电子设备阻尼减振设计是根据仪器设备所处工作的环境条件、自身的一些特殊要求以及 实施这些要求的可能性和现实性,利用阻尼结构诸参数间相互制约的关系,通过适当调整主 要参数值而达到的。其阻尼减振设计大致可归纳为如下几步:
1.确定结构阻尼类型及整机阻尼减振形式。
2.确定阻尼结构的弹性元件材料。
3.确定粘弹阻尼材料。
4.估算和测定阻尼结构动态特性。
现代电子控制设备对其整机系统全部进行结构阻尼设计处理,一般多釆用分级结构阻尼设计处理。这主要基于一些现代电子控制仪器设备具有体积小、重量轻、气密性好、可靠性高、外形复杂多变等特点要求,所谓分级结构阻尼设计处理,即对仪器整机的若干关键部位进行结构阻尼减振设计处理,或者说仪器整机是由若干阻尼结构部件所组成。从而保证了电子设备各重要部分的振动响应限制在允许范围之内。
(一)矩形阻尼结构底板的一级阻尼减振系统
此种结构阻尼减振系统的设计处理特点是:简単、经济、易行,并有较好的振动阻尼效果。它适用于对宽带随机振动有中等程度防护要求的电子控制仪器设计中。具体方法是:在一块由三层约束性粘弹阻尼材料与四层铝合金梅构成的多层阻尼结构底板上。安装一个由铸造成型 的铝结构仪器壳体,壳体内安装印刷电路板等重要部件,由于底部加有阻尼结构底板,相当一部分振动能量可通过它耗散出去,因此有阻尼底板仪器的基本振型的谐振传递率较无阻尼底板时可下降4?5倍。另外,由于阻尼底板使仪器系统的谐振频率降低,所以对大于110Hz的激振频率都有较好的隔振作用。在X、Z两个方 向上的振动阻尼效果同样比较理想。采用阻尼结构底板进行一级阻尼减振的电子系统,除上述诸特点之外,它还可以比较容易地使仪器保持独立密封的壳体结构,为电子系统提供了良好的工作环境,进一步提高了仪器的工作可靠性。很多电子仪器设备采用高分子阻尼胶减振器来进行振动隔离的方法.
(二)四耳型阻尼结构底板多级阻尼减振系统
多级阻尼减振系统设计主要特点是能够将最大振动传递率限制在2左右,可以最大程度的改善仪器的工作环境条件,电子设备用印刷电路板阻尼处理具体作法是;在普通印刷电路板(作基层)的非印刷电路面粘贴一定厚度的阻尼材料,而后再粘贴一块与基层材料相同的结构板作约束层,其厚度可与基层厚度相同通过对阻尼处理前后印刷电路板振动数据的比较,可以清楚地看出其谐振频率从400Hz 降至220Hz,谐振传递率从原来的18下降为3.2 ,为电子元器件提供了比较理想的工作环境,提高了电子设备系统的阻尼效果。
电子设备印刷电路板结构形式所以有对称型和非对称型之分,主要是根据工程设计的具体情况和需要而采取的不同阻尼处理措施。安装电子元器件的印刷电路板,由于受到设备内部空间所限,宜釆用非对称阻尼结构形式。非对称阻尼结构的损耗因子几乎与对称阻尼结构的一样,这 就是说二者的振动传递率无显著差异。巧妙地运用这一特点,有时能为我们的设计工作带来 很大方便
(三)结构阻尼和减USS综合应用系统
粘弹性剪切阻尼和减震器的综合应用,也是控制振动的有效方法之一。它同样能使现代 电子谖备在激振频率的全部频率范围内具有高度控制振动、冲击影响的能力,为电子设备提 供了较好的工作环境。现举例介绍如下;
1.局部阻尼处理和减震器的综合应用
往往有这样的情况,一些现代电子控制设备,自身的体积和重量都不大,但它们所处的力 学环境却非常恶劣,因此必须釆取有效的振动控制措施。然而这些设备的外形和安装固定形 式又非常特殊,如果单纯采用结构阻尼处理,难度较大,并且对设备体积、重量的进一步减 小也无更多的成效。而采用小型减震器系统,其体积利重量增加不多,£1易实现,但谐振控制能力较差。因而采用减震器酒局部结构阻尼综合性结构进行振动控制,対这些设备是咄 合适的形式。这就说明了结构阻尼减振并非是振动控制唯一有效的方法。在进行现代匝毬 制设备的振动设计时,应根据不同情况采瑕灵活有效的措施减震器祁局部结构阻尼综合应用的典型系统示于图6 0它以仪器壳体作为减漆器支架〔 采取了结构阻尼处理,从而K57別 被隔离部分的振动激励程度,相对改 善了振动环境。内部的几块阻尼结构 印刷电路板,通过组合支探件(刚度 利质量都不大)将它们组联一体?悬 挂于由四只小型橡胶减震器组成的隔 振系统中,从而为电子设备提供了良 好的谐振控制制高频振动隔离能力, 减少了多峰谐振响应,改善j工作环 境,满足了工程设计的需要。
阻尼减振是现代电子控制设备进行振动防护的主要技术措施之一。在现代电子设备中采 用阻尼减振技术十分必要,而且其阻尼效果显著。
为了得到最佳阻尼效果,首先应该具备有高损耗因子8值和适当剪切模量G,值的理想 阻尼材料,另外还必须作出最佳阻尼设计处理。因此,这就需要通过予先计算分析,利用阻 尼结构设计中诸参数之间相互制约的关系,适当调整一些参数值而达到全部设计要求的目的。
评定一个阻尼减振系统的设计效果时,虽然系统损耗因子大小、系统振动传递率的控制 能力是一些主要指标,但是绝不能把求得最大复合结构阻尼视为唯一准则,而应该全面衡 量,综合糞虑。例如除了综合考虑结构的损耗因子门、剪切参数X。、几何参数Y、最佳设计 参数(外,环境温度和边界条件也不容忽翔。尽管我们在选用阻尼材料时要求其半宽 度温度AT0.7尽可能地大,但是能有效地耗散振动能的温度范围还是有限的。另外随着边界 条件的不同,结构系统的阻尼特性发挥的效果也不尽相同,因此在进行阻尼结构设计处理时 必须对最佳温度范围、最佳频率范围、一定申边界条件、尽可能高的阻尼、适当的强度、刚 度和重量奪因素作出最佳化设计,只有这样,‘才能取得最佳阻尼效果。
试验和工程设计实践还证明了阻尼减振技术与隔振技术、泡沫塑料阻尼以及各种形式的 阻尼器、阻尼垫等综合使用,在一定的条件下同样能达到比较理想的振动控制效果。