自动对接电缆连接器的设计分析

自动对接电缆连接器的设计分析

丁传生

浩亭（珠海）制造有限公司

在进行金属热处理的过程中，电磁感应加热炉是较为常用的一种装置，其特点在于操作起来较为简单，并具有较高的工作效率。在工业生产过程中的热加工程序中，应用的十分广泛。但是在实际的应用过程中，对其进行物料的填装过程是较为麻烦的，目前还无法实现批量填装和生产，只能够采取单一填装的方式，尤其是对于某些小型零件进行处理时，便捷性非常低。通过应用可移动感应加热装置能够较为有效的解决上述问题，在对零件进行加热处理前，可将零件依次摆放在舟皿当中，然后将加热装置罩在舟皿上，在完成加热处理过程后在将罩移开，从而有效的提升加热处理的效率。但是在实际应用过程中，还会出现磕碰等问题，由于加热装置具有较大的功率，且需要同时进行通水和通电，连接这各种各样的管道，往往在进行移动加热的过程中会造成多个管道牵扯的情况。针对这种情况，人们设计出了自动对接电缆连接器，可实现该加热装置的自动对接，从而提升工作效率。

1.工作原理

自动对接电缆连接器主要由这样几个部分所组成，具体包括壳体、漏削孔、弹簧、调整用螺栓、连接线以及弹簧座和插接头接触件、插接孔接触件等等。其中插接头接触件与感应器进行连接，而插接孔接触件则与连接先和中频电缆进行连接。在进行具体工作时，插接头接触件与感应器进行移动，通过感应器所具备的重力装置来插入插接孔接触件，其所具有的基础压力可以通过调节螺栓来进行调节，两种接触件都呈现出锥形的形状，在压紧的过程中逐渐的接触牢靠，在需要进行分离时可即使拔出。通常情况下，在对热处理装置进行操作的空间环境较为恶劣，有着非常多的灰尘，非常容易对接触件插座造成污染，从而对于连接效果造成负面影响，所以在其中设置漏屑孔是非常必要的。

2.技术要求

在工业生产的过程中，需要加热装置具有较大的功率，所以其所使用的连接器也必须能够承受较高的电压和电流，同时也要具备承受频繁插拔所带来的压力，所以需要连接器具有较高的机械强度和较强的绝缘性，从而在接触的过程中提供更强的可靠性。以200KW感应炉为例，连接器主要技术参数：额定电压：1500V额定电流：280A。接触电阻：≤0.1mΩ。绝缘电阻：接触件对护套间绝缘电阻≥500MΩ。耐压：接触件对护套间承受AC2800V1分钟绝缘。介电强度试验，无击穿，无闪络。

3.接触电阻

在连接器的实际操作过程中，应把接触电阻的数值尽可能的控制在相应的范围之内，从而确保加热装置能够得意顺利的运行而不会出现意外鼓掌。接触电阻具体针对的是导体件，其中具体包括收缩电阻、导体电阻和表面膜电阻这几个方面，下面将对这几个方面进行详细阐述。首先，当电流经过接触区域时，电流会由大截面流向小的截面接触部分，并在这个过程中，电流会出现较强烈的集中现象，这种情况所表现出的附加电阻就被称作为收缩电阻。其次，接触电阻表面所具有的氧化物，经过长时间后就会变为接触电阻表面的氧化层，由氧化层及其他物质所组成的电阻就被称作为表面膜电阻，有时也被称作为界面电阻。最后，导体在进行导电时，会受到自身性能的影响，所以在对连接器接触件进行测量的过程中，通常会在接触点的引出区域进行，所以对于接触电阻的测量结果也呼吁i包括接触件和导体自身所具有的电阻，这种电阻的大小完全取决于导体自身的材料属性，同时也与环境温度有着重要的关系。为了能够对其进行有效的区分，通常会把表面电阻和收缩电阻合并称之为实际的接触电阻，而将包含了导体本身所具有电阻的结构称之为总接触电阻。

R=Rs+Rf+Rp，Rs――收缩电阻，Rf――膜层电阻，Rp――导体电阻

4.影响因素

如果把自动对接电缆连接器放置于显微镜中，能够看到对接电缆中接触件的表面情况，虽然接触件表面的镀金层具有一定的光滑性，但是通过显微镜仍然能够看到其中的凸起，同时也能够看到插合的接触现象，而不是整个接触面来进行接触。这些接触部分散布于整个接触面当中。在一般情况下，理论上的接触面积要比实际接触面积大，因为光滑性的影响和接触压力的影响，理论上的接触面积会比实际接触面积大几千倍。

通常情况下，会对接触电阻造成影响的因素主要包括以下几个方面，分别为材料、压力、温度等等，下面将对以下集中影响因素分别进行分析和阐述。

4.1接触材料电接触本身的组成材料会直接影响接触电阻的大小，而这些影响性质主要包括金属材料的电阻率ρ、布氏硬度HB、化学性能以及金属化合物的机械强度和电阻率等。接触材料的电阻率越大，接触电阻越大；材料的硬度越大，接触电阻也越大。

4.2接触压力接触压力，即接触件彼此施加给对方表面的力，直接作用并垂直于接触表面。随着接触压力的不断增加，接触微点的数量以及所占面积也逐渐增加。同时，接触微点也逐渐由弹性变形向塑性变形过渡。集中电阻变小，接触电阻也相应地变校当接触压力高于一定数值（150N左右）后，接触电阻将不再发生变化。

4.3接触形式接触电阻的接触形式同样会对接触电阻的大小造成影响。接触形式主要有以下三种：电接触、线接触和面接触，当接触压力较小时，点接触的接触电阻值也较低；而接触压力较大时，面接触的接触电阻也较低；当接触压力增至更大时，三种接触形式的接触电阻差异不大。

5计算接触电阻的经验公式

影响接触电阻的因素很多，要准确计算接触电阻是很困难的，通常只能用经验公式进行估算。一般经验公式如下：Rc=Kc÷（0.102F）m[μΩ]

F：接触压力

m：与接触形式有关的系数，对点、线、面接触，分别取0.5、0.7、1（也有线接触取0.75，高压力时的面接触取0.8～0.95）。

Kc：与接触材料、表面情况、接触形式等有关的系数。

结束语：

本装置结构简单，维修调整方便，加工成本低。使用的关键是要保证连接器连接可靠，接触面干净光滑，有足够的接触压力，确保接触电阻≤0.01mΩ。

参考文献：

[1]白东升,李俊堂.电缆连接器滑轨自动化光学检测设备开发[J].工具技术,2017,51(4):105-109.[2]张松,王毅,张朋等.浅谈"n"型防爆电缆连接器的检验与设计要点[J].电气防爆,2013,(3):37-39,43.

[3]赵骏丹,沈澍东,孟祥等.隔爆型高压电缆连接器的热电耦合分析[J].电子科技,2016,29(3):172-174.

[4]王金龙.栓接电缆连接器松动故障诊断的研究[D].辽宁工程技术大学,2014.

[5]周睿,王跃科,乔纯捷等.一种水下电缆连接器及其优化设计[J].测试技术学报,2009,23(2):102-105.

[6]徐英.典型电缆连接器的装配质量控制措施[J].电子工艺技术,2007,28(4):218-220.