Samochodowy proces zaciskania wiązek przewodów wysokiego napięcia

1. Metoda połączenia samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia

Zasadniczo istnieją trzy główne sposoby łączenia przewodów wiązki przewodów samochodowych i zacisków złączy: spawanie, zaciskanie i połączenie mechaniczne, jak pokazano na rysunku 1. Metoda spawania wykorzystuje głównie połączenie lutowane cyną, które jest odpowiednie do łączenia i montażu okablowania samochodowego wiązki o małych partiach i małej powierzchni przekroju kabla; Ma długą żywotność i nadaje się do masowego przetwarzania, ale wymaga użycia matryc do zaciskania w celu uzyskania połączenia i montażu; metoda połączenia mechanicznego wykorzystuje głównie elementy złączne do ścisłego łączenia i mocowania zacisku złącza i kabla, a montaż jest stosunkowo skomplikowany i nie nadaje się do masowej produkcji.

Obecnie zagraniczne kable wiązek przewodów samochodowych i zaciski złączy są zwykle łączone przez zaciskanie, a technologia łączenia jest bardzo stabilna i niezawodna. Jednak produkcja wiązek przewodów samochodowych w moim kraju jest nadal w fazie rozwoju, zwłaszcza technologia niezawodnego procesu łączenia wiązek przewodów samochodowych nie została jeszcze w pełni opanowana . Zgodnie z wieloletnim doświadczeniem w łączeniu i montażu wiązek przewodów samochodowych, spośród trzech metod łączenia spawania, zaciskania i łączenia mechanicznego, metoda zaciskania jest najbardziej odpowiednia, a połączenie jest szybkie, niezawodne, mocne i ma długie życie. Nadaje się do masowej obróbki. Badania nad technologią zaciskania są najważniejsze dla niezawodnego łączenia samochodowych przewodów wiązek przewodów wysokiego napięcia i końcówek złączy.

2 Proces zaciskania samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia

obrazek

Prąd znamionowy przesyłany przez wysokonapięciową wiązkę przewodów samochodowych jest duży, do kilkuset amperów, więc średnica wybranego kabla jest również stosunkowo duża, co stawia wyższe wymagania co do jakości zaciskania kabla i końcówki złącza. W celu zapewnienia wysokiej jakości kabla i końcówki złącza po zaciśnięciu i dokręceniu oraz zapewnienia właściwości elektrycznych (takich jak prąd znamionowy) i właściwości mechanicznych (takich jak siła odrywania) samochodowego wysokiego napięcia Wiązka przewodów po zaciskaniu spełnia wymagania, poniżej znajduje się proces zaciskania. Analizowane są główne czynniki wpływające na jakość zaciskania końcówek kabli i złączy (m.in. budowa zacisku, sposób zaciskania, wysokość zaciskania i długość zaciskania).

2.1 Struktura zacisku i sposób zaciskania

Obecnie powszechnie stosowana struktura zacisków złącza samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia jest pokazana na rysunku 2. Strukturę zacisków można podzielić na sekcję stykową, sekcję środkową i sekcję zaciskania. Sekcja stykowa służy do zapewnienia połączenia złącza, przesyłania energii elektrycznej i sygnałów; sekcja środkowa jest obszarem przyjmującym pomiędzy sekcją styku a sekcją obciskania, zapewniając, że sekcja styku i sama w sobie nie są odkształcone podczas procesu obciskania, a jednocześnie odgrywają rolę w pozycjonowaniu. Gdy deformacja wystąpi podczas procesu zaciskania, poważnie wpłynie to na działanie wiązki przewodów samochodowych; sekcja zaciskania służy do łączenia powierzchni styku końcówki złącza i kabla pod działaniem siły zewnętrznej, a jej jakość ma bezpośredni wpływ na przewodność elektryczną, siłę odrywania itp. wiązki przewodów samochodowych. Kształt wyglądu.

The traditional closed-tube terminal and the cable are crimped by one-time crimping. The force during crimping is shown in Figure 3. The entire model can be simplified into a simply supported beam. Although the pressure F on the entire terminal crimping section remains basically unchanged, the moment M (=FL) is also different due to the difference in the length L of the force arm (with the step surface as the fulcrum) (L1>L2>L3) (M1>M2>M3). Zgodnie z teorią siły belek swobodnie podpartych moment zginający na odcinku obciskania L/2 jest największy, co skutkuje różnymi wysokościami obciskania (tj. wysokością przekroju obciśniętej części końcówki złącza i końcówki po kabel jest zaciśnięty), co sprawia, że ​​wysokość zaciskania jest inna. Rzeczywisty obszar kontaktu po połączeniu to tylko bardzo mała część, która jest równoważna tylko kontaktowi liniowemu. Ma to poważny wpływ na właściwości elektryczne i mechaniczne wysokonapięciowych wiązek przewodów samochodowych o dużym przekroju poprzecznym kabla, wymaganiach dotyczących wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i dużej długości zaciskania (tj. długości styku między końcówką złącza a kablem po zaciskaniu).

Aby zapewnić właściwości elektryczne i mechaniczne wysokonapięciowej wiązki przewodów samochodowych po zaciśnięciu i aby uniknąć zbyt małej powierzchni styku z powodu różnych wysokości zagniatania w jednorazowym procesie formowania zagniatania, po zoptymalizowanym projekcie, Zaciski złącza wiązki przewodów wysokiego napięcia w samochodach wykorzystują zaciski segmentowe. , a jego strukturę pokazano na rys. Segmentowy zacisk i kabel są zaciskane metodą zaciskania segmentowego. Ta metoda zaciskania może skrócić pierwotną długość zaciskania i zaoszczędzić przestrzeń projektową, kolejno zaciskając dwie sekcje. Wymagania dotyczące siły odrywania i przewodności.

Metoda elementów skończonych służy do symulacji i analizy przemieszczenia tradycyjnej sekcji zaciskania z zamkniętą beczką oraz optymalnie zaprojektowanej segmentowej sekcji zaciskania końcówek, gdy ta sama siła jest przyłożona do sekcji zaciskania. Wyniki analizy symulacyjnej przedstawiono na rysunku 5. Widać, że po zaciśnięciu tą samą siłą zewnętrzną, odcinek zagniatania tradycyjnej końcówki z zamkniętą beczką jest łukowaty, a przemieszczenie jest największe w 1/2 proksymalnej powierzchnia końcowa, która jest powierzchnią styku zaciskania między kablem a końcówką stykową; Sekcja zaciskania końcówki typu ma kształt bębna i występują dwa miejsca o największym przemieszczeniu. Odkształcenie w środkowym stopniu obu sekcji obciskania jest stosunkowo niewielkie. Podczas procesu zagniatania symulacyjnego kabel i końcówka mają większą powierzchnię styku, a środkowa wysokość jest wyższa. Kształt dwóch niskich odcinków zagniatania tworzy kształt zadziorów, co wzmacnia połączenie między kablem a końcówką stykową.

2.2 Wysokość zaciskania i długość zaciskania

Aby zapewnić właściwości elektryczne i mechaniczne wysokonapięciowej wiązki przewodów samochodowych po zaciskaniu, oprócz przyjęcia rozsądnej struktury zacisków i metody zaciskania, w rzeczywistym procesie zaciskania należy również być zapewnione.

Jeśli wysokość zaciskania jest zbyt wysoka, łatwo jest spowodować nadmierną pustą przestrzeń w obszarze zaciskania, co skutkuje niewystarczającą powierzchnią styku między kablem a metalowym przewodem końcówki złącza, co nie może sprostać wytrzymałości zaciskania wymaganej przez wiązka przewodów napięciowych (tj. zacisk i zacisk są ze sobą połączone). siła trzymania kabla), siła odrywania i przewodność elektryczna, a nawet prowadzą do nieprawidłowego stanu pracy zacisku; jeśli wysokość zaciskania jest zbyt niska, łatwo jest przerwać rdzeń kabla lub przełamać metalowy przewodnik w obszarze zaciskania, który nie jest zgodny z wiązką przewodów samochodowych. wymagania dotyczące zaciskania. Dlatego należy ściśle kontrolować wysokość zaciskania kabla i końcówki złącza. Końcówki złączy są często zaciskane za pomocą nacisku punktowego, nacisku ograniczającego i innych metod. Generalnie głębokość zaciskania punktowego zaciskania wynosi d/2 (d jest zewnętrzną średnicą końcówki). W tym czasie, mimo że wszystkie szczeliny między kablem a końcówką mogą być ściśnięte, dół ciśnieniowy jest zbyt głęboki, co łatwo doprowadzi do nadmiernego odkształcenia rdzenia kabla. , jest dociskany pod ostrym kątem, co powoduje efekt wierzchołka pola elektrycznego, a nawet rdzeń kabla jest pękany w ciężkich przypadkach, co powoduje słabą ciągłość elektryczną i przewodność wysokonapięciowej wiązki przewodów samochodowych. Generalnie głębokość zaciskania nacisku ograniczającego wynosi d/3. W tym czasie, chociaż odkształcenie przy ściskaniu jest stosunkowo równomierne, warstwa zewnętrzna jest najpierw odkształcana podczas ściskania rdzenia z drutu miedzianego kabla, podczas gdy warstwa wewnętrzna jest w zasadzie nienaprężona i często występuje zjawisko zewnętrznej szczelności i luzów wewnętrznych. , ma pewien wpływ na jego przewodność elektryczną.

Ze względu na wady metody nacisku punktowego i metody nacisku ograniczającego, po zoptymalizowanym projekcie zaleca się stosowanie kombinacji nacisku ograniczającego i metody nacisku punktowego w celu kontrolowania głębokości zaciskania do 0.4d , aby skutecznie skompresować zaciski i kable. Jeśli długość obciskania jest zbyt długa, siła obciskania będzie zbyt duża, a jednocześnie materiał zostanie zmarnowany, tak że wskaźnik wykorzystania strukturalnego obszaru obciskania będzie niski; Wytrzymałość zaciskania (tj. siła trzymania końcówki na kablu) wymagana dla wiązek przewodów wysokiego napięcia również skutkuje zbyt niską przewodnością elektryczną. Dlatego długość zaciskania kabla i końcówki złącza muszą być ściśle kontrolowane. Zwykle wzór obliczania długości zaciskania La to:

gdzie: FT jest siłą odrywania odpowiedniego zacisku, to znaczy siłą odrywania kabli o różnych rozmiarach (wymagania standardowe przedstawiono w tabeli 1); Fz to siła tarcia na powierzchni styku między zaciskiem a kablem; R to promień kabla po zaciśnięciu.

Tabela 1 Standardowe wymagania dotyczące siły odrywania kabli o różnych rozmiarach

2.3 Test wydajności zaciskania

Aby lepiej zrozumieć wpływ struktury zacisków, metody zaciskania, wysokości zaciskania i długości zaciskania w technologii zaciskania na właściwości elektryczne i mechaniczne samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia po zaciskaniu, samochodowej wiązki przewodów o prądzie znamionowym 200 A (wybrany Przekrój przewodu wynosi 25mm2, a maksymalny prąd przejściowy 300A) oraz przeprowadzane są eksperymentalne badania skuteczności zaciskania odpowiedniej samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia. Tabela 2 przedstawia proces zaciskania stosowany dla każdej próbki samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia w teście wydajności zaciskania samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia. Próbka 1 przyjmuje tradycyjny proces zaciskania, a próbka 2 przyjmuje zoptymalizowaną strukturę zacisku i proces zaciskania. Metoda połączenia, długość zaciskania i tradycyjna wysokość zaciskania, próbka 3 przyjmuje optymalnie zaprojektowaną strukturę zacisku, metodę zaciskania, wysokość zaciskania i długość zaciskania. Wyniki badań wydajności zaciskania samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia pokazano na rysunku 6. Widać, że właściwości elektryczne i mechaniczne próbki 3 są najlepsze. Pokazuje to, że zoptymalizowana konstrukcja procesu zaciskania może zapewnić wysoką jakość i wysoką wydajność po zaciskaniu samochodowych wiązek przewodów wysokiego napięcia.

Tabela 2 Technologia zaciskania stosowana w każdej próbce samochodowej wiązki przewodów wysokiego napięcia

3. Wniosek

Począwszy od wymagań wydajnościowych i charakterystyk użytkowych samochodowych wiązek przewodów wysokiego napięcia, w niniejszym artykule przeanalizowano główne czynniki (struktura zacisku, metoda zaciskania, wysokość zaciskania i długość zaciskania), które wpływają na jakość zaciskania kabli i końcówek złączy w procesie zaciskania i zaproponowane propozycje optymalizacji projektu. Poprzez odpowiedni test wydajności zaciskania wiązek przewodów wysokonapięciowych w samochodach, weryfikowano, że zaciskanie segmentowe ma lepsze właściwości mechaniczne niż zaciskanie całej sekcji, a do rozsądnego kontrolowania wysokości zaciskania stosuje się metodę zaciskania łączącą nacisk ograniczający i nacisk punktowy długość, aby zapewnić lepszą wydajność mechaniczną i elektryczną samochodowych wiązek przewodów wysokiego napięcia.