某型飛機電連接器絕緣體斷裂故障分析及預(yù)防措施

劉長萍 劉建波 侯占國 李玉曉

摘要：對某型飛機JY系列電連接器多次發(fā)生絕緣體斷裂的故障進行了深入分析，找出了故障發(fā)生的原因，針對故障原因提出預(yù)防和改進措施，有效降低了電連接器絕緣體斷裂的故障發(fā)生率，保證了飛機電纜的修理質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電連接器;絕緣體;斷裂;分析

1 故障現(xiàn)象

某型飛機在部隊使用過程中，多次發(fā)生電連接器絕緣體斷裂故障。例如，因防滑剎車控制盒插座（JY2749系列）絕緣體斷裂（見圖1），造成剎車信號異常，導(dǎo)致飛機右側(cè)主機輪爆胎質(zhì)量事故;因燈光告警計算機上的插座（JY2749系列）絕緣體斷裂，發(fā)生“設(shè)備艙熱”虛警故障。由于該類故障比較隱蔽，不易被定位，給飛機的安全造成了很大的隱患。

2 原因分析

2.1 故障件結(jié)構(gòu)分析

該故障件采用的電連接器是JY I系列產(chǎn)品（結(jié)構(gòu)見圖2），該類電連接器符合GJB599A（MIL-DTL-38999K）I系列技術(shù)要求。

該類電連接器有“座（孔）+頭（針）”或“座（針）+頭（孔）”兩種連接形式，由于“座（孔）+頭（針）”為有源端連接方式，不適于在飛機成附件產(chǎn)品上使用，因此飛機成附件產(chǎn)品上普遍采用的是“座（針）+頭（孔）”的匹配方式。

故障電連接器所使用的絕緣體為裝孔絕緣體，電連接器內(nèi)的絕緣體材料為熱固性塑料，是接觸偶的裝配載體，起到接觸偶間以及接觸偶與殼體間的絕緣作用。該類電連接器的絕緣體較長，如果電連接器在使用過程中因插頭/座未完全分離并側(cè)向移動（非正常分離）時，易使絕緣體外圓與插頭殼體接觸，產(chǎn)生應(yīng)力。

由于該系列電連接器的結(jié)構(gòu)具有防斜插功能，但不具備防斜拔功能，當側(cè)向受力值大于絕緣體本身承載能力時，絕緣體會發(fā)生崩角（杠桿原理使接觸點受力過大）或整體斷裂（絕緣體根部臺階過渡處應(yīng)力集中）。

2.2 故障受力分析

通過對故障件的結(jié)構(gòu)進行分析，可知電連接器絕緣體是因外力造成的斷裂。

按照該絕緣體的實物及圖紙規(guī)定的尺寸進行三維模擬，如圖3所示。通過ANSYS軟件對絕緣體三維模型按照故障機理進行受力分析，以大徑端外圓定位，受力端為小徑端頭部，模擬施加力為50kg，如圖4所示。

因受力分析軟件目前只能分析金屬件，非金屬件的受力分析受組織均勻性影響，一直是力學(xué)界分析的難點，因此實際分析時以金屬材料代替，這種替代不影響受力區(qū)域分析，目的是查找是否存在受力薄弱處。具體受力分析結(jié)果見圖5。

由圖5可知，絕緣體在定位槽底部尖端處存在應(yīng)力集中點，受力水平最大，是結(jié)構(gòu)的受力薄弱處，并可判定在絕緣體受力破壞過程中應(yīng)力集中點首先發(fā)生破壞而產(chǎn)生裂紋（破壞起始源），裂紋產(chǎn)生后會迅速擴展，使絕緣體整體破壞。經(jīng)排查，確認絕緣體結(jié)構(gòu)在受力狀態(tài)下存在一定的薄弱點，此薄弱點與故障件裂紋位置基本吻合，均處于絕緣體定位臺階附近。由此確定絕緣體的斷裂原因是由于絕緣體的前端受力過大造成的。

2.3 故障原因分析

在對故障件的結(jié)構(gòu)和受力進行分析后發(fā)現(xiàn)，造成絕緣體斷裂的原因是分解、對接插頭/座時，在插頭/座未完全軸向分離或?qū)訒r便側(cè)向移動，使絕緣體端部承受異常的徑向外力，當受力超過了絕緣體的載荷能力后導(dǎo)致其斷裂。

由于JY2749系列電連接器屬“座配孔”型結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，該結(jié)構(gòu)特點的電連接器對拔卸操作要求較高，如果電纜的分解、修理、裝配人員對該類電連接器的結(jié)構(gòu)掌握不全、操作方法不熟練、操作培訓(xùn)不充足時，容易造成操作人員拔卸電連接器時操作不當。

由于電連接在飛機上的安裝位置不同，存在諸如操作空間狹小、安裝現(xiàn)場視線受阻、插頭接線后后端較重等缺陷，無法保證插頭/座的正常連接和分離，而使電連接器的絕緣體端部承受較大的載荷。當受力超過了絕緣體的承載能力后，導(dǎo)致絕緣體斷裂。

3 預(yù)防措施

針對上述故障原因，從電纜分解、修理、裝配等方面對相關(guān)人員進行了培訓(xùn)，并制定了如下預(yù)防措施。

1）分解、裝配電纜插頭/座后，應(yīng)目視（或放大鏡）檢查插頭/座絕緣體有無裂紋、掉塊、損壞及斷裂等現(xiàn)象。用手指輕輕按壓搖晃插頭/座絕緣體，確定絕緣體無斷裂現(xiàn)象。禁止蠻干或用蠻力分解整個插頭/座，避免由于方法不當損壞機件及電纜插頭/座。

2）為避免電連接器插針/孑L端部（焊點或壓接點）受力，分解、裝配時應(yīng)用手握電連接器前螺帽，禁止握電連接器后附件及電纜。

3）分解、裝配電纜插頭/座后，應(yīng)對電纜插頭/座進行防護，且輕拿輕放，禁止用硬物碰撞電纜插頭/座或產(chǎn)品。

4）修理插孔的插頭/座后，用手指輕輕按壓搖晃絕緣體，檢查應(yīng)無斷裂現(xiàn)象。

5）嚴禁在電纜修理或清洗過程中用外力敲打、碰撞電纜插頭/座。

6）修理插頭時目視檢查所有插頭/座內(nèi)絕緣體應(yīng)無裂紋、掉塊、損壞及斷裂等情況;將插頭/座朝下輕輕搖晃，檢查絕緣體應(yīng)無斷裂脫出的情況。

7）插頭/座對接時，先判明電纜插頭/座的寬槽對應(yīng)位置，再把插頭上引導(dǎo)段插入插座內(nèi)并對正，待五鍵位正確定位后，再順時針旋轉(zhuǎn)連接螺帽，三釘迅速進入三曲線槽內(nèi)，再旋轉(zhuǎn)120。左右，當聽到“咔噠”響聲時，表明插頭、插座已被鎖緊。嚴禁晃動插頭后附件插拔插頭。

采取以上措施后，保證了飛機電纜的修理、裝配質(zhì)量，有效滿足了作訓(xùn)要求。

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