電子設(shè)備的隔振技術(shù)及減振器選型

1、精品文檔電子設(shè)備的隔振技術(shù)及減振器選型1、概述電子設(shè)備受到的機(jī)械力的形式有多種，其中危害最大的是振動(dòng)和 沖擊，它們引起的故障約占80%它們?cè)斐傻钠茐闹饕袃煞N形式， 其一是強(qiáng)度破壞：設(shè)備在某一激振頻率下產(chǎn)生振幅很大的共振，最終振動(dòng)加速度所引起的應(yīng)力超過(guò)設(shè)備所能承受的極限強(qiáng)度而破壞；或者由于沖擊所產(chǎn)生的沖擊應(yīng)力超過(guò)設(shè)備的極限強(qiáng)度而破壞。其二是疲勞破壞：振動(dòng)或沖擊引起的應(yīng)力雖遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度， 但由于長(zhǎng)時(shí)間振 動(dòng)或多次沖擊而產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)其疲勞極限，使材料發(fā)生疲勞損壞。 系統(tǒng)的振動(dòng)特性受三個(gè)參數(shù)的影響，即質(zhì)量、剛度和阻尼。對(duì)于電子 設(shè)備的振動(dòng)和沖擊隔離來(lái)說(shuō)，隔振系統(tǒng)的質(zhì)量一般是指電子設(shè)備的質(zhì) 量，

2、而剛度和阻尼則由設(shè)備的支撐裝置提供。在機(jī)械環(huán)境的作用下， 尤其是在艦船、坦克、越野車(chē)輛、飛機(jī)等運(yùn)載工具中，設(shè)備及其內(nèi)部 的電子器件、機(jī)械結(jié)構(gòu)等都難以承受振動(dòng)沖擊的干擾。表1各種運(yùn)載工具振動(dòng)、沖擊和離心加速度參數(shù)單位：g9.8m/s火車(chē)汽車(chē)坦克 一飛機(jī)航 船導(dǎo) 彈火箭飛船炸彈 *炸 處1 m 范圍低速杳速殲擊“潛艇水面艦艇|振動(dòng)加速度 極值L255.65.620 |1一156!頻率 似2-802-1005-5005-100057 000540沖擊加速度 極值25-305020015-20,特殊時(shí) 3007-200 【水下爆 炸時(shí), io6o)7To (同時(shí) 發(fā)炮時(shí)量 大，水下 鼻妹電1 000)

3、8-20 磔時(shí)震 *蟀時(shí) 達(dá)5Q)啟動(dòng)時(shí) 工婚噴 發(fā)推進(jìn) 時(shí)為 10001000:持續(xù)時(shí)間仁117。11-256111,如000.22離心加速度1111<102為了減少或防止振動(dòng)與沖擊對(duì)電子設(shè)備的影響， 通常采取兩種措 施：a）通過(guò)材料選用和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)設(shè)備及元器件的耐振 動(dòng)耐沖擊能力；b）在設(shè)備或元器件上安裝減振器，通過(guò)隔離振動(dòng)與 沖擊，有效地減少振動(dòng)與沖擊對(duì)電子設(shè)備的影響。2、隔振技術(shù)2.1隔振隔振就是通過(guò)在設(shè)備或器件上安裝減振裝置，隔離或減少它們與 外界間的機(jī)械振動(dòng)傳遞。在電子設(shè)備與基礎(chǔ)之間安裝彈性支承即減振器，以減少基礎(chǔ)的振動(dòng)對(duì)電子設(shè)備的影響程度，使電子設(shè)備能正常工作或不

4、受損壞； 這種 對(duì)電子設(shè)備采取隔離的措施，稱(chēng)為被動(dòng)隔振。一般情況下，儀器及精 密設(shè)備的隔振都是被動(dòng)隔振。被動(dòng)隔振系數(shù)：振動(dòng)來(lái)自基礎(chǔ)，其運(yùn)動(dòng)用U=Usin（ at）表示，也是周期振動(dòng)。被 動(dòng)隔振也可用隔振系數(shù) 刀表示其隔振效果，它的含義是被隔離的物體 振幅與基礎(chǔ)振幅之比（或是振動(dòng)速度幅值、加速度幅值的比值） ，可 用下式計(jì)算：T =Xo/ Uo=1 +4 七2 （f/fo） 2 / 口 _ （f/f。）2 2+ 4 己 2 （f/f。）2 0. 5式中xo物體的垂向振幅（m）;U O基礎(chǔ)的垂向振幅（m）。式中f振動(dòng)力的頻率（H z）;fo隔振系統(tǒng)的固有頻率（H z）；k隔振器的剛度（N/ m）；

5、m物體白質(zhì)量（kg）；2g重力加速度（9.8m/s ）;己一一減振器的阻尼比（橡膠減振器的阻尼比為 0.020.15 ）。從”的表達(dá)式可以看出，隔振系數(shù) ”與頻率比（f/f。）及阻尼 比W有關(guān)。當(dāng)f/f。<<1時(shí)，隔振系數(shù)刀=1。此時(shí)振動(dòng)力變化緩慢，且其 幾乎等值傳遞到基礎(chǔ)上。當(dāng)f /fo =1時(shí)，隔振系數(shù)”為最大，振動(dòng)力有放大現(xiàn)象，此時(shí) 系統(tǒng)處于共振狀態(tài)；刀值隨己增大而減小，所以，對(duì)于啟、停頻繁的 設(shè)備，為防止設(shè)備在啟動(dòng)或停機(jī)過(guò)程中經(jīng)過(guò)共振區(qū)域時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的共 振，減振器選用時(shí)應(yīng)考慮阻尼大一些的。當(dāng)f/fo=6時(shí)，隔振系數(shù)刀=1,振動(dòng)力等值傳遞，此時(shí)系統(tǒng)無(wú) 隔振效果；當(dāng)f/fo&g

6、t; "時(shí)，隔振系數(shù)刀<1,振動(dòng)力減值傳遞，此時(shí)系統(tǒng) 有隔振效果。因此，要使隔振系統(tǒng)有效果，必須使 “<1,即必須使頻率比f(wàn) /fo>近。在電子設(shè)備的減振設(shè)計(jì)中一般取頻率比 f/f o為2.54.5 , 也就是說(shuō)要獲得滿(mǎn)意的隔振效果，應(yīng)該使隔振支承系統(tǒng)的固有頻率為 振動(dòng)力頻率的1/2.51/4.5 。阻尼在共振區(qū)內(nèi)，阻尼可以抑制傳遞率的幅值，使物體的振幅不 3歡立下載精品文檔至于過(guò)大；在非共振區(qū)，阻尼反而使傳遞率增大。因此，隔振應(yīng)強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：當(dāng)f/fo =1時(shí)，發(fā)生共振，應(yīng)力求避免；不論阻尼大小，只有f/fo近,才有隔振效果；一般情況下，建議把頻率比f(wàn)/fo取為2

7、.54.5。隔振系統(tǒng)中控制振動(dòng)及其傳遞主要有三個(gè)基本因素：隔振器的剛 度k、被隔離物體質(zhì)量m及系統(tǒng)支承即隔振器的阻尼比 它們各自 的影響簡(jiǎn)述如下：剛度k隔振器的剛度越大，隔振效果越差，反之隔振效果 越好。因?yàn)椋篺°=（k/m） 0.5/2 兀（2）k 越大，f o越大，f/fo越小，”就越大（在隔振區(qū)）隔振效果差；k 越小，f o越小，f/fo越大，”就越?。ㄔ诟粽駞^(qū)）隔振效果好。因此，就隔振而言，剛度k應(yīng)盡可能?。槐仨氈赋龅氖?，過(guò)小的 剛度k可能無(wú)法承受質(zhì)量m就像一個(gè)重物將一根彈簧壓扁了，無(wú)法 起到隔振作用，對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)正確的隔振系統(tǒng)，支承的剛度計(jì)算既要 考慮隔振效果的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還

8、要兼顧其承載能力。質(zhì)量m-一被隔離物體的質(zhì)量m使支承系統(tǒng)保持相對(duì)靜止，物 體質(zhì)量越大，在確定振動(dòng)力的作用下物體振動(dòng)越小。同樣從式 （2）看 出，m越大，則f。越小，在隔振區(qū)”就越小，隔振效果好。增大質(zhì)量 還包括增大隔振底座的面積，以增大物體的慣性矩，可減小物體的搖 晃，但質(zhì)量往往是確定的，增加是有限的。阻尼比5隔振系統(tǒng)的支承阻尼有以下的作用：在共振區(qū)減 小共振峰值，抑制共振振幅；但是，在隔振區(qū)，隨著 己的增大，刀也 變大，隔振效果變差。因此阻尼的作用有利也有弊，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注 意。2.2 隔沖沖擊是一種急劇的瞬間作用。例如飛機(jī)的起飛和著陸，火車(chē)、汽 車(chē)的啟動(dòng)與停車(chē)，物體的起吊與跌落等都能產(chǎn)生較

9、大的沖擊。 在沖擊 發(fā)生時(shí)，雖然時(shí)間相當(dāng)短，但作用十分強(qiáng)烈。沖擊作用下，電子設(shè)備 的零部件的沖擊應(yīng)力超過(guò)其最大允許值時(shí)將導(dǎo)致設(shè)備損壞，有時(shí)也會(huì)因多次沖擊作用形成疲勞積累，使設(shè)備發(fā)生疲勞破壞。因此，對(duì)沖擊 的作用也必須進(jìn)行隔離。由能量定理可知：當(dāng)外來(lái)沖擊能量一定時(shí)，若沖擊力作用的時(shí)間 愈長(zhǎng)則設(shè)備所受的沖擊力愈力小，沖擊加速度也愈小。因此若能延長(zhǎng) 沖擊力作用的接觸時(shí)間，就可減輕電子設(shè)備所受沖擊作用的影響。電子設(shè)備大都屬于被動(dòng)隔沖，在支撐基座與電子設(shè)備之間裝一減 振器進(jìn)行沖擊隔離，當(dāng)外界沖擊力作用在支撐基座上時(shí)，由于減振器 中的彈性元件和阻尼元件產(chǎn)生變形，吸收能量并延長(zhǎng)沖擊力作用的接 觸時(shí)間，使傳遞

10、給設(shè)備的沖擊力減小了很多，達(dá)到緩沖的目的。減振 器的剛度越小，阻尼越大，則沖擊力的作用接角時(shí)間愈長(zhǎng)，減振器的 變形愈大，設(shè)備受到的沖擊力也就愈小，緩沖的效果愈好。2.3 機(jī)柜背部隔振器設(shè)計(jì)思路當(dāng)設(shè)備機(jī)柜的高度較高時(shí)（一般在1. 2米以上），就要考慮在機(jī) 桓背部上方加裝背部隔振器來(lái)減小設(shè)備機(jī)柜的搖晃。 背部隔振器的垂 向剛度應(yīng)趨于零，如無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，應(yīng)不高于底部隔振器垂向剛度的0.1 倍。3減振器選用原則(1)使用條件振源性質(zhì)：電子設(shè)備使用時(shí)所承受到的振動(dòng)、沖擊類(lèi)型、強(qiáng)度、頻率等，從而決定了以隔振為主還是緩沖為主；一般情況下艦用、車(chē) 用設(shè)備以緩沖為主，飛機(jī)載設(shè)備以減振為主。原環(huán)境條件：因橡膠減振器

11、有一定的使用溫度范圍，過(guò)冷會(huì)硬化， 過(guò)熱則軟化，大多數(shù)橡膠減振器遇油及光照易老化， 當(dāng)溫度范圍超出 080c或存在油類(lèi)介質(zhì)或光照條件下不宜使用橡膠減振器。外形尺寸：了解設(shè)備的外形、重心位置特別是可以供安置減振器 的空間大小，將為選用減振器的類(lèi)型、數(shù)量提供尺寸依據(jù)。耐振抗沖能力：設(shè)備內(nèi)的元器件的耐振抗沖能力的強(qiáng)弱， 決定了 設(shè)備允許承受的最大振幅和加速度，也就決定了整個(gè)隔振緩沖系統(tǒng)的 隔振系數(shù)的大小，是選用減振器的主要依據(jù)。(2)參數(shù)條件減振器的主要參數(shù)包括阻尼比、剛度(或頻率)、額定負(fù)荷等。阻尼比5 :從減振原理分析看出，阻尼的作用是控制和減少共振振幅，由于設(shè)備起動(dòng)與停止要都要經(jīng)過(guò)(丫 =1)

12、共振區(qū)，盡管時(shí)間很 短，但系統(tǒng)阻尼過(guò)小時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)。雖然在隔振區(qū)阻尼比越小 隔振效果越好，但這僅對(duì)激振頻率為單一頻率才適合。當(dāng)振源較復(fù)雜， 有多種頻率時(shí)，必須從多方面防止共振，阻尼比夜鶯適當(dāng)選大一些。 從緩沖的角度講，選用較大的阻尼比也是有利的，綜合考慮，減振緩 沖系統(tǒng)以選用較大的阻尼比為宜。剛度k：剛度是減振器的最主要參數(shù)，就減振而言，剛度的大小 可由隔振效果要求，通過(guò)計(jì)算出固有頻率而求得，選用的減振器的剛 度只要等于或小于計(jì)算剛度，就能保證隔振效果的實(shí)現(xiàn)；額定負(fù)荷 W各種類(lèi)型的減振器的額定負(fù)荷都不同，所選減振器 的負(fù)荷大小主要根據(jù)設(shè)備重量、重心位置、減振器安裝數(shù)量來(lái)決定， 要求所選減

13、振器額定負(fù)荷應(yīng)大于實(shí)際承載。4、常用減震器選型減振器的作用是隔離或減小振動(dòng)及沖擊對(duì)設(shè)備及元件的影響，通過(guò)其材料、結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，吸收振動(dòng)、沖擊的能量并緩慢地釋放，達(dá)到 減振緩沖的目的。4.1橡膠型減振器橡膠減震器的特點(diǎn)是在于他的外形能按需要設(shè)計(jì)、剛度可調(diào)、 提供比彈簧更大的阻尼比、抗剪、抗拉、抗壓、安裝更簡(jiǎn)單。他的缺 點(diǎn)在于固有頻率較高，使用壽命較短，使用環(huán)境受限多，一般使用環(huán) 境溫度應(yīng)控制在-30-70攝氏度之間，一些有化學(xué)腐蝕環(huán)境應(yīng)選擇合 適材質(zhì)的橡膠減震器才能使用。(1)常用E、EA型減振器技術(shù)參數(shù)：7歡迦下載精品文檔E峪保護(hù)式陶如緡EA型保護(hù)式的報(bào)摘ZXYZXYZXYE1010050100

14、0 8包333035050028529 5350E151501001500 710.345043066027027.033.0E252501002500M.3750690曬27.026 0295EA252501002501 0±C.4500560S5022.023 530.5E404001554000 7±0.3130074011002S 521.5260EA404001504001210.4870800100023022525.0E606002506000 7±0 31600900140025 519.5240EA606002506001.21C.4150090

15、0190025.019 526.0£0585035DS500 S1O.320001000190024017 023 5融定載標(biāo)N動(dòng)剛收Nfrnm同方頻率Hz型號(hào)號(hào)變形mu0.0M,12明尼比C/Ccmm型號(hào)LL1L2BB1B2HH1Mn-d更顯時(shí)E1070544035354027M82-cp70 1BE1570544040404027M82呻70 22E257054404 口如4027Mg2呷70 22EA257054404B404027M82.中?0.22E40S5684855554632M102-ip90 42EA40S5命4a63554632M102呻g0 42E60100aa

16、5665655035M12之呻90 72EA6010。805673655035M122呻90.72ES512Q1007670706042M142呷111.14EAS5120100768 口706042M14511.14E1201401128085856046M162呷131 60EA12014011280101&S6046M162呷131 60E160145115B1108906042M182-131 95EA160M511561108906042M182-q>131.95E22015Q120郵1181106042M222呷152 37EA22015012086118110604

17、2M222呷152.37E30015512588125105606547M222-152 90EA30015512588125105606547M222呷152 90E40G14017596130110656547M272呷仃3 40EA40017514096130110656547M272呷173409歡立下載精品文檔EAB5B5035。8501185。1000210023 017 025.0E120120050011000 9±0 3250。110021DC23.015.021.0EA120120050。11001 5±0 4153。800170018013.019.0

18、E160160070。15000 S±0.355001400280025 0U521.0EA1S0160070015001.0±0.440001150245025.013 519.5E220220080。19000 5±0 37000150035002S.013 0200EA2202200aoa19001.110.4450。1400280022 512,518.0E3003000伽21000 6±0.31100022605500他013 521.5EA300300090。21001.110.456001500335021.511016.5E4004000

19、100026000 7±0 3130002400C20028 5120200EA40Q4000100026001 4±0.465001700500020,010.517.5圖1 EEA型減振器技術(shù)參數(shù)(2) DC©橡膠減振器技術(shù)參數(shù)：型號(hào)DHdM*1橡膠硬度 45IRHD (daN/mm)橡膠硬度 60IRHD (daN/mm)橡膠硬度70IRHD(daN；mm)適當(dāng)壓縮量(mm)1008DDW108M4M4To4.0731031.62520DD1S2520M6M6"1810 313825 0402520D 口 202520M3MS*2010318825

20、 0402522DD202522M8M8*208215 6200442525DD182525M6M6H86.111.41575.02525DD202525M8M8*206.111.41575.02530DD182530M6M6*184.48.511.16.02530DD202530M8M8,20448.511.16.03015DD203015M8M印2020.930 35363.03020DD203020FJ8M8K2013.122 433 1403025DD203025M8M8208314.31955。3030DD203030M8M8*206.011.215.06.03040DD203040

21、M8M8*204.07.81038.04020DD234020M8M8*2326.349.468 14.04020DD254020M10M10*2526.349.468.11.04025DD254025M10M1O*2518.634.84765.04028DD254028M1015.032 35.64030DD234030M8MB"2313.124634 2604030DD254030MWM1T2513.124 634 26。4035DD234035M8M8231001842587.04035DD254035M10M10*251001842587.04040DD234040MBM8*

22、238.315.321.18.04040DD254040M10M1T258.315.321.1&.04045DD254045M10M1O"258.315.321 19.05020DD255020M10M1O"2558 0109 315074一05025DD255025M1OM1T2540575.51045505030DD255030M10M1T2528 051 671 2605040DD255040MWM10*2514326 937 18.05045DD255045M10M10*2511.321.02939.0圖2 DD型橡膠減振器技術(shù)參數(shù)4.2 金屬?gòu)椈蓽p振器金屬

23、彈簧減振器用彈簧鋼板或鋼絲繞制面成。常見(jiàn)的有圓柱形彈簧、圓錐形彈簧及板簧等。這種減振器的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)環(huán)境條件反應(yīng)不 敏感，適用于惡劣環(huán)境，如高溫、高寒、油污等；工作性能穩(wěn)定，不 易老化；剛度變化范圍寬，可以制作很軟，也可很硬。其缺點(diǎn)是阻尼 比很小(EW 0.005),共振時(shí)很危險(xiǎn)。因此必要時(shí)還應(yīng)另加阻尼器c ii敢迎下載精品文檔這種減振器的固有頻率較高，通常用于載荷大、外激頻率較高及有沖 擊的情況。水平剛度低，易晃動(dòng)，不易于精密設(shè)備的隔振。4.3 阻尼隔振材料4.3.1 自由阻尼結(jié)構(gòu)將阻尼材料覆蓋（粘貼或噴涂）在需要減振的結(jié)構(gòu)物表面，當(dāng)結(jié) 構(gòu)件發(fā)生變形時(shí)，阻尼材料能將機(jī)械振動(dòng)或聲振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟?/p>

24、耗。 由于覆蓋在結(jié)構(gòu)物上的阻尼材料層面無(wú)約束， 故稱(chēng)為自由阻尼層或自 由阻尼結(jié)構(gòu)。被覆蓋的結(jié)構(gòu)物稱(chēng)為基層，阻尼層可以是單面或雙面。 4.3.2約束阻尼結(jié)構(gòu)在自由阻尼層面上再覆蓋一層材料， 就構(gòu)成約束阻尼結(jié)構(gòu)，而這 一覆蓋層稱(chēng)為約束層。根據(jù)需要也可作成多層，基層與約束層統(tǒng)稱(chēng)為 結(jié)構(gòu)層，它為阻尼結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)度，阻尼層則吸收能量。4.3.3 其它阻尼隔振材料近年來(lái)隔振墊已被應(yīng)用于產(chǎn)品的減振緩沖。 隔振墊是由具有彈性 的材料制成的一種沒(méi)有確定形狀尺寸的軟墊，如專(zhuān)用橡膠隔振墊，這 種隔振墊具有特久的高彈性，隔振、緩沖性能良好；為滿(mǎn)足不同要求 其尺寸和形狀自由選擇；具有一定的阻尼性能，可吸收機(jī)械能特別是 對(duì)

25、高頻振動(dòng)能量的吸收效果好；橡膠同金屬表面能實(shí)現(xiàn)牢固粘接，易 于安裝與制造；與其它減振器比，具有價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前被動(dòng)廣 泛用于產(chǎn)品的隔振緩沖。在設(shè)計(jì)機(jī)箱及零部件時(shí)，盡量選用高阻尼結(jié)構(gòu)材料，如鋁、鋁鎂合金，而鋼和銅的阻尼比小于鋁，不應(yīng)作為首選材料。也可以考慮選 擇高阻尼的結(jié)構(gòu)型式，各種結(jié)構(gòu)型式的阻尼比依次為：鑄造、鐘接、 螺接、焊接、整體金屬。（1）ZT型阻尼彈簧減振器（上海青浦振新減振器廠）ZT 型阻尼彈簧減振器（又稱(chēng)預(yù)應(yīng)力彈簧減振器）具有鋼彈簧減 振器的低頻率和阻尼大的雙重優(yōu)點(diǎn)，消除鋼彈簧固有的共振振幅現(xiàn) 象。該系列產(chǎn)品共29種規(guī)格，其中單只荷載15kg-4800kg各類(lèi)荷載 所應(yīng)對(duì)的固有

26、頻率1.6Hz-4.9Hz,阻尼比0.065。該系列減振器荷載 范圍廣，便于用戶(hù)選擇，固有頻率低，隔振效果好，并且結(jié)構(gòu)緊湊， 外形尺寸較小，安裝更換方便，使用安全可靠，工作壽命長(zhǎng)，對(duì)工作 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。對(duì)積極隔振、消極隔振、沖擊振動(dòng)和固體傳聲的隔離 均有明顯的效果。是隔離振動(dòng)降低噪聲、治理振動(dòng)公害、保護(hù)環(huán)境的 理想減振器。ZT 型阻尼彈簧減振器根據(jù)安裝方式不同可分為三種：1、ZT型減 振器上下座面有防滑橡膠墊，對(duì)于干擾力較小的動(dòng)力設(shè)備，可直接將 ZT型減振器置放于設(shè)備的機(jī)座下，可任意移動(dòng)調(diào)節(jié)重心，勿需固定。2、ZT-I型為上部固定型。3、ZT-II型為上下均可固定，以適合各種 安裝需要。13螃

27、a下載精品文檔ZT型21(1 理ZT0D 型型技術(shù)季效展外取尺寸表（三沖產(chǎn)品除固定方式不一可，其余特性均相同）fllJQ的丘荷戟P1最佳荷載PZ網(wǎng)艮荷戟PW豎的度外形尺寸（e）佃）(如)K (kgi/cmHD1L1L2hMZT-15B151B7.6608085115612ZT-201520259608。&5115&12ZT&O22303B11608085115612ZT-4025405023608095115612ZT-5D3D50602965100105135612ZT-&O4060753065100F ios135&12ZT-704570803465100| 105135612ZT-M9011(418Q140145170&12ZT-IOO6510012543能I4G14