GK通信机柜导轨设计及可靠性研究

　　无线电通信机柜的导轨与精密机械中的导轨在结构上有许多相同之处,虽然精度和强度要求略低,但更强调运动的灵活性、维修的方便性和使用的可靠性.在车载和机载环境下使用时,常出现机箱运动迟滞,歪斜,卡死,甚至脱落等现象。为保证在震动、颠簸等环境下通信机箱仍能保持良好的使用性能,本文设计了三层滚动轴承导轨,经使用效果良好。

　　1　结构方案

　　无线电机柜中的导轨常见的结构形式有圆柱形(图1)和矩形(图2),这类导轨结构简单,装调方便、价格低,但对温度敏感、摩擦力大,运行灵活性差,机箱拉出距离有限。导轨磨损后间隙一般无法调整,或者调整比较麻烦(如图2中调垫块的厚度)。虽然V型导轨磨损后间隙可以自动调节,但这类导轨工艺比较复杂,在通信机械中很少应用。

　　滚动摩擦导轨摩擦力小,运动灵活,对温度不敏感,因此应用广泛。在通信机柜中,常见的有滚珠导轨、滚柱导轨和滚动轴承导轨。

　　图3是应用滚珠导轨的例子,采用内、中、外三层导轨,以便提高维修的方便性。该类导轨的滚动体是滚珠,属滚动摩擦,运动灵活,但滚珠承载能力小,一般用于轻载场合。

　　图4中滚柱导轨的滚柱用螺钉固定在滚柱架上,滚柱架又固定在机架上,这样滚柱架即是导轨又是滚柱的保持架。滚柱导轨结构简单,运动较灵活,承载能力比滚珠导轨大。由于滚柱滑装在轴上,其运动是半滑动半滚动,摩擦力比滚珠导轨大,且轴磨损后无法修复。

　　针对使用条件,在上述分析基础上,采用了滚动轴承叠合式导轨,如图5所示。为调修拉进拉出机箱方便,采用大、中、小三层导轨,机箱推进去时可以叠合。在大、中、小导轨上均装有上、下滚动轴承,机箱挂在导轨上,拉动机箱时,滚动轴承与导轨形成滚动摩擦,运动十分灵活,承载能力也较大。为防止机箱过度拉出,用销钉限程。

　　2　几个重要问题

　　2.1　运动学原理

　　导轨设计应遵守运动学原理,即只保证机箱拉出方向的自由度,而限制其余五个自由度。当机箱的左、右侧挂轴装进导轨左、右侧的固定块内时(见图6),机箱便被固定住。拉动机箱,则它和导轨一起动。这种结构可以限制绕X轴、Y轴的转动和沿Z轴的移动,但沿Y轴平移和绕Z轴的转动两个自由度上没有约束,因而机箱被多次拉动后,势必造成导轨平移和扭摆,轻则造成运动不灵活,重则有脱落危险。为遵守运动学原则,可采取如图7a和7b措施。在图7a情况下,用滚动轴承在侧向导向,在图7b采用挡板来限制多余自由度,这种方法简单、实用。

　　2.2　滚动轴承