航空插頭及專用拆卸工具設計*

周開華 李志華

(海軍蚌埠士官學校兵器系水雷反潛教研室 蚌埠 233012)

1 引言

在較為復雜的工業自控領域中,我們經常需要使用包在一根電纜內的多股電纜芯線來同時傳輸多路電信號,并且需要該電纜線在連接處能夠很方便地斷開或連接,以便于檢查和維修設備等等。為此人們開始使用這種插針、插孔組合的接插連接件,采用插拔連接的方式來確保準確傳輸信號,牢固連接以及方便迅速地連接與斷開。起初這種連接件多用于飛機制造等航空領域,因此,它也經常被俗稱為“航空插頭”。

2 航空插頭分類、結構

在裝(設)備中,運用了各式樣的接插件,為使用、維護、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域而得名,現廣泛應用于航海、航天、電力、軍事等領域,適用于電器設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構的特點在軍事裝備上(航空、航天)用量最大。矩形航空插頭由于其結構簡單更多的是用于電子設備的印制線路板上。

2)按結構分:

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;

按環境保護分:耐環境航空插頭和普通航空插頭。

2.2 航空插頭結構

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。插座通過其方(圓)盤固定在用電部件上(個別還采用焊接方式),插頭一般接電纜,通過連接螺帽實現插頭、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 航空插頭結構示意圖

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。外殼作用是保護絕緣體和接觸體(插針插孔的通稱)等航空插頭內部零件不被損傷。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。尾部附件用于保護導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 絕緣體結構圖

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

為適應產品的耐高溫,低溫,阻燃,保證零件幾何尺寸穩定可靠。絕緣體大都采用熱固塑料模塑成形。界面封嚴體、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,用來實現電路連接。插針插孔是航空插頭關鍵元件,它直接影響著航空插頭的可靠性。插針插孔大多采用導電性能良好的彈性銅合金材料機加工而成,表面采用鍍銀鍍金達到接觸電阻小及防腐蝕的目的。

3 航空插頭的優缺點

通過分析其結構以及結合我們平時的使用體會,航空插頭既有優點,也存在不足。

3.1 航空插頭的優點

一是具有良好的環境適應性。航空插頭殼體采用高強度鎂鋁合金,強度高,經久耐用。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,適用于較惡劣的環境,有較好的環境適應性。

二是連接牢固,方便快捷。卡口式連接螺帽、螺紋式連接螺帽,能使插頭與插座之間牢固相連,不易脫落,可實現快速、防錯插連接。外殼加屏蔽環能保證360°電磁干擾屏蔽能力。

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

3.2 航空插頭的缺點

當殼體內接觸體插針或插孔與導線脫落或電纜內導線折斷時,很難實施殼體內導線的更換修理。一是不易打開殼體。為了封裝絕緣體,殼體分為兩節,且兩節之間通過反螺紋旋接,其外表沒有任何提示。由于大多數人士事先對航空插頭的結構不是很了解,不清楚殼體間配合是反螺紋連接,往往認為是順時針上緊,逆時針旋松,加上沒有合適的操作工具,結果將插頭或插座擰壞,造成人為破壞。二是導線與接線體的連接較困難。盡管導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,溫度不能過高,否則對絕緣體有損傷;壓接式連接要求壓力調節器(如圖3所示)壓力調節合適,壓接深度適當,壓接深度太大,有壓碎接線體的危險。壓接深度不夠,有斷電、接觸不良的危險;繞接式連接容易松動,需多重繞接。

圖3 壓力調節器

4 航空插頭的使用與檢修

4.1 航空插頭的使用

我們發現,很多裝(設)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明,對于裝(設)備操作使用維護者來說,由于對其結構不清楚,難免引起操作失誤或損壞航空插頭。為了正確使用裝(設)備和減少不必要的故障出現,我們在使用或檢修之前,必須弄清楚航空插頭號的結構和使用方法。使用過程中,需注意以下問題,一是插頭插座要對準插入。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,不能拽電纜,要拿捏航空插頭進行插拔,避免電纜扯斷或電線與接觸體脫落。

4.2 航空插頭的檢修

針對裝(設)備出現通訊不暢、通訊中止等現象,我們首先要檢查航空插頭的外表,發現破損、連接不牢靠時,需要更換新的航空插頭。其次,通過檢查電纜,發現有斷線或電纜從接線體脫落時,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,在放松電纜夾之前,不得擰動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。擰連接螺母前,應先松開螺紋防松裝置(防松螺釘、防松圈、保險絲等)。

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種類比較多,結構差異較大,到目前為止,還沒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。三是壓力調節器,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,用來夾持或纏繞電線等。

5 航空插頭拆裝工具的開發與設計

在前面多次提到,航空插頭拆卸分解時,由于沒有與之配套的專用工具,造成分解困難或造成人為損壞。為了提高檢修質量,防止人為損壞,我們根據航空插頭的型號并結合工作實際開發了一種專用拆裝工具。通過檢驗,這種專用工具非常實用。

圖4 航空插頭專用工具

這種工具設計的基本思想一方面考慮航空插頭接口螺紋標準尺寸有不同的產品規格系列。如果設計成套筒扳手則需要與航空插頭規格向配套,則種類多,攜帶不方便。另一方面拆卸工具設計應盡量簡潔、操作方便。第三拆卸工具應通用化,即無論航空插頭對正孔數目及位置如何,都能快速進行拆卸。

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