电子设备隔振缓冲系统设计与隔振器.docx

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时间：2021年x月x日
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§3.电子设备隔振缓冲系统设计与隔振器

当刚性连接的机箱、机柜、显控台无法满足环境试验要求时，可安装隔振系统帮助设备过关。但在大多数情况下，是为了通过隔振系统降低设备受到的振动冲击激励量值，为设备提供较好的力学环境，从而提高设备的安全性、可靠性和使用寿命。当无军品级商品时，在保证设备正常工作的前提下，可采用低一级(如用工业级代替军品级)元器件来降低设备成本。
提高设备结构设计水平和提高设备抗振抗冲击能力是首位的，必须克服完全寄希望于隔振系统的错误设计思想。
1.振动与冲击隔离系统设计准则
振动与冲击隔离系统(以下简称隔振系统)设计，必须遵循以下准则：
1)隔振器的安装方式必须规范化，标准化;
2)隔振系统设计模块化、系列化；
3)隔离系统的实际传递率必须小于许用传递率，也就是说，隔振系统传递给设备的激励力必须小于设备的许用值；
4)隔振系统必须进行稳定性校验。在激励频率范围内，不得出现有害的耦联振动、共振和非线性自激振荡；
5)隔振系统必须兼有隔振与缓冲功能；
6)所选用的隔振器的抗振、抗冲击特性和环境适应性必须优于被保护设备。在弹性元件失灵后，必须有防护装置。在任何条件下，设备不得处于无支承状态。
2.隔离系统设计必备的原始资料
在进行隔离系统设计之前，必须对被保护设备、拟选用的隔振器，以及相应的力学环境严
酷度等进行摸底，以求获得最佳设计。
1)被保护设备的资料
a.设备总质量及质心在三维空间位置；
b．设备绕各坐标轴的转动惯量；
c．设备在各坐标轴向的一阶固有频率，或危险频率；
d．各隔振器的实际承载量及安装位置；
e．设备与周围设备及舱壁间允许变形空间；
f.设备允许的振动、冲击加速度，或允许的传递率
g．设备试验和工作环境严酷度等级。
2)隔振器资料
a．总外形尺寸、安装孔尺寸；
b．与设备联接方式及螺钉(螺孔)尺寸；
c.刚度或公称载荷下的固有频率；
d.承载方向和承载范围；
e.动态特性（）
f.校平特性
g.推荐的典型布置方案；
h.环境适应性及使用场所；
i.极限变形量限值；
j.蠕变量值；
k.使用年限；
l.型号及生产厂商；
m.诸如可维性、不适合应用场合以及需特殊说明的其它资料。

3.1电子设备振动隔离系统
隔振是采用弹性、阻尼器件将电子设备与基础隔离的技术措施。降低基础振动传给设备的振动量值称为被动隔振或消极隔振；降低设备振动传给基础或基础附近其它设备的振动量值，称为主动隔振或积极隔振。采用隔振器、阻尼器、阻尼材料等无源元件进行振动隔离的技术措施，称为无源振动控制；采用附加能源输入，并引进伺服控制系统进行振动控制的技术称为有源振动控制。
无源振动控制有二个基本研究方向：加固设计和振动冲击隔离。
加固设计是在振动理论分析与振动实验分析基础上，筛选出抗振抗冲击特性较好的结构件和元器件，使电子设备在不加装任何隔振缓冲器的情况下，就能在各种严酷的机械环境
条件下安全、可靠地工作，这是加固设计追求的目标。
由于受技术条件或经济成本方面的限制，有时很难实现上述加固设计的要求。采用隔振缓冲技术，减少或避免外界激励对电子设备的有害影响，这便是振动冲击隔离技术。
振动冲击隔离技术是在环境条件严酷等级(激励值)和电子设备允许响应值(即脆值)已知的前提之下，通过对电子设备附加隔振缓冲器来进行保护的技术措施。其基本设计思想是
通过隔振器传递给设备的激励值(即设备的响应值)始终小于设备的许用值。换句话说，即使
隔振器的传递率小于设备的许用传递率，若定义设备的许用传递率为
（3.1）

那么，当隔振器的实际传递率为时，则应有或﹤
式中——广义激励的峰值，它可以表示位移、速度、加速度和力；
——广义的许用响应值，它可以表示位移、速度、加速度和力。
但传递率应为同一物理参数的峰值比。
对电子设备的结构薄弱环节进行加固设计，而整机则采用隔振缓冲系统加以保护，是目
前工程应用中较为普遍而又经济可靠的设计方法。
３．１．１单自由度隔振系统
1隔振概念
现以图3．1所示的单自由度隔振系统为例，说明隔振技术的基本概念。图示系统中，
刚性质量块代表电子设备，它通过弹簧k和阻尼c组成的隔振器与基础相联。当设备只能在
垂向运动时，系统是一维振动（即单自由度振动）。隔振器的性能可通过对图施加基础正弦激励和对图中的质量m施加正弦力激励的稳态正弦响应特性来评价。评价指标是传递率。
绝对传递率传递率是隔振器传递的力或运动衰减能力的评价指标。当振源是基础振
动(运动激振)时，绝对传递率是绝对坐标系中电子设备的响应振幅与基础振幅