电子设备减震与缓冲优秀课件.ppt
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1、电子设备减震与缓冲第1页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害一一.机械作用的分类机械作用的分类 电子设备在使用和运输过程中,不可避免地会受到振动、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。冲击等机械力的作用,具体有以下四种类型。l.l.周期性振动周期性振动 指指机械力的周期性运动机械力的周期性运动对对设备产生的振动干扰设备产生的振动干扰,并,并引起引起设备作周期性往复运动设备作周期性往复运动。产生这一干扰的产生这一干扰的主要原因主要原因是:是:运载工具发动机的振动运载工具发动机的振动,例,例如汽车
2、、舰船、飞机、导弹等发动机工作时产生的强烈如汽车、舰船、飞机、导弹等发动机工作时产生的强烈振动;振动;设备内部的发动机、风机、泵产生的振动设备内部的发动机、风机、泵产生的振动等。等。表征周期性振动的表征周期性振动的主要参数主要参数有有振动幅值振动幅值和和振动频率振动频率。第2页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害一一.机械作用的分类机械作用的分类 2.2.非周期性干扰非周期性干扰碰撞和冲击碰撞和冲击 指指机械力作非周期性扰动机械力作非周期性扰动时时对设备的作用对设备的作用。其其特点特点是是作用时间短暂作用时间短暂,但,但加速度很大加速度很大。根
3、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: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)(1)碰撞碰撞,指设备或元件,指设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力,例如例如车辆在坑洼不平的道路上行驶,飞机的降落、船舶的抛锚等。这种冲车辆在坑洼不平的道路上行驶,飞机的降落、船舶的抛锚等。这种冲击作用的击作用的特点特点是次数较多,具有重复性,波形一般是正弦波。是次数较多,具有重复性,波形一般是正弦波。(2)(2)冲击,指设备或元件冲击,指设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性、非重复性的冲在运输和使用过程中遇到的非
4、经常性、非重复性的冲击力击力。例如例如撞车或急刹车,舰船触礁,炸弹爆炸,设备跌落等。其撞车或急刹车,舰船触礁,炸弹爆炸,设备跌落等。其特特点点是次数较少,不经常遇到但加速度大。是次数较少,不经常遇到但加速度大。例如,例如,舰船在一般环境条件下受到的舰船在一般环境条件下受到的加速度并不大,但在炸弹或鱼雷爆炸时它受到的冲击加速度可达加速度并不大,但在炸弹或鱼雷爆炸时它受到的冲击加速度可达1 000g1 000g5 000g5 000g(g(g为重力加速度为重力加速度)。表征碰撞和冲击的参数表征碰撞和冲击的参数有有波形波形、峰值加速度峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间碰撞或冲击的持续时间、碰撞碰撞次数
5、次数等。等。第3页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害一一.机械作用的分类机械作用的分类 3.3.离心加速度离心加速度 指指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。例如例如,飞机在急剧转弯时,除受到振动、冲击等机械力,飞机在急剧转弯时,除受到振动、冲击等机械力作用外,还受到离心加速度的作用。作用外,还受到离心加速度的作用。一般来说,一般来说,受离心力作用最大受离心力作用最大的是的是机载电子设备机载电子设备,地面或水,地面或水面的一切移动设备都没有超过它们。面的一切移动设备都没有超过它们。离心力所造成的离心力
6、所造成的破坏是严重破坏是严重的。的。例如例如,具有电接触点的电器产品,如继电器、开关等,当,具有电接触点的电器产品,如继电器、开关等,当离心力作用方向恰好与电路接触点的开、合方向一致时,离心力作用方向恰好与电路接触点的开、合方向一致时,若离心力大于电接触点的接触压力,接触将自动脱开或闭若离心力大于电接触点的接触压力,接触将自动脱开或闭合,造成系统误动作,信号中断或电气线路等故障。合,造成系统误动作,信号中断或电气线路等故障。第4页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害一一.机械作用的分类机械作用的分类 4 4随机振动随机振动 指机械力的指机械力的
7、无规则运动无规则运动对对设备产生的振动干扰设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示不能用确切的函数来表示,只能用概只能用概率和统计的方法来描述率和统计的方法来描述其规律。其规律。随机振动主要由随机振动主要由外力的随机性外力的随机性引起,引起,例如例如,路面的凹凸不平使汽车产生随机振动,大气湍流,路面的凹凸不平使汽车产生随机振动,大气湍流使机翼产生随机振动,海浪使船舶产生随机振动以及火使机翼产生随机振动,海浪使船舶产生随机振动以及火箭点火时由于燃烧不均匀引起部件的随机振动等。箭点火时由于燃烧不均匀引起部件的随机振动等。第5页,本讲稿共39页电子设备减震与
8、缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害二二.振动与冲击对电子设备的危害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,其中危害最大的危害最大的是振动与冲击是振动与冲击,如果结构设计不当,就会导致电子设备损坏,如果结构设计不当,就会导致电子设备损坏或无法工作。或无法工作。它们造成的它们造成的破坏主要有两种形式破坏主要有两种形式。其一是其一是强度破坏指设备在某一激振频率下强度破坏指设备在某一激振频率下产生振幅很大的共产生振幅很大的共振振,因最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的,因最终振动加速度所引起的应力超过
9、设备所能承受的极限强度而导致破坏;或者极限强度而导致破坏;或者由于冲击所产生的冲击应力超过由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度设备的极限强度而导致破坏。而导致破坏。其二是疲劳破坏其二是疲劳破坏,指振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强,指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。限,使材料发生疲劳损坏。第6页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害二二.振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害 设备破坏的原因
10、设备破坏的原因,除了,除了零部件的设计、制造和装配质量等不零部件的设计、制造和装配质量等不合格合格以外,以外,主要是在设计整机或零部件时,主要是在设计整机或零部件时,忽视了环境对设备造成的影忽视了环境对设备造成的影响响,没有充分考虑设备承受环境条件极限的能力,没有充分考虑设备承受环境条件极限的能力,或是由或是由振动和冲击的隔离系统设计不正确振动和冲击的隔离系统设计不正确所致。所致。第7页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害二二.振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害电子设备造成的电子设备造成的危害具体表现危害具体表现在:在:(1)
11、1)没有附加锁紧装置的接插装置没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出,并碰撞会从插座中跳出,并碰撞其他元器件而造成破坏。其他元器件而造成破坏。(2)(2)电真空器件的电极电真空器件的电极变形、短路、折断;或者由于变形、短路、折断;或者由于各电极做各电极做过多的相对运动过多的相对运动,产生噪声,使设备不能正常工作。,产生噪声,使设备不能正常工作。(3)(3)振动引起弹性元件变形振动引起弹性元件变形,使具有触点的元件,使具有触点的元件(电位器、波段电位器、波段开关、插头座等开关、插头座等)接触不良或开路。接触不良或开路。(4)(4)指示灯忽亮忽暗指示灯忽亮忽暗,仪表指针不断抖动,仪表指针不断抖动
12、(或指针脱落或指针脱落),使,使观察人员读数不准,视觉疲劳。观察人员读数不准,视觉疲劳。第8页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害二二.振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害(5)(5)当零部件的固有频率和激振频率相同时,会产生当零部件的固有频率和激振频率相同时,会产生共振现象共振现象。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。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)(6)安装导线的变形及位移安装导线的变形及位移,使其相对位置改变,引起电感,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
13、电感电容的耦合发生变量和分布电容发生变化,从而使电感电容的耦合发生变化。化。(7)(7)机壳和基础变形,脆性材料机壳和基础变形,脆性材料(如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙烯烯)断裂断裂。(8)(8)防潮和密封措施受到破坏防潮和密封措施受到破坏。(9)(9)锡焊和熔焊处断开锡焊和熔焊处断开,焊锡屑掉落在电路中间而造成短路焊锡屑掉落在电路中间而造成短路故障故障。(10)(10)螺钉、螺母松开甚至脱落,并撞击其他零部件,造成短路螺钉、螺母松开甚至脱落,并撞击其他零部件,造成短路和破坏和破坏。有些用来调整电气特性的螺钉受振后会产生偏移。有些用来调整电气特性的螺钉受振后会产生偏移。第
14、9页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害二二.振动与冲击对电子设备的危害振动与冲击对电子设备的危害 由此看出,振动与冲击对电子设备的影响是多方面的,由此看出,振动与冲击对电子设备的影响是多方面的,一般振动会引起元器件或材料的疲劳损坏,一般振动会引起元器件或材料的疲劳损坏,而冲击则会因瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强而冲击则会因瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏。度破坏。振动引起的故障约占振动引起的故障约占8080,冲击引起的故障约占,冲击引起的故障约占2020。第10页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲振动与冲击对电子设备的危害减震
15、和缓冲基本原理常用减震器及选用电子设备减震缓冲的结构措施第11页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理减震和缓冲基本原理 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:两种措施:增强设备及元器件的耐振动、耐冲击能力增强设备及元器件的耐振动、耐冲击能力;材料选用和合理的结构设计来实现材料选用和合理的结构设计来实现 如增加如增加结构尺寸结构尺寸,提高设备及元器件的,提高设备及元器件的强度与刚度强度与刚度,从,从而增强设备及元器件的耐振动、耐冲击能力。而增强设备及元器件的耐振动、耐冲击能力。安装减振器安装减振器来隔离振动与
16、冲击对电子设备的影响。来隔离振动与冲击对电子设备的影响。第12页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理 1振动系统的组成 机械振动是指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,质量的惯性力将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,其组成有振动体m和弹性体K,故又称为mK系统。见图所示。第13页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理减震和缓冲基本原理 1 1振动系统的组成振动系统的组成 mK图a第14页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原
17、理 2.减振原理 减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。包括:主动隔振与被动隔振 第15页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理减震和缓冲基本原理 2.2.减振原理减振原理(1)(1)主动隔振与被动隔振主动隔振与被动隔振 主动隔振主动隔振是指在振动体与安装基础之间安装弹性支承即减振器,减是指在振动体与安装基础之间安装弹性支承即减振器,减少机器振动力向基础的传递量,使振动体的振动得以有效的隔离少机器振动力向基础的传递量,使振动体的振动得以有效的隔离 一般情况下,一般情况下,风机、水泵、压缩机及冲床风机、水泵、压缩机及冲床的隔振都是主动隔振。的
18、隔振都是主动隔振。被动隔振被动隔振是指在仪器设备与基础之间安装弹性支承即隔振器,是指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,被动隔振对仪器设备采取隔离措施。工作或不受损坏,被动隔振对仪器设备采取隔离措施。一般情况下,一般情况下,仪器及精密设备仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。的隔振都是被动隔振。第16页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理减震和缓冲基本原理 2.2.减振原理减振原理(2)(2)隔振系数隔振系数图图(b)(b)是一质量为是一质量为mm、刚度
19、为、刚度为K K、黏性阻尼系数为、黏性阻尼系数为c c的单自由度振动系统的单自由度振动系统(主动隔主动隔振振)。与图与图(a)(a)相比,该系统多了一个阻尼器,阻尼器是指相比,该系统多了一个阻尼器,阻尼器是指发生变形时能产生能发生变形时能产生能量消耗的装置量消耗的装置 物体变形时的能量消耗多少用阻尼系数物体变形时的能量消耗多少用阻尼系数c(c(或阻尼比或阻尼比)来表示,来表示,c c(或或)越越大大,表明该物体变形时的,表明该物体变形时的能量消耗越多能量消耗越多,反之就越少反之就越少。第17页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲KmF0cKmcKK(b)主动隔振(b)被动隔振第18页,本讲稿共3
20、9页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理减震和缓冲基本原理 2.2.减振原理减振原理(2)(2)隔振系数隔振系数图图(b)(b)中的物体若没有阻尼作用,即阻尼系数中的物体若没有阻尼作用,即阻尼系数c c0 0,就成为图,就成为图(a)(a)的无阻尼单的无阻尼单自由度振动自由度振动 只要碰一下只要碰一下(给一个初始能量给一个初始能量),根据能量守恒定理,由于运动过程中,根据能量守恒定理,由于运动过程中没有能量损失,它将永远上下振动下去。没有能量损失,它将永远上下振动下去。第19页,本讲稿共39页电子设备减震与缓冲减震和缓冲基本原理减震和缓冲基本原理 2.2.减振原理减振原理(2)(2)隔振系数隔
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