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摘要：机械振动的基本理论可以用来指导和解决很多问题，但由于电气设备的功能、规模、外形尺寸、安装方式、使用环境各不相同。电气控制设备在社会各个行业领域中得到广泛应用，而电气控制柜作为设备组成类型的一种，在设计中不仅需要满足性能使用的要求，而且还要应对各种场合环境，具有多方面的条件要求，而隔振系统的设计最大程度保障电气控制柜的安全可靠运行，是其中的重要环节构成。
关键词：隔振系统；电气控制柜；设计；探讨
1 隔振系统概述
当前世界正处于科技高速发展时期，人类在工业、航空航天、精密工程等新兴领域取得了伟大的成就，同时，由于这些领域涉及众多学科，具有系统复杂，系统集成度高，系统过于精密从而易受环境影响等特点。其中，环境振动尤其是环境微振动和系统内部的结构微振动是影响这些复杂系统稳定性的一个非常重要的因素。因此，这些领域在对系统进行设计时，对微振动控制技术提出了苛刻的要求，微振动控制技术也因此成为一项前沿学科。微振动通常意义上是指低水平或低幅值的机械振动或扰动，其振动频率范围在1Hz到1kHz之间。目前，用于微振动的振动控制技术主要有四种：被动隔振技术、主动隔振技术、主被动联合隔振技术以及半主动隔振技术等。在被动隔振技术和主动隔振技术基础上发展起来的主被动联合隔振技术综合了前者的优点，能够在较宽微振动频率范围内实现较好的隔振效果。本文主要介绍主被动联合隔振技术、半主动隔振技术，对其应用进行分类综述。
1.1 主被动联合隔振技术
主被动联合隔振技术通常是主动隔振或被动隔振中的一种隔振方式作为主系统，另外一种隔振方式作为副系统，主动隔振和被动隔振两者结合构成完整的隔振系统。这是与半主动隔振技术最大的区别之处，因为半主动隔振技术中一些原件会被主动控制。由于主被动联合隔振技术兼顾主动隔振技术和被动隔振技术的优点，因此在整个振动频率范围内（包括低频和高频）都可以实现较好的隔振效果。
1.2 半主动隔振技术
在航空航天领域，半主动隔振技术是一种有效的隔振方式，半主动隔振技术可以提供比纯被动隔振技术更好的方案，而且比纯主动隔振技术具有更高的可靠性。
2 冲击和振对电气控制柜的必要性和危害
2.1 隔振系统设计的必要性
电气控制柜构成上包括电子元器件、插件、插箱、显示器、电源、储存设备、精密仪器等多种物件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在机械环境作用下，尤其是处于舰船、运行列车、航空飞机等运输工具时，控制柜的内部各种零器件、结构件都不可避免会受到冲击和振动的影响，这时对电气设备造成的两大环境因素分别是冲击和振动，只有避免在外界运行环境中这两个因素的干扰，才会设计出更加科学合理的隔振系统。电气控制柜在应用中要面对外界复杂的运行环境，隔振系统作为延长电气设备使用寿命的关键环节，其发挥出的重要作用不言而喻，因此探讨隔振系统在电气控制柜中的设计具有现实意义，是推进电气行业发展的必然要求。主要造成的危害涉及以下两点。
2.2 冲击和振对电气控制设备的危害
一方面，电气控制柜在这种干扰环境下产生共振，在频繁的振动活动中形成很大的振幅，振动加之速度的影响超出了电气设备本身能够承受的极限值，在某种情况下冲击力可能会超出电气控制柜能够承受的范围导致设备失去功能效用。另一方面在电气控制柜长久的使用过程中，组合成的设备材料由于长久疲劳使用，或者是因受到长期振动和冲击力产生的应力作用，电气控制柜中的内部器材会产生疲劳，最终失去价值。这种由于机械环境而造成的电气设备失去效用或者损坏的主要因素，在设计中没有充分考虑到外在恶劣环境对于设备产生的影响力，另一点可能是隔振系统设计不科学合理导致的。因此探讨隔震系统在电气控制柜中的设计具有现实意义，高效的隔振系统才是电气控制柜质量的保证，同时电气控制柜抗击冲击力的主要设计有机柜设计和隔振系统设计。
3 隔振系统设计
3.1 隔振原理
隔振原理主要应用的是强迫振动理论，基础隔离激振的振幅传递率具有一定的规律，按照传递曲线分析频幅效应特性才是正确做法，如果将γ表示为频率比，η表示为隔振传递率，D表示为阻尼比，那么当频率比小于2时，隔振传递率会大于1，隔振系统会更加放大基础激励振幅的运动作用而产生共幅，这时出现的峰值会大约等于1。在发生共振效应时，阻尼比一定程度上决定着振幅的幅度极值，当阻尼比比值大时，才会有助于降低共振峰值；反之亦然，当频率比小于2时，隔振传递率小于1，隔振系统受到振动的减弱而出现隔振现象，而频率发生的越高，系统响应运动衰减越快。
3.2 隔振系统设计需要考虑的方面
隔振系统在设计过程中首先要参照控制柜的外形及结构，以此明确设计出来的隔振器可利用支承方式，具有足够刚度。为了预防电气控制柜在负荷状态下不发生弯曲变形，设计的隔振器之间的距离不宜过大，同时保证各支承点负载受力均匀，如果这项原则没有被遵守的话，就要选择相同型号而不同刚度的隔振器，在一定范围内根据试验测试出来的结果进行调整，而生产采购时要标示清楚载荷值，以使选择到载荷刚度相符合的隔振器。其次要参考非耦合条件下隔振器对于支承的布置方式，安装隔振器的位置在中心平面中，对于重心比较高的使用设备可以采取降低重心的方法，在设备重量允许的范围内提高底部质量，同时在设备的背侧或者是侧面上方添加隔振器，以此削弱耦合振动发生的频率及强度，改善设备在外界环境运行中的动态稳定性。隔振器自身具备的性能是保护设备在机械环境中的最大影响因素，选择隔振器时要充分考虑到隔振效果及隔断冲击的性能，阻尼值在隔振器设计中需要参照电气设备的复杂条件、运行系统所能允许的最大加速度等方面。由于隔振器运行中内在固有的频率及阻尼比规律特性，发生在共振区的阻尼比较大，不会出现共振现象，而发生在隔振区的阻尼比较小，从而传递率小，隔振及阻断冲击的效果就比较好，我们根据以上原理在设计中要考虑到以下方面。第一，隔振器要符合电气控制柜使用的外在环境条件，承受腐蚀能力强，动态稳定性强。第二，不同设计的隔振器载荷受力要保持均匀，以选取到相同型号的隔振器，尽量选择使用有保证的高质量产品。第三，在各个支点承受的载荷相距比较大时，隔振器的挠度要力均相等，使得电气控制柜处于水平平面状态下，以便发挥出最佳的隔振效果。第四，选择使用的隔振器必须将共振参数充分考虑清晰，以便满足设备的功能特性，如果基础激励频率范围制定的限制比较宽泛，可以在适当情况下采取“无谐振”特性的隔振器。
结束语
综上所述，隔振系统的设计是电气控制柜使用寿命的关键因素，而从分析机械运动的基本原理中获得启示，有助于解决现阶段隔振系统在设计中面临的诸多问题。因此想要完全描述出来各零件之间的动力学模型关系不太现实。通过隔振系统的设计科学性及准确性来有效验证，获取相关数据是比较可行的，因此注重隔振系统发挥的作用，以此提高设计水平和设计质量。
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论文作者:王家毅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/7
标签：隔振论文; 系统论文; 电气论文; 控制柜论文; 技术论文; 主动论文; 环境论文; 《防护工程》2018年第29期论文;