大型精密仪器的隔震运输设计

    大型精密仪器、电子设备在运输过程中因运输工具的振动、冲击等原因会在设备的个别元件上产生很大的机械应力,这就有可能影响设备性能甚至破坏设备。为避免这种情况发生就需要采用特殊的措施,通过安装在仪器和支撑面之间的减震器克服这种由周期性的激震引起的共震现象发生。

    隔震的设计主要在于选择弹性元件的数量、尺寸以及它们的位置配置,使系统的所有六个固有频率(垂直频率、点头与纵转的复合频率、侧滚及横移的复合频率、绕Z轴的扭震)均低于激震频率,并与之有一定数量关系。

    在不同阻尼系数的情况下,隔震效率与频率比Pω=γ的关系曲线如图示:

    (1)当γ< 1时则η值与1差别不大,所以采用减震器没有好处。

    (2)当γ=1时发生共震,η值增大,即阻尼很小振幅很大。

   通常把22

    (3)1时所有阻尼值的隔离起作用。

    (4)从图看到随着γ的增加所有曲线接近0,隔震效率Θ提高。

    Θ=(1-η)100%

    Θ—振动的隔离效率

    当γ=5时,Θ几乎趋近于水平,由此可见弹性系统做得更软时其隔振效率也不可能随之提高了。考虑到隔震的可靠性和经济性一般情况下γ值选在2·5~5之间。

    在非共振区内即的情况下,隔震系数η随阻尼减小而减小,所以阻尼对隔离效率有一定的影响,可是这一结论只对固定装置是可取的,对避免冲击事故是有好处的。因为外力的冲击会引起自行振动,当阻尼很小时,仪器本身的自由振动将在长时间内不能衰减下来,所以设计隔震时人为地设法增大阻尼是有益的。

    根据铁道部科学院提供的情况,我国铁路动输的通常速度、钢轨接口间距以及各种型号车辆转向架的自由振动频率等情况推算车辆在空载运行时振动频率为7~8次/秒。

    在满载时频率为2—4次/秒

    垂直加速度0·3~0·4g

    水平加速度0·2~0·4g

    当然在车箱的前、中、后三个部位的振频也略有差别。

    除了上述情况之外有三种冲击震动是高频振动,是设计隔震系统时必须考虑的。

    (1)列车在编组站编组时放坡时引起的冲击震动频率6~8次/秒,最大水平加速度为3g;

    (2)列车在换接牵引车头时引起的冲去震动频率为6~8次/秒;

    (3)列车在车站换道叉时引起的冲击震动频率为6~8次/秒;

    根据上述情况从理论上讲应该选择固有频率较低的减震系统,即:

    这意味着弹簧直径大或圈数多,显然经济成本会大大提高,事实上只有极昂贵的光栅刻划机、高级轿车才会选用这样的隔振系统。