航空插頭及專用拆卸工具設(shè)計(jì)*

周開(kāi)華 李志華

(海軍蚌埠士官學(xué)校兵器系水雷反潛教研室 蚌埠 233012)

1 引言

在較為復(fù)雜的工業(yè)自控領(lǐng)域中,我們經(jīng)常需要使用包在一根電纜內(nèi)的多股電纜芯線來(lái)同時(shí)傳輸多路電信號(hào),并且需要該電纜線在連接處能夠很方便地?cái)嚅_(kāi)或連接,以便于檢查和維修設(shè)備等等。為此人們開(kāi)始使用這種插針、插孔組合的接插連接件,采用插拔連接的方式來(lái)確保準(zhǔn)確傳輸信號(hào),牢固連接以及方便迅速地連接與斷開(kāi)。起初這種連接件多用于飛機(jī)制造等航空領(lǐng)域,因此,它也經(jīng)常被俗稱為“航空插頭”。

2 航空插頭分類、結(jié)構(gòu)

在裝(設(shè))備中,運(yùn)用了各式樣的接插件,為使用、維護(hù)、修理和更換器件提供了方便。其中,航空插頭接插件使用更為廣泛。航空插頭因其最初用在航空領(lǐng)域而得名,現(xiàn)廣泛應(yīng)用于航海、航天、電力、軍事等領(lǐng)域,適用于電器設(shè)備及各類儀器儀表之間的線路連接。

2.1 常用的分類方法

1)按外形分:圓形航空插頭、矩形航空插頭。

圓形航空插頭由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在軍事裝備上(航空、航天)用量最大。矩形航空插頭由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單更多的是用于電子設(shè)備的印制線路板上。

2)按結(jié)構(gòu)分:

按連接方式:螺紋連接、卡口(快速)連接、卡鎖連接、推拉式連接、直插式連接等;

按接觸體端連接形式:壓接,焊接,繞接;螺釘(帽)固定;

按環(huán)境保護(hù)分:耐環(huán)境航空插頭和普通航空插頭。

2.2 航空插頭結(jié)構(gòu)

航空插頭由固定端航空插頭(以下稱插座),自由端航空插頭(以下稱插頭)組成。插座通過(guò)其方(圓)盤(pán)固定在用電部件上(個(gè)別還采用焊接方式),插頭一般接電纜,通過(guò)連接螺帽實(shí)現(xiàn)插頭、插座連接。

航空插頭由殼體、絕緣體、接觸體三大基本單元組成。如圖1所示。

圖1 航空插頭結(jié)構(gòu)示意圖

殼體—航空插頭殼體是指插頭插座的外殼、連接螺帽、尾部附件。外殼作用是保護(hù)絕緣體和接觸體(插針插孔的通稱)等航空插頭內(nèi)部零件不被損傷。上面的定位鍵或定位槽保證插頭與插座定位。連接螺帽用于插頭與插座連接和分離。尾部附件用于保護(hù)導(dǎo)線與接觸體端連接處不受損傷并用于固定電纜。殼體還具有一定電磁屏蔽作用。

殼體一般采用鋁合金加工(機(jī)加、冷擠壓、壓鑄)而成。鋼殼體多用于玻璃封焊和耐高溫航空插頭。

圖2 絕緣體結(jié)構(gòu)圖

絕緣體—由裝插針絕緣體、裝插孔絕緣體、界面封嚴(yán)體、封線體等組成如圖2所示。用以保持插針插孔在設(shè)定位置上,并使各個(gè)接觸體之間及各接觸體與殼體之間相互電氣絕緣。通過(guò)絕緣體加界面封嚴(yán)體和封線體取得封嚴(yán)措施,來(lái)提高航空插頭的耐環(huán)境性能。

為適應(yīng)產(chǎn)品的耐高溫,低溫,阻燃,保證零件幾何尺寸穩(wěn)定可靠。絕緣體大都采用熱固塑料模塑成形。界面封嚴(yán)體、封線體采用硅橡膠模壓等成形。

接觸體—是插針插孔總稱,分為焊接式、壓接式和繞接式等,用來(lái)實(shí)現(xiàn)電路連接。插針插孔是航空插頭關(guān)鍵元件,它直接影響著航空插頭的可靠性。插針插孔大多采用導(dǎo)電性能良好的彈性銅合金材料機(jī)加工而成,表面采用鍍銀鍍金達(dá)到接觸電阻小及防腐蝕的目的。

3 航空插頭的優(yōu)缺點(diǎn)

通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)以及結(jié)合我們平時(shí)的使用體會(huì),航空插頭既有優(yōu)點(diǎn),也存在不足。

3.1 航空插頭的優(yōu)點(diǎn)

一是具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。航空插頭殼體采用高強(qiáng)度鎂鋁合金,強(qiáng)度高,經(jīng)久耐用。絕緣體采用熱固塑料模塑成形,耐高、低溫,耐腐蝕、密閉防潮、絕緣性好,適用于較惡劣的環(huán)境,有較好的環(huán)境適應(yīng)性。

二是連接牢固,方便快捷?？谑竭B接螺帽、螺紋式連接螺帽,能使插頭與插座之間牢固相連,不易脫落,可實(shí)現(xiàn)快速、防錯(cuò)插連接。外殼加屏蔽環(huán)能保證360°電磁干擾屏蔽能力。

三是導(dǎo)電性能好,接觸可靠。接線體的插針強(qiáng)度高,插孔彈性好,兩者配合能緊密吻合,導(dǎo)電性能好,接觸可靠。

3.2 航空插頭的缺點(diǎn)

當(dāng)殼體內(nèi)接觸體插針或插孔與導(dǎo)線脫落或電纜內(nèi)導(dǎo)線折斷時(shí),很難實(shí)施殼體內(nèi)導(dǎo)線的更換修理。一是不易打開(kāi)殼體。為了封裝絕緣體,殼體分為兩節(jié),且兩節(jié)之間通過(guò)反螺紋旋接,其外表沒(méi)有任何提示。由于大多數(shù)人士事先對(duì)航空插頭的結(jié)構(gòu)不是很了解,不清楚殼體間配合是反螺紋連接,往往認(rèn)為是順時(shí)針上緊,逆時(shí)針旋松,加上沒(méi)有合適的操作工具,結(jié)果將插頭或插座擰壞,造成人為破壞。二是導(dǎo)線與接線體的連接較困難。盡管導(dǎo)線與接線體連接方式有焊接式、壓接式和繞接式等多種,但不管哪種連接,導(dǎo)線與接線體的連接都不是很容易。焊接式連接要求選用電烙鐵符合要求,溫度不能過(guò)高,否則對(duì)絕緣體有損傷;壓接式連接要求壓力調(diào)節(jié)器(如圖3所示)壓力調(diào)節(jié)合適,壓接深度適當(dāng),壓接深度太大,有壓碎接線體的危險(xiǎn)。壓接深度不夠,有斷電、接觸不良的危險(xiǎn);繞接式連接容易松動(dòng),需多重繞接。

圖3 壓力調(diào)節(jié)器

4 航空插頭的使用與檢修

4.1 航空插頭的使用

我們發(fā)現(xiàn),很多裝(設(shè))備使用航空插頭作為電氣連接,但幾乎看不到航空插頭使用說(shuō)明,對(duì)于裝(設(shè))備操作使用維護(hù)者來(lái)說(shuō),由于對(duì)其結(jié)構(gòu)不清楚,難免引起操作失誤或損壞航空插頭。為了正確使用裝(設(shè))備和減少不必要的故障出現(xiàn),我們?cè)谑褂没驒z修之前,必須弄清楚航空插頭號(hào)的結(jié)構(gòu)和使用方法。使用過(guò)程中,需注意以下問(wèn)題,一是插頭插座要對(duì)準(zhǔn)插入。二是搞清連接螺帽的鎖緊形式,使連接螺帽扣緊到位。三是插拔電纜時(shí),不能拽電纜,要拿捏航空插頭進(jìn)行插拔,避免電纜扯斷或電線與接觸體脫落。

4.2 航空插頭的檢修

針對(duì)裝(設(shè))備出現(xiàn)通訊不暢、通訊中止等現(xiàn)象,我們首先要檢查航空插頭的外表,發(fā)現(xiàn)破損、連接不牢靠時(shí),需要更換新的航空插頭。其次,通過(guò)檢查電纜,發(fā)現(xiàn)有斷線或電纜從接線體脫落時(shí),需更換新的電纜并與接線體連接。在拆卸已與線束或電纜連接好的尾部附件時(shí),在放松電纜夾之前,不得擰動(dòng)尾部附件上的連接螺母,否則有可能損傷航空插頭、芯線或端點(diǎn)。擰連接螺母前,應(yīng)先松開(kāi)螺紋防松裝置(防松螺釘、防松圈、保險(xiǎn)絲等)。

4.3 航空插頭的檢修工具

航空插頭檢修工具有以下幾種,一是拆裝工具,由于航空插頭的型號(hào)種類比較多,結(jié)構(gòu)差異較大,到目前為止,還沒(méi)有與之配套的拆裝工具。二是電烙鐵。這種工具主要是適用于焊接式接觸體。三是壓力調(diào)節(jié)器,用于壓接式接觸體。四是剝線鉗,用于電纜的絕緣層剝削。五是鑷子、尖嘴鉗等,用來(lái)夾持或纏繞電線等。

5 航空插頭拆裝工具的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)

在前面多次提到,航空插頭拆卸分解時(shí),由于沒(méi)有與之配套的專用工具,造成分解困難或造成人為損壞。為了提高檢修質(zhì)量,防止人為損壞,我們根據(jù)航空插頭的型號(hào)并結(jié)合工作實(shí)際開(kāi)發(fā)了一種專用拆裝工具。通過(guò)檢驗(yàn),這種專用工具非常實(shí)用。

圖4 航空插頭專用工具

這種工具設(shè)計(jì)的基本思想一方面考慮航空插頭接口螺紋標(biāo)準(zhǔn)尺寸有不同的產(chǎn)品規(guī)格系列。如果設(shè)計(jì)成套筒扳手則需要與航空插頭規(guī)格向配套,則種類多,攜帶不方便。另一方面拆卸工具設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔、操作方便。第三拆卸工具應(yīng)通用化,即無(wú)論航空插頭對(duì)正孔數(shù)目及位置如何,都能快速進(jìn)行拆卸。

[1]周永華.電連接器的選擇[J].機(jī)電元件,1994(3)

[2]任國(guó)泰.電連接器基本知識(shí)(1)[J].機(jī)電元件,2004(1)

[3]任國(guó)泰.電連接器基本知識(shí)(2)[J].機(jī)電元件,2004(2)

[4]任國(guó)泰.電連接器基本知識(shí)(3)[J].機(jī)電元件,2004(3)

[5]楊?yuàn)^為.航天電連接器的選用[J].機(jī)電元件,2000(4)

[6]楊?yuàn)^為.軍用電連接器的應(yīng)用及發(fā)展[J].機(jī)電元件,2007(9)

[7]葉紅雨.同軸電連接器設(shè)計(jì)要點(diǎn)及計(jì)算[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2008(1)

[8]王宏霞,董文亮.航空電連接器標(biāo)準(zhǔn)分析[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量,2005(3)