一种气电混装脱落连接器的结构设计

陈召辉

摘要：本文阐述了一种针对常见的脱落连接器存在结构和脱落方式复杂的不足，提供了一种能够实现在紧急情况下自动脱落的连接器，提高使用的安全性能，确保用户使用时的人身安全，同时结构和脱落方式简单，为某些特殊应用场合提出一种解决方案，同时设计短路保护方案。

主题词：连接器;气路;脱落;滚轮

1 引言

在一些特殊的连接场合，要求连接器具有气电混装功能并能实现自动脱落。为满足上述要求，设计一种能够实现在紧急情况下自动脱落的气、电混装连接器，提高使用的安全性能，确保用户使用时的人身安全，无疑是一种重要的的解决方案。该连接器的最大特点是结构和脱落方式简单，产品导轨上滚动便能够拉动插头端解锁套使插头与插座自动分离脱落。

2 原理分析及结构设计

2.1 主要技术要求

根据使用场合，产品具有以下技术要求：

1）芯数：6芯工作电流6A，20芯工作电流3A;2）插合后产品防雨、防尘（IP65）;3）插座密封（水密封要求）;4）安装形式：插座板后安装（连接器法兰盘位于安装板后，安装面为弧面）;5）插头导轨斜面分离;6）端接形式：插头端自带导线（长度180mm），插座端焊杯式;7）绝缘电阻（常温）：1000MΩ;8）接触电阻：6A接触件≤8mΩ，3A接触件≤15mΩ;12）介质耐电压：800V，50Hz，1min无击穿;9）环境温度：-55℃～+125℃;10）振动：10Hz～2000Hz，196m/s?;11）随机振动：功率谱密度0.4G?/Hz，总加速度均方根值23.1G;12）冲击：735 m/s?，11ms;13）分离力：插头：100N～150N，短路插头：35N～65N;14）机械寿命：500次;15）重量：插头≤120g，短路插头≤100g，插座≤60g。

2.2 插头结构设计及工作原理

插头包括圆弧槽锁紧机构的插头壳体、分离机构的解锁套、基座a、镶嵌在基座a内部的插针接触件、尾套和线夹，插头壳体的外部设置有解锁套，解锁套与插头壳体之间设置有弹簧;插头壳体的内部设置基座a，基座a内固定有多个插针接触件。插头壳体前端设计插头部，后端设计尾套，插头部设计有用于与插座多个插孔接触件相插合的多个插针接触件，插孔接触件的后端用于与导线连接的导线连接端。插头壳体的外壁设计有与插座锁紧钢球相应配合弧形槽;插头还包括固定在基座a中心位置的气路插针和设置在解锁套外壳径向的滚轮。滚轮通过螺栓与设置在解锁套外壳的螺纹孔连接。如图1所示。

工作原理：连接器插合时，解锁套在锁紧弹簧的作用下处于图1中所示位置，连接器处于锁紧状态，向后推动解锁套可实现连接器的对接和分离;滚轮在导轨上滚动可实现导轨斜面分离。

2.2 短路插头结构及工作原理

短路插头与插头结构基本一致，如图2所示。

工作原理：短路插头与插头结构相同，保证与插座的对接。解锁套上设计拉绳，方便使用。4、5、6、15、16、17六个管脚短接在一起，尾端采用导线短接并用胶灌封，实现非工作状态时的短路保护。

2.3 插座结构及工作原理

插座包括锁紧钢球的插座壳体、基座b、多个镶嵌在基座b里且与插头插针接触件相插合的插孔接触件、密封装置，还包括镶嵌基座b中心位置与插头气路插针相应配合的气路插孔。密封装置包括密封圈、灌封胶。如图3所示。

工作原理：连接器插合时图3中钢球卡在插头相应的圆弧槽里（如图1所示），实现连接器的锁紧;密封垫、密封圈（硅橡胶）等结构实现插合界面及安装界面防水;安装外壳端面为弧面R。

2.4 插合结构及工作原理

插座的钢球锁紧机构与插头外壳的弧形槽锁死以锁紧插头与插座，前后推动插头上的解锁套使脱落连接器插头与插座对接和分离，拉动插头拉绳使连接器插头和插座手动分离，插头上滚轮在导轨上滚动能够拉动插头端解锁套使所述插头与所述插座自动分离脱落。连接器插合时，在锁紧弹簧的作用下钢球被解锁套顶住，卡在插头外壳弧形槽里，实现连接器锁紧，如图4所示。

當分离时，滚轮在导轨上滚动，给插头端解锁套施加拉力，当解锁套后退至如图5所示位置，钢球失去支撑，同时受到插头外壳上弧形槽斜面的挤压，钢球退出弧形槽，锁紧功能失效，实现连接器分离。

3 结论

本文论述了一种能够实现自动脱落的气、电混装连接器插头、插座及其组件，能够实现在紧急情况下自动脱落，提高使用的安全性能，确保用户使用时的人身安全，使用安全、方便，同时连接密封性能好、可靠性高。拉动插头拉绳使连接器插头和插座能够实现手动分离脱落，同时在实现紧急情况下，使插头上的滚轮在导轨上滚动拉动插头端解锁套实现插头与插座自动分离脱落，使用安全、方便、结构简单、成本低。本方案解决了无法实现在紧急情形下的自动脱落，安全可靠性不高的问题。

参考文献

[1] 赵仕斌，《连接器技术教程》，贵州航天电器股份有限公司，2012.

[2]（日）小栗富士雄 小栗达男 合著，陈祝同 刘惠臣 译 ，《机械设计禁忌手册》，

机械工业出版社.

[3] 杨伟明等，《圆柱螺旋弹簧设计计算》，中国标准出版社，2009.