經(jīng)驗(yàn)人：劉有超

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19英寸常用機(jī)柜導(dǎo)軌選擇方法

經(jīng)驗(yàn)人：劉有超

在系統(tǒng)級(jí)的地面、車載、船載產(chǎn)品中，由于集成系統(tǒng)涉及的產(chǎn)品品種多、設(shè)備量大，常用標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)柜完成對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的集成。安裝在機(jī)柜上的插箱在使用及維護(hù)過(guò)程中需要經(jīng)常拉出和推回，這個(gè)時(shí)候就需要選擇合適的導(dǎo)軌來(lái)滿足插箱相應(yīng)的使用需求。本文主要介紹了應(yīng)該從哪些方面去考慮導(dǎo)軌的選擇，以此選出合適的導(dǎo)軌滿足安裝在機(jī)柜上的插箱的良好的使用和維護(hù)的需要。

概述

在系統(tǒng)級(jí)的車載、船載、地面等裝載平臺(tái)的產(chǎn)品中，由于涉及的設(shè)備品種多、套量大，所以通常用到19英寸機(jī)柜進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的集成。機(jī)柜上安裝的眾多插箱，有部分需要在使用及維護(hù)過(guò)程中經(jīng)常拉出和推回，這個(gè)時(shí)候就需要使用導(dǎo)軌來(lái)滿足相應(yīng)的使用需求。導(dǎo)軌應(yīng)能滿足在機(jī)柜和插箱上的安裝，并且能夠保證插箱在機(jī)柜中推拉靈活、可靠。導(dǎo)軌也有很多不同的廠家，各廠家也有很多不同的型號(hào)，在選擇時(shí)難免會(huì)有些讓人不知所措。本文通過(guò)闡述常用導(dǎo)軌選擇過(guò)程中的一些要點(diǎn)和使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)，以便能夠?yàn)樵O(shè)備選擇合適的導(dǎo)軌，并正確、合理地使用導(dǎo)軌。

導(dǎo)軌的定義

什么叫導(dǎo)軌呢？導(dǎo)軌是指金屬或其他材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導(dǎo)移動(dòng)裝置或設(shè)備并減少其摩擦的一種裝置。導(dǎo)軌表面上的縱向槽或脊，用于引導(dǎo)、固定機(jī)器部件、專用設(shè)備、儀器等。導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌在日常生活中的應(yīng)用也是很普遍的，抽屜是大家再熟悉不過(guò)的了，很多家居用品、辦公用品的抽屜使用的導(dǎo)軌就是導(dǎo)軌的具體應(yīng)用之一。導(dǎo)軌可以用于任何需要滑動(dòng)的機(jī)器或設(shè)備上。19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜用直線導(dǎo)軌主要是滾動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)是摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)輕便靈活，磨損小，能長(zhǎng)期保持精度。

導(dǎo)軌選擇方法

怎樣才能選到合適的導(dǎo)軌呢？導(dǎo)軌選擇時(shí)應(yīng)從以下兩個(gè)方面進(jìn)行選擇。

1 ）載重量

選擇的導(dǎo)軌首先必須滿足承重的要求，即能夠承受插箱的重量。地面產(chǎn)品導(dǎo)軌承受的重量為靜載荷，即插箱的實(shí)際重量。車載、船載產(chǎn)品導(dǎo)軌需要承受的重量為動(dòng)載荷，即插箱在相應(yīng)的環(huán)境條件下可能遇到的振動(dòng)、沖擊情況下的動(dòng)載荷。

2） 導(dǎo)軌尺寸

在選擇滑動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)，需要關(guān)注導(dǎo)軌的拉出長(zhǎng)度和導(dǎo)軌自身的結(jié)構(gòu)尺寸。

導(dǎo)軌的拉出長(zhǎng)度

安裝在機(jī)柜上的插箱，在使用及維護(hù)過(guò)程中需要拉出的最大距離必須在導(dǎo)軌的拉出長(zhǎng)度范圍內(nèi)，若需要拉出的最大距離已經(jīng)超過(guò)了導(dǎo)軌的拉出長(zhǎng)度，就只能把插箱從機(jī)柜上取下來(lái)進(jìn)行維護(hù)了。軍用電子設(shè)備常用的19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的深度主要分布在650～800mm的范圍內(nèi)，根據(jù)19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上通常使用的導(dǎo)軌來(lái)看，需要選用三節(jié)滑動(dòng)導(dǎo)軌才能滿足插箱拉出距離的需要，適合機(jī)柜深度在650～800mm范圍內(nèi)的可選用導(dǎo)軌的拉出距離主要分布在200～700mm的范圍內(nèi)。

導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)尺寸

導(dǎo)軌的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)和插箱的深度尺寸相當(dāng)，導(dǎo)軌的長(zhǎng)度尺寸若超過(guò)插箱的深度尺寸，那么安裝到插箱上的內(nèi)導(dǎo)軌就會(huì)超出插箱后端，伸出插箱后端的距離越長(zhǎng)，越會(huì)導(dǎo)致內(nèi)導(dǎo)軌產(chǎn)生變形的情況。一旦內(nèi)導(dǎo)軌產(chǎn)生變形，就會(huì)影響內(nèi)導(dǎo)軌和中導(dǎo)軌不能準(zhǔn)確對(duì)位。在一些三節(jié)導(dǎo)軌上，中導(dǎo)軌和外導(dǎo)軌之間有鎖定開關(guān)，若內(nèi)導(dǎo)軌變形比較嚴(yán)重，在內(nèi)導(dǎo)軌推進(jìn)到中導(dǎo)軌后端時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)導(dǎo)軌無(wú)法撞開鎖定開關(guān)，導(dǎo)致插箱推入時(shí)產(chǎn)生卡死的情況。

導(dǎo)軌的高度尺寸主要是受限于插箱的高度。插箱高度一般采用高度進(jìn)制為44.45mm的尺寸系列。設(shè)計(jì)一個(gè)插箱在機(jī)柜上的安裝時(shí)，其安裝附件也應(yīng)該在機(jī)柜上對(duì)應(yīng)該插箱高度尺寸之內(nèi)解決，盡量不占用其它插箱的空間。即使該插箱下面和另外一個(gè)插箱之間是留有一定空間的，但是考慮到以后如果在擴(kuò)展功能這些時(shí)可能會(huì)用到這些空間，因此也盡可能不要占用。特別是插箱高度是1U（1U=44.45mm）的時(shí)候，能夠使用的導(dǎo)軌的高度尺寸不能超過(guò)該尺寸，這個(gè)時(shí)候選擇導(dǎo)軌就比較受限制。2U插箱能夠選擇的導(dǎo)軌高度尺寸相對(duì)比較容易一些，但如果需要在插箱左右兩側(cè)進(jìn)行跟線設(shè)計(jì)時(shí)，能夠選擇的導(dǎo)軌的高度尺寸也很受限制，所以2U插箱不建議從兩側(cè)進(jìn)行跟線設(shè)計(jì)。3U及以上插箱由于插箱高度較大，可以選擇的導(dǎo)軌的高度尺寸也基本上不受限制了。

導(dǎo)軌的厚度尺寸也是制約導(dǎo)軌選擇的一大因素。機(jī)柜截面的安裝尺寸（t）、導(dǎo)軌安裝到機(jī)柜上的過(guò)渡結(jié)構(gòu)件尺寸（t1）、導(dǎo)軌厚度尺寸（t2）、插箱寬度尺寸（t3）這4個(gè)尺寸是息息相關(guān)的。為了保證插箱通過(guò)導(dǎo)軌能夠準(zhǔn)確地裝入機(jī)柜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使4個(gè)尺寸的關(guān)系為：t=2×t1+2×t2+t3。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行合理的公差設(shè)計(jì)。

導(dǎo)軌的環(huán)境適應(yīng)性

不管是民品還是軍用產(chǎn)品，都得關(guān)注產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性。只是軍用產(chǎn)品的要求會(huì)更嚴(yán)格一些。導(dǎo)軌本身使用了什么材料，做了什么樣的表面處理，能夠耐受什么樣的環(huán)境條件，這些都是選擇導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)該考慮的一系列因素。特別是設(shè)備若處于海洋環(huán)境的條件時(shí)，由于鹽霧、霉菌的影響，對(duì)導(dǎo)軌的三防性能有更加嚴(yán)格的要求，這種情況下建議都用不銹鋼材料的導(dǎo)軌。

導(dǎo)軌使用注意事項(xiàng)

知道了怎樣選擇導(dǎo)軌，那應(yīng)該在設(shè)計(jì)的哪個(gè)階段選擇導(dǎo)軌呢？在項(xiàng)目初期規(guī)劃時(shí)，應(yīng)先選擇好要使用的機(jī)柜，再規(guī)劃好插箱的深度和寬度，然后就可以開始選擇需要使用的導(dǎo)軌了，即先選擇好導(dǎo)軌，再開始插箱的詳細(xì)設(shè)計(jì)。這樣的順序有一個(gè)好處就是可以根據(jù)內(nèi)導(dǎo)軌上已有的安裝孔設(shè)計(jì)插箱左右兩側(cè)的安裝孔。當(dāng)然，有時(shí)候可能也會(huì)遇到插箱已經(jīng)確定好了再選擇導(dǎo)軌的情況，這種情況時(shí)基本上都需要對(duì)內(nèi)導(dǎo)軌進(jìn)行二次加工，以便能和插箱兩側(cè)面的安裝孔進(jìn)行緊固。內(nèi)導(dǎo)軌在拉出時(shí)都有限位的撥片，以防止插箱在拉出的時(shí)候造成意外跌落。導(dǎo)軌的資料上面或許沒(méi)有準(zhǔn)確地標(biāo)出撥片的位置尺寸，需要在內(nèi)導(dǎo)軌上新增安裝孔的情況時(shí)，需要特別注意撥片的位置，不要把安裝孔設(shè)計(jì)在撥片的位置。

即使機(jī)柜都是19英寸標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜，但是不同廠家的機(jī)柜各有各的結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部尺寸也都有區(qū)別，所以一般導(dǎo)軌不能直接和機(jī)柜進(jìn)行安裝。導(dǎo)軌和機(jī)柜連接的一端通常需要通過(guò)過(guò)渡結(jié)構(gòu)件與機(jī)柜進(jìn)行螺裝。過(guò)渡件應(yīng)具有足夠的剛度，導(dǎo)軌和過(guò)渡結(jié)構(gòu)件之間可視情況采用螺裝或者鉚裝。內(nèi)導(dǎo)軌與插箱之間的連接多采用螺裝或掛裝。設(shè)計(jì)時(shí)可視插箱的情況選擇相應(yīng)類型的導(dǎo)軌。

在進(jìn)行插箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若是采用插箱側(cè)面直接和內(nèi)導(dǎo)軌進(jìn)行螺裝固定的方式時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將插箱兩側(cè)面的安裝孔設(shè)計(jì)為螺紋孔，以避免安裝內(nèi)導(dǎo)軌時(shí)還需要打開插箱蓋板在插箱內(nèi)部裝入螺母。同時(shí)，需要注意的是絕大部分19英寸機(jī)柜插箱采用的導(dǎo)軌上面預(yù)留的安裝孔均為M4螺釘?shù)倪^(guò)孔，插箱設(shè)計(jì)時(shí)側(cè)面的安裝孔推薦設(shè)計(jì)成M4的螺紋孔，因?yàn)閷?dǎo)軌內(nèi)部容納螺釘頭的間隙很小，若使用更大直徑的螺釘則螺釘頭高度超過(guò)了導(dǎo)軌中間預(yù)留間隙的尺寸，會(huì)造成螺釘頭和導(dǎo)軌干涉。若個(gè)別插箱側(cè)面預(yù)留了較大直徑的螺紋孔時(shí)，一般需要自制特殊緊固件，把螺釘頭高度做矮，安裝完成后螺釘頭與導(dǎo)軌不干涉，保證導(dǎo)軌能夠順暢地滑動(dòng)。

結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)軌選用時(shí)應(yīng)從載重量、導(dǎo)軌尺寸、環(huán)境適應(yīng)性三個(gè)主要方面去進(jìn)行選擇。在設(shè)計(jì)使用導(dǎo)軌時(shí)也有很多小的細(xì)節(jié)需要進(jìn)行注意。通過(guò)以上方法就可以選擇好合適的導(dǎo)軌，并且能夠使用好導(dǎo)軌。

劉有超

西南電子技術(shù)研究所

劉有超（1982-）男，四川瀘縣人，工程師，主要從事電子設(shè)備及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.040