振动力频次的 1/2.51/4.5 。阻尼在共振区内， 阻尼能够克制传达率的幅值，使物体的振幅不 至于过大；在非共振区，阻尼反而使传达率增大。所以，隔振应重申以下几点：当f/fo -1时，发生共振，应力争防止；无论阻尼大小，只有 f/fo>/

6、，才有隔振成效；一般状况下，建议把频次比/ o取为2.54.5。f f隔振系统中控制振动及其传达主要有三个基本要素：隔振器的刚度k、被隔绝物体质量 m及系统支承即隔振器的阻尼比 &它们各自的 影响简述以下：刚度k隔振器的刚度越大，隔振成效越差，反之隔振成效越好。因为：f。=（k/m） 0.5/2 兀（2）k越大，f。越大，f/fo越小，刀就越大（在隔振区）隔振成效差；k越小，f。越小，f/fo越大，刀就越小（在隔振区）隔振成效好。所以，就隔振而言，刚度 k应尽可能小；一定指出的是，过小的刚度k可能没法蒙受质量m,就像一个重物将一根弹簧压扁了，没法起到隔抖擞用， 关于一个设计正确的隔振系

7、统，支承的刚度计算既要考虑隔振成效的实现，同时还要兼备其承载能力。质量m被隔绝物体的质量m使支承系统保持相对静止，物体质量越大，在确立振动力的作用下物体振动越小。相同从式（2）看出，m越大，则f。越小，在隔振区 刀就越小，隔振成效好。增大质量还包含增大隔振底座的面积，以增大物体的惯性矩，可减小物体的 摇摆，但质量常常是确立的，增添是有限的阻尼比-一隔振系统的支承阻尼有以下的作用：在共振区减小共振峰值，克制共振振幅；可是，在隔振区，跟着E的增大，刀也变大,隔振成效变差。所以阻尼的作用有益也有弊，设计时应特别注意。2.2 隔冲冲击是一种急剧的瞬时作用。比如飞机的腾飞和着陆，火车、汽车 的启动与泊车

8、， 物体的起吊与跌落等都能产生较大的冲击。在冲击发生时，固然时间相当短，但作用十分激烈。冲击作用下，电子设施的零 零件的冲击应力超出其最大同意值时将致使设施破坏，有时也会因多次冲击作用形成疲惫累积，使设施发生疲惫破坏。所以，对冲击的作用也 一定进行隔绝。由能量定理可知： 当外来冲击能量一准时， 若冲击力作用的时间 愈长则设施所受的冲击力愈力小， 冲击加快度也愈小。所以若能延伸 冲击力作用的接触时间，便可减少电子设施所受冲击作用的影响。电子设施多半属于被动隔冲，在支撑基座与电子设施之间装一减振器进行冲击隔绝，当外界冲击力作用在支撑基座上时，因为减振器中的弹性元件和阻尼元件产生变形，汲取能量并延伸

9、冲击力作用的接触时间，使传达给设施的冲击力减小了好多，达到缓冲的目的。减振器 的刚度越小，阻尼越大，则冲击力的作用接角时间愈长，减振器的变形 愈大，设施遇到的冲击力也就愈小，缓冲的成效愈好。2.3 机柜背部隔振器设计思路当设施机柜的高度较高时 （一般在1. 2米以上），就要考虑在机桓背部上方加装背部隔振器来减小设施机柜的摇摆。背部隔振器的垂向刚度应趋于零，如没法知足时，应不高于底部隔振器垂向刚度的0. 1倍。3减振器采用原则(1)使用条件振源性质：电子设施使用时所蒙遇到的振动、冲击种类、强度、 频次等，进而决定了以隔振为主仍是缓冲为主；一般状况下舰用、车 用设施以缓冲为主，飞机载设施以减振为主

10、。原环境条件：因橡胶减振器有必定的使用温度范围，过冷会硬化，过热则融化，大部分橡胶减振器遇油及光照易老化，当温度范围高出080 c或存在油类介质或光照条件下不宜使用橡胶减振器。外形尺寸：认识设施的外形、重心地点特别是能够供布置减振器的空间大小，将为采用减振器的种类、数目供给尺寸依照。耐振抗冲能力：设施内的元器件的耐振抗冲能力的强弱，决定了设施同意蒙受的最大振幅和加快度，也就决定了整个隔振缓冲系统的隔振系数的大小，是采用减振器的主要依照。(2)参数条件减振器的主要参数包含阻尼比、刚度(或频次) 、额定负荷等。阻尼比士：从减振原理剖析看出，阻尼的作用是控制和减少共振振幅，因为设施起动与停止要都要经

11、过(丫=1)共振区，只管时间很短，但系统阻尼过小时也会产生较大振动。固然在隔振区阻尼比越小隔振成效越好，但这仅对激振频次为单调频次才适合。当振源较复杂， 有多种频次时，一定从多方面防备共振，阻尼比夜莺适入选大一些。从缓冲的角度讲，采用较大的阻尼比也是有益的，综合考虑，减振缓冲系统以采用较大的阻尼比为宜。刚度k：刚度是减振器的最主要参数，就减振而言，刚度的大小可由隔振成效要求，经过计算出固有频次而求得，采用的减振器的刚度只需等于或小于计算刚度，就能保证隔振成效的实现；额定负荷W：各样种类的减振器的额定负荷都不一样，所选减振器的负荷大小主要依据设施重量、重心地点、减振器安装数目来决定， 要求所选减

12、振器额定负荷应大于实质承载。4、常用减震器选型减振器的作用是隔绝或减小振动及冲击对设施及元件的影响，通过其资料、构造的特色，汲取振动、冲击的能量并迟缓地开释，达到 减振缓冲的目的。4.1 橡胶型减振器橡胶减震器的特色是在于他的外形能按需要设计、刚度可调、供给比弹簧更大的阻尼比、抗剪、抗拉、抗压、安装更简单。他的缺 点在于固有频次较高，使用寿命较短，使用环境受限多，一般使用环 境温度应控制在-30-70摄氏度之间，一些有化学腐化环境应选择适合 材质的橡胶减震器才能使用。(1)常用E、EA型减振器技术参数:电子设施的隔振技术及减振器选型电子设施的隔振技术及减振器选型EA35 B5035QBA12D

13、 12M RDE* 即 MG# 70DEft160 1600 70QE220 2200 80JEA22C 220Q 由 00E3Q0 3000 ®K1EA300 300#BIOO <4000 1JO0EA4C0 4000 1MD85011fr011M1500110g ,施 19CHJ21>02800 260i.1C(MG.41感a 0MQn3 1 (M4O6ri)3 1 ita 4 0 8 ±0.3区性QJ185D 1000 2100 g 11dd 2i6C1530800i7O0SBQD 1400 28OQ 4C0D 1150 245G 7000 15no 35

14、D0 4500140G28OQHQDiO aafiiiD fisofi S6O0 15ab 335 100 2400 62OG G50017M5000280 17,» 250 /由爆作轲力 i£ (j 13i0 1S Q 2 轧 3 14； 5 310 2SJD 115 19.5 2&J0 13,0 2OJ1 22.5 12居撬 Q 30,0 13.5 215 21 5 110 16 5 2&5 1X0 20 (i 9CJ0 他备 175图1 EEA型减振器技术参数(2) DD型橡胶减振器技术参数:图2 DD型橡胶减振器技术参数4.2 金属弹簧减振器金属弹簧

15、减振器用弹簧钢板或钢丝绕制面成。常有的有圆柱形弹簧、圆锥形弹簧及板簧等。这类减振器的长处是：对环境条件反响不敏感，合用于恶劣环境，如高温、高寒、油污等；工作性能稳固，不 易老化；刚度变化范围宽，能够制作很软，也可很硬。其弊端是阻尼 比很小（长0.005 ）,共振时很危险。所以必需时还应另加阻尼器。这类减振器的固有频次较高，往常用于载荷大、外激频次较高及有冲击的状况。水平刚度低，易晃动，不易于精细设施的隔振。4.3 阻尼隔振资料4.3.1 自由阻尼构造将阻尼资料覆盖（粘贴或喷涂）在需要减振的构造物表面，当结构件发生变形时，阻尼资料能将机械振动或声振动转变成热能耗费。因为覆盖在构造物上的阻尼资料层

16、面无拘束，故称为自由阻尼层或自由阻尼构造。被覆盖的构造物称为基层，阻尼层能够是单面或双面。4.3.2 拘束阻尼构造在自由阻尼层面上再覆盖一层资料，就组成拘束阻尼构造，而这一覆盖层称为拘束层。依据需要也可作成多层，基层与拘束层统称为构造层，它为阻尼构造供给强度，阻尼层则汲取能量。4.3.3 其余阻尼隔振资料最近几年来隔振垫已被应用于产品的减振缓冲。隔振垫是由拥有弹性的资料制成的一种没有确立形状尺寸的软垫，如专用橡胶隔振垫，这类隔振垫拥有特久的高弹性，隔振、缓冲性能优秀；为知足不一样要 求其尺寸和形状自由选择；拥有必定的阻尼性能，可汲取机械能特别是对高频振动能量的汲取成效好；橡胶同金属表面能实现坚

17、固粘接，易于安装与制造；与其余减振器比，拥有价钱便宜等长处，当前被动宽 泛用于产品的隔振缓冲。在设计机箱及零零件时，尽量采用高阻尼构造资料，如铝、铝镁 合金，而钢和铜的阻尼比小于铝，不该作为首选资料。也能够考虑选 择高阻尼的构造型式，各样构造型式的阻尼比挨次为：锻造、钟接、 螺接、焊接、整体金属。（1）ZT型阻尼弹簧减振器（上海青浦振新减振器厂）ZT型阻尼弹簧减振器（又称预应力弹簧减振器）拥有钢弹簧减振器的低频次和阻尼大的两重长处，除去钢弹簧固有的共振振幅现象。该系列产品共 29种规格，此中单只荷载 15kg-4800kg各种荷载所应付的固有频次 ，阻尼比0.065。该系列减振器荷载范 围广，便于用户选择，固有频次低，隔振成效好，而且构造紧凑，外形尺寸较小，安装改换方便，使用安全靠谱，工作寿命长，对工作环境适应性强。对踊跃隔振、悲观隔振、冲击振动和固体传声的隔绝均有显然的成效。是隔绝振动降低噪