文档介绍：电子设备的隔振技术及减振器选型1、概述电子设备受到的机械力的形式有多种,其中危害最大的是振动和冲击,它们引起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式,其一是强度破坏:设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振,最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏;或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏:振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度,但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限,使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响,即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说,隔振系统的质量一般是指电子设备的质量,而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下,尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中,设备及其部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。表1各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数单位:,通常采取两种措施:a)通过材料选用和合理的结构设计,增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力;b)在设备或元器件上安装减振器,通过隔离振动与冲击,有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。2、,隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。在电子设备与基础之间安装弹性支承即减振器,以减少基础的振动对电子设备的影响程度,使电子设备能正常工作或不受损坏;这种对电子设备采取隔离的措施,称为被动隔振。一般情况下,仪器及精密设备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(ωt)表示,也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数η表示其隔振效果,它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值),可用下式计算:η=xO/UO={[1+4ξ2(f/fo)2]/[1-(f/fo)2]2+4ξ2(f/fo)2}(1)式中xO——物体的垂向振幅(m);UO——基础的垂向振幅(m)。式中 f――振动力的频率(HZ); fo――隔振系统的固有频率(HZ); k――隔振器的刚度(N/m); m――物体的质量(kg);g——重力加速度();ξ——减振器的阻尼比(~)。从η的表达式可以看出,隔振系数η与频率比(f/fo)及阻尼比ξ有关。当f/fo<<1时,隔振系数η=1。此时振动力变化缓慢,且其几乎等值传递到基础上。当f/fo=1时,隔振系数η为最大,振动力有放大现象,此时系统处于共振状态;η值随ξ增大而减小,所以,对于启、停频繁的设备,为防止设备在启动或停机过程中经过共振区域时产生过大的共振,减振器选用时应考虑阻尼大一些的。当f/fo=时,隔振系数η=1,振动力等值传递,此时系统无隔振效果;当f/fo>时,隔振系数η<1,振动力减值传递,此时系统有隔振效果。因此,要使隔振系统有效果,必须使η<1,即必须使频率比f/fo>。在电子设备的减振设计中一般取频率比f/~,也就是说要获得满意的隔振效果,应该使隔振支承系统的固有频率为振动力频率的1/~1/。阻尼在共振区,阻尼可以抑制传递率的幅值,使物体的振幅不至于过大;在非共振区,阻尼反而使传递率增大。因此,隔振应强调以下几点:当f/fo≈1时,发生共振,应力求避免;不论阻尼大小,只有f/fo>,才有隔振效果;一般情况下,建议把频率比f/~。隔振系统中控制振动及其传递主要有三个基本因素:隔振器的刚度k、被隔离物体质量m及系统支承即隔振器的阻尼比ξ。它们各自的影响简述如下:①刚度k——隔振器的刚度越大,隔振效果越差,反之隔振效果越好。因为: f0=(k/m)(2)k越大,f0越大,f/fo越小,η就越大(在隔振区)隔振效果差;k越小,f0越小,f/fo越大,η就越小(在隔振区)隔振效果好。因此,就隔振而言,刚度k应尽可能小;必须指出的是,过小的刚度k可能无法承受质量m,就像一个重物将一根弹簧压扁了,无法起到隔振作用,对于一个设计正确的隔振系统,支承的刚度计算既要考虑隔振效果的实现,同时还要兼顾其承载能力。②质量m——被隔离物体的质量m使支承系统保持相对静止,物体质量越大,在确定振动力的作用下物体振动越小。同样从式(2)看出,m越大,则f0越小,在隔振区η就越小,隔振效果好。增大质量还包括增大隔振底座的面积,以增大物体的惯性矩,可减小物体的摇晃,但质量往往是确定的,增加是有限的。③阻尼比ξ——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,抑制共振振幅;但是,在隔振区,随着ξ的增大,η也变大,隔振效果变差。因此阻尼的作用有利也有弊,设计时应特别注意。