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机载电子类精密洁净厂房防微振动设计 2023-07-06 14:47:12

随着航空工业的发展,机载电子产品的制造水平不断提升,产品技术不断革新,材料及生产工艺不断进步,这就对其生产场所有了更高的要求。显著表现之一就是对电子产品的加工精密程度越来越高,区别于一般的加工厂房,机载电子类精密洁净厂房的环境要求有众多不同之处,其中对于微振动的控制是其突出的一方面。

我国用于精密仪器、 设备隔振系统设计时主要采用《工程隔振设计标准》 GB50463-2019 及《建筑工程容许振动标准》 GB50868 同时满足设备运行特殊要求。美国和日本等相关文献提出,对精密设备的环境控制容许标准在振幅小于1gm、加速度小于 1g 的量级范围内。

1 微振动控制的建筑设计要点

1.1 振源分析

微振动控制首先需分析振动源的来源及类型,针对不同的振源采取相应的设计措施。环境振动的振源一般分为两类: 自然振源和人工振源(见图 1)。

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1.2 微振动控制消极措施

通过对振源的分析,可以得出在进行建筑设计时在不同层面采取措施进行微振控制(图 2)。

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1.2.1 合理选择生产基址

厂区位置的选取,应远离铁路、公路干道,并选择环境振动较小的地区。在地质上应避开断层、流沙,选择地质结构稳定、土质密实、地下水位变化较小的地区。

1.2.2 优化总平面排布

振动较大的设备(如锻锤、冲床、空气压缩机等)应尽可能远离精密加工厂房,当难以远离时,应对这些振源大的设备及其管道采取积极隔振,以减弱它们对精密加工厂房内精密设备的振动影响。

1.2.3 统筹建筑平面布局

对于多层机载电子产品精密加工厂房,应将防微振的精密设备置于底层,当必须将精密设备及动力站置于楼层时,需对楼层结构进行动力计算, 选择适当的刚度以减弱振动的影响。 垂直层流洁净室设计中应将精密设备的基础与层流室地面的格栅板脱开,并直接落入回风地坑中。考虑室内人员走动时对格栅板的振动,格栅板刚度应加大,并有相应的隔震措施。

2 微振动控制的建筑技术措施

当环境振动超过其容许振动值时,必须采取积极隔振措施,使振动量减少到容许振动值以内。 精密设备积极隔振措施主要有:屏障隔振、大块式基础隔振、隔振元隔振。通过对多类型隔振措施效果分析得出隔振措施及其效果,见表 1。

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2.1 屏障隔振——设置隔振沟

采用隔振沟隔振的概念是建立在波能的反射、散射和衍射的基础上。波的振动从地表面到地下的振动分布大小是:地表面大,地下小。主要的振动能量沿地表面传播,因此采用隔振沟的办法来隔离振动。大多精密设备都有设置隔振沟的要求,目的是通过垂直于地表的隔离层空隙来切断振动波的传播,以消减振能量对设备的影响。

隔振沟的设计还需考虑振源的深度。作为激振源的机械设备位于地表面,由于它是安装在位于地下的基础上,相当于振源是从地表面下沉到某一深度的位置上,此时隔振沟的隔振效果就要减小。隔振沟的宽度主要由沟的旋工要求来确定。沟内可填以松软物质(如木屑、沙子等),也可不填,但应防止其它物体落入沟内 (典型隔振沟的常用构造做法见图 3,4) 。

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2.2 大块式基础隔振

因其隔振效果甚微,现采用较少,主要与结构相配合。由专业的减震器设计生产厂家深化设计,一般应用在小型高精度设备基础上,并且需要空间富裕,便于下到基础下面调试减振弹簧等。

2.3 采用隔振元件隔振

通常在两个结构之间增加柔性环节,从而使一个结构传至另一个结构的力激振或运动激振得以降低。主要有支承式、悬挂式、地(楼)板整体式隔振、隔振台(见图 5-7)。

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3 总结

通过采取积极的隔振措施可以从宏观与微观层面有效的控制微振对于机载电子类精密加工厂房精密加工设备的影响,从而确保航电设备精密加工的品质,较好的支持机载电子类产业的发展。文中的具体的隔振方法措施可为同类型建筑的微振控制提供参考。