胡松 高振國

摘?要：本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，根據(jù)地面室外機(jī)箱的工作模式和環(huán)境適應(yīng)要求，通過分析機(jī)箱設(shè)計(jì)要素，給出機(jī)箱結(jié)構(gòu)關(guān)于材料選擇、通風(fēng)口門板、縫隙處理等方面的熱設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)的方法和相對(duì)措施，為室外機(jī)箱的相關(guān)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);防雨設(shè)計(jì);三防設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN03??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的信號(hào)設(shè)備使用在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，戶外機(jī)柜是電子設(shè)備的重要使用載體。電磁脈沖，電子干擾會(huì)通過孔縫耦合處進(jìn)入柜內(nèi)，導(dǎo)致電子元器件的干擾，設(shè)備使用壽命也會(huì)縮短，由于散熱，對(duì)外電氣連接的需要，殼體常有縫隙，柜門的屏蔽效能也達(dá)不到要求，機(jī)柜的電磁屏蔽、三防設(shè)計(jì)已成為戶外特種設(shè)計(jì)的重要問題。機(jī)柜內(nèi)部包含多種電子設(shè)備，對(duì)外電磁脈沖也較為敏感，如何達(dá)到良好的屏蔽效能和三防效果是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本機(jī)柜的設(shè)計(jì)主要解決柜體結(jié)構(gòu)的合理布置的安裝、箱門的密封設(shè)計(jì)、電子設(shè)備的合理布局和局部的三防處理等結(jié)構(gòu)要素，并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)控制，確保部件的電氣連續(xù)性和良好的使用效能。

1?總體方案設(shè)計(jì)

戶外空調(diào)機(jī)柜為室外機(jī)柜，同天線設(shè)備一同安裝于平臺(tái)上。該機(jī)柜內(nèi)部為19英寸機(jī)架，為安裝于內(nèi)部的電子設(shè)備或器件提供安裝、工作與維修的結(jié)構(gòu)平臺(tái)，并為該電子設(shè)備穩(wěn)定、可靠工作提供合適的環(huán)境條件。

左側(cè)安裝電視風(fēng)機(jī)、終端、交換機(jī);中側(cè)安裝光端機(jī)與記錄儀;右側(cè)安裝加固服務(wù)器，其中交換機(jī)安裝在固定的托盤上，前部安裝裝飾面板，其余分機(jī)均采用帶滑軌的托盤進(jìn)行固定，空余處安裝裝飾面板。機(jī)柜通過減震器（型號(hào)為E60）安裝在平臺(tái)上。

主要內(nèi)容：該一體化機(jī)柜設(shè)計(jì)主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、屏蔽及防雨設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)等部分。

1.1?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)柜外形設(shè)計(jì)尺寸為1699±3mm×699±3mm×699.5±3mm（寬×高×深）（寬度不含轉(zhuǎn)接板盒體、高度不含減震器與吊環(huán)、深度不含空調(diào)，鉸鏈等凸出物）。

機(jī)柜為框架式雙層結(jié)構(gòu)，中間填充隔熱棉，內(nèi)層與框架焊接為一體，如圖2所示。

所有焊縫為連續(xù)焊縫，外層與框架鉚接，框架采用20×20×1.5方管拼焊成型，內(nèi)外層采用鋼板激光切割折彎成形，內(nèi)外層板和方管均為304不銹鋼材質(zhì)，外層厚度為2mm，內(nèi)層厚度為1.5mm，同時(shí)在機(jī)柜頂部設(shè)有4個(gè)M20吊環(huán)，安裝孔為盲孔，不影響防水和屏蔽性能，額定承載1T，方便吊裝，機(jī)柜底部四周設(shè)計(jì)有底座圍框，圍框與底盤平臺(tái)通過螺釘進(jìn)行固定，方便拆卸。

內(nèi)部平均分隔為3個(gè)連通的腔室，每個(gè)腔室布置有標(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)架，總凈高度大于14U。設(shè)備安裝在網(wǎng)孔型安裝托盤上，通過松不脫螺釘與機(jī)架主體骨架垂直面緊固，托盤靜載能力不小于45Kg;托盤兩側(cè)安裝滑動(dòng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌能夠水平推入和拉出，如圖2所示，拉伸距離400mm，托盤位置能夠在標(biāo)準(zhǔn)N*2U高度范圍（N為整數(shù)）隨意調(diào)整安裝位置。

前部為三個(gè)柜門，采用雙層結(jié)構(gòu)形式，外層與框架焊接為一體，所有焊縫為連續(xù)焊縫，內(nèi)層與框架鉚接，內(nèi)部填充隔熱棉，通過外露式鉸鏈與戶外防水鎖與箱體構(gòu)成一個(gè)緊密的整體，柜門為右門軸，向右開啟，開啟后通過限位氣彈簧進(jìn)行固定，內(nèi)外層板和方管均為304不銹鋼材質(zhì)，外層厚度為2mm，內(nèi)層厚度為1.5mm，鎖與限位氣彈簧為316不銹鋼材質(zhì)，密封元件為耐高低溫材質(zhì)，可以在41℃～+65℃環(huán)境下可靠工作，鉸鏈為304不銹鋼重型鉸鏈，如圖3所示。

機(jī)柜右側(cè)布置轉(zhuǎn)接板，轉(zhuǎn)接板材料為防銹鋁，并在轉(zhuǎn)接板外部設(shè)置帶門防水盒，防水盒材料為304不銹鋼，防水盒外形尺寸為寬450mm×高300mm×厚204.5mm，通過螺釘與箱體連接，轉(zhuǎn)接板內(nèi)部與分機(jī)錯(cuò)位布置，空間開闊，大于200mm，防水盒底部開有走線孔，外形尺寸為300×80mm，開孔邊沿鑲嵌橡膠防護(hù)條。

機(jī)柜背部安裝軍用空調(diào)，靠下為進(jìn)風(fēng)口，靠上為回風(fēng)口。機(jī)柜通過設(shè)置在底部的6個(gè)E60減震器與平臺(tái)車底板連接，能夠承受360kg靜載荷。

1.2?屏蔽及防雨設(shè)計(jì)

機(jī)柜的屏蔽效果與材料的導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能有關(guān)，導(dǎo)電導(dǎo)磁率越高，屏蔽效果越好，綜合考慮材料的物理性能、加工性能以及經(jīng)濟(jì)性，選用304不銹鋼板為機(jī)柜材料。同時(shí)，機(jī)柜的屏蔽效果在很大程度上取決于機(jī)柜上所有開孔的屏蔽處理，對(duì)于本機(jī)柜主要是門縫、空調(diào)通風(fēng)口以及轉(zhuǎn)接板的開孔屏蔽處理。

鉸鏈與箱體的安裝孔，頂部吊環(huán)的安裝孔均為盲孔，內(nèi)層所有焊縫均進(jìn)行涂膠處理，外層鉚接時(shí)，貼合面涂膠，鉚釘帶膠鉚接，同時(shí)采取合理的鉸鏈與門鎖布局，保證密封條在全范圍內(nèi)都能達(dá)到設(shè)計(jì)壓縮量，密封膠條采用微波硫化技術(shù)接為整體，選用防護(hù)等級(jí)為IP56的伸縮式門鎖，配備防塵蓋，鎖頭與門板安裝面涂西卡252白色密封膠，在轉(zhuǎn)接板處設(shè)計(jì)有防水盒，防水盒通過螺釘與箱體連接，連接面之間粘貼橡膠防水密封條，并在四周涂西卡密封膠，通過采取以上措施，可有效保證機(jī)柜的防水性能。

通過在門內(nèi)側(cè)內(nèi)圈槽內(nèi)布置鈹銅黃片，實(shí)現(xiàn)門與箱體的連續(xù)導(dǎo)電接觸，最終形成完整屏蔽體，外圈卡裝橡膠密封條，密封條選用愛姆卡公司生產(chǎn)的101105型密封條，材質(zhì)為黑色（EPDM），防護(hù)等級(jí)IP65，壽命為9年，通過微波硫化技術(shù)接為整體，通過卡簧卡裝于門板四邊，僅需輕輕一壓即可安裝到位，非常便于安裝與更換，該密封條可同時(shí)提供對(duì)灰塵、雨水的密封，外觀外形圖見圖4所示，同時(shí)在門縫上部設(shè)計(jì)有防雨沿，減少了雨水對(duì)門縫的直接沖刷，保證屏蔽效能同時(shí)滿足機(jī)柜防雨要求。詳見圖4所示。

在轉(zhuǎn)接板與轉(zhuǎn)接器之間加裝屏蔽橡膠襯墊、轉(zhuǎn)接板與箱體間加裝環(huán)境密封絲網(wǎng)組合襯墊，該襯墊外側(cè)為鍍錫包鋼銅絲網(wǎng)，內(nèi)側(cè)為硅實(shí)心橡膠，可同時(shí)滿足屏蔽及環(huán)境密封的要求。柜體后部安裝空調(diào)，空調(diào)與機(jī)柜后側(cè)的接觸面之間壓橡膠密封條，安裝完成后在縫隙四周涂西卡密封膠加固，以保證連接的緊密性，從而達(dá)到防雨效果。

箱體內(nèi)側(cè)安裝蜂窩截止波導(dǎo)板，蜂窩外接圓半徑32mm，波導(dǎo)板厚度12.7mm，材質(zhì)為不銹鋼，通過絲網(wǎng)組合襯墊與箱體連接，以形成良好的連續(xù)導(dǎo)電體。根據(jù)開孔的尺寸情況，波導(dǎo)窗尺寸為定制。波導(dǎo)板屏蔽效能SE≥140dB（1GHz～10GHz）。滿足60dB的屏蔽要求。

1.3?熱設(shè)計(jì)

機(jī)柜采用空調(diào)加風(fēng)機(jī)單元的方式進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，通過設(shè)計(jì)合理的而風(fēng)道，如圖5所示。

內(nèi)部為下進(jìn)上出串行風(fēng)道，從機(jī)柜背部空調(diào)下側(cè)設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，通過風(fēng)道將風(fēng)送至三組插件下方，再通過風(fēng)機(jī)單元的作用，自下而上，經(jīng)過各個(gè)風(fēng)機(jī)，到達(dá)機(jī)柜頂部，然后從空調(diào)回風(fēng)口排出，空調(diào)型號(hào)均為FKWD30C軍用空調(diào)。

1.4?三防設(shè)計(jì)

潮氣、雨水對(duì)電子設(shè)備的影響最大，會(huì)造成電子設(shè)備短路、打火、電性能下降、銹蝕等諸多故障。機(jī)柜內(nèi)的電子設(shè)備的防潮和防水設(shè)計(jì)主要靠機(jī)柜的整體密封實(shí)現(xiàn)，在機(jī)柜需要開孔的地方采用涂密封膠、安裝密封墊等形式進(jìn)行密封，并配置除濕器，除濕器布置在機(jī)柜中部后側(cè)，采用露點(diǎn)方式，直接捕捉水分并排出機(jī)柜。

1.5?防腐蝕設(shè)計(jì)

機(jī)柜結(jié)構(gòu)件直接暴露在戶外環(huán)境下，受雨水、鹽霧、潮氣等惡劣環(huán)境的影響，很容易產(chǎn)生銹蝕。因此，選用不易生銹的304不銹鋼為機(jī)柜材料，工藝上采取成熟可靠的鈍化+靜電噴涂工藝。這種工藝適用于結(jié)構(gòu)件，防護(hù)效果好，防護(hù)壽命長。機(jī)柜鋼件統(tǒng)一做不銹鋼鈍化，外表面T.軍綠421·Ⅳ·E塑粉。鋁件做拉絲及本色導(dǎo)電氧化處理。

1.6?防霉菌設(shè)計(jì)

霉菌的生長與營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、濕度、氧氣等因素密切相關(guān)，易生長在有機(jī)材料表面，例如插件面板、印制板、電纜表皮等部位，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)霉菌的生長特點(diǎn)采取針對(duì)性防護(hù)措施。本方案主要依靠合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來防止霉菌的生成，戶外的設(shè)備避免積水、積灰的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，消除霉菌的生存環(huán)境。

1.7?接地設(shè)計(jì)

機(jī)柜內(nèi)部左后側(cè)設(shè)計(jì)有接地排，匯流后接到機(jī)柜右側(cè)轉(zhuǎn)接板接地螺栓上。

2?結(jié)語

戶外電子設(shè)備電磁環(huán)境愈發(fā)惡劣，室外機(jī)柜的電磁屏蔽，三防設(shè)計(jì)愈發(fā)重要，進(jìn)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后的機(jī)柜具有屏蔽效果好，三防力學(xué)性能良好的特點(diǎn)，在后期的實(shí)驗(yàn)及使用過程中，均能滿足雷達(dá)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)同類機(jī)柜的設(shè)計(jì)提供一種有效的解決思路和方法。

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作者簡介：胡松（1985—?），男，中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，從事電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。