19英寸常用机柜导轨选择方法

经验人：刘有超



19英寸常用机柜导轨选择方法

经验人：刘有超

在系统级的地面、车载、船载产品中，由于集成系统涉及的产品品种多、设备量大，常用标准19英寸机柜完成对系统设备的集成。安装在机柜上的插箱在使用及维护过程中需要经常拉出和推回，这个时候就需要选择合适的导轨来满足插箱相应的使用需求。本文主要介绍了应该从哪些方面去考虑导轨的选择，以此选出合适的导轨满足安装在机柜上的插箱的良好的使用和维护的需要。

概述

在系统级的车载、船载、地面等装载平台的产品中，由于涉及的设备品种多、套量大，所以通常用到19英寸机柜进行系统设备的集成。机柜上安装的众多插箱，有部分需要在使用及维护过程中经常拉出和推回，这个时候就需要使用导轨来满足相应的使用需求。导轨应能满足在机柜和插箱上的安装，并且能够保证插箱在机柜中推拉灵活、可靠。导轨也有很多不同的厂家，各厂家也有很多不同的型号，在选择时难免会有些让人不知所措。本文通过阐述常用导轨选择过程中的一些要点和使用过程中的注意事项，以便能够为设备选择合适的导轨，并正确、合理地使用导轨。

导轨的定义

什么叫导轨呢？导轨是指金属或其他材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于引导、固定机器部件、专用设备、仪器等。导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载，同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。导轨在日常生活中的应用也是很普遍的，抽屉是大家再熟悉不过的了，很多家居用品、办公用品的抽屉使用的导轨就是导轨的具体应用之一。导轨可以用于任何需要滑动的机器或设备上。19英寸标准机柜用直线导轨主要是滚动导轨。滚动导轨的特点是摩擦阻力小，运动轻便灵活，磨损小，能长期保持精度。

导轨选择方法

怎样才能选到合适的导轨呢？导轨选择时应从以下两个方面进行选择。

1 ）载重量

选择的导轨首先必须满足承重的要求，即能够承受插箱的重量。地面产品导轨承受的重量为静载荷，即插箱的实际重量。车载、船载产品导轨需要承受的重量为动载荷，即插箱在相应的环境条件下可能遇到的振动、冲击情况下的动载荷。

2） 导轨尺寸

在选择滑动导轨时，需要关注导轨的拉出长度和导轨自身的结构尺寸。

导轨的拉出长度

安装在机柜上的插箱，在使用及维护过程中需要拉出的最大距离必须在导轨的拉出长度范围内，若需要拉出的最大距离已经超过了导轨的拉出长度，就只能把插箱从机柜上取下来进行维护了。军用电子设备常用的19英寸标准机柜的深度主要分布在650～800mm的范围内，根据19英寸标准机柜上通常使用的导轨来看，需要选用三节滑动导轨才能满足插箱拉出距离的需要，适合机柜深度在650～800mm范围内的可选用导轨的拉出距离主要分布在200～700mm的范围内。

导轨的结构尺寸

导轨的长度尺寸应和插箱的深度尺寸相当，导轨的长度尺寸若超过插箱的深度尺寸，那么安装到插箱上的内导轨就会超出插箱后端，伸出插箱后端的距离越长，越会导致内导轨产生变形的情况。一旦内导轨产生变形，就会影响内导轨和中导轨不能准确对位。在一些三节导轨上，中导轨和外导轨之间有锁定开关，若内导轨变形比较严重，在内导轨推进到中导轨后端时，可能会导致内导轨无法撞开锁定开关，导致插箱推入时产生卡死的情况。

导轨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进制为44.45mm的尺寸系列。设计一个插箱在机柜上的安装时，其安装附件也应该在机柜上对应该插箱高度尺寸之内解决，尽量不占用其它插箱的空间。即使该插箱下面和另外一个插箱之间是留有一定空间的，但是考虑到以后如果在扩展功能这些时可能会用到这些空间，因此也尽可能不要占用。特别是插箱高度是1U（1U=44.45mm）的时候，能够使用的导轨的高度尺寸不能超过该尺寸，这个时候选择导轨就比较受限制。2U插箱能够选择的导轨高度尺寸相对比较容易一些，但如果需要在插箱左右两侧进行跟线设计时，能够选择的导轨的高度尺寸也很受限制，所以2U插箱不建议从两侧进行跟线设计。3U及以上插箱由于插箱高度较大，可以选择的导轨的高度尺寸也基本上不受限制了。

导轨的厚度尺寸也是制约导轨选择的一大因素。机柜截面的安装尺寸（t）、导轨安装到机柜上的过渡结构件尺寸（t1）、导轨厚度尺寸（t2）、插箱宽度尺寸（t3）这4个尺寸是息息相关的。为了保证插箱通过导轨能够准确地装入机柜，设计时应使4个尺寸的关系为：t=2×t1+2×t2+t3。同时在设计时应进行合理的公差设计。

导轨的环境适应性

不管是民品还是军用产品，都得关注产品的环境适应性。只是军用产品的要求会更严格一些。导轨本身使用了什么材料，做了什么样的表面处理，能够耐受什么样的环境条件，这些都是选择导轨时应该考虑的一系列因素。特别是设备若处于海洋环境的条件时，由于盐雾、霉菌的影响，对导轨的三防性能有更加严格的要求，这种情况下建议都用不锈钢材料的导轨。

导轨使用注意事项

知道了怎样选择导轨，那应该在设计的哪个阶段选择导轨呢？在项目初期规划时，应先选择好要使用的机柜，再规划好插箱的深度和宽度，然后就可以开始选择需要使用的导轨了，即先选择好导轨，再开始插箱的详细设计。这样的顺序有一个好处就是可以根据内导轨上已有的安装孔设计插箱左右两侧的安装孔。当然，有时候可能也会遇到插箱已经确定好了再选择导轨的情况，这种情况时基本上都需要对内导轨进行二次加工，以便能和插箱两侧面的安装孔进行紧固。内导轨在拉出时都有限位的拨片，以防止插箱在拉出的时候造成意外跌落。导轨的资料上面或许没有准确地标出拨片的位置尺寸，需要在内导轨上新增安装孔的情况时，需要特别注意拨片的位置，不要把安装孔设计在拨片的位置。

即使机柜都是19英寸标准的机柜，但是不同厂家的机柜各有各的结构形式，内部尺寸也都有区别，所以一般导轨不能直接和机柜进行安装。导轨和机柜连接的一端通常需要通过过渡结构件与机柜进行螺装。过渡件应具有足够的刚度，导轨和过渡结构件之间可视情况采用螺装或者铆装。内导轨与插箱之间的连接多采用螺装或挂装。设计时可视插箱的情况选择相应类型的导轨。

在进行插箱的结构设计时，若是采用插箱侧面直接和内导轨进行螺装固定的方式时，设计时应将插箱两侧面的安装孔设计为螺纹孔，以避免安装内导轨时还需要打开插箱盖板在插箱内部装入螺母。同时，需要注意的是绝大部分19英寸机柜插箱采用的导轨上面预留的安装孔均为M4螺钉的过孔，插箱设计时侧面的安装孔推荐设计成M4的螺纹孔，因为导轨内部容纳螺钉头的间隙很小，若使用更大直径的螺钉则螺钉头高度超过了导轨中间预留间隙的尺寸，会造成螺钉头和导轨干涉。若个别插箱侧面预留了较大直径的螺纹孔时，一般需要自制特殊紧固件，把螺钉头高度做矮，安装完成后螺钉头与导轨不干涉，保证导轨能够顺畅地滑动。

结束语

导轨选用时应从载重量、导轨尺寸、环境适应性三个主要方面去进行选择。在设计使用导轨时也有很多小的细节需要进行注意。通过以上方法就可以选择好合适的导轨，并且能够使用好导轨。

刘有超

西南电子技术研究所

刘有超（1982-）男，四川泸县人，工程师，主要从事电子设备及系统结构设计。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.040