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一文解析電子設備隔振振動方面的挑戰

電子設計 ? 來源:eeweb ? 作者:Edward Jones ? 2021-05-13 15:42 ? 次閱讀

螺旋振動隔離器可衰減和消散沖擊和振動能量,從而將壓縮,剪切和滾動這三個軸上的沖擊和振動最小化。

如今,電子設備已成為大多數行業的最前沿。無論是管理石油或天然氣運營,導航運輸平臺,跟蹤貨運還是任何其他類型的運營活動,電子設備都可以幫助您完成工作。不幸的是,電子設備對外部條件敏感,并且不能始終以最佳狀態運行。因此,正確的設備對于使電子系統能夠承受振動至關重要。

在許多情況下,必須對電子設備進行設計和工程設計以承受惡劣的環境。例如,飛機的導航設備不會由于空氣湍流而發生故障。設計工程師經常使用隔振器來應對環境挑戰。經常用于防震和隔振的兩個組件是彈性體安裝架/阻尼器和螺旋隔振器。

振動方面的挑戰

電子設備由于易碎部件的數量眾多而易碎,即使受到輕微的物理沖擊或持續振動也很容易損壞它們。此外,許多部件(例如數據存儲驅動器)需要受控的環境才能正常運行。簡而言之,突然的振動和持續的振動都可能嚴重損壞電子設備。

根據Auburn大學的CAVE3研究極端環境下的車輛電子設備,幾乎所有電子設備在某個時刻都會受到沖擊和振動的影響。即使是可以承受一定程度沖擊的堅固電子設備,最終也會在惡劣的環境中失效。因此,對于克服沖擊和振動挑戰的電子設備,需要外部阻尼。

振動會大大降低零件的壽命和耐用性。過度壓力會導致某些組件在物理上變弱。對于電子產品,這通常需要大量的更換成本。產品使用壽命有限通常會嚴重影響利潤。

許多電子系統都是關鍵任務。例如,即使在極端情況下,軍用和應急車輛上的控制和導航電子設備也需要工作。由振動引起的故障可能導致負面后果,其后果遠大于任何維修或更換費用。由設備故障引起的延長的停機時間或不安全狀況使得有效的隔振至關重要。

將振動隔離器與電子

設備一起使用隔離器可與多種電子設備一起使用,以有效地保護其免受物理沖擊。它們可用于防止突然的沖擊脈沖以及常見的操作振動。

運輸,航空航天,軍事,采礦和天然氣/石油鉆探等行業已使用這些振動隔離器來保護敏感的關鍵設備。重工業應用的一些示例如下:

  • 工業控制計算機和電子系統
  • 抑制飛機和輪船上的機載計算機
  • 軍事法令計算機
  • 裝在運輸集裝箱中的電子設備
  • 采礦/鉆井輔助車輛的電子設備和儀器

可能會損壞電子設備的某些物理沖擊類型包括爆炸,持續的低頻振動,湍流的天氣,地震,共振頻率,機械振動以及撞擊或碰撞。所有這些形式的物理震動都可以通過使用正確的隔離器來有效地衰減和減小。

在發表于《聲音與振動》雜志上的一篇關于苛刻諧波振動的論文中,研究人員發現,在理想情況下,電子設備的基本內部組件可以單獨隔離。這有助于保護關鍵,敏感的組件免受振動。他們使用鋼絲繩隔離器對此進行了測試,并在阻尼方面取得了顯著改善。

彈性體安裝座和隔離器

一種減震和振動的常用方法是使用彈性體安裝座。它們由橡膠或其他彈性聚合物制成,主要利用材料的特性來防止能量轉移到設備上。

彈性體安裝座的好處是它們的成本,因為它們可能相對便宜。但是,彈性體安裝座通常會隨著時間,在環境中暴露和使用而降解。在某些應用中,這些安裝架可以很好地減少可能損害機器的日常振動,但對較大幅度的物理沖擊可能效果不佳。根據不同的應用,彈性體安裝座可能不適用于大型,重型設備,極端溫度,臭氧或化學暴露。

螺旋

形隔振器螺旋形隔振器是應對電子設備和其他機械的振動挑戰的最有效,最強大的解決方案之一。它們使用螺旋狀纏繞在金屬固定桿中的飛機品質的不銹鋼鋼絲繩來減輕物理沖擊。

螺旋振動隔離器有多種尺寸可供選擇。

這種形式的隔離器可以用作諧波振蕩器。螺旋形電纜組件可阻尼和消散沖擊和振動能。盡管沒有隔離器可以完全消除振動,但是螺旋形振動隔離器可以顯著減少振動從安裝表面到機械或電路的傳遞。螺旋形隔振器能夠將傳遞的沖擊和振動最小化在所有三個軸上:壓縮,剪切和滾動。

螺旋減振器可阻尼和消散沖擊和振動能。

此外,螺旋振動隔離器中使用的堅固材料使它們可以在極端環境中有效工作。堅固,耐用的結構和高效的設計相結合,使螺旋振動隔離器成為優于彈性體隔離器的首選。

螺旋形隔振器可將所有三個軸的沖擊和振動減至最小:壓縮,剪切和滾動。

螺旋隔振器的優點

盡管比其彈性體價格昂貴,但螺旋隔振器具有許多明顯的優點。您可能要考慮此解決方案的一些原因如下:

堅固的結構:其金屬結構使螺旋振動隔離器特別堅固。它們幾乎不受嚴酷環境(包括高溫和高沖擊)的影響。

低維護要求:其堅固的結構轉化為低維護要求。另外,與彈性體安裝座不同,該材料在正常使用下不會顯著降解,因此幾乎不需要更換。

充分隔離:螺旋振動隔離器在阻尼沖擊脈沖方面非常有效。這包括所有三個軸:壓縮,剪切和滾動。在船舶和飛機等高度動態的環境中,此屬性特別重要。

所有軸上的隔離:特別有趣的是,它們可以同時抑制所有軸上的運動,從而提供了針對所有方向的破壞性沖擊輸入的保護。

COTS設備:這種安排使設計者/工程師可以使用更容易獲得的現成組件(COTS)設備(例如,電子設備,計算機硬件,光學設備等),而不是使用更昂貴的專用加固型電子設備。

綜合考慮這些特性,螺旋振動隔離器對于應對電子設備的各種沖擊和振動挑戰特別有效。盡管不同的隔離器類型在不同的情況下是理想的選擇,但這種類型通常是最敏感和關鍵任務設備的最佳選擇。

愛德華·瓊斯(Edward Jones)是約翰·埃文斯兒子(John Evans‘s Sons)的市場經理,約翰·埃文斯的兒子是恒力彈簧,恒力彈簧組件,彈簧卷軸,螺旋振動隔離器等的國際設計商和制造商。約翰·埃文斯(John Evans)的螺旋振動隔離器提供了極好的沖擊和振動保護。

編輯:hfy

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