加固計(jì)算機(jī)板卡振動(dòng)分析與設(shè)計(jì)探討

陳金文

（山西國營大眾機(jī)械廠軍用加固外設(shè)研究所）

加固計(jì)算機(jī)板卡振動(dòng)分析與設(shè)計(jì)探討

陳金文

（山西國營大眾機(jī)械廠軍用加固外設(shè)研究所）

在振動(dòng)環(huán)境下，計(jì)算機(jī)板卡會(huì)受到比較大的影響，從而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)死機(jī)、重啟等問題。加固技術(shù)是有效解決這一問題的方法，現(xiàn)有的加固技術(shù)已經(jīng)無法滿足惡劣環(huán)境下降低板卡振動(dòng)位移的要求，需要設(shè)計(jì)新的加固技術(shù)來進(jìn)行加固。本文在對(duì)加固計(jì)算機(jī)板卡振動(dòng)分析的基礎(chǔ)上，探討了加固計(jì)算機(jī)板卡的設(shè)計(jì)方案，旨在提高計(jì)算機(jī)板卡在惡劣條件下的穩(wěn)定性，提升計(jì)算機(jī)運(yùn)行的安全性。

計(jì)算機(jī)板卡；振動(dòng)分析；加固技術(shù)

前言

振動(dòng)、沖擊、離心加速度等均是機(jī)械環(huán)境中比較常見的，這其中，振動(dòng)和沖擊對(duì)設(shè)備的影響最大，普通的、未經(jīng)加固的商用計(jì)算機(jī)非常容易出現(xiàn)故障，影響計(jì)算機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了保證計(jì)算機(jī)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，需要利用加固技術(shù)來提升計(jì)算機(jī)的牢固性，從而避免故障的發(fā)生。而應(yīng)用加固技術(shù)之前，需要先科學(xué)的分析加固計(jì)算機(jī)板卡振動(dòng)，接著以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)的合理性。

1 加固計(jì)算機(jī)板卡振動(dòng)分析

電源、主板、各種功能板卡、硬盤等為計(jì)算機(jī)的主要組成部分，起著核心作用的器件為主板，各種功能性的元器件都集中安裝在主板上，同時(shí)，板卡插口也設(shè)置在主板上，因此，為了承載這么多東西，主板面積比較大，受到振動(dòng)時(shí)，極易發(fā)生損壞。板卡包含內(nèi)存、聲卡、顯卡、網(wǎng)卡等，板卡上端及金手指插在機(jī)箱上面，當(dāng)機(jī)箱出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，板卡也會(huì)隨之一起振動(dòng)[1]。通過總線金手指，板卡與總線槽之間進(jìn)行電氣連接，金手指插入總線槽之后，內(nèi)部的金屬簧片發(fā)生彈性變形，輕壓在金手指上，當(dāng)板卡靜止時(shí)，金屬簧片與金手指相對(duì)靜止，接觸性良好，而當(dāng)板卡出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，總線槽內(nèi)部的金手指也會(huì)開始振動(dòng)，即使振動(dòng)的幅度比較小，金手指與金屬簧片之間的接觸電阻也會(huì)受到較大的影響，當(dāng)接觸電阻超出范圍時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)生故障，比如死機(jī)、重啟等。

通常，機(jī)房、辦公室、家庭為商用計(jì)算機(jī)的主要使用環(huán)境，環(huán)境的振動(dòng)并不存在，因此，通過螺釘即可實(shí)現(xiàn)加固，保證金手指與總線槽之間電氣接觸的可靠性。運(yùn)輸振動(dòng)是商用計(jì)算機(jī)面臨的主要振動(dòng)問題，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)包裝時(shí)，通過緩沖或隔震的方法進(jìn)行包裝，可以有效的降低運(yùn)輸振動(dòng)。對(duì)于加固計(jì)算機(jī)來說，在強(qiáng)烈振動(dòng)環(huán)境中，計(jì)算機(jī)依然可以正常的工作，這就要求板卡與計(jì)算機(jī)之間具有非常高的接觸可靠性，經(jīng)過相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)之后，有效的提升計(jì)算機(jī)板卡的牢固性，避免計(jì)算機(jī)出現(xiàn)死機(jī)等故障。

2 加固計(jì)算機(jī)板卡的設(shè)計(jì)方案

2.1 冷板式加固設(shè)計(jì)方案

工控型計(jì)算機(jī)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，在對(duì)板卡進(jìn)行加固時(shí)，添加了一個(gè)壓緊的橫梁，放置在板卡的上方，減少了板卡在總線槽內(nèi)的移動(dòng)，保證了穩(wěn)固性，但橫梁的設(shè)置增加了計(jì)算機(jī)內(nèi)零件的數(shù)量，影響了通風(fēng)散熱性能，同時(shí)，提高了維修的難度。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)板卡加固方案中，對(duì)工控型計(jì)算機(jī)的加固方案進(jìn)行了改良，即沿著板卡的長度方向，分別設(shè)置壓緊梁，在實(shí)現(xiàn)加固的同時(shí)也存在著一定的問題，如下自由邊的振動(dòng)位移無法進(jìn)行有效地限制，板卡自身法向的振動(dòng)位移無法控制等。基于此，在綜合兩種加固方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了冷板式加固方案，也就是通過結(jié)構(gòu)安裝件，將板卡固定在冷板上，在冷板下面，設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)向銷與機(jī)箱的導(dǎo)向孔，對(duì)下端面的位移進(jìn)行有效限制，并為金手指與總線槽實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，而在冷板上面，設(shè)有兩個(gè)安裝孔，用于與機(jī)箱的固定[2]。冷板式加固方案具有比較多的優(yōu)點(diǎn)，比如在振動(dòng)環(huán)境下，由于鋁板或鋼板為冷板的材料，因此產(chǎn)生的振動(dòng)位移比較小；在冷板上固定計(jì)算機(jī)板卡，板卡自身的強(qiáng)度得到有效的提高；在導(dǎo)向銷與固定孔的作用下，機(jī)箱與冷板之間實(shí)現(xiàn)多個(gè)方向的固定，比較好的限制了金手指在總線槽內(nèi)的振動(dòng)位移；可便利的安裝輔助結(jié)構(gòu)件，從而良好的復(fù)制支撐和固定板卡上的大質(zhì)量塊元件，有效控制板卡自身的法向位移。但冷板式加固方案還存在一定的缺點(diǎn)，如在振動(dòng)沖擊條件下，總線板與冷板的激振力分別施加在總線板和冷板上，受到總線槽固有結(jié)構(gòu)的影響，板卡金手指與總線槽之間的振動(dòng)位移無法徹底的消除。

2.2 改進(jìn)后的冷板式加固方案

鑒于上述冷板式加固方案存在的缺點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，以便于更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)板卡振動(dòng)的控制，提升計(jì)算機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的總線槽內(nèi)部，接觸件為金屬簧片，改進(jìn)方案中，將其變?yōu)殡p曲線網(wǎng)式針指形連接器，從而將接觸件的電氣連接穩(wěn)固性顯著的提升。具體說來，冷板式加固方案的改進(jìn)措施可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：①總線板的連接器選為雙曲線網(wǎng)式；②設(shè)置過渡板，使之與總線板相配套；③在冷板上安裝板卡及過渡板；④在總線板上安裝冷板[3]。改進(jìn)之后的冷板式加固方案不僅具備原來方案中的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，還具備自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如板卡與過渡板共同安裝在冷板上，承受相同的激振力，相對(duì)位移并不存在；通過雙曲線網(wǎng)式連接器的高可靠性，上述方案實(shí)施之后依然存在的相對(duì)位移有效的克服；在過渡板上，轉(zhuǎn)接接口的數(shù)量可以設(shè)置數(shù)個(gè)，作為板卡的對(duì)外接口；將冷板安裝在總線板上時(shí)，冷板以插件的形式進(jìn)行安裝，插件插拔的過程中，連接器不需要進(jìn)行任何操作，提升了維修的便利性。

3 結(jié)論

板卡是計(jì)算機(jī)重要的組成部分，有利于保證計(jì)算機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。振動(dòng)環(huán)境下，板卡與機(jī)箱一同振動(dòng)，導(dǎo)致板卡金手指與總線槽之間的電氣連接可靠性降低，進(jìn)而造成計(jì)算機(jī)死機(jī)、重啟等，影響運(yùn)行。通過改進(jìn)之后的冷板式加固方案的實(shí)施，可有效的加強(qiáng)計(jì)算機(jī)板卡的牢固性，提升板卡金手指與總線槽接觸的可靠性，保證計(jì)算機(jī)安全、可靠性的運(yùn)行。

[1]陳志列，陳敬毅，龐觀士，等.便攜式軍用移動(dòng)加固計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)[J].兵工自動(dòng)化，2012（11）：14～17.

[2]楊明明，白振岳，董進(jìn)喜，等.淺析達(dá)克羅技術(shù)在加固計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（01）：119～120.

[3]李昊.隔振設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)控制模塊上的應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2013（01）：141～142.

TP302

A

1004-7344（2016）01-0282-01

2015-12-1

陳金文（1987-），男，山東青州人，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)及其外部設(shè)備。