計算機機械振動加固技術應用分析
2014-12-31 00:00:00侯貞霞宋斌豐
數(shù)字化用戶 2014年11期
【摘 要】闡述了計算機在惡劣環(huán)境卜使用的實際情況，在總結實際經(jīng)驗的基礎上，提出了加固計算機的一此措施，較好地解決了加固計算機在惡劣環(huán)境卜使用的問題、
【關鍵詞】加固計算機 惡劣環(huán)境 機械振動 振動設計
1引言
隨著部隊信息化建設的加快，計算機在部隊中的作用越來越大，在信息化戰(zhàn)場上的作用和地位日益凸出。但是在復雜惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，未經(jīng)加固的普通商用計算機極易出現(xiàn)故障，難以保持正常穩(wěn)定地工作，直接制約和影響著信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。計算機的脆弱性和不穩(wěn)定性成為作戰(zhàn)系統(tǒng)的“軟肋”，如何對計算機進行特殊加固，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性顯得至關重要，成為信息化建設中履待解決的現(xiàn)實問題。
根據(jù)近些年加固計算機的研制工作，結合實際工作經(jīng)驗探討一下計算機的加固技術。
2加固計算機（主機）的機械振動分析
計算機（主機）主要有幾部分組成：電源、主板、各種功能板卡、硬盤、光3、軟馭（現(xiàn)多數(shù)計算機已不配裝）等，下面僅就主板部分進行機械振動分析：主板是計算機的核心器件，它將各種功能性的元器件集成在一塊電路板上，不僅有計算機工作的心臟CPU，還為各種板卡配備了插口，包括內存、聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等板卡，因為主板要放置的東西比較多，面積也比較大，在受到振動時尤其容易損壞，振動對印制板電路的影響主要是電路板的往復變形。受到振動的印制板電路往復變形越大，元器件承受的彎曲應力越大，當應力達到某一定值時，將會導致元件的引腳斷裂，焊接焊點脫落、焊盤剝離等，對設備造成故障。同時安插在主板上的各種板卡也因受到振動而松動，導致接觸不良，影響計算機的正常工作，與計算機主板連接的硬盤線插頭、軟馭線插頭、光馭線插頭也會因振動而松動，造成計算機的數(shù)據(jù)丟失或不能正常工作。
3加固計算機主板部分的機械振動設計
要判斷電路板能否經(jīng)得住振動試驗，首先要計算出印制板的許用共振頻率隊]和應用頻率、加速度和振幅的關系。安裝在印制電路板上的元器件，在振動過程中遭受破壞的主要原因是印制板的往復彎曲變形，當印制板受到振動以后，其振幅響應達到一定大小，將會導致元器件引腳和焊點等出現(xiàn)損傷。因此，設計中應控制振幅的量值。對矩形印制電路板而言，同樣的振幅，在平行于短邊方向上應變較大，所以該邊安裝的元器件容易出現(xiàn)損傷。基于這一點，計算印制電路板的允許振幅時是以其短邊尺寸為依據(jù)。
經(jīng)驗公式：8=0.003xb. （1）式中：b——印制板中心允許的最大位移變形；b——印制板的短邊尺寸（cm）。該公式的意義在于任何一塊矩形印制電路板，欲保證在振動環(huán)境中能可靠地工作，其最大振幅不得大于ε，為抗振設計給出了一個控制的具體數(shù)值，從而可以依據(jù)振幅、加速度、頻率三者的關系求出振幅A不得超出ε情況下的共振頻率。
依據(jù)基本公式： G=A xf Z/25 （ 2 ）
可得： A=25xG/f2（3）
式中：A—振幅（cm），其值應不大于ε，G—加速度（g），其值等于輸入加速度乘以傳遞率Q；即G=GinX； fn一頻率（Hz）.
由于在共振時.振幅A才獲得最大值.如將A換為ε，即在共振狀態(tài)不允許A =ε，此時f.便看作為共振頻率f.，（2）式即可改寫為：fn.=（25xGinxQ/8 ）05 （4）
因為已經(jīng)認定，振幅A不得大于印制電路板的允許變形量ε，令A =ε，所以，為權宜之計，可將f，命名為許用共振頻率，記為以1，即：[fn] ≥25xGinxQ/8 ）05（5）
在應用（4）式進行計算時，我們假定印制電路板上元器件均勻分布，即假定印制電路板為均布載荷，處于基木共振型狀態(tài)，并且將它近似的簡化為單自由度系統(tǒng)。因此，所得到的計算結果與實際測試值會有一定差別。
傳遞率口表示振動過程中最大輸出力和最大輸入力之比，其值取決于系統(tǒng)的阻尼。我們關心的是在共振情況卜的傳遞率口，當頻率比為1，即共振發(fā)生時其：
Q=[0.5（1+4Dz） /D]05 （6）式中：D阻尼比，此值可從減振系統(tǒng)所使用的減振器參數(shù)中獲得。
計算出來的[fn]表示設備在經(jīng)受輸入加速度為Gin的振動時，要使印制電路板的彎曲變形不大于允許值，它的共振頻率必須大于或者等于以1。印制電路板的實際共振頻率f值為可通過查資料，直接使用。
如果上面計算的共振頻率大fn<[fn]或者驗算結果A≥ε，都說明所設計的印制電路板剛度不足，應當采取相應措施進行加固：
方法一：采取加大印制板厚度的辦法來降低傳遞率Q值，也能獲得較好的效果。這里最簡單的是噴涂保護涂層，即用聚氨脂三防漆噴涂印制電路板，它既對鹽霧、潮濕和霉菌起到防護作用，也加大印制電路板的厚度和強度，減小了振動的影響。
方法二：由于實踐中加固計算機是在商用或工控機基礎上后做得加固，而現(xiàn)在的主板集成度較高，為此，可通過用墊柱支撐，用帶有卡槽的壓條支撐主板邊緣，并將主板通過這些措施固定在一定厚度且剛度和強度滿足振動條件的基板上，從而增加主板的剛度和強度，同時對經(jīng)過加固的主板組件采用有限浮動結構，通過試驗證明效果良好。而對于與計算機主板連接的硬盤線插頭、軟馭線插頭、光馭線插頭，為防止振動帶來的松動，用壓板把各個插頭壓在主板上，與主板形成剛性連接，從根木上解決了振動的問題。
4結束語
隨著軍隊信息化水平的提高，加固計算機的應用越來越廣泛，對加固計算機的要求越來越高，加固計算機的機械振動設計也在科技日益發(fā)展的今大提到日程上來，并且許多設計者已按相關的設計原則進行了設計。
參考文獻：
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