隔振原理的理论分析与应用

发布时间：2022-03-12 15:22:53 浏览数：次

(武汉职业技术学院，湖北武汉 430000)
摘要：从隔振传递率和无谐隔振原理出发，分析了系统固有频率对隔振效果的影响及选用隔振器的基本原则。
关键词：电子设备；隔振传递率；阻尼
中图分类号：TN876 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)18—0127—03

在军用通信车上需要安装许多电子设备，当车在运行时，路面（水流、气流）会引起载体的振动，当这种振动达到一定程度时，将导致电子设备失灵、失效、严重时使系统破坏。要保证这些装载电子设备的正常工作，就必须采取有效的隔振措施：一方面要提高装载设备自身的抗振性；另一方面要求对装载设备采用有效隔振。

装载设备的隔振设计载体情况应结合电子设备的质量、外形尺寸及安装要求等基础资料，通过对隔振器的静态和动态特性分析来正确选择隔振器的形式、几何参数并进行合理的分布，使电子设备实际承受的机械力低于许可极限值，为设备提供良好的工作环境，保证系统正常工作。
1 单质量系统的自由振动

采用弹性支撑的电子设备，在一定的频率范围，通常可将设备视为单质体。若考虑沿垂直方向的运动，则可简化为图1所示的弹簧——阻尼——质量系统。以y（t）和x（t）分别表示基础运动和设备的响应位移，则由牛顿第二定律可建立如下运动方程：



由于机动性要示，军用电子设备难以避开隔振频率范围。由于一些不可预知的因素，处于机动环境中野战电子设备往往会较长时间处于共振频域。因此，国家军有标准及相关技术规范要求：凡用于机动环境中的电子设备，在规定的频率范围内必须进行共振检查，并在确定的共振频率点作长时间的共振试验，以确认设备在恶劣环境中的失灵、失效和结构完好性。在此情况下，即使系统的固有频率较低，由于不能有效的抑制系统的共振幅度，也很可能使设备失效。所以传统的隔振方式不适用于那些处于机动环境，对系统的结构有严格要求的野战电子设备。
2 无谐隔振原理

式（11）表明：在等加速激励下，当激振频率很高时，系统的加速度响应是一个恒加速输出。这说明了固有频率较高的系统在高频激振时衰减量不大，出现隔振效果不明显的道理。因此，实际应用时，总希望系统的固有频率尽可能低而获得较高的隔振效果。
3 结论

要达到较好的隔振效果，要求系统的固有频率fn越小越好。由于固有频率取决于k/m＝ ω ²_n，因此，在使用中获得低频的措施是：①降低弹簧刚度：②增加设备质量。即在隔振器规定的公称载荷及偏差内，应使设备的载荷大于公称载荷。但是，系统的固有频率降低将导致弹簧刚度减小。对于位移空间有严格限制的系统来说，在经受冲击激励时，会使系统的加速度响应恶化。因此必须结合整个系统确定一个合适的弹簧刚度。例如：目前汽车车身部分的因有频率f₀＝ω₀／2π一般多在1.2～2之间，为了避免与车身的固有频率重合，如果f₀＝ω₀／2π低于车身固有频率即1Hz以下，这会给系统的布置造成困难。所以一般不使f_n低于f₀，最好选用f_n＞2Hz，且越小越好。

最后，选用隔振器应注意隔振器与设备的环境条件一致，在此推荐使用全金属无谐隔振器。对主要考虑防冲击的电子设备应采用非线形隔振器。

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