【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的隔離系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論是相似的；并且當(dāng)相鄰兩個(gè)碰撞脈沖的影響互不相關(guān)時(shí)，其隔離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論是完全相同的。當(dāng)相鄰兩個(gè)相鄰碰撞脈沖互相關(guān)時(shí)，碰撞隔離系統(tǒng)的設(shè)計(jì)僅比沖擊隔離系統(tǒng)多考慮一個(gè)問(wèn)題，即如何選擇隔離系統(tǒng)的固有頻率和阻尼，使兩個(gè)相鄰脈沖變?yōu)榛ゲ幌嚓P(guān)。因此不單獨(dú)討論碰撞隔離系統(tǒng)的隔離問(wèn)題。但由于碰撞是連續(xù)脈沖，殘余響應(yīng)與后一個(gè)脈沖的疊加難以避免，且疊加時(shí)的相位，量值均帶有隨機(jī)性，每一個(gè)脈沖作用下的傳遞率有差異，故用平均碰撞傳遞率這一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)碰撞隔離系統(tǒng)的隔離效果。平均碰撞傳遞率是考核隔振器衰減連續(xù)碰撞脈沖能力的重要標(biāo)志。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2423．6試驗(yàn)碰撞試驗(yàn)方法)中規(guī)定，碰撞試驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)由碰撞脈沖(脈沖波形、脈沖峰值加速度和脈沖寬度)，碰撞速率(1～3次／秒)和總碰撞次數(shù)N(1000～10000次)三者共同確定。 當(dāng)相鄰二個(gè)碰撞脈沖作用時(shí)，在前一個(gè)碰撞脈沖作用后，如果因隔振器的阻尼較大，或者碰撞速率較低，在后一個(gè)碰撞脈沖作用之前，質(zhì)量m的響應(yīng)已趨于零時(shí)(即m恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài))，則稱相鄰兩個(gè)碰撞脈沖的影響互不相關(guān)。簡(jiǎn)言之，當(dāng)質(zhì)量m的總響應(yīng)時(shí)間小于碰撞脈沖周期時(shí)，相鄰兩碰撞脈沖的影響為互不相關(guān)。反之，當(dāng)響應(yīng)時(shí)間大于碰撞脈沖周期時(shí)，相鄰兩碰撞脈沖的影響為互相關(guān)。相鄰兩個(gè)碰撞脈沖對(duì)隔振器特性的影響是否相關(guān)，與隔振器的固有頻率、阻尼比、碰撞脈沖的周期(碰撞速率)以及后的殘余響應(yīng)與后一個(gè)碰撞脈沖之間的相位差等因素有關(guān)。 同一次碰撞脈沖作用的碰撞傳遞率的定義和計(jì)算方法與沖擊傳遞率相同 由　　　　　　　 　由于各個(gè)碰撞脈沖作用時(shí)的碰撞傳遞率不是恒值，故原電子專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ／T 10178—91《隔振器特性測(cè)試方法》中規(guī)定：在總碰撞次數(shù)N中的最后100個(gè)碰撞脈沖作用下所獲得的100個(gè)中，取自大到小排列的前10個(gè)較大值()j的算術(shù)平均值，定義為平均碰撞傳遞率 ()３．３．２ 隔振緩沖系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)特性 用于軍用電子設(shè)備的振動(dòng)沖擊隔離系統(tǒng)，必須兼有隔振與緩沖兩種功能。振動(dòng)沖擊隔離系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)特性是隔離系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。 1) 隔振系統(tǒng)要求的期望態(tài)特性 從振動(dòng)隔離系統(tǒng)要求出發(fā)，隔振系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)特性應(yīng)滿足如下設(shè)計(jì)要求或原則： a) 非耦合或弱耦合原則 耦合振動(dòng)對(duì)隔離系統(tǒng)極為有害，故應(yīng)采取各種技術(shù)措施以使隔振系統(tǒng)解耦，并消除耦合振動(dòng)的有害影響。 b) 低固有頻率()原則 在理論上講，隔振系統(tǒng)的固有頻率越低越好。這樣，可使共振放大區(qū)的頻率帶寬變窄，并可在較低的頻率點(diǎn)上進(jìn)入隔振區(qū)。最理想的情況是使，但,這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的隔振系統(tǒng)是非穩(wěn)定系統(tǒng)。 c) 線性特性 在正弦掃頻激勵(lì)時(shí)，非線性系統(tǒng)將不可避免地出現(xiàn)系統(tǒng)響應(yīng)值的”跳躍”現(xiàn)象，使隔振系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性變差。線性隔振系統(tǒng)的連續(xù)緩變動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性可克服非線性系統(tǒng)的不足。 d) 變阻尼(無(wú)共振峰)特性 隔振系統(tǒng)的共振對(duì)電子設(shè)備極為有害。當(dāng)激勵(lì)頻率的下限頻率較高時(shí)，可使,避免出現(xiàn)共振。當(dāng)時(shí)，則只能采用大阻尼來(lái)抑制共振。在共振區(qū)()使阻尼比，隔振傳遞率，設(shè)備與基礎(chǔ)間處于無(wú)相對(duì)位移剛性聯(lián)接狀態(tài)。在隔振區(qū)()，使，可獲得較好的隔振效果，≤1。 綜上所述，隔振系統(tǒng)的理想動(dòng)態(tài)特性應(yīng)是線性、低剛度和變阻尼特性。圖中力是彈簧反力與阻尼力之和。 理想的隔振傳遞曲線 FX特性曲線 當(dāng)電子設(shè)備的質(zhì)量為，正弦振動(dòng)激勵(lì)位移振幅為，系統(tǒng)響應(yīng)振幅為，且系統(tǒng)允許相對(duì)變形時(shí)，阻尼力應(yīng)滿足如下要求：a) 當(dāng)時(shí)，要保證，則臨界阻力；b) 當(dāng)時(shí)，要保證，則應(yīng)使。2)沖擊隔離系統(tǒng)要求的期望動(dòng)態(tài)特性由沖擊隔離系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論可知，緩沖系統(tǒng)的理想動(dòng)態(tài)特性應(yīng)符合如下設(shè)計(jì)原則。 a)能量吸收原則 在沖擊激勵(lì)脈沖作用下，設(shè)備自靜平衡位置到最大位移量時(shí)，緩沖系統(tǒng)應(yīng)能儲(chǔ)存和耗散全部的沖擊能量。否則會(huì)引起剛性碰撞，使設(shè)備響應(yīng)加速度增大。 b)輸出動(dòng)荷最小原則 應(yīng)使設(shè)備承受的沖擊動(dòng)荷，小于設(shè)備允許值[]，即≤[]，從而確保設(shè)備及其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)件、元器件的最大沖擊動(dòng)應(yīng)力小于其材料的強(qiáng)度限、屈服限或沖擊疲勞極限。 c)變形量[]最小原則 當(dāng)具有各種動(dòng)態(tài)特性的系統(tǒng)，吸收和耗散相同的沖擊能量時(shí)，如果要求限制。顯而易見(jiàn)，具有零特性的系統(tǒng)其變形量最小。反之，當(dāng)限制系統(tǒng)的變形量時(shí)， 可見(jiàn)具有零特性的系統(tǒng)輸出的沖擊動(dòng)荷最小，硬特性系統(tǒng)輸出的沖擊動(dòng)荷最大。 由于沖擊激勵(lì)可能來(lái)自同一坐標(biāo)軸線的正、負(fù)兩個(gè)方向，完整的曲線應(yīng)包括正、負(fù)兩個(gè)方向，為節(jié)省篇幅，、負(fù)方向的特性曲線是關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)的對(duì)稱曲線。 時(shí)需要的最小變形量 d)能量耗散最多原則 當(dāng)被保護(hù)設(shè)備自靜平衡位置到，而后返回時(shí)，應(yīng)使阻尼力耗散盡可能多的沖擊能量，以抑制設(shè)備的沖擊殘余響應(yīng)峰值。從而避免設(shè)備受連續(xù)沖擊時(shí)，設(shè)備的殘余響應(yīng)與下一個(gè)沖擊脈沖的同相位疊加對(duì)設(shè)備造成的有害影響。尤其當(dāng)艦船用電子設(shè)備在進(jìn)行120～180次／min的高碰撞速率的碰撞試驗(yàn)時(shí)，小阻尼系統(tǒng)造成的有害影響特別明顯。為此，較理想的情況是使系統(tǒng)在半周內(nèi)阻尼力耗散的能量超過(guò)輸入能量的一半,那么，在一個(gè)周期內(nèi)，設(shè)備必然處于靜止?fàn)顟B(tài)。 e) 復(fù)位原則 緩沖系統(tǒng)采用大阻尼后，必須保證系統(tǒng)在任一位移()位置上彈簧恢復(fù)力大于阻尼力，從而使系統(tǒng)能回到靜平衡位置。沖擊隔離系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)特性 滿足以上條件的沖擊隔離系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)特性。如圖 所示的沖擊隔離系統(tǒng)期望動(dòng)態(tài)特性曲線。由圖可見(jiàn)，在到時(shí)，是零特性；在 返回時(shí)，是硬特性。 沖擊隔離系統(tǒng)期望動(dòng)態(tài)特性曲線 理想隔振緩沖系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性曲線3) 隔振緩沖系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)特性 。圖中, ,是隔振時(shí)許用位移,是隔振器或隔振系統(tǒng)的最大位移。，當(dāng)沖擊激勵(lì)輸給電子設(shè)備的動(dòng)能大于曲線中時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法緩沖。故在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)給隔振器留有足夠的空間，以吸收沖擊能量。（曲線的理論基礎(chǔ)詳見(jiàn)文獻(xiàn)、）。 隔振器設(shè)計(jì)與選用隔振器是為電子設(shè)備隔振系統(tǒng)提供彈性特性和阻尼特性的主要元件。隔振器的設(shè)計(jì)、制造和選用應(yīng)符合SJ2555《電子設(shè)備隔振器設(shè)計(jì)與選用導(dǎo)則》中的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)遵循隔振與緩沖兼顧原則，與電子設(shè)備使用環(huán)境相適應(yīng)原則和高的性能價(jià)格比原則。３．４．１ 隔振系統(tǒng)對(duì)隔振器的要求 隔振器是組成模塊化隔振系統(tǒng)的基本單元。隔振系統(tǒng)總體動(dòng)態(tài)特性是由組成該系統(tǒng)各個(gè)隔振器的彈性阻尼特性及其匹配組合確定的。為此，要實(shí)現(xiàn)隔振系統(tǒng)的模塊化，隔振器除必須同時(shí)兼有隔振與緩沖功能外，還必須滿足如下要求。1) 相同外形尺寸不同承載量要求在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中(如HJB68)都對(duì)機(jī)箱、機(jī)柜、顯控臺(tái)的外形尺寸和隔振器安裝方式變形空間作了規(guī)定(～)。但相同尺寸的機(jī)柜、顯控臺(tái)，由于其內(nèi)部組件不同，重量有較大差異(120—500Kg)。此外，對(duì)于同一個(gè)柜機(jī)，由于工程中不可避免的質(zhì)量偏心現(xiàn)象，四個(gè)底部隔振器的實(shí)際承載量也不相同。從系統(tǒng)外觀一致性要求出發(fā)，要求在相同外形尺寸和變形空間條件下，隔振器應(yīng)具有不同的承載能力。 2) 各隔振器固有頻率相接近要求模塊化隔振系統(tǒng)往往由三個(gè)以上的隔振器組成。各隔振器的實(shí)際承載后的固有頻率，相接近，剛度中心便接近質(zhì)量中心，可以提高系統(tǒng)的隔振效果和穩(wěn)定性。否則，當(dāng)相差較大時(shí)，不僅在各個(gè)隔振器的附近會(huì)發(fā)生局部共振(單點(diǎn)共振)，而且也使系統(tǒng)共振頻率數(shù)目增多，耦合振動(dòng)加劇，穩(wěn)定性下降。 為此，當(dāng)載荷范圍較大時(shí)，應(yīng)將其分為若于個(gè)小載荷范圍，并采用不同剛度的彈簧與之匹配，從而保證解耦條件。 3) 各隔振器剛度阻尼特性匹配要求、當(dāng)背部隔振器距安裝基面的高度H(1480～1580mm)確定后，總重量相同且選用相同特性的底部隔振器的兩個(gè)機(jī)柜，如果因質(zhì)心高度不同，則要求其具有不同彈性阻尼特性的背架式隔振器與之匹配，來(lái)滿足解耦設(shè)計(jì)要求。4) 環(huán)境適應(yīng)性要求電子設(shè)備模塊化、通用化技術(shù)的發(fā)展，往往要求具有一定抗振抗沖擊特性的型號(hào)產(chǎn)品用于不同運(yùn)載工具上．例如，指控系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)既可用于車載方倉(cāng)，又可用于艦艇儀器倉(cāng)。隔振系統(tǒng)必須具有在海用和陸用環(huán)境條件下的適應(yīng)性。5) 其它要求 外形和剛度相同的隔振器,在實(shí)際承載量不相同時(shí)，機(jī)柜會(huì)發(fā)生傾斜。隔振器應(yīng)具有調(diào)節(jié)實(shí)際支承高度的結(jié)構(gòu)將機(jī)柜底平面調(diào)到水平。 b．阻尼力可調(diào)要求 外形、剛度(K)和阻力系數(shù)(c)相同的隔振器，在實(shí)際承載量不相同時(shí)，臨界阻力系數(shù)不同。如果阻力系數(shù)c不可調(diào)節(jié)，則實(shí)際承載后的阻尼比不相等： （） 此時(shí)會(huì)引起各隔振器的實(shí)際傳遞率不相等，從而造成系統(tǒng)穩(wěn)定性下降．因此，隔振器有阻尼力調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。 c．可靠性要求和高性能價(jià)格比要求 隔振器自身抗沖擊、抗振動(dòng)強(qiáng)度應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電子設(shè)備的振動(dòng)沖擊環(huán)境條件嚴(yán)酷度，并且，必須長(zhǎng)期可靠地工作。 隔振器保護(hù)的電子設(shè)備的價(jià)格很高，應(yīng)采用高性能的隔振器。但隔振器應(yīng)在保證性能的前提下，降低成本以適應(yīng)市場(chǎng)要求。6) 隔振器模塊化設(shè)計(jì)的基本思路和對(duì)策 在工程中，通過(guò)隔振器的模塊化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)隔振系統(tǒng)模塊化的基本思路是：隔振器安裝方式標(biāo)準(zhǔn)化、動(dòng)態(tài)特性組合化、產(chǎn)品型號(hào)系列化。其工程對(duì)策是外形尺寸規(guī)范化、彈簧和阻尼元件模塊化和結(jié)構(gòu)零件通用化。利用剛度、阻尼特性擬合技術(shù)和成組組裝技術(shù)[2]、 [5]來(lái)實(shí)現(xiàn)隔振器和隔振系統(tǒng)的模塊化。 目前已在艦艇電子設(shè)備應(yīng)用的GWF型、GBJ隔振器組成的無(wú)峰隔振系統(tǒng)，就是根據(jù)以上原則設(shè)計(jì)的。7) 降低蠕變的影響 蠕變是指材料受到外力作用時(shí)發(fā)生了永久性形變。橡膠等高分子材料制成的隔振器，受設(shè)備自重及外激勵(lì)作用，蠕變量往往超過(guò)2mm,有時(shí)會(huì)超過(guò)5—6mm。較大的蠕變量使原先留給隔振系統(tǒng)的自由動(dòng)變形空間變小，且關(guān)于靜平衡位置不對(duì)稱。此時(shí)可能會(huì)造成如下不良影響：a)預(yù)留的導(dǎo)線，軟波導(dǎo)等自由變形長(zhǎng)度不夠長(zhǎng)，沖擊時(shí)引起扯斷、開裂；b)設(shè)備下沉后，設(shè)備與緩沖墊之間的自由變形空間變小，沖擊時(shí)易引起剛性碰撞；