抗共振设计和解耦设计是背架式机柜减振系统要解决的两大问题

  抗共振设计和解耦设计是背架式机柜减振系统要解决的两大问题

众所周知，电子装备收到的机械力的形式有多种，其中危害的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%。设备主要***的形式在某一激振频率作用下产生共振，超出装备所能承受的极限值。车载电子设备一般安放在机柜内，主要依靠机柜减振系统的减振缓冲作用。目前对高1.2米以上机柜，减震器的安装方式已经标准化，即在设备底部安装四只减震器，后背上部安装两只背架式减震器。

   抗共振设计和解耦设计是背架式机柜减振系统要解决的两大问题。为防止减振系统过大的共振传递率对设备的损坏，在实际应用中，我们应优先选用振动传递率小、固有频率低的减震器来***机柜的共振。对机柜减震器采用***安装方式，可避免耦合振动。但在实际工作中，这种安装方式难以实现。为使机柜减振系统具有较好的减振效果，要求减振系统的垂向刚度近似为零，且其水平刚度与底部减振器的水平刚度匹配。

   目前常用的车用机柜减振器有四类：E型减振器，钢丝绳隔振器，无谐峰减振器，复合阻尼减振器，优缺点如下：

   a)E型减振器：静变形较小，安装方便，比较适合方舱和厢体内部安装，但固有频率高（需 要做抗共振）；

   b)钢丝绳隔振器：刚度具有渐软的非线性特性，传递率低，能适应多种受力状态，主要适合壁式安装；

   c)无谐振峰减振器：减振及隔冲效果好，无共振放大，寿命长，但载荷必须在减振器的额定载荷的20%以内，否则效果会差些；

   d)复合阻尼减振器：耐冲击性好，但所需要安装空间。

   车载电子设备机柜受到的角加速度较大，底部承受减振器对于水平方向的刚度都较弱，选用背部减振器应遵循以下原则：

   a)背架减振器的垂向刚度应近似为0，保持机柜垂直方向解耦；

   b)水平刚度应关于机柜静平衡位置对称，以消除偶联共振；

   c) 背架减振器应与底部减振器刚度阻尼特性相匹配。

   减振和缓冲的一般措施有：

   1、安装减振器。电子产品的减振和缓冲主要是依靠安装减振器。目前在电子工业中，应用标准化的橡胶—金属减振器和金属弹簧减振器；

   2、增强产品和元器件的耐振耐冲击能力。

电子设备容易受到哪类伤害？?

电子设备容易受到哪类伤害？

电子设备受到的机械力的形式有多种，其中危害的是振动和冲击，它们引起的故障约占80%。它们造成的***主要有两种形式，其一是强度***：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，***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***；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而***。其二是疲劳***：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，设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。

   为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响，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隔振器，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。

   隔振就是通过在设备或器件上安装隔振装置，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。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、被隔离物体质量及系统支承即隔振器的阻尼比。其影响分别如下：隔振器的刚度越大，隔振效果越差，反之隔振效果越好。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。被隔离物体的质量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。在共振区减小共振峰值，***共振振幅；但是，在隔振区，随着阻尼比的增大，隔振系数也变大，隔振效果变差。

   冲击是一种急剧的瞬间作用。例如飞机的起飞和着陆，火车、汽车的启动与停车，物体的起吊与跌落等都能产生较大的冲击。在冲击发生时，虽然时间相当短，但作用十分强烈。冲击作用下，电子设备的零部件的冲击应力超过其允许值时将导致设备损坏，有时也会因多次冲击作用形成疲劳积累，使设备发生疲劳***。因此，对冲击的作用也必须进行隔离。由能量定理可知：当外来冲击能量一定时，若冲击力作用的时间愈长则设备所受的冲击力愈力小，冲击加速度也愈小。因此若能延长冲击力作用的接触时间，就可减轻电子设备所受冲击作用的影响。电子设备大都属于被动隔冲，在支撑基座与电子设备之间装一钢丝绳隔振器进行冲击隔离，当外界冲击力作用在支撑基座上时，由于减振器中的弹性元件和阻尼元件产生变形，吸收能量并延长冲击力作用的接触时间，使传递给设备的冲击力减小很多，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，设备受到的冲击力也就愈小，缓冲的效果愈好。

金属橡胶技术起源

金属橡胶技术起源

目前，广泛应用的减振材料为粘性液体和弹性固体特性的粘弹性材料。***常用的粘弹性材料是高分子聚合物，由小而简单的化学单元重复集合而成，这些化学单元是由分子链在三维方向如树枝状连在一起，成千上万个分子共聚或缩聚而成高分子聚合物。在机械工程中常用的隔振器主要有弹簧隔振器、橡胶隔振器及弹簧与橡胶组合型隔振器等。弹簧隔振器阻尼性较差，适用的工作频率范围较低，因此应用受到了一定的限制。橡胶隔振器阻尼性能良好，阻尼比可达0.23左右，且加工方便，可制备成各种复杂形状，但橡胶隔振器不适合高低温度及腐蚀环境下的隔振，而且耐油性差、耐湿性差、易老化以及真空挥发等缺点。

   金属橡胶技术起源于二十世纪七十年代的前苏联，为了解决航空航天及国防等空间环境下的阻尼减振、节流、密封等疑难问题，提出了利用金属螺旋卷相互嵌合构成的多孔网状材料制备具有不同性能的结构件。在***初的十年里，研究工作主要集中在以阻尼减振为目的金属橡胶隔振器的制备工艺和分析方法。八十年代中期，利用金属橡胶构件解决高低温、大温差、强辐射及腐蚀环境下的阻尼减振问题获得了巨大成功，在一定程度上推动了俄罗斯国防建设的进步和发展。在此基础上，利用金属橡胶构件的毛细多孔性能，开展了金属橡胶技术在密封、节流、过滤领域的应用研究，使金属橡胶构件在空间环境下的广泛应用达到了顶峰，金属橡胶技术也因此成为保密的国防关键技术。

   由于金属橡胶构件以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，却具有普通橡胶一样的弹性和多孔性，所以它特别适合高温、低温、大温差、腐蚀等工况下的阻尼减振、节流、密封。金属橡胶构件在特殊环境下表现出的优良性能是其它构件所无法比拟的。俄罗斯利用金属橡胶技术解决了很多国防及航空航天领域的疑难问题，金属橡胶构件被誉为推动俄罗斯国防和航空航天技术进步的功勋元件。也正因为金属橡胶技术在俄罗斯的国防、航空航天发挥着巨大的作用，所以其关键技术始终处于绝保密状态。

   在金属橡胶材料内部，金属丝之间的接触点的数目决定了金属橡胶构件的干摩擦阻尼性能。外界载荷的作用不仅使金属橡胶构件中接触点的数目发生变化，而且使构件的刚度和阻尼也发生了相应的非线性变化。金属橡胶材料的内部结构是金属丝相互交错勾联形成的类似橡胶高分子结构那样的空间网状结构，它受到振动位移时，金属橡胶的干摩擦阻尼可耗散大量能量而起到减振作用。对于圆柱型元件来说，当外界载荷沿着构件的轴线方向作用时，材料内部层面之间的接触区域将增加；当载荷沿着剪切方向作用时，接触层面之间发生相对滑移，接触面积也会发生变化。各层面之间的相对滑移形成了金属橡胶材料内部的干摩擦阻尼，耗散了外界载荷的振动能量。

   在导武系统中的应用前景

   1)完善金属橡胶的理论研究

   由于金属橡胶是一种新型的隔振阻尼材料，在理论方面还不是很完善。此材料是一种多孔材料，建立数学模型和物理模型都是具有一定难度的课题。对于实用性而言，在实际的设计生产过程中利用试验来进一步验证数学模型和物理模型的正确性，并可进一步为所建立的模型进行修正。

   2)发射车舱体内仪器减振器

   就地面设备而言，对发射车和运输车上舱体、舱体内部仪器的阻尼减振、前托座和中托座处的缓冲减振进行细致研究。根据舱体及舱体内部仪器对隔振频率的要求，制备出满足一定工况需要的样件。同时在制备的过程中针对每种隔振频率进行金属橡胶设计制作优化，使设计制作更加具有科学性。要对金属橡胶的制备进行优化，减少人为参与为产品的系列化以及稳定性提供良好的基础。

   3)弹上仪器阻尼减振器

   根据地面金属橡胶阻尼减振器的研制生产，对于弹上产品而言，除了惯性元件的隔振阻尼系统设计比较复杂外，其它弹上仪器的减振只是针对其隔振的频率范围来进一步确定隔振器的制备工艺。目标就是使金属橡胶无论在地面还是弹上都发挥其优越的隔振阻尼性能。这对提高整个导武系统的应用可靠性以及维修保障性都是一个很大的促进。此项研究使金属橡胶的制备和生产更加具有科学化，使理论分析更加完善化和准确化。金属橡胶在整个导武系统中的应用将使武系统的科技含量有所提高，使整个武系统运行的可靠性上升到一个新的水平。