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极端环境条件下的圆形连接器发展
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极端环境条件下的圆形连接器发展

2021-07-22 09:28:13 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译 作者:Achim Raad

【哔哥哔特导读】圆形连接器经典设计通常集中在材料、耦合机制、保护级别,以及在恶劣环境下应用可靠性上。

圆形连接器经典设计通常集中在材料、耦合机制、保护级别,以及在恶劣环境下应用可靠性上。

功率、信号和高速对现代电子产品至关重要,而安全互连耦合机制对其传输的可靠性和完整性很关键。在我们日益受数据驱动的社会中,这些基本需求正在渗透到几乎每个市场和应用环境中,包括每个运输部门遇到的恶劣环境。

在恶劣环境下许多因素会危及连接器接头的可靠连接。功率、信号和数字传输的完整性可能会被振动、冲击、极端温度、压力,飞溅的水、化学物质、灰尘、污垢、以及液体的侵入等所破坏。有些极端情况会影响操作员完成正常操作,比如车辆作为耦合器的圆形连接器。

圆形连接器广泛应用于交通市场和其它各种场所。这些连接器有各种配置和耦合机制,其中许多连接器能确保在振动、冲击、灰尘和水进入、极端温度的环境中的信号和高速数据的可靠传输。

各种危险因素如何影响连接器?

极端温度和压力:温度或压力的极端变化会导致材料的快速膨胀和收缩。在这些危险环境下的应用中部署连接器,耦合机构必须能够承受各种影响,防止可能导致短路或直接故障的因素进入。运输工业,如建筑和农业设备、铁路设备和重型卡车常在极端气候下运行,所以这些机器中的连接器必须能够忍受高温和寒冷。

渗入(Ingress):当连接器应用在灰尘、污垢、沙子、飞溅水、雨水、洪水淹没、化学清洁剂或机油的环境中时,可能会产生堵塞。圆形连接器的密封等级是防止液体进入和异物渗入的关键,即使在压力下也能确保功能的可靠性。污染物渗入可能会导致内部电路短路,引起设备故障。用于制造这些连接器的材料,包括壳、密封和绝缘体,必须具备防水性能,其结构必须坚固。

在工业控制应用中,对化学物质、水和湿度的抵抗力通常至关重要。例如,在半导体制造工厂中,许多化学物质和水用于蚀刻和清洗晶片。在这些领域,连接器必须具备密封等级,防止液体渗入。水下应用的连接器还需要可靠的耦合机制来保持密封防水。带有军用级螺纹的圆形连接器都适用于这两种应用。

基于MIL-C-5015标准,ITT Cannon的CA螺纹系列圆形金属连接器服务于全球恶劣环境的商业、军事、工业和重型车辆应用。

冲击和振动:振动具有连续正弦波的特征,可对互连件的寿命和可靠性产生负面影响。没有专用设备无法检测到振动可能对连接有害。另一方面,突然加速或减速引起的冲击力,在连接器上遭受冲击可能特别严重。振动和冲击的主要区别是频率和振幅。

振动可以通过不均匀表面和其它简单的、看似无害的因素引起。工业、运输、军用和航空航天设备的发动机经常受到冲击和振动。在这种应用中使用的连接器组件必须经过严格设计,在高冲击和振动环境下仍保持紧密配合。如果连接器在这些环境中变得有点松动,它可能会损坏内部接触点,因为即使是在振动下的轻微运动也会迅速破坏部件。

辐射:紫外线辐射在航空电子设备和其它航空航天设备中很常见,会导致塑料恶化。

恶劣环境下的连接器耦合方法

螺纹联轴器:螺纹联轴器非常可靠。然而,螺纹配对可能比较麻烦,因为确切的停止位置可能很难确定。如果旋转太过,有脱螺纹的风险。如果旋转不够,会松动并失去对冲击、振动的抵抗力。如果没有明显的端部位置,则可能需要进行扭矩测试。

ITT Cannon的MKJ系列连接器

ITT Cannon的MKJ系列连接器,包括MKJ5三启动棘轮连接器(左)和MKJ1双启动连接器(右)比标准军用级连接器小52%,轻71%,但在恶劣环境下具有类似的高可靠性性能。如果不需要扭矩,多螺纹线程耦合系统可以提供标准螺程耦合的安全性,同时更快、更容易配合。常规螺纹联轴器有一个起点,而三线程螺纹联轴器有三个起点。双线程螺纹联轴器具有类似的特性,比三线程联轴器有更多的咬痕,并覆盖更多的转弯距离。一些供应商的螺纹连接器在配合壳上也有一个指示器(例如,线或点),可提供配合完全的视觉确认。然而,当需要精确旋扭时,特别是在紧密空间中,比如在运输应用中,很难在螺纹耦合器上使用工具。在这种情况下,刺刀式联轴器可能是更好的选择。

刺刀式联轴器:与螺纹联轴器不同,刺刀联轴器有一个有形的末端位置。一些刺刀式的联轴器是弹簧加载的,当它们进入位置时提供声音和触觉反馈,还有一些结合了视觉、听觉和触觉确认功能,最大限度地确保安全配合。

ITT Cannon的CA湾联炮连接器只需要120°转弯,即可在恶劣条件下快速、安全地锁定连接器。

与螺纹联轴器一样,刺刀式联轴器也提供可靠连接,可承受冲击、振动,具备密封等级。它们只需要牢牢的抓住和配合。有些型号比螺纹耦合器需要更长的时间,特别是当需要大量的手工来旋扭时。

刺刀式连接机构(左)和图表(右)显示了配合前(顶部)和配合后(底部)的内部弹簧结构。

夹锁联轴器:夹锁,或安全推拉式联轴器,是圆形连接器的另一个正锁定方式。夹锁联轴器有一个小锁存系统,可安全地夹推拉式连接器,通常有一个方便的指示器,如线或一个点,内部锁存系统可建立一个安全的连接。夹锁联轴器也提供了积极的反馈,安装人员可以看到和感觉到锁定,并在恶劣环境应用中表现良好。此外,夹紧锁不像其它连接风格那样需要足够的空间来抓住、安装和配对,这使得它们非常适合空间有限的应用。夹紧锁连接器非常适合用于运输、商业航空航天、导弹系统、弹药和医疗诊断和监测设备等。

ITT Cannon通用MKJ夹锁小型圆形连接器小、轻、坚固、价格具有竞争力,并了最初为汽车行业设计的夹锁锁定系统。

分离联轴器:在恶劣环境应用中,通用性同样需要具有高水平性能和可靠性。许多军事应用中,特别是士兵可穿戴应用,如现场通信设备,连接器必须是轻量级、性能佳和安全的,但也能够快速断开连接,避免电缆堵塞和阻碍士兵行动障碍。这种现象在极端情况,甚至可能与性命相关。分离式联轴器在正常使用条件下提供安全、正向的锁紧,但是,如果电缆被某个东西卡住,并达到一定数量的拉力,联轴器会松开而不会损坏连接器、触点或设备。分离式连接器还可调。例如,ITT Cannon的分离联轴器采用了倾斜固定弹簧设计,允许用户调整连接器的松开拉力,并通过O形密封,防止液体或灰尘进入。有些供应商还提供完全锁定的分离连接器。

ITT Cannon微型圆形MKJ4分离连接器

ITT Cannon微型圆形MKJ4分离连接器可快速轻松交配和脱配,并坚固抵抗高温、振动、冲击、淹没和化学物质。MKJ连接器也大约是传统38999布局的大小和重量的一半。

低成本、轻型联轴器:在某些恶劣环境应用中,耐久性不如其它应用重要。在这些情况下,坚固但很轻的塑料联轴器提供了合适功能。例如,医疗环境可能需要轻质、可穿戴、分离的联轴器,不受液体的影响,而且成本足够低廉,可以用作一次性使用。塑料壳分离连接器是这些应用的理想选择。设计人员必须权衡预期操作环境中存在的各种危险,选择可在其应力类型下运行的圆形连接器。

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