加固計算機板卡振動分析與設計探討

陳金文

（山西國營大眾機械廠軍用加固外設研究所）

加固計算機板卡振動分析與設計探討

陳金文

（山西國營大眾機械廠軍用加固外設研究所）

在振動環境下，計算機板卡會受到比較大的影響，從而導致計算機運行出現死機、重啟等問題。加固技術是有效解決這一問題的方法，現有的加固技術已經無法滿足惡劣環境下降低板卡振動位移的要求，需要設計新的加固技術來進行加固。本文在對加固計算機板卡振動分析的基礎上，探討了加固計算機板卡的設計方案，旨在提高計算機板卡在惡劣條件下的穩定性，提升計算機運行的安全性。

計算機板卡；振動分析；加固技術

前言

振動、沖擊、離心加速度等均是機械環境中比較常見的，這其中，振動和沖擊對設備的影響最大，普通的、未經加固的商用計算機非常容易出現故障，影響計算機運行的穩定性。為了保證計算機能夠穩定的運行，需要利用加固技術來提升計算機的牢固性，從而避免故障的發生。而應用加固技術之前，需要先科學的分析加固計算機板卡振動，接著以此為依據進行設計，保證設計的合理性。

1 加固計算機板卡振動分析

電源、主板、各種功能板卡、硬盤等為計算機的主要組成部分，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，板卡插口也設置在主板上，因此，為了承載這么多東西，主板面積比較大，受到振動時，極易發生損壞。板卡包含內存、聲卡、顯卡、網卡等，板卡上端及金手指插在機箱上面，當機箱出現振動時，板卡也會隨之一起振動[1]。通過總線金手指，板卡與總線槽之間進行電氣連接，金手指插入總線槽之后，內部的金屬簧片發生彈性變形，輕壓在金手指上，當板卡靜止時，金屬簧片與金手指相對靜止，接觸性良好，而當板卡出現振動時，總線槽內部的金手指也會開始振動，即使振動的幅度比較小，金手指與金屬簧片之間的接觸電阻也會受到較大的影響，當接觸電阻超出范圍時，計算機會發生故障，比如死機、重啟等。

通常，機房、辦公室、家庭為商用計算機的主要使用環境，環境的振動并不存在，因此，通過螺釘即可實現加固，保證金手指與總線槽之間電氣接觸的可靠性。運輸振動是商用計算機面臨的主要振動問題，在進行計算機包裝時，通過緩沖或隔震的方法進行包裝，可以有效的降低運輸振動。對于加固計算機來說，在強烈振動環境中，計算機依然可以正常的工作，這就要求板卡與計算機之間具有非常高的接觸可靠性，經過相應的加固設計之后，有效的提升計算機板卡的牢固性，避免計算機出現死機等故障。

2 加固計算機板卡的設計方案

2.1 冷板式加固設計方案

工控型計算機廣泛地應用于工業控制領域，在對板卡進行加固時，添加了一個壓緊的橫梁，放置在板卡的上方，減少了板卡在總線槽內的移動，保證了穩固性，但橫梁的設置增加了計算機內零件的數量，影響了通風散熱性能，同時，提高了維修的難度。在傳統的計算機板卡加固方案中，對工控型計算機的加固方案進行了改良，即沿著板卡的長度方向，分別設置壓緊梁，在實現加固的同時也存在著一定的問題，如下自由邊的振動位移無法進行有效地限制，板卡自身法向的振動位移無法控制等。基于此，在綜合兩種加固方案的基礎上，設計了冷板式加固方案，也就是通過結構安裝件，將板卡固定在冷板上，在冷板下面，設有兩個導向銷與機箱的導向孔，對下端面的位移進行有效限制，并為金手指與總線槽實現導向，而在冷板上面，設有兩個安裝孔，用于與機箱的固定[2]。冷板式加固方案具有比較多的優點，比如在振動環境下，由于鋁板或鋼板為冷板的材料，因此產生的振動位移比較小；在冷板上固定計算機板卡，板卡自身的強度得到有效的提高；在導向銷與固定孔的作用下，機箱與冷板之間實現多個方向的固定，比較好的限制了金手指在總線槽內的振動位移；可便利的安裝輔助結構件，從而良好的復制支撐和固定板卡上的大質量塊元件，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，如在振動沖擊條件下，總線板與冷板的激振力分別施加在總線板和冷板上，受到總線槽固有結構的影響，板卡金手指與總線槽之間的振動位移無法徹底的消除。

2.2 改進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，對其進行改進，以便于更好的實現對板卡振動的控制，提升計算機運行的穩定性。在傳統的總線槽內部，接觸件為金屬簧片，改進方案中，將其變為雙曲線網式針指形連接器，從而將接觸件的電氣連接穩固性顯著的提升。具體說來，冷板式加固方案的改進措施可從以下幾個方面進行：①總線板的連接器選為雙曲線網式；②設置過渡板，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]。改進之后的冷板式加固方案不僅具備原來方案中的所有優點，同時，還具備自身獨特的優點，如板卡與過渡板共同安裝在冷板上，承受相同的激振力，相對位移并不存在；通過雙曲線網式連接器的高可靠性，上述方案實施之后依然存在的相對位移有效的克服；在過渡板上，轉接接口的數量可以設置數個，作為板卡的對外接口；將冷板安裝在總線板上時，冷板以插件的形式進行安裝，插件插拔的過程中，連接器不需要進行任何操作，提升了維修的便利性。

3 結論

板卡是計算機重要的組成部分，有利于保證計算機運行的安全性與穩定性。振動環境下，板卡與機箱一同振動，導致板卡金手指與總線槽之間的電氣連接可靠性降低，進而造成計算機死機、重啟等，影響運行。通過改進之后的冷板式加固方案的實施，可有效的加強計算機板卡的牢固性，提升板卡金手指與總線槽接觸的可靠性，保證計算機安全、可靠性的運行。

[1]陳志列，陳敬毅，龐觀士，等.便攜式軍用移動加固計算機的關鍵技術[J].兵工自動化，2012（11）：14～17.

[2]楊明明，白振岳，董進喜，等.淺析達克羅技術在加固計算機上的應用[J].電子技術與軟件工程，2014（01）：119～120.

[3]李昊.隔振設計在計算機控制模塊上的應用[J].機械管理開發，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，研究方向為計算機及其外部設備。