一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法技术

本发明专利技术提出了一种计及板壳刚度影响的圆形截面橡胶条压缩变形及所需螺钉数目的计算方法，它涉及橡胶条硬度与弹性模量的经验拟合公式和橡胶表观弹性模量的计算等领域内的常用技术。该方法利用橡胶变形的连续性假设推导出橡胶变形后所受的压力，进而计算出是橡胶条达到所需变形量所需要的螺钉数目，然后分析机箱盖板的刚度对橡胶条受力及螺钉分布的影响，最后根据分析结果，对螺钉数目进行修正。该方法采用了定性与定量分析相结合的方式，计算简便且准确性高，特别适用于密封性能和电磁兼容要求较高的电子设备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信测控领域中具有密封及电磁兼容要求的用导电橡胶条密封的电子设备中。特别适用于对密封性能要求较高的电子设备中圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法。
技术介绍
在目前的电子设备密封结构设计中，主要采用导电橡胶密封的形式，导电橡胶与普通橡胶有着相似的性质，对导电橡胶的选择和使用一般凭借经验，尤其对于与盖板接触的受压力面持续变化的圆形截面的橡胶条没有一套适合的计算方法，经常出现导电橡胶选型不合适、螺钉规格及数量选择不合理、压缩量设计不合理、安装方式不正确等现象，导致了设备密封性能降低甚至失效。因此，需要一种比较简便的、快速的计算圆截面导电橡胶条受压变形量及螺钉选择方法。本方法提出了计算圆截面橡胶条受力的计算公式和带加强筋的机箱盖板等效厚度公式，充分考虑机箱盖板变形对螺钉分布的影响，与传统的方法相比，其计算值更接近于实际情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于避免上述
技术介绍
中的不足之处而提供一种快速、便捷的计算导电圆截面橡胶条的受力情况进而计算所需螺钉的数目和规格的方法。本专利技术的技术方案为：一种圆截面橡胶条受压状态下所需螺钉数目的确定方法，包括以下步骤：步骤1：将圆截面橡胶条的硬度转换为圆截面橡胶条的弹性模量；所述的圆截面橡胶条受压变形的过程为弹性变形，且所受的压力是关于圆截面橡胶条高度的连续函数；步骤2：利用巴尔涅夫-哈扎诺维奇方程将圆截面橡胶条的弹性模量转换为圆截面橡胶条的表观弹性模量；步骤3：根据圆截面橡胶条在受压状态下的压缩量确定圆截面橡胶条压缩后的高度；步骤4：根据圆截面橡胶条的弹性模量、表观弹性模量和压缩后的高度计算圆截面橡胶条所受的压力；步骤5：根据圆截面橡胶条所受的压力计算圆截面橡胶条在受压状态下所需的螺钉数目；其中，步骤5之后还包括以下步骤：步骤6：根据厚度等效公式和盖板自身尺寸计算出盖板的等效厚度；步骤7：根据刚度的表征公式和盖板的等效厚度计算出盖板的刚度；步骤8：根据盖板的刚度判断螺钉数目是否需要修正及确定修正后的螺钉数目。其中，步骤1具体为：由公式E＝2(1+μ)G得E=2(1+μ)0.777HA+5.3100-HA]]>式中，G为圆截面橡胶条的剪切模量，HA为圆截面橡胶条的邵氏硬度，μ为圆截面橡胶条的泊松比，E为圆截面橡胶条的弹性模量。其中，步骤2具体为：利用巴尔涅夫-哈扎诺维奇方程中的公式EP＝E(1+2fφ)，求得圆截面橡胶条的表观弹性模量；式中，E为圆截面橡胶条的弹性模量，EP为圆截面橡胶条的表观弹性模量，φ为圆截面橡胶条的形状系数，f为金属与橡胶的摩擦系数；其中，其中，步骤3具体为：由公式H＝(1-χ)d，求得圆截面橡胶条压缩后的高度；式中，H为圆截面橡胶条压缩后的高度，χ为压缩量，d为圆截面橡胶条的直径。其中，步骤4具体包括以下步骤：(401)将圆截面橡胶条由自由状态到被压缩后的状态分成n个小区间，n为无穷大，其中第i个压缩量为dh，所增加的作用力为dpi，则圆截面橡胶条由自由状态到被压缩后的状态所需的压力P总为：(402)根据圆截面橡胶条所受的压力是关于橡胶高度的连续函数，得：P总＝∫dHdPi,式中，d为圆截面橡胶条的直径，H为圆截面橡胶条压缩后的高度；(403)根据压缩前后圆截面橡胶条的截面积不变，以及时，忽略圆截面橡胶条受压截面两侧向内的拉应力，将压缩后的圆截面橡胶条视为瞬态矩形圆截面橡胶条，得：即式中，d为圆截面橡胶条的直径，r为压缩后圆截面橡胶条两侧圆弧半径；b为圆截面橡胶条截面宽度，h为圆截面橡胶条截面高度，L为圆截面橡胶条截面长度；则形状系数将带入，得到(404)根据计算出的表观弹性模量Ep：EP=E(1+2fφ)=E[1+2fπ(d2-h2)8h2]]]>得到dpi表示为：dPi=EPdhhLb=EPπL(d2-h2)4h2dh=E[1+2fπ(d2-h2)8h2]πL(d2-h2)4h2dh;]]>(405)计算得到圆截面橡胶条所受的压力：其中，步骤6具体为：由厚度等效公式求得盖板的等效厚度；式中，ζ为修正系数，H盖板为盖板等效厚度，H1为盖板横截面薄边的厚度，H2为盖板的横截面加强筋厚度，L2为盖板横截面薄边长度，L1为盖板横截面总长度。其中，步骤7具体为：利用刚度的表征公式计算盖板的刚度，式中，D为盖板刚度，μ盖板材料泊松比，E为圆截面橡胶条的弹性模量，H盖板为盖板的等效厚度。其中，步骤8具体为：以盖板的基准厚度计算基准盖板刚度，将基准盖板刚度与以盖板的等效厚度计算出的盖板刚度进行比较，若盖板刚度小于等于基准盖板刚度，则修正后的螺钉数目为1.5N到2N个，若盖板刚度大于基准盖板刚度，则不需要增加螺钉，所需螺钉数仍为N，其中，N为未修正前圆截面橡胶条在受压状态下所需的螺钉数目。与现有技术相比本专利技术的优点为：(1)本方法提出了计算圆截面橡胶条受力的计算公式和带加强筋的机箱盖板等效厚度公式，充分考虑机箱盖板变形对螺钉分布的影响，与传统的方法相比，其计算值更接近于实际情况；(2)本方法采用了定性与定量分析相结合的方式，计算准确性高。附图说明：图1为圆截面橡胶条压缩过程的瞬时状态图；图2是圆截面橡胶条截面图；图3圆截面橡胶条压缩后的截面图；图4为带加强筋机箱盖板截面图。具体实施方式：为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，结合附图对本专利技术的实施方式作进一步的详细描述。步骤1：将圆截面橡胶条的硬度转换为圆截面橡胶条的弹性模量；所述的圆截面橡胶条受压变形的过程为弹性变形(不考虑塑性变形)，且所受的压力是关于圆截面橡胶条高度的连续函数；由于橡胶材料的特殊性，测量其硬度比测量其弹性模量容易得多，所以各种橡胶的手册中一般只标注了橡胶的硬度，在实际应用中经常用到弹性模量，因此需要知道橡胶的弹性模量与硬度的关系，本专利技术利用公式E＝2(1+μ)G进行圆截面橡胶条硬度和弹性模量的之间的转换，其中G为材料的剪切模量，HA为圆截面橡胶条的邵氏硬度，μ为圆截面橡胶条的泊松比，E为圆截面橡胶条的弹性模量，得出步骤2：利用巴尔涅夫-哈扎诺维奇方程将圆截面橡胶条的弹性模量转换为圆截面橡胶条的表观弹性模量；计算方法如下：利用巴尔涅夫-哈扎诺维奇方程中的公式EP＝E(1+2fφ)，求得圆截面橡胶条的表观弹性模量；式中，E为圆截面橡胶条的弹性模量，EP为圆截面橡胶条的表观弹性模量，φ为圆截面橡胶条的形状系数，f为金属与橡胶的摩擦系数；其中，步骤3：根据圆截面橡胶条在受压状态下的压缩量，由公式H＝(1-χ)d求得圆截面橡胶条压缩后的高度；式中，H为圆截面橡胶条压缩后的高度，χ为压缩量，d为圆截面橡胶条的直径；一般的圆形截面导电圆截面橡胶条推荐的压缩量在20％到30％之间，在确定压缩量时，既要保证密封的可靠性，又要保证圆截面橡胶条不至于因过压产生塑性变形而失效，根据经验取压缩量为χ＝25％(根据实际的设计条件进行选择)。所以胶条压缩后的高度H＝(1-χ)d，根据圆截面橡胶条不可压缩，得圆截面橡胶条压缩前后截面积应近似相等，即S＝BH，B为开槽宽度，所以有其中H为圆截面橡胶条压缩后的高度，B为开槽宽度，S为圆截面橡胶条的截面积，如图3所示胶条压缩后的面积小于开槽的截面面积，所以按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将圆截面橡胶条的硬度转换为圆截面橡胶条的弹性模量；所述的圆截面橡胶条受压变形的过程为弹性变形，且所受的压力是关于圆截面橡胶条高度的连续函数；步骤2：利用巴尔涅夫‑哈扎诺维奇方程将圆截面橡胶条的弹性模量转换为圆截面橡胶条的表观弹性模量；步骤3：根据圆截面橡胶条在受压状态下的压缩量确定圆截面橡胶条压缩后的高度；步骤4：根据圆截面橡胶条的弹性模量、表观弹性模量和压缩后的高度计算圆截面橡胶条所受的压力；步骤5：根据圆截面橡胶条所受的压力计算圆截面橡胶条在受压状态下所需的螺钉数目；完成圆截面橡胶条在受压状态下螺钉数目的确定。

【技术特征摘要】
1.一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将圆截面橡胶条的硬度转换为圆截面橡胶条的弹性模量；所述的圆截面橡胶条受压变形的过程为弹性变形，且所受的压力是关于圆截面橡胶条高度的连续函数；步骤2：利用巴尔涅夫-哈扎诺维奇方程将圆截面橡胶条的弹性模量转换为圆截面橡胶条的表观弹性模量；步骤3：根据圆截面橡胶条在受压状态下的压缩量确定圆截面橡胶条压缩后的高度；步骤4：根据圆截面橡胶条的弹性模量、表观弹性模量和压缩后的高度计算圆截面橡胶条所受的压力；步骤5：根据圆截面橡胶条所受的压力计算圆截面橡胶条在受压状态下所需的螺钉数目；完成圆截面橡胶条在受压状态下螺钉数目的确定。2.根据权利要1所述的一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，步骤5之后还包括以下步骤：步骤6：根据厚度等效公式和盖板自身尺寸计算出盖板的等效厚度；步骤7：根据刚度的表征公式和盖板的等效厚度计算出盖板的刚度；步骤8：根据盖板的刚度判断螺钉数目是否需要修正及确定修正后的螺钉数目。3.根据权利要求1所述的一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，步骤1具体为：由公式E＝2(1+μ)G得E=2(1+μ)0.777HA+5.3100-HA;]]>式中，G为圆截面橡胶条的剪切模量，HA为圆截面橡胶条的邵氏硬度，μ为圆截面橡胶条的泊松比，E为圆截面橡胶条的弹性模量。4.根据权利要求1所述的一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，步骤2具体为：利用巴尔涅夫-哈扎诺维奇方程中的公式EP＝E(1+2fφ)，求得圆截面橡胶条的表观弹性模量；式中，E为圆截面橡胶条的弹性模量，EP为圆截面橡胶条的表观弹性模量，φ为圆截面橡胶条的形状系数，f为金属与橡胶的摩擦系数；其中，5.根据权利要求1所述的一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，步骤3具体为：由公式H＝(1-χ)d，求得圆截面橡胶条压缩后的高度；式中，H为圆截面橡胶条压缩后的高度，χ为压缩量，d为圆截面橡胶条的直径。6.根据权利要求1中所述的一种圆截面橡胶条在受压状态下所需螺钉数目的确定方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：高驰名，邢焰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13