电子设备振动分析与抗振设计

上 发 生振 动［ ” 。
２ 电子设备 的加 固设计
２ ． １ 设 备刚 度设计
在 载荷 作 用 下 。 设 备 机 箱和 机 柜 等 发 发 生相 应 的 弯 曲 、 转 动 ，具 体 说 来 就 是 其 在 沿 着 垂 直 轴 振 动 时 会 发 生 弯 扭 耦 合 振 动 。 以机 柜 为 例 ， 通常 ． 在 对 其 刚 度 进 行 计 算 时 将 设 备 整 体 视 为一 单 自由度 系统 ， 此 时， 其 弯 扭耦 合 振 动 的 固有 频 率 ｆ ｎ 可 表
布． 提 高 对 设 备 的 加 固作 用 ； ②在 设计过程 中， 应 利 用螺 纹 紧 固剂 、 防松 垫 圈与 螺母 等 防 止 机 箱 与 机 柜 、 过 渡 件 和 机 柜 机 箱 间螺 栓 连接 发 生松 脱 。 从 而提 高整 个设 备 系统 的 稳 定 性 。
３ 振动隔离
发 生振 动 此 外 ． 安 置 在设 备 内的 电 源 、 风 机 等 机 械 设 备 在 工 作 过 程 中发 生 的 自主 振 动 也 会 引起 电子 设 备 发 生振 动 ；② 位
移 激 振 此 种 激振 的作 用机 制 为 ， 激 搌 力并 未 直 接 作 用 于 电 子 设备上 ． 而是 在 系统 支撑 体 运 动 过 程 中 ， 通过 阻 尼 与 弹 簧 问 的 作 用 间接 作 用 于设 备 上 ． 从 而 引起 设 备 激 振 。以处 于运 输 状 态 下的 电子 设 备 为 例 ．因路 面 不 平 整 而 引 发 的 设 备 在 各 个 方 向
３ ． １ 基于 隔振 器 的隔振模 型
基 于 隔振 器 的 隔振 缓 冲 是提 高 电子 设 备 抗 振 与 抗 冲 击 性 能的 主 要 方 法 ．设 计科 学 性 且 适 用 性 较 强 的 隔振 缓 冲 系统 能 够有 效 降 低 设 备振 动 幅 度 并 使 设 备 在 冲 击 与 碰 撞 中所 产 生 的 传 递 率得 到 有 效 控 制 ， 相 应 的 力 学模 型如 图 １ 所示 。 对 于 高度 为 １ ． ２ ｍ 及 以上 的机 柜 。 隔振 器 的安 装 已基 本 实现 标 准 化 ， 安 装 方法为 ． 将 ４只相 同的 隔振 器安 装 在 机 柜 设 备 底 部 ， 同时 ， 在 其 背部 另外 安 装 两 只相 同的 隔振 器 ． 从 而避 免 设 备 因受 激振 力 而产 生 大幅 度 摇晃 ． 达 到 良好 的 抗振 效果 。但 需要 说 明 的是 ， 此种 隔振 系统存 在 着 较 大 的耦 联 自由度 ， 从 而 导致 设 备 易发 生 局 部 共振 和耦 联 共 振 。 因此 。 加 强对 这 一 系统 的抗 共 振 设 计 与 结构 设 计 则成 为 了其 实现 电子 设 备 良好 抗 振 效果 的 关键 。
设计 ， 利 用 隔振 模 型 对 设备 进 行 了抗 共 振 和 解 耦 设 计 。
【 关键 词】 电子设备； 振 动分析 ； 隔振缓冲系统 【 中图分类号 】 Ｔ Ｎ ６ ０ ２ 【 文献标识码 】 Ａ
【 文章 编号 】 １ ０ ０ ６ — ４ ２ ２ ２ （ ２ ０ １ ７ ） Ｏ １ — ０ ２ ９ ４ — ０ １
电子设 备 振 动分 析 与抗 振设 计
周 雄兵 （ 中国空空导弹研究院环境试验， ４ ７ １ ０ ０ ９ ）
【 摘 要】 由于军用 ￣ ｇ － Ｔ － 设备 的工作环境较 为恶劣 ， 故 除了应对整机进行加 固外 ， 还应 配以相 应的隔振缓冲 系统来 提高设备 的抗振 能力 ， 进而
提 高 电子 设 备运 行 的可 靠 性 与 稳 定 性 ， 并 延 长 其 使 用寿 命 。基 于 此 ， 本 文 通 过 对 军 用 电子 设 备 激 振 的原 因 分析 ， 且 对军 用 电子 设 备 进 行 了加 固
刖
商
电 子设 备 。特 别 是 军 用 电 子设 备在 振 动 环 境 中 易 因振 动 疲 劳效 应 与 共振 现 象 而 导 致 自身 电 性 能 大 幅 下 降 ，甚 至 可 能 出现 零 部 件 失 效 混合 疲 劳损 伤 等 情 况 。 据 相 关 部 门统 计 ， 在军 用 电子 设 备 方 面 ． 引起 弹栽 电子 设 备 失效 的环 境 因 素 当 中， 振 动 因素 达 到 了 ２ ９ ％。 在此背景下 ， 加 强 对 电 子 设备 的振 动 分 析 并 对其 结构 进 行 优 化 设 计 ． 可 以提 高 其抗 振 性 能 ， 已成 为 ３前 － ＇ 军 用 电 子设 备 设 计 与 制 造 领域 需要 着重 开展 的 工 作 。
１ 电子设备激振 原因分析
引起 电子 设 备 发 生 激 振 的 原 因主 要 有 两 方 面 ： ① 力 激振 。
电 子设 备 在 运 行 过 程 中的 激 振 力通 过 直 接 作 用设 备 质 量 上 引 起 设备 激振 。 例如 ． 因舰 艇 发 动 机 的振 动Hale Waihona Puke Baidu从 而 引起 运 载 器 载体
㈩ 系统 而言 ．其 总 会 伴 随 着 共 振 现 象 ．且 这 一 现 象是 无 法避 免
的。 对 于 无共 振 情 况 产 生 的 理 想 隔振 系统 ， 其隔振传递率 １ １ 应 设计 的过 程 中 ．为确 保 隔振 缓 冲 系统发 挥 良好 的设备 隔振 效 果 ， 应确 保 系统 的垂 向 刚度 为 零 ． 同时 ． 还应 确保 隔振 系统的 水 平 刚 度 同电子设 备底部 隔振 器本 身的 水平 刚度相 匹配 ． 从 而在 减 缓 系 统耦 合 振 动效 应 的基 础 上 ， 提 高 电子 设备 运 行 的稳 定 性 。
示 为如 下形 式 ：
＝
图 １背架式隔振系统力学模型
３ ． ２ 抗共振与解耦设计
① 对 系统 进 行 抗 共 振 设 计 。 抗 共 振 设 计 主 要 是 为 了避 免
隔振 系统 与 电子 设 备 产 生共 振 。 值 得 注 意 的是 ， 对 于机 械 振 动
｝ ＋ ＝ ＋