CN113404808B - 一种用于电子信息设备的隔震装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于电子信息设备的隔震装置，属于集装箱数据中心安装及运输减震装置技术领域，包括多向隔振组件、支撑架以及阻尼拉杆，多向隔振组件设有若干个；各多向隔振组件分别与集装箱连接，且用于在X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；支撑架与若干多向隔振组件连接，支撑架用于限位机柜；阻尼拉杆一端与集装箱连接，另一端与机柜连接。本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置。若干多向隔振组件的组合具有对X、Y、Z三个方向上的隔振作用，能有效的预防运输过程中的剧烈颠簸或冲击，有效的提高减震效果。本发明还提供一种用于电子信息设备的隔震方法。
Description
技术领域
本发明属于减震装置技术领域，更具体地说，是涉及一种用于电子信息设备的隔震装置。
背景技术
集装箱数据中心、大型精密仪器、电子设备在运输过程中，因地震作用、运输工具的振动、冲击等原因会在设备个别元件上产生很大的机械应力，这可能影响设备性能甚至破坏设备，为避免该情况发生，需要对这类设备的运输采取特殊的措施，通过在仪器设备底部安装减振装置，用以克服地震作用、路面颠簸等引起的振动对仪器设备的影响；现有的减振装置常采用缓冲单方向震动的弹簧减震器或橡胶减震器。缓冲单方向震动的弹簧减震器或橡胶减震器对车辆的单一方向的震动有效，对其它方向的缓冲效果偏差，导致综合减震效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电子信息设备的隔震装置及方法，旨在解决现有的减震装置多采用对车辆的单一方向的震动有效，对其它方向的缓冲效果偏差，综合减震效果较差的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于电子信息设备的隔震装置，包括：
多向隔振组件，设有若干个；各所述多向隔振组件分别与集装箱连接，且用于沿X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；
支撑架，与若干所述多向隔振组件连接，所述支撑架用于限位机柜；以及
阻尼拉杆，一端与所述集装箱连接，另一端与所述机柜连接。
优选地，所述多向隔振组件包括：
第一连接件，用于与所述集装箱连接；
第二连接件，与所述支撑架连接；以及
三向弹性件，设置于所述第一连接件与所述第二连接件之间，且所述三向弹性件一端与所述第一连接件连接，另一端与所述第二连接件连接；所述三向弹性件能沿X、Y、Z三个方向分别产生弹性形变。
优选地，所述多向隔振组件还包括分别与所述第一连接件、所述第二连接件以及所述三向弹性件电连接的数据监测组件。
优选地，所述支撑架包括若干支撑架板，各所述支撑架板的两端分别与任一所述多向隔振组件连接；所述支撑架板上设有限位槽。
优选地，所述阻尼拉杆包括：
第一连接件，与所述机柜连接；
第二连接件，用于与所述集装箱连接；以及
伸缩件，一端与所述第一连接件连接，另一端与所述第二连接件连接，能产生弹性形变。
本发明还提供一种用于机柜运输的隔震方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将若干多向隔振组件根据机柜的规格形状安装在集装箱内，其中所述多向隔振组件用于沿X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；
步骤二：每至少两个所述多向隔振组件上架设一根支撑架板，若干支撑架板构成用于承载所述机柜的支撑架，通过所述支撑架对所述机柜进行中心下移；
步骤三：将所述机柜运至所述支撑架上；
步骤四：使用阻尼拉杆对所述机柜进行固定。
优选地，在所述步骤三中，任一所述支撑架板的两端分别与任一所述多向隔振组件连接；且通过限位槽限位所述机柜。
优选地，所述多向隔振组件的垂向固有频率为2-6Hz；或/和
所述多向隔振组件的水平固有频率为3-15Hz；或/和
所述多向隔振组件的阻尼比＞0.2。
优选地，若干所述多向隔振组件的位置为同相位，能获得独立的垂向位移自由度；或/和
两两相邻所述多向隔振组件的相位相差半个周期，能获得独立的侧倾自由度及俯仰自由度。
优选地，步骤五：使用限位装置对所述机柜进行限位，避免急刹车时所述机柜与集装箱发生碰撞。
本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置及方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种用于电子信息设备的隔震装置，若干多向隔振组件的组合具有对X、Y、Z三个方向上的隔振作用，能有效的预防运输过程中的剧烈颠簸或冲击，有效的提高减震效果。支撑架不仅对机柜具有限位作用，还能将高耸结构的机柜的中心进行下移，提高机柜在运输过程中的稳定性。阻尼拉杆的设置能有效的保证机柜在运输过程中得到稳定。本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置的方法，可以有效的避免服务器及机柜在运输过程中遭受破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于电子信息设备的隔震装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于电子信息设备的隔震装置所采用的一种多向隔振组件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于电子信息设备的隔震装置所采用的一种支撑架板的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种用于机柜运输的隔震方法的框图；
图5为颠簸路段标准限值与减振后值对比情况(垂直轴)；
图6为颠簸路段标准限值与减振后值对比情况(横侧轴)；
图7为颠簸路段标准限值与减振后值对比情况(纵向轴)；
图8为高速路段标准限值与减振后值对比情况(垂直轴；
图9为高速路段标准限值与减振后值对比情况(横侧轴)；
图10为高速路段标准限值与减振后值对比情况(纵向轴)；
图11为国道路段标准限值与减振后值对比情况(垂直轴；
图12为国道路段标准限值与减振后值对比情况(横侧轴)；
图13为国道路段标准限值与减振后值对比情况(纵向轴)。
图中：1、多向隔振组件；11、第一连接件；12、第二连接件；13、三向弹性件；2、支撑架；21、支撑架板；211、限位槽；3、阻尼拉杆；31、第一连接件；32、第二连接件；33、伸缩件；4、集装箱；5、机柜。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置及方法进行说明。所述一种用于电子信息设备的隔震装置，包括多向隔振组件1、支撑架2以及阻尼拉杆3，多向隔振组件1设有若干个；各多向隔振组件1分别与集装箱4连接，且用于在X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；支撑架2与若干多向隔振组件1连接，支撑架2用于限位机柜5；阻尼拉杆3一端与集装箱4连接，另一端与机柜5连接。
使用时先将若干多向隔振组件1按照能固定限位机柜5的目的排列在集装箱4内，若干多向隔振组件1组合对X、Y、Z三个方向分别具有减震作用，然后分别将各多向隔振组件1与集装箱4连接，然后将支撑架2架设在若干多向隔振组件1，然后将机柜5运输至支撑架2上，并被支撑架2限位，然后将若干阻尼拉杆3沿机柜的周向分别进行设置，且各阻尼拉杆3一端与集装箱4连接，另一端与机柜5连接。
本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置，与现有技术相比，若干多向隔振组件1的组合具有对X、Y、Z三个方向上的隔振作用，能有效的预防运输过程中的剧烈颠簸或冲击，有效的提高减震效果。支撑架2不仅对机柜5 具有限位作用，还能将高耸结构的机柜5的中心进行下移，提高机柜5在运输过程中的稳定性。阻尼拉杆3的设置能有效的保证机柜5在运输过程中得到稳定。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图4，支撑架2 包括若干支撑架板21，各支撑架板21的两端分别与任一多向隔振组件1连接；支撑架板21上设有限位槽211。若干支撑架板21构成的支撑架2通过“摇篮”形式对机柜5进行限位，充分的利用了空间，实现在可利用空间较小的环境下对机柜5进行承托和限位的目的。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图4，所述阻尼拉杆3包括：第一连接件31、第二连接件32以及伸缩件33，第一连接件31 与机柜5连接；第二连接件32用于与集装箱4连接；伸缩件33一端与第一连接件31连接，另一端与第二连接件32连接，能产生弹性形变。具体的是，第一连接件31与伸缩件33活动连接，第一连接件31能相对与伸缩件33的连接端产生360°的转动，使该阻尼拉杆3能斜向的进行使用。第一连接件31的形状不唯一，第一连接件31的形状包括平板、L形板、顶角块(顶角块由规则矩形体，以及设置在规则矩形体任一端面上的三角锥凹槽构成，另一端面与伸缩件33连接)、多角块(多角块由规则矩形体，以及分别设置在规则矩形体各端面的限位槽构成，限位槽的形状与机柜5任一部位的形状相适配，且各端面上分别设置有用于与伸缩件33可拆卸连接)中的一种或多种，只要能实现既与伸缩件33的可拆卸连接，又能实现与机柜5的紧密连接即可。
在本实施例中，第一连接件31具体结构为多角块时，有效的提高了该阻尼拉杆3的适用范围。
在本实施例中，伸缩件33包括伸缩件壳体、设置在伸缩件壳体331内的第一弹簧，与一端伸入伸缩件壳体内，另一端与第一连接件31活动连接的活动杆，以及设置在伸缩件壳体内的动能回收组件；活动杆与伸缩件壳体活动连接，其伸入伸缩件壳体内的一端同时与动能回收组件连接。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1至图4，多向隔振组件1包括第一连接件11、第二连接件12以及三向弹性件13，第一连接件 11用于与集装箱4连接；第二连接件12与支撑架2连接；三向弹性件13设置于第一连接件11与第二连接件12之间，且三向弹性件13一端与第一连接件 11连接，另一端与第二连接件12连接；三向弹性件13能沿X、Y、Z三个方向分别产生弹性形变。
在本实施例中，第一连接件11的形状为规则体结构；第二连接件12的形状为规则体结构。
在本实施例中，三向弹性件13包括弹簧结构。
在本实施例中，多向隔振组件1还包括分别与第一连接件11、第二连接件 12以及三向弹性件13电连接的数据监测组件。数据监测组件用于在运输途中实时监测集装箱4内的情况，且能实时将数据传输给与数据监测组件通信连接的控制器。
本发明还提供一种用于机柜运输的隔震方法，请一并参阅图1至图13，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将若干多向隔振组件1根据机柜5的规格形状安装在集装箱4内，其中多向隔振组件1用于沿X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；
多向隔振组件1具有以下特征：多向隔振组件1的垂向固有频率为2-6Hz、多向隔振组件1的水平固有频率为3-15Hz、多向隔振组件1的阻尼比＞0.2、若干所述多向隔振组件1的位置为同相位，能获得独立的垂向位移自由度、两两相邻所述多向隔振组件1的相位相差半个周期，能获得独立的侧倾自由度及俯仰自由度中的一种或多种。
S2、每至少两个多向隔振组件1上架设一根支撑架板21，若干支撑架板21 构成用于承载机柜5的支撑架2，通过支撑架2对机柜5进行中心下移；
S3、将机柜5运至支撑架2上；
步骤3的实现过程可以为:
任一支撑架板21的两端分别与任一多向隔振组件1连接；且通过限位槽 211限位机柜5；
S4、使用阻尼拉杆3对机柜5进行固定。
S5、使用限位装置对机柜5进行限位，避免急刹车时机柜5与集装箱4发生碰撞。
示例1：
以被运输的设备为两排服务器机柜为例进行说明
设备承受的载荷满足表1.1所示要求：
表1.1
公路运输路面振动情况为：
振动方向：X、Y、Z；
振动频率范围：垂向2Hz-100Hz，水平双向8Hz-50Hz
加速度值：垂直max 3g，水平双向max 1.5g。
具体的是，路面测试数据满足表1.2、表1.3、表1.4所示：
公路运输的振动数据参考国内相关标准GJB150A《军用装备环境试验大纲》，以及按照此标准进行的路面测试数据《公路运输与车载设备振动试验规范的确定》。
表1.2解放卡车振动情况测试数据1
表1.3解放卡车振动情况测试数据2
表1.4 4吨载重卡车满载时振动情况测试数据
根据《GJB150.16-1986军用设备环境试验方法振动试验》，卡车运输环境：垂直轴总均方根值1.04G，纵向轴总均方根值0.74G；实验量值为功率谱密度。得出公路运输环境垂直轴需满足限值要求、公路运输环境横侧轴需满足限值要求、公路运输环境纵向轴需满足限值要求。
根据所提供的机柜内部设备在竖直和水平方向所能承受的最大振动幅值，并结合上述分析结论，得到以下结论：
(1)3自由度隔振机构；
(2)隔振系统的垂向固有频率为3～5Hz，水平固有频率为5～10Hz；
(3)阻尼比＞0.2；
(4)隔振效率(时域)：垂向＞70％，水平＞50％；
需要注意的是，除了使用上文任一项实施例提供的一种用于机柜运输的隔震方案外，还应该考虑到以下几点：(1)考虑到两个机柜4之间的线缆连接，两个机柜4采用一体化支撑；(2)机柜4的顶部可增加阻尼拉杆3，阻尼拉杆3 一端与机柜4连接，另一端与集装箱5连接。
对本发明提供的一种用于机柜运输的隔震方案利用正弦激励对隔振系统做模拟扫频测试。对于三自由度隔振系统，可以通过控制各个隔振位置的相位使三个自由度分别在各个自由度上运动：
(a)各个隔振器位置均为同相位，可获得独立的垂向位移自由度；
(b)一侧与另一侧隔振器位置的相位两两相差半个周期，可获得独立的侧倾自由度及俯仰自由度。
扫频测试时，在固有频率不变的条件下，以阻尼比0.1，0.15，0.2分别作模拟扫频实验，考察不同阻尼下，隔振系统的隔振效果。扫频范围5～200Hz。获得垂向、侧倾和俯仰三个自由度响应的最大值，得到表1.4提供的计算结果。
表1.4
通过模拟，可得出以下两点结论：
(1)激励为单一正弦信号时，垂向固有频率在3Hz，配备0.15-0.2的阻尼比，基本上激励频率至少为固有频率的二倍可以保证50％的垂向隔振率；
(2)在保证垂向固有频率3Hz的前提下，垂向配备0.15-0.2的阻尼比，均可将质心偏转位移控制在较低的范围内。隔振系统在单一正弦激励下位移和转角的最大值点均在各自由度共振频率附近，代表了单一正弦激励下系统响应的极限情况。由于包装隔振系统在实际工作环境的路面谱包含很多频率成分，理论上垂向位移和质心偏转应小于表1.4中各自由度的最大值。因此需要对隔振系统做路面测试，观察其响应情况。
实际道路运输测试，实际道路运输测试时的路况包括颠簸道路(如图5-图 7)、高速道路(如图8-图10)、以及国道道路(如图11-图13)。
总而言之采用本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置及方法对服务器进行运输时可以使其功率谱密度的实测值小于规范中的限值，本发明提供的一种用于电子信息设备的隔震装置及方法达到了相应的减振效果，可以有效的避免服务器在运输过程中遭受破坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于电子信息设备的隔震装置，其特征在于，包括：
多向隔振组件(1)，设有若干个；各所述多向隔振组件(1)分别与集装箱(4)连接，且用于沿X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；
支撑架(2)，与若干所述多向隔振组件(1)连接，所述支撑架(2)用于限位机柜(5)；以及
阻尼拉杆(3)，一端与所述集装箱(4)连接，另一端与所述机柜(5)连接；所述多向隔振组件(1)包括：
第一连接件(11)，用于与所述集装箱(4)连接；
第二连接件(12)，与所述支撑架(2)连接；以及
三向弹性件(13)，设置于所述第一连接件(11)与所述第二连接件(12)之间，且所述三向弹性件(13)一端与所述第一连接件(11)连接，另一端与所述第二连接件(12)连接；所述三向弹性件(13)能沿X、Y、Z三个方向分别产生弹性形变；若干多向隔振组件(1)的组合具有对X、Y、Z三个方向上的隔振作用，能有效的预防运输过程中的剧烈颠簸或冲击，有效的提高减震效果；支撑架(2)不仅对机柜(5)具有限位作用，还能将高耸结构的机柜(5)的中心进行下移，提高机柜(5)在运输过程中的稳定性；阻尼拉杆(3)的设置能有效的保证机柜(5)在运输过程中得到稳定；
所述多向隔振组件(1)还包括分别与所述第一连接件(11)、所述第二连接件(12)以及所述三向弹性件(13)电连接的数据监测组件；数据监测组件用于在运输途中实时监测集装箱(4)内的情况，且能实时将数据传输给与数据监测组件通信连接的控制器；所述支撑架(2)包括若干支撑架板(21)，各所述支撑架板(21)的两端分别与任一所述多向隔振组件(1)连接；所述支撑架板(21)上设有限位槽(211)；若干支撑架板(21)构成的支撑架(2)通过“摇篮”形式对机柜(5)进行限位，充分的利用了空间，实现在可利用空间较小的环境下对机柜(5)进行承托和限位的目的；
所述阻尼拉杆(3)包括：第一连接件，与所述机柜(5)连接；第二连接件，用于与所述集装箱(4)连接；以及伸缩件(33)，一端与所述第一连接件连接，另一端与所述第二连接件连接，能产生弹性形变；第一连接件与伸缩件(33)活动连接，第一连接件能相对与伸缩件(33)的连接端产生360°的转动，使该阻尼拉杆(3)能斜向的进行使用；第一连接件的形状不唯一，第一连接件的形状包括平板、L形板、顶角块、多角块中的一种或多种，能实现既与伸缩件(33)的可拆卸连接，实现与机柜(5)的紧密连接即可。
2.一种用于电子信息设备的隔震方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将若干多向隔振组件(1)根据机柜(5)的规格形状安装在集装箱(4)内，其中所述多向隔振组件(1)用于沿X、Y、Z三个方向中的至少一个方向起减震作用；多向隔振组件1的垂向固有频率为2-6Hz、多向隔振组件1的水平固有频率为3-15Hz、多向隔振组件1的阻尼比＞0.2、若干所述多向隔振组件1的位置为同相位，能获得独立的垂向位移自由度、两两相邻所述多向隔振组件1的相位相差半个周期，能获得独立的侧倾自由度及俯仰自由度中的一种或多种；
步骤二：每至少两个所述多向隔振组件(1)上架设一根支撑架板(21)，若干支撑架板(21)构成用于承载所述机柜(5)的支撑架(2)，通过所述支撑架(2)对所述机柜(5)进行中心下移；
步骤三：将所述机柜(5)运至所述支撑架(2)上；
步骤四：使用阻尼拉杆(3)对所述机柜(5)进行固定。
3.如权利要求2所述的一种用于电子信息设备的隔震方法，其特征在于：在所述步骤三中，任一所述支撑架板(21)的两端分别与任一所述多向隔振组件(1)连接；且通过限位槽(211)限位所述机柜(5)。
4.如权利要求2所述的一种用于电子信息设备的隔震方法，其特征在于：所述多向隔振组件(1)的垂向固有频率为2-6Hz；或/和
所述多向隔振组件(1)的水平固有频率为3-15Hz；或/和
所述多向隔振组件(1)的阻尼比＞0.2。
5.如权利要求4所述的一种用于电子信息设备的隔震方法，其特征在于：若干所述多向隔振组件(1)的位置为同相位，能获得独立的垂向位移自由度；或/和
两两相邻所述多向隔振组件(1)的相位相差半个周期，能获得独立的侧倾自由度及俯仰自由度。
6.如权利要求2所述的一种用于电子信息设备的隔震方法，其特征在于，还包括：步骤五：使用限位装置对所述机柜(5)进行限位，避免急刹车时所述机柜(5)与集装箱(4)发生碰撞。
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