第四章---电子设备的减振与缓冲

第四章---电子设备的减振与缓冲

第四章电子设备的减振与缓冲

4.1振动与冲击对电子设备的危害

4.1.1机械作用的分类

电子设备在使用和运输过程中，不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作用，具体有以下四种类型。

1.周期性振动

这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰，并引起设备作周期性往复运动。

表征周期性振动的主要参数有：振动幅度和振动频率。

2. ----------------------- 非周期性干扰碰撞和冲击

这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂，但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小，非周期性扰动力又可分为：（1）碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这种冲击作用的特点是次数较多，具有重复性，波形一般是正弦波。

（2）冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性的冲击力。。其特点是次数较少，不经常遇到但加速度大。

表征碰撞和冲击的参数：波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。

3离心加速度

这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。

4.随机振动

这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示，只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的，

4.1.2振动与冲击对电子设备的危害

上述四种机械作用均会对电子设备造成影响，其中危害最大的是振动与冲击，如果结构设计不当，就会导致电子设备的损坏或无法工作。

它们造成的破坏主要有两种形式，其一是强度破坏：设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振，最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破坏；或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏：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。

振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在：

1 •没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来，并碰撞其他元器件而造成破坏。

2•电真空器件的电极变形、短路、折断；或者由于各电极作过多的相对运动而产生噪声，不能正常工作。

3•振动引起弹性元件产生变形，使具有触点的元件（电位器、波段开关、插头座等）产生接触不良或开路。

4.指示灯忽亮忽暗，仪表指针不断抖动（或指针脱落），使观察人员读数不准，视觉疲劳。

5 •当零部件的固有频率和激振频率相同时，会产生共振现象。例如，可变电容器极片共振时，会使电容量发生周期性变化等。

6•安装导线变形及位移，使其相对位置改变，引起电感量和分布电容发生变化，从而使电感电容的耦合发生变化。

7.机壳和基础变形，脆性材料（如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙烯）断裂。

8.防潮和密封措施受到破坏。

9.锡焊和熔焊处断开，焊锡屑掉落在电路中间而造成短路故障。

10.螺钉、螺母松开甚至脱落，并撞击其它零部件，造成短路和破坏。有些用来调整

电气特性的螺丝受振后会产生偏移。

由此看出，振动与冲击对电子设备的影响是多方面的，一般振动引起的是元器件或材料的疲劳损坏，而冲击则是由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏；振动引起的故障约占80%，冲击引起的故障约占20%。

4. 2减振和缓冲基本原理

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的影响。

4.2.1隔振的基本原理

1.振动系统的组成机械振动是物体受交变力的作用，在某一位置附近作往复运动。如电动机放在一简支梁上，当电动机旋转时，由于转子的不平衡，质量的惯性力引起电动机产生上下和左右方向的往复运动，当限制其左右运动时，就构成最简单的单自

由度自由振动系统，其组成有振动物体m和弹性物体故又

称为m-k系统。

2•隔振原理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的机械振动传递。

(1)主动隔振与被动隔振

主动隔振——在振动物体与安装基础之间安装弹性支承即隔振器，减少机器振动力向基础的传递量，使振动物体的振动得以有效的隔离；这种对振动物体采取隔离的措施称为主动隔振。一般情况下，风机、水泵、压缩机及冲床的隔振都是主动隔振。

被动隔振一一在仪器设备与基础之间安装弹性支承即隔振器，以减少基础的振动对仪器设备的影响程度，使仪器设备能正常工作或不受损坏；这种对仪器设备采取隔离的措施，称为被动动隔振。一般情况下，仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。

(2)隔振系数

真正危害电子设备正常工作的是受到的外部持续不停的机械作用，因为这种持续不停的机械作用补充了阻尼消耗的能量，使振动一直持续。因此，必须采取隔振措施，使这种持续不停的机械作用对设备的影响降到最小。

主动隔振系数：

设外力F。二sin( co t)垂直作用在物体M上，通过弹性与阻尼作用使基础同时受到弹簧力及阻尼力，此时物体同样也受到弹簧力及阻尼力，物体按一定的规律运动。把基础所受到的弹簧力及阻尼力的合力F T与作用在物体上的F。力相

比，这个比值n称为隔振系数，用式(4.1)表示：

n =F T/F O

(4.1)

隔振系数的含义是：传到基础上的力是原振动力的百分之几。如果物体直接固

定在基础上，那么振动力就全部传到基础上，此时F T=F O，n=i。所以,

只有当n小于1时，才有隔振效果。