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半导体

可靠性是机车连接器关键指标

中航光电科技股份有限公司总工程师陈学永 

 

在国际金融危机的大环境下,中国政府出台了4万亿元投资计划,对我国经济的拉动作用无疑是巨大的,其中铁路系统投资1.2万亿元,主要应用于铁路系统的改造、客运专线和城市轨道交通的建设、高速列车和新型轨道列车的生产、信号控制系统的自动化智能化更新等方面。这不仅给各个主机单位,也给元器件企业带来了很大的商机,为企业的稳定发展和经济增长提供了很大的帮助。

高可靠成为连接器最高要求

随着铁路运行速度的越来越高,对机车连接器的要求也越来越苛刻,高可靠成为连接器最高的要求。在机车运行过程中,振动是持续存在的,在这种长期振动疲劳的情况下,连接器决不能发生任何通信故障,决不允许出现任何瞬断,否则后果将不堪设想。
要保证振动条件下的可靠性,连接器首先必须满足日常的工作需要,不发生任何机械失效。连接器从设计初期,就要从各个方面来考虑结构设计和材料选择。比如车体外露的连接器,一定要保证良好的密封性,要能达到动态IP68的密封防护等级,不能有任何灰尘或水滴进入产品内部,以防止短路。在选材上,要选择能够抗紫外线、抗辐射、耐高低温、不易吸潮的塑料和橡胶,以防止长期在阳光下暴晒老化现象的发生,以及列车从东北到南方温度变化引起的材料失效。车厢内的连接器,也至少要达到IP55的防护等级,不要因意外事情引发连接器的接触不良。所有的连接器,都必须有防松措施,不能在长期振动疲劳的情况下发生头座分离。连接电缆的产品,要有夹持电缆的结构,防止单根导线受力。车载连接器的端接形式,一般采用镀金压接的方式,使用专用工具来压接,以减少如焊接时人为操作带来的隐患,如果必须采用导线焊接或是印制板焊接的产品,必须保证产品有良好的可焊性,以降低虚焊发生的概率。在车厢间使用的连接器,要保证有足够的强度,避免由碰撞等引起的故障。所有连接器在选材时,还要注意绝缘材料的阻燃,一般应选择UL94V-0的阻燃等级的材料。在特殊场合使用的连接器,还可能有防火、耐液体等特殊要求,在设计和质量控制上一定要严格保证。
在基本性能都满足的情况下,连接器要重点考虑防松结构设计和接触件的结构设计。在防松结构设计上,要有足够的强度和韧性,要有良好的结构设计,既要保证连接器旋合时轻松连接,又要保证松脱时有足够的旋合力。老式机车上用的连接器,为了防松脱,有的采用打保险丝的方式,在可靠性上是非常高的,但是使用和维护都不方便,在现代化的机车上是行不通的。现在的连接器防松脱设计,结构上一定要有单独的防松脱机构,并且对防松结构有足够的保护,以防止人为损坏,在选择材料时,防松弹片一般选择铍青铜材料,这样才能保证具有良好的抗疲劳效果。接触件方面,首先要保证足够的强度,接触形式上,一定要采用接触可靠性高的结构形式,以便收到抗疲劳、长寿命的效果。在接触件的定位方面,一定要有良好的精准度,防止接触件对插受力。

为客户提供整体解决方案

中航光电是研发和生产各种光电连接器的专业化企业,和铁路系统的合作已经长达30多年,从最初的燃气机车到现在的高速列车,从普通的信号控制系统到目前的自动化智能化系统,中航光电配套了各种各样的连接器。从机车上连接器的应用环境,到具体的使用要求,再到最终的操作检测与维修,中航光电都有着很好的设计与使用经验,可以为铁路系统配套高可靠的产品。
中航光电在机车连接器设计和理论上,已经达到国际先进水平,通过铁路几次大提速的实践验证,连接器的安全性和可靠性完全达到了国外同行的水平,满足了机车的使用要求。在防松方面,无论是卡口连接、螺纹连接,还是直插连接,中航光电都有着良好的设计经验和质量控制办法,在结构设计、材料选择、质量控制方面,都有一套系统的理论设计经验,来保证产品的可靠性。其中在接触件结构形式方面,中航光电为铁路系统配套的产品,一般都采用单叶回转双曲面线簧插孔,也简称线簧孔。这种孔是采用一定数量的弹性铜丝,成一定的回转角,均匀环绕在插孔的内孔壁上,在接触时,和插针针头呈现多线并联的结构,保证了良好的接触可靠性。这种类型的接触件插拔柔和、接触电阻小、寿命长、可靠性高。单个接触件的寿命试验,达到10万次插拔寿命后,接触电阻仍然是合格的,达到毫欧级,抗疲劳下的可靠性是显而易见的。
中航光电针对机车领域的大发展,专门成立了营销和研发团队,针对机车领域进行产品和项目协调,并为客户提供整体解决方案。此外,中航光电从一开始,就介入了铁路国产化的项目,紧跟国产化进程,陆续开发了CT系列、TY系列、CY系列、TJ系列、J19系列等多个系列连接器,取代了国外连接器,成为机车系统和信号系统的连接器标准接口,尤其在国家进一步扩大内需加速铁路和机车大发展的特殊时期,公司针对机车领域规划了多个光连接器和电连接器系列产品,保证光电连接器持续满足铁路系统发展的需要,把军工领域积累的先进产品设计和生产经验应用到民用机车领域,实现强军富民的集团理念。

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机车连接器种类


机车领域的连接器从使用场合上,主要分为车体连接和箱内信号控制两种类型。车体连接的连接器,主要是保证车厢间正常的信号和电源传输;箱内信号控制连接器,主要是接收和发射铁路系统的各种控制信号,并实现与各个控制路局的信号交流。这些连接器根据功能的不同,分为电源连接器、信号连接器、高压连接器、射频连接器、光纤连接器等,受空间、操作和使用场合的限制,这些连接器在结构形式上又分为圆形连接器、矩形连接器、直插式连接器、电缆连接器、印制板连接器、密封连接器、重载连接器等。



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