第四章 电子设备的减振与缓冲

第四章   电子设备的减振与缓冲
第四章   电子设备的减振与缓冲

第四章电子设备的减振与缓冲

4.1振动与冲击对电子设备的危害

4.1.1 机械作用的分类

电子设备在使用和运输过程中,不可避免地会受到振动、冲击等机械力的作用,具体有以下四种类型。

1.周期性振动

这是指机械力的周期性运动对设备产生的振动干扰,并引起设备作周期性往复运动。

表征周期性振动的主要参数有:振动幅度和振动频率。

2.非周期性干扰——碰撞和冲击

这是指机械力在作非周期性扰动对设备的作用。其特点是作用时间短暂,但加速度很大。根据对设备作用的频繁程度和强度大小,非周期性扰动力又可分为:

(1)碰撞设备或元件在运输和使用过程中经常遇到的一种冲击力。这种冲击作用的特点是次数较多,具有重复性,波形一般是正弦波。

(2)冲击设备或元件在运输和使用过程中遇到的非经常性的、非重复性的冲击力。。其特点是次数较少,不经常遇到但加速度大。

表征碰撞和冲击的参数:波形、峰值加速度、碰撞或冲击的持续时间、碰撞时间、碰撞次数等。

3.离心加速度

这是指运载工具作非直线运动时设备受到的加速度。

4.随机振动

这是指机械力的无规则运动对设备产生的振动干扰。随机振动在数学分析上不能用确切的函数来表示,只能用概率和统计的方法来描述其规律。随机振动主要是外力的随机性引起的,

4.1.2 振动与冲击对电子设备的危害

上述四种机械作用均会对电子设备造成影响,其中危害最大的是振动与冲击,如果结构设计不当,就会导致电子设备的损坏或无法工作。

它们造成的破坏主要有两种形式,其一是强度破坏:设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振,最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强

度而破坏;或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏:振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度,但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限,使材料发生疲劳损坏。

振动和冲击电子对电子设备造成的危害具体表现在:

1.没有附加锁紧装置的接插装置会从插座中跳出来,并碰撞其他元器件而造成破坏。

2.电真空器件的电极变形、短路、折断;或者由于各电极作过多的相对运动而产生噪声,不能正常工作。

3.振动引起弹性元件产生变形,使具有触点的元件(电位器、波段开关、插头座等)产生接触不良或开路。

4.指示灯忽亮忽暗,仪表指针不断抖动(或指针脱落),使观察人员读数不准,视觉疲劳。

5.当零部件的固有频率和激振频率相同时,会产生共振现象。例如,可变电容器极片共振时,会使电容量发生周期性变化等。

6.安装导线变形及位移,使其相对位置改变,引起电感量和分布电容发生变化,从而使电感电容的耦合发生变化。

7.机壳和基础变形,脆性材料(如玻璃、陶瓷、胶木、聚苯乙烯)断裂。

8.防潮和密封措施受到破坏。

9.锡焊和熔焊处断开,焊锡屑掉落在电路中间而造成短路故障。

10.螺钉、螺母松开甚至脱落,并撞击其它零部件,造成短路和破坏。有些用来调整电气特性的螺丝受振后会产生偏移。

由此看出,振动与冲击对电子设备的影响是多方面的,一般振动引起的是元器件或材料的疲劳损坏,而冲击则是由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的强度破坏;振动引起的故障约占80%,冲击引起的故障约占20%。

4.2减振和缓冲基本原理

为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响,通常采取两种措施:a) 通过材料选用和合理的结构设计,增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力;b) 在设备或元器件上安装减振器,通过隔离振动与冲击,有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。

4.2.1隔振的基本原理

1.振动系统的组成

机械振动是物体受交变力的作用,在某一位置附近作往复运动。如电动机放在一简支梁上,当电动机旋转时,由于转子的不平衡,质量的惯性力引起电动机产生上下和左右方向的往复运动,当限制其左右运动时,就构成最简单的单自由度自

由振动系统,其组成有振动物体m和弹性物体k,故又称

为m-k系统。

2.隔振原理隔振就是通过在设备或器件上安装减

振装置,隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。

(1)主动隔振与被动隔振

主动隔振——在振动物体与安装基础之间安装弹性支承即隔振器,减少机器振动力向基础的传递量,使振动物体的振动得以有效的隔离;这种对振动物体采取隔离的措施称为主动隔振。一般情况下,风机、水泵、压缩机及冲床的隔振都是主动隔振。

被动隔振——在仪器设备与基础之间安装弹性支承即隔振器,以减少基础的振动对仪器设备的影响程度,使仪器设备能正常工作或不受损坏;这种对仪器设备采取隔离的措施,称为被动动隔振。一般情况下,仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。

(2)隔振系数

真正危害电子设备正常工作的是受到的外部持续不停的机械作用,因为这种持续不停的机械作用补充了阻尼消耗的能量,使振动一直持续。因此,必须采取隔振措施,使这种持续不停的机械作用对设备的影响降到最小。

主动隔振系数:

设外力F0=sin(ωt)垂直作用在物体M上,通过弹性与阻尼作用使基础同时受到弹簧力及阻尼力,此时物体同样也受到弹簧力及阻尼力,物体按一定的规律运动。把基础所受到的弹簧力及阻尼力的合力FT与作用在物体上的FO力相比,这个比值η称为隔振系数,用式(4.1)表示:

η=FT/FO(4.1)

隔振系数的含义是:传到基础上的力是原振动力的百分之几。如果物体直接固定在基础上,那么振动力就全部传到基础上,此时FT=FO,η=1。所以,只有当η小于1时,才有隔振效果。

隔振系统的隔振系数可由下式计算:

η={[1+4ξ2(f/f o)2]/[1-(f/f o)2]2+4ξ2(f/f o)2}0.5(4.2) 被动隔振系数:

振动来自基础,其运动用U=U o sin(ωt)表示,也是周期振动。与主动隔振一样,被动隔振也可用隔振系数η表示其隔振效果,它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值),用式(4.3)计算:

η=x O/ U O

={[1+4ξ2(f/f o)2]/[1-(f/f o)2]2+4ξ2(f/f o)2}0.5(4.3)

式中x O——物体的垂向振幅(m);

U O——基础的垂向振幅(m)。

式中f――振动力的频率(HZ);

f o――隔振系统的固有频率(HZ);

k――隔振器的刚度(N/m);

m――物体的质量(kg);

g——重力加速度(9.8m/s2);

ξ——减振器的阻尼比(橡胶减振器的阻尼比为0.02~0.15)。

被动隔振系数与积极隔振的振动传递率计算表达式完全一样

从η的表达式可以看出,隔振系数η与频率比(f/f o)及阻尼比ξ有关,三者关系如图所示的曲线。

隔振系数η与频率比(f/f o)及阻

尼比ξ关系曲线

从图可以看出:

当f/f o<<1时,隔振系数η=1。

此时振动力变化缓慢,且其几乎等值传

递到基础上。

当f/f o =1时,隔振系数η为最大,

振动力有放大现象,此时系统处于共振

状态;对于不同的阻尼比ξ,曲线明显

分开,表明阻尼对共振的影响大,η值随ξ增大而减小,所以,对于启、停频繁

的设备,为防止设备在启动或停机过程中经过共振区域时产生过大的共振,减振器选用时应考虑阻尼大一些的。

当f/f o =2时,隔振系数η=1,振动力等值传递,此时系统无隔振效果;

当f/f o>2时,隔振系数η<1,振动力减值传递,此时系统有隔振效果,η值可按式(4.2) 计算或从图中的曲线查出。

因此,要使隔振系统有效果,必须使η<1,即必须使频率比f/f o>2。在电子设备的减振设计中一般取频率比f/f o为2.5~4.5,也就是说要获得满意的隔振效果,应该使隔振支承系统的固有频率为振动力频率的1/2.5~1/4.5。

阻尼的作用在振动传递率曲线上看得很清楚,在共振区内,阻尼可以抑制传递率的幅值,使物体的振幅不至于过大;在非共振区,阻尼反而使传递率增大。

因此,隔振与主动隔振,都应强调以下几点:

当f/f o≈1时,发生共振,应力求避免;

不论阻尼大小,只有f/f o>2,才有隔振效果;

一般情况下,建议把频率比f/f o取为2.5~4.5。

隔振系统中控制振动及其传递主要有三个基本因素:隔振器的刚度k、被隔离物体质量m及系统支承即隔振器的阻尼比ξ。它们各自的影响简述如下:

①刚度k——隔振器的刚度越大,隔振效果越差,反之隔振效果越好。因为:

f0=(k/m)0.5/2π(4.4)

k越大,f0越大,f/f o越小,η就越大(在隔振区)隔振效果差;

k越小,f0越小,f/f o越大,η就越小(在隔振区)隔振效果好。

因此,就隔振而言,刚度k应尽可能小;必须指出的是,过小的刚度k可能无法承受质量m,就像一个重物将一根弹簧压扁了,无法起到隔振作用,对于一个设计正确的隔振系统,支承的刚度计算既要考虑隔振效果的实现,同时还要兼顾其承载能力。

②质量m——被隔离物体的质量m使支承系统保持相对静止,物体质量越大,在确定振动力的作用下物体振动越小。同样从式(4.4)看出,m越大,则f0越小,在隔振区η就越小,隔振效果好。增大质量还包括增大隔振底座的面积,以增大物体的惯性矩,可减小物体的摇晃,但质量往往是确定的,增加是有限的。

③阻尼比ξ——隔振系统的支承阻尼有以下的作用:在共振区减小共振峰

值,抑制共振振幅;但是,在隔振区,随着ξ的增大,η也变大,隔振效果变差。因此阻尼的作用有利也有弊,设计时应特别注意。

4.2.2 隔冲的基本原理

冲击是一种急剧的瞬间作用。例如飞机的起飞和着陆,火车、汽车的启动与停车,物体的起吊与跌落等都能产生较大的冲击。在冲击发生时,虽然时间相当短,但作用十分强烈。冲击作用下,电子设备的零部件的冲击应力超过其最大允许值时将导致设备损坏,有时也会因多次冲击作用形成疲劳积累,使设备发生疲劳破坏。因此,对冲击的作用也必须进行隔离。

由能量定理可知:当外来冲击能量一定时,若冲击力作用的时间愈长则设备所受的冲击力愈力小,冲击加速度也愈小。因此若能延长冲击力作用的接触时间,就可减轻电子设备所受冲击作用的影响。

和隔振一样,隔冲同样分为主动隔冲与被动隔冲,电子设备大都属于被动隔冲,在支撑基座与电子设备之间装一减振器进行冲击隔离,当外界冲击力作用在支撑基座上时,由于减振器中的弹性元件和阻尼元件产生变形,吸收能量并延长冲击力作用的接触时间,使传递给设备的冲击力减小了很多,达到缓冲的目的。因此冲击减振器实际上是一个储能装置。

减振器的刚度越小,阻尼越大,则冲击力的作用接角时间愈长,减振器的变形愈大,设备受到的冲击力也就愈小,缓冲的效果愈好。所以对一些易损坏的器件,在运输时常用刚度很小的橡皮筋带或钢丝弹簧将器材吊起,使之与支撑基座隔离。但是,对一般电子设备来说,采用刚度很小的弹性体来缓冲是有困难的,因为刚度很小的弹性体在吸收冲击能量时,要产生相当大的位移,而电子设备的安装条件一般是不允许的。为了解决这个矛盾,在缓冲时可使用橡胶金属减振器,其受力与变形的关系是非线性,刚度随着受力的增大而增大。在一般情况下它的刚度较小,但当发生大变形时其刚度会变得很大。

由于阻尼的存在会使系统在变形时消耗能量,因此,在缓冲设计中增大减振器的阻尼,对有效地控制冲击十分有利。

4.3常用减振器的选用

4.3.1 减振器的类型

减振器的作用是隔离或减小振动及冲击对设备及元件的影响,通过其材料、结构的特点,吸收振动、冲击的能量并缓慢地释放,达到减振缓冲的目的。电子

产品中用到的减振器种类很多,有标准的,也有非标准的。原电子工业部标准化研究所制定的减振器部标(SJ93-78),列出了电子产品使用的14个系列102种规格的标准减振器,应用时可查相关手册,这里仅介绍近年来电子设备中使用较普遍的橡胶-金属减振器、金属弹簧减振器等。

1.橡胶-金属减振器

橡胶-金属减振器由金属(弹簧钢)和橡胶按下述方制成:先将钢制零件镀上一层25μm厚的黄铜(Zn30%,Cu70%),与天然橡胶(2959,1847)一起在压模内硫化,加温143±1O C,时间20分钟,金属和橡胶贴合在一起形成减振器。由于金属和橡胶的结合强度达3.92~6.86MPa,所以能在一定的载荷下承受冲击和振动。

由于橡胶是微孔性材料,变形时具有较大的内摩擦,故阻尼比ξ较高(0.02~0.13),但橡胶具有蠕变性能,不能长时间承受较大的变形,故适用于静态偏移较小、瞬时偏移可能很大的情况,即能承受冲击作用,隔冲性能好;这种减振器由于采用天然橡胶,温度对其性能影响较大,且怕油污、酸、光照等,使用时应定期更换。近年来开始使用人工合成橡胶,部分地改进了性能,如用丁橡胶制成的减振器,可在油污环境中使用,用硅橡胶制成的减振器,使用温度高达115℃。

JP型平板式减振器及JW型碗形减振器,是目前电子工业中常用的两种标准减振器;其尺寸可查阅减振器手册。

这两种减振器的主要性能为:

额定负荷W的范围为:4.5~157.5N(中间分14档);

在常温和额定负荷下,垂直方向静压缩位移为1.2~2.0mm;

工作温度范围为-40~+80℃;

在阳光直射和极低温度下,橡胶会出现裂纹,因此这种减振不宜用于阳光直射和无防寒措施的低温环境下工作的设备。

2.金属弹簧减振器

金属弹簧减振器用弹簧钢板或钢丝绕制面成。常见的有圆柱形弹簧、圆锥形弹簧及板簧等。这种减振器的优点是:对环境条件反应不敏感,适用于恶劣环境,如高温、高寒、油污等;工作性能稳定,不易老化;刚度变化范围宽,可以制作很软,也可很硬。其缺点是阻尼比很小(ξ≤0.005),共振时很危险。因此

必要时还应另加阻尼器。这种减振器的固有频率较高,通常用于载荷大、外激频率较高及有冲击的情况。

3. 阻尼隔振材料

利用减振器对设备减振缓冲时,虽然可以减弱机械作用对设备的干扰,但在多数情况下设备并非理想刚体,即使已经减弱的机械作用传递到设备中时,也有可能引起设备中的某些零部件发生共振。此时采取阻尼技术进行减振效果较好。

近年来,国内外正致力于阻尼减振技术的研究与应用,主要使用的阻尼材料是一种由单体分子共聚或缩聚而成的高分子材料,这种材料当受到外力时,呈现出既有固体弹性又有流体粘性的中间状态。这种聚合物受到拉伸外力时,其分子链一方面被拉伸,另一方面在分子与分子之间产生链段的滑移。外力消失后,被拉伸的分子要恢复原位,即它具有弹性;但是,链段的滑移并不能迅速、完全地恢复到原位,从而造成其有永久性变形,显示出具有粘性。所以,这种材料也称为粘弹性阻尼材料。链段间滑移所作的功不能完全返回的部分,就以热能形式消耗在环境中。正是利用这一特性将机械振动或声振动转变为热能,从而起到减振和降低噪声的作用。

目前常用的阻尼隔振材料有两种形式:

(1)自由阻尼结构

将阻尼材料覆盖(粘贴或喷涂)在需要减振的结构物表面,当结构件发生变形时,阻尼材料能将机械振动或声振动转变为热能消耗。由于覆盖在结构物上的阻尼材料层面无约束,故称为自由阻尼层或自由阻尼结构。被覆盖的结构物称为基层,阻尼层可以是单面或双面。

(2)约束阻尼结构

在自由阻尼层面上再覆盖一层材料,就构成约束阻尼结构,而这一覆盖层称为约束层。根据需要也可作成多层,基层与约束层统称为结构层,它为阻尼结构提供强度,阻尼层则吸收能量。

(3)其它阻尼隔振材料

近年来隔振垫已被应用于产品的减振缓冲。隔振垫是由具有弹性的材料制成的一种没有确定形状尺寸的软垫,如专用橡胶隔振垫,这种隔振垫具有特久的高弹性,隔振、缓冲性能良好;为满足不同要求其尺寸和形状自由选择;具有

一定的阻尼性能,可吸收机械能特别是对高频振动能量的吸收效果好;橡胶同金属表面能实现牢固粘接,易于安装与制造;与其它减振器比,具有价格低廉等优点,目前被动广泛用于产品的隔振缓冲。

4.3.2 减振器的选用原则

选用减振器时主要应考虑以下问题

1.使用条件

主要包括振源性质、环境温度、外形尺寸和元器件耐振抗冲击能力等。

振源性质:电子设备使用时所承受到的振动、冲击类型、强度、频率等,从而决定了以隔振为主还是缓冲为主;一般情况下舰用、车用设备以缓冲为主,飞机载设备以减振为主。

环境条件:因橡胶减振器有一定的使用温度范围,过冷会硬化,过热则软化,大多数橡胶减振器遇油及光照易老化,当温度范围超出0~80℃或存在油类介质或光照条件下不宜使用橡胶减振器。

外形尺寸:了解设备的外形、重心位置特别是可以供安置减振器的空间大小,将为选用减振器的类型、数量提供尺寸依据。

耐振抗冲能力:设备内的元器件的耐振抗冲能力的强弱,决定了设备允许承受的最大振幅和加速度,也就决定了整个隔振缓冲系统的隔振系数的大小,是选用减振器的主要依据。

2.参数条件

减振器的主要参数包括阻尼比、刚度(或频率)、额定负荷等。

阻尼比ξ:从减振原理分析看出,阻尼的作用是控制和减少共振振幅,由于设备起动与停止要都要经过(γ=1)共振区,尽管时间很短,但系统阻尼过小时也会产生较大振动。虽然在隔振区阻尼比越小隔振效果越好,但这仅对激振频率为单一频率才适合。当振源较复杂,有多种频率时,必须从多方面防止共振,阻尼比也应适当选大一些。从缓冲的角度讲,选用较大的阻尼比也是有利的,综合考虑,减振缓冲系统以选用较大的阻尼比为宜。

刚度k:刚度是减振器的最主要参数,就减振而言,刚度的大小可由隔振效果要求,通过计算出固有频率而求得,选用的减振器的刚度只要等于或小于计算刚度,就能保证隔振效果的实现;

额定负荷W:各种类型的减振器的额定负荷都不同,所选减振器的负荷大

小主要根据设备重量、重心位置、减振器安装数量来决定,要求所选减振器额定负荷应大于实际承载。

4.3.3 减振器的合理布置

在布置安装减振器时,应注意以下问题:

1.应使各减振元件受力均匀,静压缩量基本一致;

2.将减振器安装在设备底部四角较为方便,但为了提高稳定性,减振器的安装平面应尽可能提高,最好是在设备重心所在的平面;

3.同一设备的减振器最好选用同一型号的产品。

4.4电子设备减振缓冲的结构措施

为了保证电子设备在外界机械力的作用下,仍能可靠地工作,除了安装减振器进行振动、冲击隔离外,还应考虑对电子设备采取防振和缓冲措施,这些措施归纳起来有以下几方面:

4.4.1 电子设备的总体布局

电子设备整机的耐振、冲程度在元器件已决定的情况下,主要取决于元器件的布局和安装方式,因此,从提高设备整机的耐振冲能力出发,在布局时,设备的重量要均匀分布,使设备的重心尽量落在底面的中心上,重心不应偏离几何中心太远。对于过重的元器件、部件应尽可能放在设备的下部,使设备的重心下移,从而减少设备的摇晃。

4.4.2元器件的布置和安装

1.导线和电缆

两端受到约束的导线和电缆,象一根松的琴弦,其固有频率很低,容易落在干扰频谱之中。如果所用的导线比较细、长、软,则在振动时产生的惯性力作用下,可能使它产生永久变形或可能引起导线两端脱焊和拉断,因此总是尽量将几根导线编扎在一起,采用线夹分段固定。

采用单股硬导线不如采用软导线,因后者具有较好的抗振抗冲能力;为提高可靠性导线两端不应有虚焊,不使用钳伤的导线,导线两端缠绕处应避免弯曲而出现裂纹,在两端具有相对运动的导线应适当放长,通过金属孔或靠近金属零件的导线,为避免导线绝缘皮的损坏,必须另外套上绝缘套。

2.继电器

继电器是由电气和机械结构组合在一起的元件,在振动和冲击的影响下,容易失效,为了提高继电器的耐振耐冲能力,可采取下列措施:

在用一个继电器的地方,使用两个固有频率不同的继电器,两个继器并联在电路,它们都能完成相同的功能,由于固有频率的不同,两个继电器就不可能同时失效。

根据继电器的结构特点进行安装,可以提高其抗振抗冲能力,如舌簧型继电器,应该使触点的动作方向和衔铁的吸合方向尽量不要同振动方向一致

3.晶体管

晶体管虽然本身抗振动和冲击能力较强,但如果安装不当,仍会发生故障。大功率晶体管用螺钉固定在底座或散热器上;晶体管本身不能牢固地固定,可采用压紧装置(如各种压紧弹簧、帽盖和帽罩等)安装在管座上,并压上护圈、护圈用螺栓固定在底板上。小晶体管一般用管脚锡焊在印制板上,但管脚引线不能长,以此来提高晶体管的刚度,防止共振现象发生。

4.变压器

变压器本身是能耐振耐冲的,但它是一个比较重的元器件,因此应尽量安装在设备的底层,其位置不宜偏离设备形心太远,为了提高变压器的安装牢固性,应采用刚性较好的支架,并利用变压器铁心的空心螺栓将支架和铁心牢固地固定在底座上,其螺栓应有防松装置。

5.电容器和电阻器

电容器和电阻器本身是耐振耐冲的,关键是它的引出线和接点的连接处容易折断。所以一般采用剪短引线来提高其固有频率,使引出线的固有频率离开干扰频谱,对较大的电容器和电阻器,由于不能用引出线固定,因此,需用螺钉或螺栓、专门支架固定在底座上,对很小的电阻电容、最好用硅橡胶封装。

6.印制电路板

通常一快印制板上装有上百个元器件或几十块集成电路固体块,而印制电路板又和机壳联系在一起,因此它所构成的振动系统是相当复杂的,每个元器件、结构件都有各自的振动特性,两个元器件或结构件装配在一起时,又呈现出第三种振动特性。组装方式的不同,其振动特性也各异。一般印制电路板常用的减振措施有:

(1)增加印制电路板的厚度或附加加强筋,从而提高了印制电路板的结构

刚度。

(2)把橡胶减振器联结在印制电路板上作为附加的结构支撑,以减小在振动时印制电路板中心的振幅。

(3)用机械的方法,增加印制电路板边缘与支承界面间的接触压力,以改变边界条件来降低板中心的振幅,从而防止印制电路板上电子元器件疲劳损坏。

(4)采用层状结构,即在二块印制电路板中间夹以粘滞性阻尼材料,这样在弯曲振动时,中间层产生周期性的切应力,从而使机械能变成热能,以获得很高的阻尼特性,减小印制电路板的振幅。

(5)将印制板进行封装,使印制板、元件、各插接件成为一个整体,从而可以避免每个元器件、结构件因都有各自的振动特性使得设备固有频率宽的不足。

7.机架和底座

机架和底座的结构可根据要求设计成框架、板料金属底座和复杂形状的铸件。从抗振抗冲的角度出发,不管是那种结构型式,都应进行刚度和强度计算,以便最终提供一个最佳的挠度。

提高机架和底座的刚度,可使系统的固有频率与激振力的频率比值增加,以达到远离共振区的目的。通常采用附加加强筋的方法。在常见的抗振结构中,悬臂式结构的刚性最差,在外部振动载荷的作用下,很容易引起结构损坏。

安装在各部分机架和底座上的元器件的受振情况,除了与减振器的减振效果有关外,还与该部分挠度(刚度)、几何形状、机架和底座的载荷分布及大小有关,但要计算出机架和底座的固有频率是相当困难的,通常是经过反复试验,从而是找出适合的挠度,决定其结构尺寸。

4.4.3 其它措施

1.消除振源:即减少或消除振动和冲击的干扰源。例如通讯机、飞机上的发动机等都应进行单独的隔振,对旋转部件应进行动平衡试验,以消除由于制造、装配或材料缺陷造成的偏心引起的离心惯性力。

2.隔离:在设备和基础之间安装减振器,以减少振动和冲击对设备的危害,对某些元件排列密度高无法用橡皮垫、晶体管塑料管座等隔离元件时,可用棉球或泡沫塑料浸渍703胶填塞在元件与底板之间以起到减振垫的作用。

阻尼减振降噪技术

第十章.阻尼减振降噪技术 A、教学目的 1.隔振及其原理(C:理解) 2.阻尼降噪及其原理(C:理解) 3.阻尼降噪的量度(B:识记) 4.阻尼材料和结构的特性及选用(B:识记) B、教学重点隔振原理、阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。 C、教学难点 阻尼降噪原理及其量度、阻尼材料和结构的特性及选用。 D、教学用具 多媒体——幻灯片 E、教学方法 讲授法 F、课时安排 2课时 G、教学过程 声波起源于物体的振动,物体的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声(称”空气声”)外,还通过其相连的固体结构传播声波,简称“固体声”,固体声在传播的过程中又会向周围空气辐射噪声,特别是当引起物体共振时,会辐射很强的噪声。 振动除了产生噪声干扰人的生活、学习和健康外,特别是1~100Hz的低频振动,直接对人有影响。长期暴露于强振动环境中,人的机体将受到损害,机械设备或建筑结构也会受到破坏。 对于振动的控制应从以下两方面采取措施:一是对振动源进行改进以减弱振动强度;二是在振动传播路径上采取隔振措施,或用阻尼材料消耗振动的能量并减弱振动向空间的辐射。从而,直接或间接地使噪声降低。 一. 振动对人体的危害 从物理学和生理学角度看,人体是一个复杂系统。如果把人看作一个机械系统。 振动的干扰对人、建筑物及设备都会带来直接的危害。振动对人体的影响可分为全身振动和局部振动:全身振动是指人直接位于振动体上时所受的振动;局部振动是指手持振动物体时引起的人体局部振动。可听声的频率范围为20~20000 Hz,而人能感觉到的振动频率范围为1~100 Hz。振动按频率范围分为低频振动(30Hz以下)、中频振动(30-100Hz)和高频振动(100 Hz以上)。 实验表明人对频率为2—12 Hz的振动感觉最敏感。对于人体最有害的振动频率是与人体某些器官固有频率相吻合(即共振)的频率。这些固有频率是:人体在6 Hz附近;内脏器官在8Hz附近;头部在25 Hz;神经中枢则在250Hz左右。低于2Hz的次声振动甚至有可能引起人的死亡。人对振动反应的敏感度按频率和振幅大小,大致分为6个等级,见图10-1。(P203) 振动的影响是多方面的,它损害或影响振动作业工人的身心健康和工作效率,干扰居民的正常生活,还影响或损害建筑物、精密仪群和设备等。根据人体对某种振动刺激的主观感觉和生理反应的各项物理量,国际标准化组织(ISO)和一些国家推荐提出了不少标准,主要包括局部振动标准(ISO5349-1981, P203)、整体振动标准(ISO2631-1978, P204)和环境振动标准(GB10070-88, P205)。 局部振动标准(ISO5349-1981):如人的手所感受的振动。

电子设备的隔振技术及减振器选型

电子设备的隔振技术及减振器选型 1、概述 电子设备受到的机械力的形式有多种,其中危害最大的是振动和冲击,它们引起的故障约占80%。它们造成的破坏主要有两种形式,其一是强度破坏:设备在某一激振频率下产生振幅很大的共振,最终振动加速度所引起的应力超过设备所能承受的极限强度而破坏;或者由于冲击所产生的冲击应力超过设备的极限强度而破坏。其二是疲劳破坏:振动或冲击引起的应力虽远低于材料的强度,但由于长时间振动或多次冲击而产生的应力超过其疲劳极限,使材料发生疲劳损坏。系统的振动特性受三个参数的影响,即质量、刚度和阻尼。对于电子设备的振动和冲击隔离来说,隔振系统的质量一般是指电子设备的质量,而刚度和阻尼则由设备的支撑装置提供。在机械环境的作用下,尤其是在舰船、坦克、越野车辆、飞机等运载工具中,设备及其内部的电子器件、机械结构等都难以承受振动冲击的干扰。 表1各种运载工具振动、冲击和离心加速度参数 2

为了减少或防止振动与冲击对电子设备的影响,通常采取两种措施:a) 通过材料选用和合理的结构设计,增强设备及元器件的耐振动耐冲击能力;b) 在设备或元器件上安装减振器,通过隔离振动与冲击,有效地减少振动与冲击对电子设备的影响。 2、隔振技术 2.1 隔振 隔振就是通过在设备或器件上安装减振装置,隔离或减少它们与外界间的机械振动传递。 在电子设备与基础之间安装弹性支承即减振器,以减少基础的振动对电子设备的影响程度,使电子设备能正常工作或不受损坏;这种对电子设备采取隔离的措施,称为被动隔振。一般情况下,仪器及精密设备的隔振都是被动隔振。 被动隔振系数: 振动来自基础,其运动用U=U o Si n(? t)表示,也是周期振动。被动隔振也可用隔振系数n表示其隔振效果,它的含义是被隔离的物体振幅与基础振幅之比(或是振动速度幅值、加速度幅值的比值) ,可用下式计算: n = X。/ U O ={[1+4 E 2(f / f o) 2 f / f o) 2 ] 2 + 4 2(f/f o) 2} °'5 (1) 式中X O——物体的垂向振幅(m); U o——基础的垂向振幅(m)。 式中f――振动力的频率(H z); f o――隔振系统的固有频率(H Z); k——隔振器的刚度(N/ m);

车钩常见运用故障分析及处理(论文)

论文 货车车钩常见运用故障分析及处理 姓名: 单位: 工种: 级别: 指导老师: 二〇一年月日

货车车钩常见运用故障分析及处理 论文简述: 随着公司铁路运输总量的不断增加,铁道车辆正向着安全、快捷、重载的方向发展,当前货车车钩缓冲装置,在货物列车运行中时有故障发生,严重影响铁路的正常运输,造成了一些不必要的经济损失。就此,我对货车车钩缓冲装置故障进行了探讨与分析。 关键词:铁道货车车辆车钩故障运行安全 评语:

论文摘要: 随着公司铁路运输总量的不断增加,铁道车辆正向着安全、快捷、重载的方向发展,当前货车车钩缓冲装置,在货物列车运行中时有故障发生,严重影响铁路的正常运输,造成了一些不必要的经济损失。通过现场的实践学习,再加上对理论知识的的结合应用,使我对车辆的构造及检修工艺要求有了进一步的认识和理解。就此,我对货车车钩缓冲装置故障进行了探讨与分析。 一、现状分析1.目前,厂区原燃料到达、铁水、铁渣、废物的倒运、产品的外发所使用的铁道车辆车钩缓冲装置种类繁多,主要是2号、13号、13A型、13B型及16、17型,其中约有80%以上车辆使用的是13号型、13A型、13B型上作用车钩,如图所示; 1、钩头; 2、钩尾框; 3、钩尾销 4、前从板; 5、缓冲器; 6、后从板 图1 车钩缓冲装置 一般来说,车辆的基本构造由车体、走行部、车钩缓冲装置和制动装置四大部分组成。车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆,机车与车辆相互连挂,传递牵引力,制动力并缓和纵向冲击力的车辆主要部件。厂区线路复杂,车型较多,常用的车钩有13号型、13A型、13B型上作用式车钩;2号型车钩和16、17号型下作用式车钩。

缓冲溶液习题

缓冲溶液习题Newly compiled on November 23, 2020

第四章 缓冲溶液 难题解析 例4-1 计算pH=,总浓度为 mol·L -1的C 2H 5COOH(丙酸,用HPr 表示)- C 2H 5COONa 缓冲溶液中,C 2H 5COOH 和C 2H 5COONa 的物质的量浓度。若向1 L 该缓冲溶液中加入 mol HCl ,溶液的pH 等于多少 分析 ⑴ 用Henderson —Hasselbalch 方程式直接计算丙酸和丙酸钠的浓度。 ⑵ 加入HCl 后,C 2H 5COOH 浓度增加, C 2H 5COONa 浓度减小。 解 ⑴ 查表4-1,C 2H 5COOH 的p K a = ,设c (HPr) = x mol·L -1。则c (NaPr) =()mol·L -1 pH =p K a +lg Pr) (H ) Pr (-c c =+lg 1-1L m ol L m ol )20.0(??--x x = 解得 x = 即c (HPr) = mol·L -1 c (NaPr) = - mol·L -1 = mol·L -1 ⑵ 加入 mol HCl 后: pH =p K a +lg )HPr ()Pr (-n n =+lg 0.010)m ol (0.0850.010)m ol (0.12+-= 例4-2 柠檬酸(缩写H 3Cit )常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。现有500 mL 的 mol·L -1柠檬酸溶液,要配制pH 为的缓冲溶液,需加入 mol·L -1的NaOH 溶液多少毫升 分析 配制pH 为的缓冲溶液,应选NaH 2Cit-Na 2HCit 缓冲系, NaOH 先与H 3Cit 完全反应生成NaH 2Cit ,再与NaH 2Cit 部分反应生成Na 2HCit 。 解 查表4-1,柠檬酸的p Ka 2= ,设H 3Cit 全部转化为NaH 2Cit 需NaOH 溶液V 1 mL

车辆工程-车钩缓冲装置

第三章车钩缓冲装置 3.1概述 车钩缓冲装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一,它是用来连接列车中 各车辆使之彼此保持一定的距离,并且传递和缓和列车在运行中或在调车时所产 生的纵向力或冲击力。 北京地铁10号线采用的车钩缓冲装置分为半自动密接式车钩缓冲装置和半永 久棒式车钩缓冲装置两种形式。北京地铁10号线编组形式为六辆一列,半自动车 钩缓冲装置安装在带司机室车的前端,半永久棒式车钩缓冲装置安装在列车的各 车厢之间。 3.2主要技术参数 能力 抗拉强度1250 kN 抗压强度800 kN 水平摆动角度± 30? 垂向摆动角度± 6? 维护时车钩的摆动角度 水平摆动角度± 40? 垂向摆动角度± 8? 车钩结合面到枢轴座转动中心的长度 1455 mm (半永久性车钩) 1155mm 车钩结合面到底架安装面的长度 1670 mm (半永久性车钩) 1370mm 钩体(不可恢复) 压溃变形管压缩行程最大300 mm (半永久性车钩)最大200 mm 压溃变形管塑性变形力680 kN 680kN时能量吸收最大 204 kJ (半永久性车钩)最大 136 kJ 牵引装置 (枢轴座) 压缩行程55 mm 拉伸行程45 mm 能量吸收(压缩)最大 17 kJ

翦切功能 翦切力 750 kN + 6% 半永久车钩(无) 3.3车钩缓冲装置结构描述 3.3.1半自动车钩缓冲装置 半自动缓冲装置主要由机械车钩头、缓冲装置、变形装置、轴承尾座、风路连接器、卡环等组成,如图3-1所示。 12 46 7 8 1110 5 3 9 图3-1半自动车钩 序号说明序号说明 1 机械车钩7 牵引装置 2 主风管阀门8 对中装置 3 套筒卡环组件9 支架 4 变形装置10 手动解钩

阻尼减震橡胶

阻尼减震橡胶 现实生活中振动无处不在,振动的现象是不容忽视也是不可缺少的,人们一直致力于振动的产生,控制和消除的研究,所有的物体的振动都会产生声音,如果没有振动就不会有音乐,人类也无法进行语言交流了.但是振动也会对人们的生活产生许多不利的影响,如:共振会导致装置的损坏,噪音会影响人类的生活环境等.怎样将振动对人们产生的不利影响减到最小,是当前减震技术发展和追求的方向。减震技术的核心是消除干扰性振动或找出解决的方法,现在比较适用和成熟的减震方法是橡胶减震系统,早在橡胶应用于工业之初,人们就使用了橡胶隔离来进行减震。 橡胶是一种很理想的阻尼材料,阻尼减震技术是利用橡胶特有的粘弹性,在震动过程中,在外力作用下导致剧烈的内摩擦,产生了反作用力,将动能转化为热能,实现了能量转换,从而达到降低震幅的目的。 减震橡胶的作用: 代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上。 减震橡胶的特点: ①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能. ②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力). ③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数 减震橡胶的性能特征: 静刚度的定义:指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值. 动刚度的定义:指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值. 动倍率的定义指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值,即:Kd/Ks 损耗系数: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ 扭转刚度: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值. 耐久性能: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.

海上钻机减震阻尼装置

海上钻机减震阻尼装置 发表时间:2019-12-16T13:35:51.437Z 来源:《工程管理前沿》2019年第21期作者:王立晗 [导读] 海上钻机减震阻尼装置,装置主要由底座、铰链、弹簧、拉簧组成,在钻机后侧使用铰链将底座与钻机相连 一.概述 海上钻机减震阻尼装置,装置主要由底座、铰链、弹簧、拉簧组成,在钻机后侧使用铰链将底座与钻机相连,在钻机前侧使用弹簧、拉簧组合的方式将底座与钻机相连,本装置结构简单、可靠性高、缓冲减震效果好,可有效减小海上钻探施工过程中因涌浪、潮汐等不利条件对钻机产生的上顶下压作用的影响。 二. 海上钻机减震阻尼装置发明背景 随着我国社会、政治和经济的发展,海洋勘察在新一轮沿海大开发中的作用也更加突出,一大批跨海大桥工程,海上风电工程、港口与近海工程已经被提上日程,海上勘察项目也随之增多。 传统的海上钻探作业是将钻机的底座采用刚性连接的方式固定在船舶施工平台上,因海上风大浪急、潮汐涨落、海流复杂多变,施工船起伏晃动剧烈,施工条件极为恶劣。钻机在钻进过程中受施工船起伏晃动的影响,钻杆连同钻机上下往复运动,使得钻机更加频繁的发生上顶下压作用,引起钻压变化,影响钻机钻进的效率,同时也极大的损耗钻杆、钻具、钻机内部零部件,降低钻杆、钻具、钻机的使用寿命,产生操作上的安全隐患,甚至导致无法钻进而被迫停工,造成较大的经济损失。海上天气又复杂多变的,每一天的施工时间都非常宝贵,为充分利用有限的时间,保证钻机在施工期间可靠持续运行,在这样的背景下克服现有技术缺点,经过反复摸索与实践,设计了海上钻机减震阻尼装置,该装置使得钻机与底座之间为弹性连接,钻机在钻进过程中出现上顶下压时,由于弹性软连接对钻机起到了缓冲减震,减小海上涌浪起伏等不利条件对钻探施工的影响。 三. 海上钻机减震阻尼装置工作原理 海上钻机减震阻尼装置示意图如图1所示,装置主要包括底座、铰链、弹簧、拉簧等几个部分,底座使用铰链、弹簧、拉簧组合的方式与原有钻探钻机进行连接。其中底座使用16#国标槽钢进行焊接制造,使用时将底座直接固定在海上平台上。钻机尾端使用铰链将底座与钻机相连接,在钻机前端不固定的情况下,钻机与底座可绕铰链旋转,实际效果如图2所示。 在钻机前端左右两侧各布置一个弹簧与拉簧,共计4个弹簧和拉簧,弹簧规格为2吨,拉簧规格为800公斤。弹簧与拉簧用以提供竖直方向上的约束,如图3所示,当钻机在施工过程出现上顶下压现象时,钻机上顶产生的冲击可经由拉簧缓冲再传到钻杆上,减小对钻杆钻具的影响,降低钻杆钻具的磨损。而钻机下压时产生的冲击可经由弹簧的缓冲再传到的钻机本身,避免了钻机直接冲击平台而发生的零部件损耗。在弹簧与底座、钻机的连接部位设置定位销,避免因装置上下升降剧烈,导致弹簧脱钩的情况出现。概括的说,当钻机在钻进过程中发生上顶下压现象时,装置中的弹簧与拉簧的协同组合发挥作用,对钻机钻进过程中的冲击做反向缓冲减震,达到上拉下弹的效果,减小对钻杆、钻具、钻机零部件的损耗。 在实际使用过程中,可根据实际施工海况条件以及弹簧、拉簧的拉弹应力消散情况对弹簧、拉簧拉弹力进行动态调节,保证钻机与底

隔振与阻尼的关系

隔振与阻尼的关系 隔振是利用振动元件间阻抗的不匹配,以降低振动传播的措施。隔振技术常应用在振动源附近,把振动能量限制在振源上,不向外界扩散,以免激发其他构件的振动;也应用在需要保护的物体附近,把需要低振动的物体同振动环境隔开,避免物体受振动的影响。采取隔振措施主要是设计合适的隔振器。隔振的原理是把物体和隔振器(主要是弹簧)系统的固有频率设计得比激发频率低得多(至少低3倍);但对高频振动要注意把隔振器的特性阻抗设计得与连结构件的特性阻抗有很大变化(至少差3倍)。为此,隔振器如用钢丝弹簧,还要垫上橡皮、毛毡等作的垫子。在隔振器的设计中,还应该考虑阻尼的作用。对启动过程中变速的机械,设计隔振器时应加阻尼措施,以免经过共振频率时振动过大。 阻尼是通过粘滞效应或摩擦作用把振动能量转换成热能而耗散的措施。阻尼能抑制振动物体产生共振和降低振动物体在共振频率区的振幅,具体措施就是提高构件的阻尼或在构件上铺设阻尼材料和阻尼结构。如近年来研制成的减振合金材料,具有很大的内阻尼和足够大的刚性,可用于制造低噪声的机械产品。另外,在振动源上安装动力吸振器,对某些振动源也是有效的降低振动措施。对冲击性振动,吸振措施也能有效地降低冲击激发引起的振动响应。电子吸振器是另一种类型的吸振设备。它的吸振原理与上述隔振、阻尼不同,它是利用电子设备产生一个与原来振动振幅相等、相位相反的振动,来抵销原来振动以达到降低振动的目的(见有源降噪)。 隔振和阻尼的关系一般情况下,隔振设备和阻尼设备的功能是差不多的,两者是相辅相成的,所以在选型的时候,一定要挑选合理的平衡点。 阻尼的作用 1 / 2

单纯从隔振观点来说,阻尼的增加会降低隔振效果,但是在机器的实际工作过程中,外界的激励,除简谐型外还可能包含一些不规则的冲击,由于冲击会引起设备较大振幅的自由振动,增加阻尼的目的就是能使自由振动很快消失,尤其是当隔振对象在起动及停车而经过共振区时,阻尼就显得更加重要。 (注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注)

(完整word版)建筑消能减震-阻尼器

一、消能减震结构的发展与应用: 利用阻尼器来消能减震并不是什么新技术,在航天航空、军工枪炮等行业中早已得到应用。从20世纪70年代后,人们开始逐步地把这些技术专用到建筑、桥梁、铁路等工程中。 在美国,20世纪80年代开始,美国东西两个地震研究中心等单位做了大量试验研究,发表了几十篇有关论文。90年代美国科学基金会和土木工程协会组织了两次大型联合,给出了权威性的试验报告,供工程师参考。 在我国,1997年,沈阳市政府大楼的抗震加固中首次采用了摩擦耗能装置,其后北京饭店、北京火车站和北京展览馆等多座建筑中应用消能减震技术。 在日本,目前已有超过100多栋的建筑物采用消能减震技术。 现代高层建筑日益增多,结构受地震和风振影响十分明显,减小结构所受的地震和风振反应,成为结构设计的一个重要方面。消能减震阻尼器,通过增加结构阻尼,耗散结构的振动能量来达到减小结构所受振动。 (1)“阻尼”是指任何振动系统在振动中,由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,以此一特性的 量化表征。 (2)《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中: 2.1.1 高层建筑:10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅 建筑和房屋高度大于24米的其他高层民用建筑。

(3)《民用建筑设计通则》GB50352-2005中: 3.1.2建筑高度大于1OOm的民用建筑为超高层建筑。 二、阻尼器耗能减震原理: 耗能减震的原理可以从能量的角度来描述。 传统结构:Ei =Er+Ed+Es 耗能结构:Ei =Er+Ed+Es+Ea Ei为地震时输入结构的总能量; Er为结构在地震过程中存储的动能和弹性应变能; Ed为结构本身阻尼消耗的能量; Es为结构产生弹塑性变形吸收的能量; Ea为耗能装置消耗的能量; (其中Er为能量转换,并不是能量的消耗。) (1)传统结构中: 构件在利用其自身弹塑性变形消耗地震能量的同时,构件本身将遭到损伤甚至破坏。 (2)在消能减震结构中: 耗能(阻尼)装置在主体结构进入耗能状态前率先进入耗能工作状态,耗散大量输入结构体系的地震、风振能量,则结构本身需消耗的能量很少,主体结构反应将大大减小,从而有效地保护了主体结构,使其不再受到损伤或破坏。 三、阻尼器的种类: 阻尼器种类繁多,我国将其分为位移相关型和速度相关型。

车钩故障

货车车钩发展及主要故障分析 杨军君 摘要:简述车钩发展概况,通过对车钩故障产生原因的分析,提出加强车钩检修质量的措施,提高检修质量,提高配件使用效率,降低铁路运营成本。 关键词:车钩;货车;缓冲器 Abstract: Description the development of coupler of freight cars,analysis the reason of it's failure,and proposed measures of couplers maintenance quality,Improve the maintenance quality,Improve the efficiency of parts,lower the cost of railway Transportation. Key wards: coupler;freight cars;buffer

我国地域辽阔,人口众多,资源分布不均,地区经济发展不平衡。因此,铁路长期以来在中国交通运输体系中一直起着骨干作用,而且由于铁路的技术经济特性,铁路事业的发展对中国当前实施可持续发展具有重要意义。铁路货运行业近年来积极推进重载提速,以缓解铁路货运能力不足的现象。列车牵引吨位、运行速度的要求不断提高,给货车的各零部件提出了更高的可靠性要求。近年来,各类车辆的故障日益增多,特别是钩尾框裂纹等故障呈上升趋势,严重干扰着正铁路运输安全,给铁路运输安全带来了严重隐患。 目前,我国铁路货车上装用的车钩、钩尾框主要是13号、13A型、13B型及16、17型,其中约有90%以上货车使用的是13号、13A型车钩及钩尾框;17型车钩最初与16型车钩配套装用在翻车机卸货的单元运煤专用敞车上,鉴于17型车钩在运用中表现出的优良性能,17型车钩已成为我国70t级货车的主型车钩。 (a)车钩缓冲装置 一般来说,车辆的基本构造由车体、车底架、走行部、车钩缓冲装置和制动装置五大部分组成。车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆,机车或动车相互连挂,传递牵引力,制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。它由车钩,缓冲器、钩尾框,从板等组成一个整体,安装于车底架构端的牵引梁内。为了保证车辆连挂安全可靠和车钩缓冲装置安装的互换性,我国铁路机车车辆有关规程规定:车钩缓冲器装车后,其车钩钩舌的水平中心线距钢轨面在空车状态下的高度,客车为880mm(允许+10mm,-5mm误差),货车为880mm(±10mm)。两相邻车辆的车钩水平中心线最大高度差不得大于75mm。列车牵引时纵向力的传导顺序是车钩→钩尾销→ 钩尾框→后从板→缓冲器→前从板→前从板座→牵引梁。列车制动时纵向力的传导顺序是车钩→前从板→缓冲器→后从板→ 后从板座→牵引梁。 1、车钩的发展 13号车钩、钩尾框 13号车钩是我国在20世纪60年代初参照美国E型车钩及俄罗斯CA-3型车钩研制的,1970年初开始在我国铁路货车上推广使用。13号车钩钩体、钩舌及钩尾框开始采用牌号为ZG25的普通碳素铸钢制造,其车钩的静拉破坏载荷为2250KN,比当时2号车钩的静拉破坏载荷(1550KN)提高45%以上,13号钩尾框的静拉破坏载荷为不低于2800KN,基本满足了当时由载重50t~60t货车组成的列车牵引需要。 13A型车钩及钩尾框 13A型车钩是在13号车钩基础上改进研制开发的,主要目的是缩小了车钩连挂间隙,降低列车的纵向冲动,改善列车车辆的纵向动力学性能。13A型车钩的连挂间隙为11.5mm,比普通的13号车钩连挂间隙19.5mm减小了41%,钩体、钩舌的材质为C级钢,锁铁为E级钢,

悬架用减振器设计指南

悬架用减振器设计指南 一、功用、结构: 1、功用 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种. 导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用.在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。 汽车悬架系统中弹性元件的作用是使车辆在行驶时由于不平路面产生的 振动得到缓冲,减少车身的加速度从而减少有关零件的动负荷和动应力。如果只有弹性元件,则汽车在受到一次冲击后振动会持续下去。但汽车是在连续不平的路面上行驶的,由于连续不平产生的连续冲击必然使汽车振动加剧,甚至发生共振,反而使车身的动负荷增加。所以悬架中的阻尼必须与弹性元件特性相匹配。 2、产品结构定义 ①减振器总成一般由:防尘罩、油封、导向座、阀系、储油缸筒、工作缸筒、活塞杆构成。 ②奇瑞现有的减振器总成形式:

二、设计目的及要求: 1、相关术语 *减振器 利用液体在流经阻尼孔时孔壁与油液间的摩擦和液体分子间的摩擦形成对振动的阻尼力,将振动能量转化为热能,进而达到衰减汽车振动,改善汽车行驶平顺性,提高汽车的操纵性和稳定性的一种装置。 *阻尼特性 减振器在规定的行程和试验频率下,作相对简谐运动,其阻力(F)与位移(S)的关系为阻尼特性。在多种速度下所构成的曲线(F-S)称示功图。 *速度特性 减振器在规定的行程和试验频率下,作相对简谐运动,其阻力(F)与速度(V)的关系为速度特性。在多种速度下所构成的曲线(F-V)称速度特性图。 *温度特性 减振器在规定速度下,并在多种温度的条件下,所测得的阻力(F)随温度(t)的变化关系为温度特性。其所构成的曲线(F-t)称温度特性图。 *耐久特性 减振器在规定的工况下,在规定的运转次数后,其特性的变化称为耐久特性。 *气体反弹力 对于充气减振器,活塞杆从最大极限长度位置下压到减振器行程中心时,气体作用于活塞杆上的力为气体反弹力。 *摩擦力

隔震与减震技术介绍

隔震与减震 一、概述 二、基底隔震 三、悬挂隔震 四、耗能减震 五、冲击减震 六、吸振减震 七、主动控制减震 一、概述 ?地震引起结构振动的全过程是:由震源产生地震动,通过传播途径传递到结构上,从而引起结构的振动反应。 ?通过在不同部分采取振动控制措施,就成为不同的积极的抗震方法。

1、消震 通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。 2、隔震 通过某种装置,将地震动与结构隔开,减弱或改变地震动对结构作用的强度或方式,达到减小结构振动的目的。 隔震方法:基底隔震 悬挂隔震 3、被动减震 通过采用一定的措施或附加子结构,吸收或消耗地震传递给主结构的能量,达到减小结构振动的目的。 被动减震方法: 耗能减震 冲击减震 吸震减震 4、主动减震 根据结构的地震反应,通过自动控制系统的执行机,主动给结构施加控制力,达到减小结构振动的目的。 ? 两大类减震方法: (1)被动控制方法。这种方法无外部能源供给,也称无源控制技术。包括隔震技术和被动减震技术。 (2)主动控制方法。这种方法有外部能源供给,也称有源控制技术。 ? 与传统的消极抗震方法相比,减震方法优点: (1)减小地震作用,降低结构造价,提高结构抗震可靠度。隔震方法能够控制传到结构上的地震力,克服确定荷载的困难。 (2)减小结构在地震作用下的变形,保证非结构构件不破坏,减小震后维修费用,对现代建筑,非结构构件的造价占总造价的80%以上。 (3)隔震、减震装置的更换或维修比更换、维修结构构件方便、经济。 (4)精密加工设备、核工业设备等结构物,只能用隔震、减震的方法满足严格的抗震要求 二、基底隔震 1、原理 ? 基底隔震是在结构物地面以上部分的底部设置隔震层,限制地震动向结构物的传递。 ? 基底隔震,主要用于隔离水平地震作用。隔震层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度。此时可近似为上部结构是一个刚体,如图8.18所示。设结构的总质量为m ,绝对水平位移为y ,地震动的水平位移为xg ,隔震层的水平刚度为k ,阻尼系数为c ,则底部隔震系统的运动平衡方程为: ? ? 上部结构绝对位移(加速度)振幅与地震动位移(加速度)振幅的比值R 为 g g kx x c ky y c y m +=++ 222222 2max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R

第四章 缓冲溶液练习题教案资料

第四章缓冲溶液练习题 一、选择题( 共10题) 1. 下列各混合溶液中,具有缓冲作用的是………………………………………………() (A) HCl (1 mol·dm-3) + NaAc (2 mol·dm-3) (B) NaOH (1 mol·dm-3) + NH3 (1 mol·dm-3) (C) HCl (1 mol·dm-3) + NaCl (1 mol·dm-3) (D) NaOH (1 mol·dm-3) + NaCl (1 mol·dm-3) 2. 人体中血液的pH值总是维持在7.35 ~ 7.45范围内,这是由于……………………() (A) 人体内有大量的水分(水约占体重70 %) (B) 新陈代谢的CO2部分溶解在血液中 (C) 新陈代谢的酸碱物质等量地溶在血液中 (D) 血液中的HCO3-和H2CO3只允许在一定的比例范围中 3. 0.36 mol·dm-3 NaAc溶液的pH为(HAc:K a = 1.8 ? 10-5)……………………………() (A) 4.85 (B) 5.15 (C) 9.15 (D) 8.85 4. 配制pH = 9.2的缓冲溶液时,应选用的缓冲对是……………………………………() (A) HAc-NaAc (K a = 1.8 ? 10-5) (B) NaH2PO4-Na2HPO4 (K a2= 6.3 ? 10-8) (C) NH3-NH4Cl (K b = 1.8 ? 10-5) (D) NaHCO3-Na2CO3 (K a2 = 5.6 ? 10-11) 5. 为测定某一元弱酸的电离常数,将待测弱酸溶于水得50 cm3溶液,把此溶液分成两等份。一份用NaOH中和,然后与另一份未被中和的弱酸混合,测得此溶液pH为4.00,则此弱酸的K a为…………………………………………………………………………………() (A) 5.0 ? 10-5(B) 2.0 ? 10-4(C) 1.0 ? 10-4(D) A, B, C均不对 6. 配制pH = 7的缓冲溶液时,选择最合适的缓冲对是…………………………………()(K a(HAc) = 1.8 ? 10-5,K b(NH3) = 1.8 ? 10-5; H3PO4:K a1 = 7.52 ? 10-3,K a2 = 6.23 ? 10-8,K a3 = 4.4 ? 10-13; H2CO3:K a1 = 4.30 ? 10-7,K a2 = 5.61 ? 10-11) (A) HAc-NaAc (B) NH3-NH4Cl (C) NaH2PO4-Na2HPO4(D) NaHCO3-Na2CO3 7. 不能配制pH = 7 左右的缓冲溶液的共轭酸碱混合物是…………………………() (A) NaHCO3-Na2CO3(B) NaH2PO4-Na2HPO4 ? HclO-NaClO (D) H2CO3-NaHCO3 (已知HclO :K = 3.4 ? 10-8 H2CO3:K1 = 4.2 ? 10-7,K2 = 5.6 ? 10-11H3PO4:K1 = 7.6 ?10-3,K2 = 6.3 ? 10-8,K3 = 4.4 ? 10-13) 8. 将0.10 mol·dm-3 HAc与0.10 mol·dm-3 NaOH等体积混合,其pH值为 (K a(HAc) = 1.76 ? 10-5)………………………………………………………………………() (A) 5.27 (B) 8.73 (C) 6.73 (D) 10.49 9. 用0.20 mol·dm-3 HAc和0.20 mol·dm-3 NaAc溶液直接混合(不加水),配制1.0 dm3 pH = 5.00的缓冲溶液,需取0.20 mol·dm-3 HAc溶液为…………………………………()(p K a(HAc) = 4.75) (A) 6.4 ? 102 cm3(B) 6.5 ? 102 cm3 (C) 3.5 ? 102 cm3(D) 3.6 ? 102 cm3

课程设计第四章缓冲溶液

陕西中医学院《医用化学》课程设计(首页) 课程名称:医用化学任课教师:职称: 所在系部:医学技术系教研室:化学教研室 授课对象:医学影像授课时间: 课程类型:必修基础课 授课章节:第四章缓冲溶液 基本教材:魏祖期主编《基础化学》第八版, 人民卫生出版社,2013年3月。 自学资源: 1、《无机化学》许善锦主编,人民卫生出版社. 2、《基础化学》第五版.魏祖期主编,人民卫生出版社. 3、《基础化学》徐春祥主编,高等教育出版社. 4、《现代化学基础》朱裕贞主编,化学工业出版社. 5、《现代化学基础》胡忠鲠主编,高等教育出版社. 教学目标: (一)知识目标: 1. 掌握缓冲溶液的概念、组成和作用机制;影响缓冲溶液pH的因素、Henderson-Hasselbalch方程式及应用;缓冲容量的概念、影响因素及有关计算。 2. 熟悉缓冲溶液的配制原则、方法和步骤;血液中的主要缓冲系及其在稳定血液pH过程中的作用。 3. 了解医学上常用的缓冲溶液的配方和标准缓冲溶液的组成。 (二)能力目标:

通过本章节的学习,使学生初步掌握缓冲溶液的组成、缓冲溶液的缓冲机理、缓冲溶液的配制方法、缓冲溶液PH值的计算、缓冲范围、影响缓冲容量的因素以及缓冲溶液在医学上的应用等等,培养学生独立的分析问题和解决问题能力。 (三)情感目标 通过缓冲溶液的学习, 学生特点分析: 本课程针对临床专业大一学生开设,学生在中学阶段选修课程部分内容不讲解,知识结构不系统,在讲解时要精讲,并结合临床专业的实例,调动学生的积极性,培养他们学习化学课程的兴趣。 教学重点: 1.缓冲溶液的概念、组成和缓冲作用的机理;影响缓冲溶液pH的因素及缓冲溶液pH的计算;缓冲溶液的配制原则、方法和步骤;缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。 教学难点: 1.缓冲容量的概念及缓冲容量的有关计算。 2.缓冲对的选择。 解决方法和处理措施: 1. 通过实验教学设置相关的实验内容,让学生首先了解缓冲容量的概念和影响缓冲容量的因素,然后通过结合实验结果讲述这些因素对缓冲容量的影响情况,并且引出如何计算缓冲容量。 2. 通过医学上的实例说明所选择的缓冲对,然后通过计算得出缓冲溶液的PH值,再说明决定缓冲溶液PH值的因素,进而指出如何选择缓冲对。 教学内容与教学活动: 本章内容知识点多,过程中可以采用多种教学活动,比如人体中的重要缓冲系、人体如何通过呼吸调节自身PH值基本恒定不变,小孩为什么消化能力比成人差等等,均可以采用设问,然后通过平衡的移动等来进行解释。增强学生通过化学原理来解释一些现实问题的能力,培养他们解决问题的能力。 教学媒体的选择和使用方法:

动车组的车钩缓冲装置

动车组的车钩缓冲装置 高速动车组的车钩缓冲装置是用来连接列车中各车辆的部件,用于传递和缓和冲击力,并且使车辆彼此之间保持一定距离的装置。按照牵引连接装置的连接方式,可分为自动车钩和非自动车钩,非自动车钩须由人工来完成车辆的连接,而自动车钩则不需要人参与就能实现连接,自动车钩又可分为非刚性车钩和刚性车钩。非刚性车钩允许两个相连接的车钩在铅垂面内有相对位移,刚性车钩不允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移,但在水平面内允许有少许转角。刚性车钩可减小车钩间的间隙,降低列车运行中的纵向冲动,提高列车运行平稳性,降低车钩零件的磨耗和噪声,并能够同时实现车辆间的气路和电路的自动连接,所以刚性车钩又称为密接车钩。高速列车和城市地铁、轻轨车辆一般都采用刚性自动车钩。 CRH5动车组动车车购缓冲装置引自瑞典丹娜公司10号车购系统,该型车购是丹娜公司为高速铁路开发的自动车购。装在动车组司机室的前端,他具有自动及手动连挂。分解功能,在正常情况下,可由司机操作就可以进行摘挂作业。 自动车购缓冲装置的组成主要由勾头,钩体,钩舌,中心轴,钩锁连杆,钩锁弹簧,钩舌定位杆,弹簧,定位杆顶块及弹簧,解构风缸等组成。壳体的前部,一半为凸锥体一半为凹椎孔,两钩链挂时,相邻车钩的凸锥体和凹锥孔轴转动时,可带动钩锁连杆动作钩舌呈不规则几何形状,设有供连接时定位和供解钩时解钩风缸活塞杆作用的凸舌,以及钩锁连杆的定位槽、钩嘴等,是车钩实现动作的关键零件;钩锁连杆在钩锁弹簧拉力作用下使车钩连接可靠;钩舌定位杆上设有两个定位凸缘,使钩舌定位在待挂或解钩状态;定位杆顶块可以在连挂时顶动钩舌定位杆实现两钩的闭锁。 (1) 三态作用原理 自动车钩有待挂、闭锁和解钩三种状态,其作用原理. ①待挂状态:为车钩连接前的准备状态。此时钩舌定位杆被固定在待挂位置,钩锁弹簧处于最大拉伸状态,钩锁连杆退缩至钩头锥体内,钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。 ②闭锁状态:相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔并推动定位杆顶块,定位杆顶块摆动迫使钩舌定位杆离开待挂位置,这时钩锁弹簧的回复力使钩舌作逆时针转动,并带动钩锁连杆伸进相邻车钩钩舌的钩嘴,完成两钩的连接闭锁。这时两钩的钩锁连杆和钩舌形成平行四边形连杆机构,当车钩受牵拉时,拉力由两钩的钩锁连杆均匀分担,使钩舌始终处于锁紧状态,当车钩受冲击时,压力通过两车钩壳体凸缘传递。 ③解钩状态:司机操纵按钮,控制电磁阀使解钩风缸充气,风缸活塞杆推动钩舌顺时针转动,使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴,同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内,这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。两钩分离后,解钩风缸排气,定位杆顶块由于弹簧作用复位,钩舌回至待挂位,车钩又恢复到待挂状态。 气液缓冲器结构 气液缓冲器主要由柱塞、缸体、浮动活塞、单向锥阀、节流阻尼环、节流阻尼棒等部分组成。 气液缓冲器内部形成两个油腔和一个气腔。浮动活塞将柱塞内腔分隔出油腔和气腔两个腔室。柱塞底座与缸体之间的间隔为另一油室。油腔内充有液压油,气腔充有氮气。

8.阻尼与隔振

9.隔振技术与阻尼减振 课程教学基本要求: 了解振动的传播及危害,振动控制的基本方法,理解隔振原理,隔振的力传递率,隔振元件,具备隔振设计及应用的能力。 课程内容: 振动的传播及危害,振动控制的基本方法,隔振原理,隔振的力传递率,隔振元件,隔振设计及应用,阻尼减振原理,阻尼材料,阻尼减振结构。振动的危害及其控制的基本方法。环境振动,机械振动,隔振的力传递率,隔振效率。固体声隔绝,隔振技术,阻尼减振。 9.1振动概述 一、振动的来源 振动是自然界中普遍存在的现象,其来源可分为自然振源和人工振源两大类:自然振源如地震、海浪和风等;人工振源如运转的各种动力设备、运行的交通工具、电声系统中的扬声器、人工爆破等。 凡是运转的机器设备,如锻压冲压机械、电机、风机、空压机、内然机等等,由于机械部件之间力的传递,总是产生一定的振动。这些振动的能量一部分由振动的机器直接向空中辐射,称之为空气声,另一部分能量则通过承载机器的基础向地层或建筑物结构传递,这种通过固体传导的声叫做固体声。 振源的振动除了向周围空间辐射在空气中传播的声音(称“空气声”)外,还通过与其相连的固体结构传播声波,简称“固体声”。固体声在传播的过程中又会通过固体表面的振动向周围空气辐射噪声,特别是当引起物体共振时,会辐射很强的噪声。固体声的隔绝与空气声隔绝在技术上是完全不同的。 二、振动的影响及危害 振动不仅能激发噪声,而且还能通过固体直接作用于人体,振动也是危害身体健康,降低工作效率,影响居民生活的环境物理因素。同时,振动会影响精密仪器正常工作,强烈的振动有损于机器结构和建筑物结构。 振动特别是l一100Hz的低频振动,直接对人有影响,长期暴露于强振动环境中,人的机体将受到损害,振动产生的噪声会干扰人的生活、学习和工作;振动也会影响设备特别是精密仪器的正常工作,有时甚至破坏设备和建筑结构。 在振动环境中劳动和工作的人不但身心健康受到损害,而且由于振动使他们的视觉受到干扰,手的动作受妨碍和精力难以集中,造成操作速度下降、生产效率降低,并且可能出现质量事故。生产性振动引起的疾病已成为常见的职业病。 振动能沿介质传播到居民的住宅内,使居民感受到振动。一般来说,传播到居民室内的振动速度不是很大,但由于居民需要较好的睡眠、休息、学习环境,因而环境振动干扰居民的正常生活,心理上受到压抑、精神不安等,久而久之会使居民的身体健康受到影响。 三、振动控制的基本方法 振动控制与噪声控制一样,也是从振源、振动传递途径和振动所影响的地点三个环节进行治理。降低振动设备振源馈入支撑结构的振动能量称为积极隔振,减少来自支撑结构或外界环境的振动传入某一机器设备称为消极隔振,两者采用的控制方法是相同的。

缓冲溶液习题DOC

第四章 缓冲溶液 首 页 难题解析 学生自测题 学生自测答案 章后习题解答 难题解析 [TOP] 例4-1 计算pH=5.00,总浓度为0.20 mol·L -1的C 2H 5COOH(丙酸,用HPr 表示)- C 2H 5COONa 缓冲溶液中,C 2H 5COOH 和C 2H 5COONa 的物质的量浓度。若向1 L 该缓冲溶液中加入0.010 mol HCl ,溶液的pH 等于多少? 分析 ⑴ 用Henderson —Hasselbalch 方程式直接计算丙酸和丙酸钠的浓度。 ⑵ 加入HCl 后,C 2H 5COOH 浓度增加, C 2H 5COONa 浓度减小。 解 ⑴ 查表4-1,C 2H 5COOH 的p K a = 4.87,设c (HPr) = x mol·L -1。则c (NaPr) =(0.20-x )mol·L -1 pH =p K a +lg Pr) (H )Pr (-c c =4.87+lg 1-1L m ol L m ol )20.0(??--x x =5.00 解得 x = 0.085 即c (HPr) = 0.085 mol·L -1 c (NaPr) = (0.20 - 0.085) mol·L -1 = 0.12 mol·L -1 ⑵ 加入0.050 mol HCl 后: pH =p K a +lg )HPr ()Pr (-n n =4.87+lg 0.010)m ol (0.0850.010)m ol (0.12+-=4.91 例4-2 柠檬酸(缩写H 3Cit )常用于配制供培养细菌的缓冲溶液。现有500 mL 的0.200 mol·L -1柠檬酸溶液,要配制pH 为5.00的缓冲溶液,需加入0.400 mol·L -1的NaOH 溶液多少毫升? 分析 配制pH 为5.00的缓冲溶液,应选NaH 2Cit-Na 2HCit 缓冲系, NaOH 先与H 3Cit 完全反应生成NaH 2Cit ,再与NaH 2Cit 部分反应生成Na 2HCit 。 解 查表4-1,柠檬酸的p Ka 2= 4.77,设H 3Cit 全部转化为NaH 2Cit 需NaOH 溶液V 1 mL ⑴ H 3Cit(aq) + NaOH(aq)NaH 2Cit(aq) + H 2O(l) 0.400 mol·L -1 × V 1 mL = 0.200 mol·L -1 × 500 mL V 1 = 250 即将H 3Cit 完全中和生成NaH 2Cit ,需0.400 mol·L -1NaOH 溶液250 mL ,生成NaH 2Cit 0.200 mol·L -1 ×500 mL=100 mmol 设NaH 2Cit 部分转化为Na 2HCit 需NaOH 溶液V 2 mL ,

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