卡口式電連接器接口防水結構設計范文

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摘要:本文對連接器常見接口處的防水結構類型及相關要求進行了闡述，結合實際設計實例重點對防水結構的設計、密封圈結構設計進行描述，為卡口式電連接器提供一種簡單、有效的防水結構形式。

關鍵詞:卡口式電連接器;接口處;防水結構設計

1引言

卡口式電連接器以其連接分離快速、抗振動、耐沖擊、連接可靠等特點而被廣泛應用于航空、航天、戰車、軌道交通等領域。近年來，隨著武器裝備使用環境的不斷變化，對連接器的防水性能提出了更高的要求，如水下探測、戰車涉水等，因此防水型電連接器(IPX7)較普通防淋雨型電連接接器(IPX5)更能適應市場需求。對于卡口式電連接器，由于結構上的限制，插頭座接合處的防水是決定產品防水性能好壞的最關鍵部位，因此接口處的防水結構設計至關重要。本文主要介紹了連接器常見接口處的防水結構及相關要求，重點介紹一種戰車用防水連接器的設計、試驗及應用，為卡口式電連接器接口處的防水設計提供了參考。

2連接器常見接口處防水結構

2．1縱向密封

縱向密封通常采用O型圈密封(以下簡稱O型圈)。此種密封形式多用于水密連接器產品，使用效果良好。根據水深的不同，O型圈的數量及插頭座的連接方式會有所變化，通?？谶B接方式多用于淺水環境，深水系列大多采用螺紋連接方式。常見產品結構如圖1、圖2所示。O型圈密封結構對產品徑向及軸向空間要求較大，同時對O型圈的成型及密封槽形狀、表面粗糙度等情況均有較為嚴格的要求:為了保證O型圈在密封時不受分型面的影響，需將O型圈的分型面設計在O型圈界面45°的位置上(見圖3);同時，密封槽必須設圓角、表面粗糙度要求不低于1．6(見圖4);與密封圈接觸的殼體對接端必須有引入角設計，且表面粗糙度要求不低于1．6(見圖5－1、圖5－2)，在以上諸多要求共同滿足下，方能達到如期的密封效果。

2．2軸向密封

軸向密封通常采用矩形截面的密封圈(或密封墊)，此種密封形式對接觸面及密封圈的要求相對較低。產品通常采用卡口連接方式，因為卡口連接方式能夠更好地控制軸向尺寸，保證密封圈的壓縮量在一定的范圍內;而螺紋連接較難控制軸向尺寸，容易出現密封圈的過壓，從而導致密封圈壽命變短、損壞甚至失效等問題。常見產品結構如圖6所示。密封圈通常安裝在插座對接端，插頭座連接后，通過密封圈的壓縮來實現軸向的密封功能。密封圈壓縮量控制在15%～30%范圍內時密封效果最佳。密封圈通常采用方形截面的密封圈(見圖7)，該種密封圈結構簡單、易于加工，但由于受密封圈的幾何尺寸的限制，壓縮較為困難，只能通過增加對接力的方法才能達到較好的防水效果。這樣勢必會造成對接力大、連接結構過度磨損等問題，進而影響產品的整體壽命。

3戰車用防水連接器的設計

3．1產品結構概述

該戰車用防水連接器由插頭和插座組成，二者采用卡口連接方式，能夠實現快速連接與分離，操作簡便快捷。產品采用單鍵定位，防錯插，可實現盲插，抗振動、耐沖擊，連接可靠。產品外形如圖8所示。該產品是在5015系列卡口連接電連接器產品基礎上，對其接口密封結構進行提升而設計的一種產品，其防水性能最低可達IPX7，即水下1m，30min。3．2防水結構設計原理產品的防水功能是通過插頭座的連接機構帶動插座殼體壓縮密封圈來實現的。密封圈安裝在插頭殼體對接端，當插座與插頭插合時，插座殼體端面與密封圈接觸并產生壓縮，從而達到軸向密封的效果。插頭座連接如圖9所示。

3．3防水結構設計

產品采用卡口連接方式，軸向密封結構，插頭殼體對接端安裝密封圈，密封圈采用立式矩形截面形式(見圖10)。密封圈材料選擇硅橡膠6151，此種密封圈結構簡單、易于加工、硬度適中，立式截面的幾何形狀使其具有良好的可壓縮性，防水效果顯著。密封圈具體尺寸見圖11。按密封圈最佳壓縮量15%～30%計算，該立式密封圈理想軸向壓縮量為0．75mm～1．5mm。實際測量產品對接到位后密封圈的壓縮量為1．3mm，在理想壓縮范圍內，達到最優化設計。

3．4產品試驗情況

3．4．1試驗方法將插合好的電連接器(插頭座的尾部進行密封處理)按GB4208－2008《外殼防護等級(IP代碼)》中14．2．7條款進行潛水試驗，具體條件如下:a)試驗時間:30min;b)試驗樣品外殼最低點低于水面1m。

3．4．2試驗要求試驗完成后，將連接器外表面水珠吹干后將連接器分離，檢測連接器插合面是否有水珠，待樣品自然晾干后，檢測絕緣電阻應大于5000MΩ、產品應能承受規定的試驗電壓(2800V)，不應出現絕緣擊穿現象。

3．4．3試驗結果試驗完成后，將連接器外表面水珠吹干后將連接器分離，連接器插合面沒有水珠;用數字絕緣電阻測試儀測量產品的絕緣電阻為1．9×105MΩ，產品能夠承受規定的試驗電壓，沒有出現絕緣擊穿現象。

3．5產品應用情況

該產品已在新型戰車上使用，接口處的防水性能達到了預期要求。

4結束語

通過對連接器常見接口處防水結構的介紹與分析，結合設計實例提供了一種簡單、有效的卡口式電連接器的防水結構形式，為防水型電連接器的設計提供了參考。由于文章僅卡口式電連接器接口處的防水結構進行說明，產品的整體防水還需考慮尾部線纜的處理，方能達到產品整體防水要求。

作者：李強 楊艷芝 王宏菲 單位：沈陽興華航空電器有限責任公司