舰用铸铝密闭机柜的隔振缓冲设计

某机载电子设备机架隔振缓冲系统设计朱兰琴;杨文芳;李雨【摘要】为提高机载电子设备的机械环境适应能力，对某机载电子设备机架的隔振缓冲系统设计进行研究。

从隔振缓冲系统的基础理论出发，结合机架的实际要求目标进行仿真分析，提出一套将理论计算、仿真分析和试验验证等先进技术相结合的隔振缓冲系统设计方法和流程。

经用某机架的试验验证，表明方法和流程合理，达到了设计目标，并节省了设计的时间和成本。

可为类似机架在其它动态环境中应用时的设计作参考。

%In order to improve the mechanical environment adaptability of an airborne electronic equipment,the vibration and shock isolation system of an airborne electronic device rack was designed and studied.Based on the basic theory of vibration and shock isolation,an advanced vibration and shock isolation system's design method and flow path were proposed combining theoretic calculation,simulation analysis and test verification.The reasonability of the method and flow path was verified with the test results of a certain rack to reach the design goal and save the design time and cost. The results provided a reference for design of similar racks under other dynamic environments.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】6页(P183-187,205)【关键词】电子设备机架;机载;隔振缓冲系统设计【作者】朱兰琴;杨文芳;李雨【作者单位】中国电子科学研究院，北京 100041;中国电子科学研究院，北京100041;中国电子科学研究院，北京 100041【正文语种】中文【中图分类】TN03;O34Vibration and shock isolation system design for an airborne electronic devi ce rackKey words:electronic equipment rack; airborne; vibration and shock isolatio n system design机载电子设备是飞机武器系统的重要组成部分，在航行或作战中经常受到各种各样的振动、冲击等载荷。

机载电子设备机柜减振设计摘要：主要对机载电子设备机柜的减振技术进行了阐述。

首先明确减振设计的必要性，通过设计实践，并参考设备使用情况，总结了减振机柜的设计流程。

参考减振理论和减振设计原则，详细描述减振器布局计算方法，定量的分析振动的功率谱密度曲线并给出振动能量的计算方法。

减振设计流程可以作为指导军用机载电子设备的减振设计依据，具有一定的实际价值。

关键词：减振优化设计减振器布置功率谱密度传递系数Airborne electronic equipment cabinet vibration reduction designLIU Feng1,2 CHEN Ken1,31.Department of Precision Instrument and Mechanology，Tsinghua University，Beijing 1000842.Intelligence institute of reconnaissance equipment，Equipment Academy of Airforce，Beijing 1000863.State key Laboratory of Tribology，Tsinghua University，Beijing 100084Abstract: It’s mainly elaborating Airborne electronic equipment cabinet vibration reduction design. Emphasize the necessity of the design firstly, then list the technological process of vibration reduction design with the help of design practices and the application effect. With the reference of vibration theory and vibration damping design principles, provide a detailed description of shock absorber distribution calculation method. Analyses the vibration power spectral density curves and then put forward the calculation method of vibration energy. The damping design could be used as the basis of vibration reduction design for airborne electronic equipment and has practical value.Key words: Design optimization for vibration reduction; Shock absorber arrangement; Power spectral density; Transfer coefficient1、引言在第二次世界大战期间，美国空军因飞行故障而报废约21000架飞机，这比被击落的还多1.5倍；飞机上的电子设备经运输至远东后，有60%不能继续使用。

舰船系统管路弹性减振设计与试验舰船系统管路是舰船重要的传动、燃料供应、冷却、润滑等互联设备之一，其波浪载荷、机械振动、水动力力等因素都对舰船系统管路运行产生影响。

因此，在管路设计和试验中，采用弹性减振技术可以有效降低管路系统的振动，减少管路系统的故障发生率。

在管路系统设计的初期，需要使用有限元分析法等先进的计算方法预测管路系统运动情况，并结合舰船应用实际的航行条件、载荷、机械振动、水动力力等因素，对管路系统进行合理化设计。

对于有些管路系统，可以考虑采用柔性材料、弹性陶瓷或阻尼材料等现代化的材料，使其具有一定的弯曲、拉伸、振动等变形能力，能够吸收和消除管路系统的振动，从而起到减少管路系统因振动而导致的损伤和故障的作用。

在管路系统试验方面，需要建立试验平台和试验方案，结合实际航行环境、波动条件和其他相关因素，进行管路系统的振动测试。

在测试中，可以采用压力变化、振动加速度、位移等指标对管路系统的运动进行监测和记录，然后利用波形分析、谱分析等方法对数据进行分析和处理，得出管路系统的弹性变形情况和减振效果。

试验结果显示，采用弹性减振技术的管路系统可以明显降低振动幅度和振动频率，从而减少管路系统的损伤和故障发生率，提高舰船的运行效率和安全性。

同时，弹性减振技术具有设计简单、安装容易、维护成本低等优点，适用于各类舰船的管路系统。

综上所述，舰船系统管路弹性减振技术是一种有效的管路系统设计和试验方法，可以提高舰船的运行效率和安全性，减少管路系统的故障和损伤发生率，具有重要的应用价值和发展前景。

随着现代化舰船的发展和技术的不断革新，舰船系统管路弹性减振技术将不断得到改进和提升，为舰船的海上任务提供更为安全、可靠的保障。

数据分析是对数据进行收集、处理、解释和评估的过程。

对于舰船系统管路弹性减振设计与试验，可以收集和分析以下数据：管路系统的长度、直径、材料、弹性模量以及波浪载荷、机械振动、水动力力等因素的数据，以及弹性减振技术对管路系统振动的减缓效果数据。

V ol 38No.1Feb.2018噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第38卷第1期2018年2月文章编号：1006-1355(2018)01-0151-05某型舰载电子机柜的减振器设计李健1，杭佳棋1，张恒2，陆建3，葛舟3(1.常州大学机械工程学院，江苏常州213164；2.常州市金坛区检测检验中心，江苏常州213200；3.常州贺斯特科技股份有限公司，江苏常州213127)摘要：为了提高电子机柜在工作中的可靠性与稳定性，除了加强电子机柜本身的强度设计，还可以采用整体的隔振缓冲系统来提高其抗振、抗冲击能力。

结合无谐振原理设计一种舰载用的新型减振器结构并计算其结构参数，利用ANSYS Workbench 建立有限元仿真模型，根据舰载环境下的振动和冲击特性对其进行有限元分析，最后通过环境振动和冲击试验对仿真分析结果进行验证，结果表明所设计的减振器满足舰载环境的振动和冲击要求，并可为以后的结构参数优化和新的减振器结构的设计提供参考。

关键词：振动与波；舰载电子机柜；无谐振原理；减振器；有限元分析；振动和冲击中图分类号：O328；TB535+.1文献标识码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2018.01.030Design of Shock Absorbers for a Shipboard Electronic CabinetLI Jian 1,HANG Jia-qi 1,ZHANG Heng 2,LU Jian 3,GE Zhou 3(1.College of Mechanical Engineering,Changzhou University,Changzhou 213164,Jiangsu China;2.Inspection Center,Jintan District of Changzhou,Changzhou 213200,Jiangsu China;3.Changzhou Hystar Technology Co.Ltd.,Changzhou 213127,Jiangsu China )Abstract :In order to improve the reliability and stability of working state of electronic cabinets,the overall vibration isolation system can be used to improve its anti-vibration and anti-impact ability in addition to strengthen the electronic cabinet itself.In this work,a new type of damper structure for shipboard is designed and its structural parameters are calculated based on non-resonant principle.The finite element simulation model of the damper structure is established by ANSYS Workbench and the finite element analysis is carried out according to the vibration and impact characteristics in shipboard environment.Finally,the simulation results are verified by environmental vibration and impact test.The results show that the designed shock absorber can meet the vibration and shock requirements in the shipboard environment.This work may provide a reference for the future optimization of structural parameters and the design of new shock absorber structures.Key words :vibration and wave;shipboard electronic cabinet;non-resonance principle;finite element analysis;shock absorber;vibration and shock随着电子技术迅速崛起，为了满足电子设备系统的高度集成化要求，电子设备通常采用电子机柜结构进行包装运输。

总740期第六期2021年2月河南科技Henan Science and Technology舰船用大行程钢丝绳隔振缓冲系统的冲击特性试验研究刘浩闫明（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110870）摘要：传统钢丝绳隔振器工作行程有限，在冲击荷载较大时，容易导致结构打底，引发刚性碰撞现象。

基于此，本文提出了一种大行程钢丝绳隔振缓冲系统的设计方案，利用跌落冲击试验，从冲击激励幅值、脉宽两方面验证该方案的可行性，并探究其冲击特性规律。

冲击试验结果表明，不同冲击激励幅值条件下，系统的缓冲性能较好，冲击隔离率随输入激励峰值的增大有所衰减；不同激励脉宽条件下，系统响应具有较好的一致性，冲击隔离率与激励脉宽度呈负相关。

关键词：钢丝绳隔振器；缓冲性能；冲击试验；冲击隔离中图分类号：TB535.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）06-0075-03 Experimental Research on Impact Characteristics of Ship'sLarge-stroke Wire Rope Vibration Isolation and Buffer SystemLIU Hao YAN Ming（School of Mechanical Engineering,Shenyang University of Technology，Shenyang Liaoning110870）Abstract:The traditional wire rope vibration isolator has a limited working stroke,and when the impact load is large, it is easy to cause the bottom of the structure and cause the phenomenon of rigid collision.Based on the above,this paper proposed a design scheme of a large-stroke wire rope vibration isolation and buffer system,and used the drop impact test to verify the feasibility of the scheme from the impact excitation amplitude and pulse width,and explore its impact characteristics.The shock test results show that under different shock excitation amplitude conditions,the buffer performance of the system is better,and the shock isolation rate attenuates with the increase of the input excita⁃tion peak value;under different excitation pulse width conditions,the system response has good consistency,and the impact isolation rate is negatively correlated with the excitation pulse width.Keywords:wire rope vibration isolator；cushioning performance；impact test；impact isolation一直以来，舰船设备所处的工作环境十分复杂，在冲击荷载作用下，设备电气部件的抗冲击能力较弱，易发生冲击损伤，出现设备失灵、损毁等使用性能降低的情况［1］。

舰用铸铝密闭机柜的刚强度设计沈文军(南京电子技术研究所，江苏南京210013)摘要：针对我所新型舰用铸铝密闭机柜的研制，对于机柜的刚强度设计在理论上进行了定性分析，结合计算机仿真进行了定量分析，对机柜的刚强度进行了优化设计，为同类机柜的研究打下了坚实的基础。

关键词：铸铝密闭机柜；刚度；强度；模态1概述舰用铸铝密闭机柜是我所针对某大型舰载雷达而自行研制开发的新一代电子设备载体，具有很强的抗海上和舰船恶劣环境的能力。

铸铝密闭机柜如图1所示，它是由骨架、前门、后门及机柜附件组成。

目前该机柜已在产品中被大量使用。

由于铸铝机柜使用铸铝，其材料强度、刚度都远不如钢板，在舰载环境下，既要保证设备安装所需的刚强度，又不能使骨架过重，因此要进行详细的模态分析及计算机仿真计算，在本次设计中将对机柜的刚强度同时进行优化，结合机柜的重量指标及可加工性，寻求最佳平衡点。

2设计目标根据海装电子部的《舰艇电子设备抗恶劣环境实施指南》中提出的层次结构设计理念，要求机柜骨架一阶固有频率在30Hz以上，各处结构件的应力在材料的许用应力内并留有足够的安全系数（n≥1.5~2），并尽量优化结构，减轻机柜骨架重量。

3机柜骨架模态分析3.1理论分析当一个线性振动系统按其自身某一阶固有频率作自由振动时，系统都具有确定的振动形态(简称振型或模态)，这是系统本身固有的动态特性，由其自身的结构和材料特性决定。

描述这种振动形态的向量称为模态向量。

模态分析的实质是一种坐标变换，其目的是使方程解耦。

通常只需取前几阶模态叠加便可达到足够的精度。

以无阻尼多自由度系统为例，具有n个自由度的无阻尼自由振动方程为：公式(2)有非零解的条件是：位移阻抗矩阵〔Z〕=〔K〕-的行列式为0，即：det(〔K〕-)=0 即系统的特征方程或频率方程。

令：〔Φ〕=〔{Φ(1)}，……，{Φ(n)}〕，特征向量{Φ(1)}、……、{Φ(n)}为系统的各阶主振型。

得到：其中：——正则化因子；式中：αi{ΦN(i)} ——i阶正则振型；N——正则化后的参数脚标。

电子设备隔振缓冲系统设计与隔振器当刚性衔接的机箱、机柜、显控台无法满足环境实验要求时，可装置隔振系统协助设备过关。

但在大少数状况下，是为了经过隔振系统降低设备遭到的振动冲击鼓舞量值，为设备提供较好的力学环境，从而提高设备的平安性、牢靠性和运用寿命。

当无军品级商品时，在保证设备正常任务的前提下，可采用低一级(如用工业级替代军品级)元器件来降低设备本钱。

提高设备结构设计水平和提高设备抗振抗冲击才干是首位的，必需克制完全寄希望于隔振系统的错误设计思想。

1.振动与冲击隔离系统设计准那么振动与冲击隔离系统(以下简称隔振系统)设计，必需遵照以下准那么： 1)隔振器的装置方式必需规范化，规范化;2)隔振系统设计模块化、系列化；3)隔离系统的实践传递率必需小于许用传递率，也就是说，隔振系统传递给设备的鼓舞力必需小于设备的许用值；4)隔振系统必需停止动摇性校验。

在鼓舞频率范围内，不得出现有害的耦联振动、共振和非线性自激振荡；5)隔振系统必需兼有隔振与缓冲功用；6)所选用的隔振器的抗振、抗冲击特性和环境顺应性必需优于被维护设备。

在弹性元件失灵后，必需有防护装置。

在任何条件下，设备不得处于无支承形状。

2.隔离系统设计必备的原始资料在停止隔离系统设计之前，必需对被维护设备、拟选用的隔振器，以及相应的力学环境严 酷度等停止摸底，以求取得最正确设计。

1) 被维护设备的资料a. 设备总质量及质心在三维空间位置； b ． 设备绕各坐标轴的转动惯量；c ． 设备在各坐标轴向的一阶固有频率，或风险频率；d ． 各隔振器的实践承载量及装置位置；e ． 设备与周围设备及舱壁间允许变形空间； f. 设备允许的振动、冲击减速度，或允许的传递率 g ． 设备实验和任务环境严酷度等级。

2) 隔振器资料a ． 总外形尺寸、装置孔尺寸；b ． 与设备联接方式及螺钉(螺孔)尺寸； c. 刚度或公称载荷下的固有频率； d. 承载方向和承载范围； e. 静态特性〔sh ab v ηηη和,〕f. 校平特性g. 引荐的典型布置方案； h. 环境顺应性及运用场所； i. 极限变形量限值； j. 蠕变量值； k. 运用年限； l. 型号及消费厂商；m. 诸如可维性、不适宜运用场所以及需特殊说明的其它资料。