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军用加固机箱关键技术要点 

更新时间:2023-06-06访问量:705

由于军用机载电子机箱设备的工作环境、设备组成形式等方面具有自身的特点,以机箱结构设计、热设计、隔振设计、电磁兼容设计和三防设计作为切入点,可以对机箱的设计的独特之处阐述说明。

军用加固机箱关键技术要点:“热设计、隔振设计、电磁兼容设计、三防设计、其他设计(电气、结构、可靠性)”。

1. 军用加固机箱热设计

军用机载电子设备热设计的基本理论和计算方法以及热可靠性分析与鉴定的方法在GJB/Z 27、QJ 1474均有详述。机载通信设备内部的高密度集成电路和功率放大部位热密度很高,散热设计往往是结构设计的关键技术。

设备机箱在方案阶段的设计方法,多数借助数值传热学仿真技术模拟热环境辅设计。最常用的热分析软件有FLOTHERM和ICEPAK,它们利用计算流体动力学(CFD:Computational Fluid Dynamic)和数值传热学仿真技术来模拟电子设备中的流体流动、热传输以及热辐射(边界条件),并以此计算电子设备周围的流场、温度场、压力场。热分析软件的瞬态分析计算量非常大,因此绝大多采用稳态的分析的方法,而且允许有较大(30%左右)的误差。 机箱的热设计设计时要注意以下几点:

(1) 冷却空气的入口应远离其他设备热空气的出口。

(2) 机箱结构设计时应考虑机箱内的热耗分布,为机箱内部单元设计传热、散热的途径,必要时采用热绝缘或热屏蔽措施。功放管等器件热耗突出,在机箱热设计中要着重分析.

(3) 选择风机时,应具备合适的风机尺寸和风量,还要考虑到风机的噪声(转速)、电磁干扰、振动、振幅等因素对机箱内的影响,要充分考虑风机的可靠性。鼓风产生的风压大、风量集中,很适用于局部冷却,应尽量使风机保持良好的工作点;抽风产生的风量大、负压分布均匀,对流道结构的要求比鼓风低,但要避免气流“短路”。通过风机的特性曲线找出合适的工作点,作为仿真结果的对比。风机有工作温度范围,不能超限值工作,有时必要配置风机的控制电路。

(4) 强迫风冷若不满足要求,则首先应优化散热器的几何参数。增加肋片高度和肋片数,可以增加散热表面积。但当肋片增加到一定数量时,肋片间距变小,导致流过肋片的风量变小,同时肋片间的温度会相互影响,所以,增加表面积须考虑流动阻力。

(5) 热设计与其他设计(电气设计、结构性设计、可靠性设计)要同时进行,当出现矛盾时应权衡解决,但不得损害电气性能。

2. 军用加固机箱隔振设计

军用机载通信设备对隔振的要求很高,必要时会使用多级隔振技术。机箱通常选用刚度较大的隔振器,而不耐振的器件则选用刚度小的局部隔振器或采用加固的方式。机载通信设备减振系统中,钢丝绳隔振器、金属网阻尼隔振器、金属干摩擦式隔振器(即无谐振峰隔振器)比较常见。对振动敏感的器件通常采用体积小的橡胶隔振器或隔振垫。具体隔振设计时应注意以下几点:

(1) 机箱的设计应增强结构的刚性(应对较低的激振频率),避免悬臂结构和明显的应力集中。

(2) 机箱中重量大于7g的独立器件,均应考虑隔振加固,无法安装隔振器可用有弹性的胶状物质充在需要隔离的部位。

(3) 紧固机箱的安装架采用铝合金钣金结构,尽量用铆接或螺纹连接,以提高阻尼。应避免使用焊接,以防开裂。

(4) 选择隔振器须符合设备机箱的环境要求,尺寸尽量小、隔振效率尽量高。根据设备总重量及设备重心位置,遵循几何对称布置原则,确定每个隔振器的实际承载量。隔振器不超过额定载荷使用,如果各支撑点的载荷相差较大,则应采用同一型号不同刚度的隔振器。安装隔振器的部件应该具有最高的强度,隔振器间距应尽可能大,但要避免设备在静载荷、动载荷下发生弯曲变形。

3. 军用加固机箱电磁兼容设计

通信电子设备多是对静电放电和磁场敏感的设备,应采取诸如接地、隔离、屏蔽等措施以提高电磁兼容性。结构的电磁兼容性设计应与设备电气设计同步进行,并按照GJB/Z 25标准开展设计。机箱电磁兼容设计时应注意以下几点:

(1) 通信设备主要是高频屏蔽,对此屏蔽体材料须选用良导体,如铜、铝等,还需进行表面处理,增加表面导电能力(对于低频屏蔽体选用磁性材料,如铁等).

(2) 机箱上必有接地装置(通常为通用件),用于接地的所有金属或其它电气连接件导电处应良好紧固接触,无间隙以及油漆等涂料。

(3) 机箱盖板的紧固件间距,通常使用1/4屏蔽波长。

(4) 机箱选用的导电材料应考虑抗腐蚀能力,并满足环境条件。导电橡胶条粘接用703硅橡胶分段单点粘接,每隔2.5cm~5.0cm分一点,切忌整段粘接。

4. 军用加固机箱三防设计

机载设备机箱考虑到材料的强度、刚度,一般选用铝镁合金作为主要材料。三防设计是机箱结构设计的重要一环,设计的相关要求应符合GJB/Z80标准。军用机载电子设备的机箱均需满足GJB 150A所规定的湿热、盐雾、霉菌试验要求,三防设计时应注意以下几点:

(1) 外表防护层选用氟聚氨酯漆,其耐候性优于丙烯酸聚氨酯漆。外表油漆不撒花比撒细花耐霉菌能力好。

(2) 机箱中所用不锈钢零件须进行钝化处理,铜合金进行镀镍、镀银或镀金

(3) 因为会变色,镀银通常用于机箱内部。在没有导电性能要求的地方,可用三防漆防护镀银层。

(4) 机箱外部接插件外壳首选不锈钢材质钝化,其次是防锈铝合金表面镀镉

(5) 机箱的接地柱和有相对运动的器件,不能涂敷三防漆和油漆。



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