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低频电缆组装件设计原则与要求

2020-07-28 16:42
可靠性杂坛
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电子产品高性能、小型化、轻型化的需求,使低频电缆组装件朝着集成化、小型化、标准化、高可靠、长寿命的方向发展。特别是在航空、航天、兵器、舰艇等军用武器装备中,要求设备具有更好的环境适应性,能在强振动冲击、高低温交变、盐雾腐蚀等环境下使用。因此,对装备用低频电缆组装件的性能要求也不断提高,要求其具有较严格的加工和装配精度、坚固可靠的结构,并能经受高等级的试验等。

为保证装备用低频电缆组装件的制造质量,在设计过程中,应充分考虑设计的工艺性,避免因设计的工艺性缺陷造成生产质量隐患。设计工艺性的好坏主要体现在电缆组装件的可生产性、可操作性、可靠性和安全性等方面。

设计装备用低频电缆组装件时,一般应遵循以下原则:

① 电连接器、导线、电缆线及相关材料的选用,应符合相关设计标准和工艺技术标准的要求。在同一系统中,应尽可能减少电连接器、导线和电缆线的品种、规格,尽量减少转接次数。

② 导线、电缆线的芯线应与电连接器接触件焊槽(杯)或压接端子相匹配,电缆外径应与电连接器尾罩出线口内径匹配。

③ 首次采用的新技术、新型电连接器和导线、电缆线及材料及当前尚不成熟的设计工艺性要求与工艺技术,都必须经过充分的工艺试验和环境试验,予以验证和确认。

④ 产品结构的布局,应充分考虑电缆的敷设、安装、防护与加固所需要的合理路线、位置、空间和距离,同时应保证电连接器插拔所必需的安全操作空间及安全敷设距离,严禁形成电连接器插拔与检验盲区。

⑤ 应选取抗干扰的电连接器、导线和电缆线等,并采用合理的防护、屏蔽和接地措施,以保证良好的电磁兼容性。

⑥ 应尽可能满足电缆轻量化和经济性的设计要求。

⑦ 应保证电缆设计的可生产、可维修、可安装和可靠。

装备用低频电缆组装件(也称电缆网)的设计内容主要包括电连接器和导线的选择、导线与电连接器焊槽的匹配、电缆束与电连接器尾罩出线口的匹配、电连接器接点分配、电缆网的结构设计及敷设、防护、加固等方面的内容。

一、电连接器的选用

装备用低频电缆组装件与整机配合使用,为适应各种军事环境和军用场合,通常要求电连接器具有较宽的工作温度范围(-55~125℃甚至-65~200℃),并具有良好的抗腐蚀、耐潮湿、耐高冲击和振动、耐高低温交变、耐低气压、耐盐雾、防沙尘和防霉菌性能,同时还应具有低而稳定的接触电阻,保证电信号不中断。

一般使用时,装备上单机与单机间的连接,大都选用圆形电连接器,一小部分选用矩形电连接器。矩形电连接器更多地用于单机内部电路板之间或电路板与单板I/O接口之间的连接。

进行电连接器选择时,一般应注意以下要素:

(1)规格型号选择

① 电参数:优先考虑系统使用电压、电流的要求,电连接器的耐电压和额定电流应满足系统要求;电连接器接触件应与使用的导线相匹配;对于低阻抗电路,还应考虑电连接器的接触电阻不能影响系统工作。

② 尺寸:电连接器所占据的空间和尺寸限度首先要满足系统需要,在此基础上优选接触件间距小的电连接器,以减少空间占用,并减轻质量。

③ 结构:系统工作时有剧烈振动和冲击时,容易引起电连接器的绝缘安装板出现裂纹、导线与接触件连接处断裂,甚至引起接触对分离等现象。为防止振动和冲击引起电连接器的分离,优选有安全、可靠锁紧方式的电连接器(如可选择绝缘安装板与外壳间有胶圈、弹性绝缘安装板有减振或缓冲作用的电连接器);为防止线缆与电连接器连接处的过度受力,可选择有夹紧线束功能的线夹式尾罩附件;为便于安装、维修,可选用能快速插拔的电连接器等。

④ 接触件端接方式:电连接器中最常用的接触件端接方式有焊接和压接两种。导线与接触件的焊接质量与操作者的技能密切相关,同时其焊接可靠性检测相对较难,因此在条件允许的情况下,应尽量选择接触件端接方式为压接式的电连接器,利用压接设备、工具及检测仪器保证产品质量,减小个人技能差别对产品质量造成影响。

⑤ 安装方式:电连接器的法兰盘有前安装型和后安装型两类。前安装是将插座尾端从安装面板前面穿过安装孔予以安装,当插座连接电缆后,由于尾端有电缆束,前安装不易实现。而采用后安装的插座,则不存在这个问题。前安装较为方便。后安装方式要求设备面板的厚度与插座相匹配,因此,需要进行专门的设计。在选用时,可根据系统安装要求和电连接器特点进行综合考虑。

⑥ 环境参数:在使用和运输过程中,所处环境对电连接器的性能有显著影响。使用环境恶劣时,应尽量选用耐受能力强的电连接器;需要考虑潮湿、防水、密封等要求时,应选择密封性好的电连接器;在空气稀薄的高空使用时,电连接器的耐电压值会下降,选型时应注意系统使用环境及对电连接器的耐电压要求。

⑦ 尽量选用标准化的电连接器,使产品具有通用性。

(2)载流量选择

载流量是电缆组件能否可靠使用的重要参数之一,载流量一般用额定工作电流表示,影响电缆组件载流量的因素包括导线和电连接器接触件的载流量。

电连接器接触件的端接方式主要分焊接和压接两种,不同型号的电连接器适配了不同代号的接触件,而不同代号的接触件对应的工作电流是不一样的,选用时注意不能超载工作。表1列举了几款常用电连接器接触件的额定电流值。不同生产厂家的产品,由于结构和生产工艺的差别,在具体数值上会存在一些差异。

表1 常用电连接器接触件额定电流值

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