一種氣電混裝脫落連接器的結構設計

陳召輝

摘要：本文闡述了一種針對常見的脫落連接器存在結構和脫落方式復雜的不足，提供了一種能夠實現在緊急情況下自動脫落的連接器，提高使用的安全性能，確保用戶使用時的人身安全，同時結構和脫落方式簡單，為某些特殊應用場合提出一種解決方案，同時設計短路保護方案。

主題詞：連接器;氣路;脫落;滾輪

1 引言

在一些特殊的連接場合，要求連接器具有氣電混裝功能并能實現自動脫落。為滿足上述要求，設計一種能夠實現在緊急情況下自動脫落的氣、電混裝連接器，提高使用的安全性能，確保用戶使用時的人身安全，無疑是一種重要的的解決方案。該連接器的最大特點是結構和脫落方式簡單，產品導軌上滾動便能夠拉動插頭端解鎖套使插頭與插座自動分離脫落。

2 原理分析及結構設計

2.1 主要技術要求

根據使用場合，產品具有以下技術要求：

1）芯數：6芯工作電流6A，20芯工作電流3A;2）插合后產品防雨、防塵（IP65）;3）插座密封（水密封要求）;4）安裝形式：插座板后安裝（連接器法蘭盤位于安裝板后，安裝面為弧面）;5）插頭導軌斜面分離;6）端接形式：插頭端自帶導線（長度180mm），插座端焊杯式;7）絕緣電阻（常溫）：1000MΩ;8）接觸電阻：6A接觸件≤8mΩ，3A接觸件≤15mΩ;12）介質耐電壓：800V，50Hz，1min無擊穿;9）環境溫度：-55℃～+125℃;10）振動：10Hz～2000Hz，196m/s?;11）隨機振動：功率譜密度0.4G?/Hz，總加速度均方根值23.1G;12）沖擊：735 m/s?，11ms;13）分離力：插頭：100N～150N，短路插頭：35N～65N;14）機械壽命：500次;15）重量：插頭≤120g，短路插頭≤100g，插座≤60g。

2.2 插頭結構設計及工作原理

插頭包括圓弧槽鎖緊機構的插頭殼體、分離機構的解鎖套、基座a、鑲嵌在基座a內部的插針接觸件、尾套和線夾，插頭殼體的外部設置有解鎖套，解鎖套與插頭殼體之間設置有彈簧;插頭殼體的內部設置基座a，基座a內固定有多個插針接觸件。插頭殼體前端設計插頭部，后端設計尾套，插頭部設計有用于與插座多個插孔接觸件相插合的多個插針接觸件，插孔接觸件的后端用于與導線連接的導線連接端。插頭殼體的外壁設計有與插座鎖緊鋼球相應配合弧形槽;插頭還包括固定在基座a中心位置的氣路插針和設置在解鎖套外殼徑向的滾輪。滾輪通過螺栓與設置在解鎖套外殼的螺紋孔連接。如圖1所示。

工作原理：連接器插合時，解鎖套在鎖緊彈簧的作用下處于圖1中所示位置，連接器處于鎖緊狀態，向后推動解鎖套可實現連接器的對接和分離;滾輪在導軌上滾動可實現導軌斜面分離。

2.2 短路插頭結構及工作原理

短路插頭與插頭結構基本一致，如圖2所示。

工作原理：短路插頭與插頭結構相同，保證與插座的對接。解鎖套上設計拉繩，方便使用。4、5、6、15、16、17六個管腳短接在一起，尾端采用導線短接并用膠灌封，實現非工作狀態時的短路保護。

2.3 插座結構及工作原理

插座包括鎖緊鋼球的插座殼體、基座b、多個鑲嵌在基座b里且與插頭插針接觸件相插合的插孔接觸件、密封裝置，還包括鑲嵌基座b中心位置與插頭氣路插針相應配合的氣路插孔。密封裝置包括密封圈、灌封膠。如圖3所示。

工作原理：連接器插合時圖3中鋼球卡在插頭相應的圓弧槽里（如圖1所示），實現連接器的鎖緊;密封墊、密封圈（硅橡膠）等結構實現插合界面及安裝界面防水;安裝外殼端面為弧面R。

2.4 插合結構及工作原理

插座的鋼球鎖緊機構與插頭外殼的弧形槽鎖死以鎖緊插頭與插座，前后推動插頭上的解鎖套使脫落連接器插頭與插座對接和分離，拉動插頭拉繩使連接器插頭和插座手動分離，插頭上滾輪在導軌上滾動能夠拉動插頭端解鎖套使所述插頭與所述插座自動分離脫落。連接器插合時，在鎖緊彈簧的作用下鋼球被解鎖套頂住，卡在插頭外殼弧形槽里，實現連接器鎖緊，如圖4所示。

當分離時，滾輪在導軌上滾動，給插頭端解鎖套施加拉力，當解鎖套后退至如圖5所示位置，鋼球失去支撐，同時受到插頭外殼上弧形槽斜面的擠壓，鋼球退出弧形槽，鎖緊功能失效，實現連接器分離。

3 結論

本文論述了一種能夠實現自動脫落的氣、電混裝連接器插頭、插座及其組件，能夠實現在緊急情況下自動脫落，提高使用的安全性能，確保用戶使用時的人身安全，使用安全、方便，同時連接密封性能好、可靠性高。拉動插頭拉繩使連接器插頭和插座能夠實現手動分離脫落，同時在實現緊急情況下，使插頭上的滾輪在導軌上滾動拉動插頭端解鎖套實現插頭與插座自動分離脫落，使用安全、方便、結構簡單、成本低。本方案解決了無法實現在緊急情形下的自動脫落，安全可靠性不高的問題。

參考文獻

[1] 趙仕斌，《連接器技術教程》，貴州航天電器股份有限公司，2012.

[2]（日）小栗富士雄 小栗達男 合著，陳祝同 劉惠臣 譯 ，《機械設計禁忌手冊》，

機械工業出版社.

[3] 楊偉明等，《圓柱螺旋彈簧設計計算》，中國標準出版社，2009.