航空插头及专用拆卸工具设计*

周开华 李志华

(海军蚌埠士官学校兵器系水雷反潜教研室 蚌埠 233012)

1 引言

在较为复杂的工业自控领域中,我们经常需要使用包在一根电缆内的多股电缆芯线来同时传输多路电信号,并且需要该电缆线在连接处能够很方便地断开或连接,以便于检查和维修设备等等。为此人们开始使用这种插针、插孔组合的接插连接件,采用插拔连接的方式来确保准确传输信号,牢固连接以及方便迅速地连接与断开。起初这种连接件多用于飞机制造等航空领域,因此,它也经常被俗称为“航空插头”。

2 航空插头分类、结构

在装(设)备中,运用了各式样的接插件,为使用、维护、修理和更换器件提供了方便。其中,航空插头接插件使用更为广泛。航空插头因其最初用在航空领域而得名,现广泛应用于航海、航天、电力、军事等领域,适用于电器设备及各类仪器仪表之间的线路连接。

2.1 常用的分类方法

1)按外形分:圆形航空插头、矩形航空插头。

圆形航空插头由于自身结构的特点在军事装备上(航空、航天)用量最大。矩形航空插头由于其结构简单更多的是用于电子设备的印制线路板上。

2)按结构分:

按连接方式:螺纹连接、卡口(快速)连接、卡锁连接、推拉式连接、直插式连接等;

按接触体端连接形式:压接,焊接,绕接;螺钉(帽)固定;

按环境保护分:耐环境航空插头和普通航空插头。

2.2 航空插头结构

航空插头由固定端航空插头(以下称插座),自由端航空插头(以下称插头)组成。插座通过其方(圆)盘固定在用电部件上(个别还采用焊接方式),插头一般接电缆,通过连接螺帽实现插头、插座连接。

航空插头由壳体、绝缘体、接触体三大基本单元组成。如图1所示。

图1 航空插头结构示意图

壳体—航空插头壳体是指插头插座的外壳、连接螺帽、尾部附件。外壳作用是保护绝缘体和接触体(插针插孔的通称)等航空插头内部零件不被损伤。上面的定位键或定位槽保证插头与插座定位。连接螺帽用于插头与插座连接和分离。尾部附件用于保护导线与接触体端连接处不受损伤并用于固定电缆。壳体还具有一定电磁屏蔽作用。

壳体一般采用铝合金加工(机加、冷挤压、压铸)而成。钢壳体多用于玻璃封焊和耐高温航空插头。

图2 绝缘体结构图

绝缘体—由装插针绝缘体、装插孔绝缘体、界面封严体、封线体等组成如图2所示。用以保持插针插孔在设定位置上,并使各个接触体之间及各接触体与壳体之间相互电气绝缘。通过绝缘体加界面封严体和封线体取得封严措施,来提高航空插头的耐环境性能。

为适应产品的耐高温,低温,阻燃,保证零件几何尺寸稳定可靠。绝缘体大都采用热固塑料模塑成形。界面封严体、封线体采用硅橡胶模压等成形。

接触体—是插针插孔总称,分为焊接式、压接式和绕接式等,用来实现电路连接。插针插孔是航空插头关键元件,它直接影响着航空插头的可靠性。插针插孔大多采用导电性能良好的弹性铜合金材料机加工而成,表面采用镀银镀金达到接触电阻小及防腐蚀的目的。

3 航空插头的优缺点

通过分析其结构以及结合我们平时的使用体会,航空插头既有优点,也存在不足。

3.1 航空插头的优点

一是具有良好的环境适应性。航空插头壳体采用高强度镁铝合金,强度高,经久耐用。绝缘体采用热固塑料模塑成形,耐高、低温,耐腐蚀、密闭防潮、绝缘性好,适用于较恶劣的环境,有较好的环境适应性。

二是连接牢固,方便快捷。卡口式连接螺帽、螺纹式连接螺帽,能使插头与插座之间牢固相连,不易脱落,可实现快速、防错插连接。外壳加屏蔽环能保证360°电磁干扰屏蔽能力。

三是导电性能好,接触可靠。接线体的插针强度高,插孔弹性好,两者配合能紧密吻合,导电性能好,接触可靠。

3.2 航空插头的缺点

当壳体内接触体插针或插孔与导线脱落或电缆内导线折断时,很难实施壳体内导线的更换修理。一是不易打开壳体。为了封装绝缘体,壳体分为两节,且两节之间通过反螺纹旋接,其外表没有任何提示。由于大多数人士事先对航空插头的结构不是很了解,不清楚壳体间配合是反螺纹连接,往往认为是顺时针上紧,逆时针旋松,加上没有合适的操作工具,结果将插头或插座拧坏,造成人为破坏。二是导线与接线体的连接较困难。尽管导线与接线体连接方式有焊接式、压接式和绕接式等多种,但不管哪种连接,导线与接线体的连接都不是很容易。焊接式连接要求选用电烙铁符合要求,温度不能过高,否则对绝缘体有损伤;压接式连接要求压力调节器(如图3所示)压力调节合适,压接深度适当,压接深度太大,有压碎接线体的危险。压接深度不够,有断电、接触不良的危险;绕接式连接容易松动,需多重绕接。

图3 压力调节器

4 航空插头的使用与检修

4.1 航空插头的使用

我们发现,很多装(设)备使用航空插头作为电气连接,但几乎看不到航空插头使用说明,对于装(设)备操作使用维护者来说,由于对其结构不清楚,难免引起操作失误或损坏航空插头。为了正确使用装(设)备和减少不必要的故障出现,我们在使用或检修之前,必须弄清楚航空插头号的结构和使用方法。使用过程中,需注意以下问题,一是插头插座要对准插入。二是搞清连接螺帽的锁紧形式,使连接螺帽扣紧到位。三是插拔电缆时,不能拽电缆,要拿捏航空插头进行插拔,避免电缆扯断或电线与接触体脱落。

4.2 航空插头的检修

针对装(设)备出现通讯不畅、通讯中止等现象,我们首先要检查航空插头的外表,发现破损、连接不牢靠时,需要更换新的航空插头。其次,通过检查电缆,发现有断线或电缆从接线体脱落时,需更换新的电缆并与接线体连接。在拆卸已与线束或电缆连接好的尾部附件时,在放松电缆夹之前,不得拧动尾部附件上的连接螺母,否则有可能损伤航空插头、芯线或端点。拧连接螺母前,应先松开螺纹防松装置(防松螺钉、防松圈、保险丝等)。

4.3 航空插头的检修工具

航空插头检修工具有以下几种,一是拆装工具,由于航空插头的型号种类比较多,结构差异较大,到目前为止,还没有与之配套的拆装工具。二是电烙铁。这种工具主要是适用于焊接式接触体。三是压力调节器,用于压接式接触体。四是剥线钳,用于电缆的绝缘层剥削。五是镊子、尖嘴钳等,用来夹持或缠绕电线等。

5 航空插头拆装工具的开发与设计

在前面多次提到,航空插头拆卸分解时,由于没有与之配套的专用工具,造成分解困难或造成人为损坏。为了提高检修质量,防止人为损坏,我们根据航空插头的型号并结合工作实际开发了一种专用拆装工具。通过检验,这种专用工具非常实用。

图4 航空插头专用工具

这种工具设计的基本思想一方面考虑航空插头接口螺纹标准尺寸有不同的产品规格系列。如果设计成套筒扳手则需要与航空插头规格向配套,则种类多,携带不方便。另一方面拆卸工具设计应尽量简洁、操作方便。第三拆卸工具应通用化,即无论航空插头对正孔数目及位置如何,都能快速进行拆卸。

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