某車(chē)載機(jī)柜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

于斌

摘? 要：某車(chē)載系統(tǒng)，需要配合小型越野車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)車(chē)載機(jī)柜系統(tǒng)，進(jìn)行電子設(shè)備的裝載。該系統(tǒng)中電子設(shè)備數(shù)量多、重量大，并且限于車(chē)輛內(nèi)部尺寸較小，對(duì)機(jī)柜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大的挑戰(zhàn)。文章以該系統(tǒng)機(jī)柜的設(shè)計(jì)為對(duì)象，詳述了該種車(chē)載機(jī)柜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電子設(shè)備;機(jī)柜;車(chē)載;熱設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN02? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）07-0094-02

Abstract： A vehicle-mounted system needs a cabinet to load kinds of electronic equipment which are of large numbers and heavy. This cabinet is difficult to design because the vehicle has not enough space to contain these equipment and at the same time need to make the cabinet as light as we can. Taking the design of the system cabinet as the object， this paper describes in detail the structure design of this kind of vehicle cabinet system.

Keywords： electronic equipment; cabinet; vehicle-mounted; thermal design

引言

為滿(mǎn)足多種類(lèi)型電子設(shè)備的車(chē)載需求，滿(mǎn)足某型號(hào)任務(wù)的設(shè)計(jì)需要，在符合國(guó)軍標(biāo)以及本任務(wù)對(duì)機(jī)柜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系列化、模塊化以及可靠性、可維修性等通用質(zhì)量特性的需求，開(kāi)展本機(jī)柜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)機(jī)柜時(shí)一般從機(jī)柜的骨架、設(shè)備布局、機(jī)柜減震、走線(xiàn)、散熱等幾個(gè)方面來(lái)考慮。本文基于機(jī)柜的具體設(shè)計(jì)過(guò)程，從上述幾個(gè)方面詳述一種車(chē)載機(jī)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程。

1 機(jī)柜總體方案設(shè)計(jì)

本任務(wù)所有電子設(shè)備，對(duì)車(chē)載機(jī)柜的凈高度要求為30U，即30×44.45mm=1333.5mm，再加上機(jī)柜的骨架以及減震器等總高度需要1700mm左右。該尺寸超出了本任務(wù)所用車(chē)輛內(nèi)部允許使用的高度尺寸。

為充分利用車(chē)內(nèi)空間，并實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的安裝布置，本機(jī)柜總體上采用“并柜”的方式實(shí)現(xiàn)。將30U的高度用并排的兩個(gè)15U高度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但機(jī)柜仍保持圖1所示一體的結(jié)構(gòu)形式，以節(jié)省空間，便于安裝固定。

2 機(jī)柜細(xì)化設(shè)計(jì)

2.1 機(jī)柜框架

機(jī)柜框架形式如圖2所示，骨架采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)鋁合金型材與壓鑄鋁合角件拼接的形式。為提高連接的牢固程度和抗振動(dòng)能力，在使用角件拼接的同時(shí)，還采用了端面蝴蝶扣螺釘連接的方式，進(jìn)一步加強(qiáng)連接的強(qiáng)度和可靠性。骨架裝配時(shí)，所有螺釘使用高強(qiáng)度螺紋膠防松。這樣不僅保證了機(jī)柜的機(jī)械強(qiáng)度，提供了良好的抗振能力，而且加工裝配高效便捷。

框架采用鋁型材，主要是出于減重的考慮。車(chē)載設(shè)備對(duì)總重量有嚴(yán)格的要求，在選用材料時(shí)，盡量使用強(qiáng)度高質(zhì)量輕的材料。本機(jī)柜不需要設(shè)計(jì)安裝門(mén)和蓋板，也可有效降低重量，同時(shí)提供更好的散熱能力。

2.2 設(shè)備安裝結(jié)構(gòu)

本任務(wù)的所有電子設(shè)備均為19英寸標(biāo)準(zhǔn)的高度和寬度尺寸，在機(jī)柜框架內(nèi)部。設(shè)計(jì)了通用托架，用以承載儀器設(shè)備。為了滿(mǎn)足減重的要求，在保證強(qiáng)度的情況下，托架上合理配置盡可能多的減重孔。同時(shí)，采用鋁合金板和鋼板兩種材料加工通用托架，重量超過(guò)15kg的設(shè)備使用鋼制托架，重量不高于15kg的使用鋁制托架。

為確保各電子設(shè)備在機(jī)柜中安裝牢固可靠，除了設(shè)備正面與機(jī)柜框架采用螺釘連接外，在機(jī)柜內(nèi)部設(shè)計(jì)左右擋塊，以限制設(shè)備的橫向移動(dòng)。

2.3 設(shè)備布局

本任務(wù)的電子設(shè)備種類(lèi)多、功能多、功耗大。在布局時(shí)綜合考慮設(shè)備操控、觀察，接線(xiàn)關(guān)系，布線(xiàn)路徑，通風(fēng)散熱、質(zhì)量分配等，布局如圖4所示。

2.4 減震設(shè)計(jì)

車(chē)載機(jī)柜必須能夠承受車(chē)輛形式過(guò)程產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊，良好的隔振緩沖措施能夠降低振動(dòng)、沖擊、碰撞等對(duì)電子設(shè)備的影響。有效的減震措施可有效提高設(shè)備的可靠性，避免因車(chē)輛震動(dòng)引起的設(shè)備故障。

根據(jù)機(jī)柜內(nèi)各分機(jī)重量，綜合考慮設(shè)備使用環(huán)境，在機(jī)柜的底部安裝四個(gè)減震器。得益于機(jī)柜并排的方式，并且限于車(chē)輛的限制，本機(jī)柜不使用常規(guī)的背架式減震器。經(jīng)過(guò)相關(guān)測(cè)試，此種減震安裝方式能夠滿(mǎn)足任務(wù)需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐勝軍.機(jī)械裝配連接快速設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2012.

[2]陶文銓.數(shù)值傳熱學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1988.

[3]劉國(guó)維.新型車(chē)載雷達(dá)模塊化機(jī)柜的設(shè)計(jì)[J].電子機(jī)械工程，2007，23（3）：28-30.

[4]夏海豹.基于結(jié)構(gòu)快速設(shè)計(jì)平臺(tái)的機(jī)柜設(shè)計(jì)[J].電子機(jī)械工程，2017，33（1）：31-34.