电子设备的隔振技术及减振器选型.doc

电子设备隔振技术及减振器选型
1、概述
电子设备受到机械力形式有各种，其中危害最大是振动和冲击，它们引起故障约占80%。它们导致破坏重要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大共振，最后振动加速度所引起应力超过设备所能承受极限强度而破坏；或者由于冲击所产生冲击应力超过设备极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：振动或冲击引起应力虽远低于材料强度，但由于长时间振动或多次冲击而产生应力超过其疲劳极限，使材料发生疲劳损坏。系统振动特性受三个参数影响，即质量、刚度和阻尼。对于电子设备振动和冲击隔离来说，隔振系统质量普通是指电子设备质量，而刚度和阻尼则由设备支撑装置提供。在机械环境作用下，特别是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中，设备及其内部电子器件、机械构造等都难以承受振动冲击干扰。
表1 各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数
单位：
为了减少或防止振动与冲击对电子设备影响，普通采用两种办法：a) 通过材料选用和合理构造设计，增强设备及元器件耐振动耐冲击能力；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影响。
2、隔振技术

隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少它们与外界间机械振动传递。
在电子设备与基本之间安装弹性支承即减振器，以减少基本振动对电子设备影响限度，使电子设备能正常工作或不受损坏；这种对电子设备采用隔离办法，称为被动隔振。普通状况下，仪器及精密设备隔振都是被动隔振。
被动隔振系数：
振动来自基本，其运动用U=Uosin(ωt)表达，也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数η表达其隔振效果，它含义是被隔离物体振幅与基本振幅之比（或是振动速度幅值、加速度幅值比值），可用下式计算：
η＝xO/ UO
=｛［１＋４ξ2（f／fo）２］／［１－（f／fo）２］２＋４ξ2（f／fo）２｝０．５ （1）
式中 xO——物体垂向振幅(m)；
UO——基本垂向振幅(m)。
式中　　f――振动力频率（ＨＺ）；
　　　　fo――隔振系统固有频率（ＨＺ）；
　　　　k――隔振器刚度（Ｎ／m）；
　　　　m――物体质量（kg）；
g——重力加速度（ ）；
ξ——减振器阻尼比（~）。
从η表达式可以看出，隔振系数η与频率比（f／fo）及阻尼比ξ关于。
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本上。
当 f／fo =1时，隔振系数η为最大，振动力有放大现象，此时系统处在共振状态；η值随ξ增大而减小，因此，对于启、停频繁设备，为防止设备在启动或停机过程中通过共振区域时产生过大共振，减振器选用时应考虑阻尼大某些。
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。
因而，要使隔振系统有效果，必要使η＜1，即必要使频率比f／fo＞。在电子设备减振设计中普通取频率比f／~，也就是说要获得满意隔振效果，应当使隔振支承系统固有频率为振动力频率1/~1/。
阻尼在共振区内，阻尼可以抑制传递率幅值，使物体振幅不至于过大；在非共振区，阻尼反而使传递率增大。
因而，隔振应强调如下几点：
当f／fo ≈1时，发生共振，应力求避免；
无论阻尼大小，只有f／fo＞，才有隔振效果；
普通状况下，建议把频率比f／~。
隔振系统中控制振动及其传递重要有三个基本因素：隔振器刚度k、被隔离物体质量m及系统支承即隔振器阻尼比ξ。它们各自影响简述如下：
①刚度k——隔振器刚度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好。由于：
　　　　　 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。
因而，就隔振而言，刚度k应尽量小；必要指出是，过小刚度k也许无法