Помимо соответствия общим требованиям к эксплуатационным характеристикам, электрические разъемы предъявляют три важнейших требования: превосходные контактные свойства, стабильная работа и простота обслуживания. Их эксплуатационная надежность напрямую определяет нормальное функционирование всей цепи оборудования и связана с безопасностью всего основного устройства. Соответственно, цепи предъявляют чрезвычайно строгие требования к качеству и надежности электрических разъемов.
Контакты, являясь основными внутренними компонентами, отвечающими за электрический контакт в электрических разъемах, играют решающую роль в надежности разъемов. На надежность контактов влияет множество факторов, включая конструкцию, технологию обработки, производство, управление производством, свойства сырья и условия эксплуатации.
На надежность электрических контактов влияет множество параметров, в основном это свойства контактных материалов, условия эксплуатации, окружающая среда и другие аспекты. Для обеспечения надежности электрических контактов путем разработки решений, предотвращающих отказы контактов, необходимо исследовать и анализировать механизм отказа контактных точек. Соответствующие исследования в основном сосредоточены на следующих областях:
Материаловедение
Свойства всех материалов со временем ухудшаются. Поэтому приоритет следует отдавать высокоэффективным материалам, способным сохранять надежность в течение длительного времени, а затем проводить оценку условий эксплуатации, чтобы убедиться, что материалы способны выдерживать суровые условия работы.
Исследования в области обработки и производства
В настоящее время в Китае широко распространены производственные дефекты среди разъемов, производимых внутри страны. Недостаточная технологическая мощность приводит к существенному разрыву между фактическими готовыми разъемами и идеальными проектными характеристиками, что, в свою очередь, подрывает общую надежность.
Исследование факторов окружающей среды
При коррозии контактов в атмосферных условиях изменяется геометрия контактной поверхности. По сравнению с идеальным состоянием все соответствующие параметры изменяются не только со временем, но и в зависимости от условий эксплуатации. Это ухудшает электрические характеристики контакта и в конечном итоге приводит к его выходу из строя.
Исходя из трех основных факторов, вызывающих отказы электрических контактов, упомянутых выше, в данной статье рассматриваются структура, характеристики и методы проектирования конкретной корончатой пружины с целью достижения превосходных эксплуатационных характеристик и предотвращения преждевременных отказов электрических контактов.
1. Конструкция рессоры короны
Пружины подвески делятся на внутренние и наружные. Наружная пружина подвески, также известная как контактная группа, устанавливается на наружной цилиндрической поверхности штифта и образует контактную пару с цилиндрическим гнездом, как показано на рисунке 1. Внутренняя пружина подвески устанавливается внутри внутреннего отверстия гнезда и образует контактную пару с цилиндрическим штифтом, как показано на рисунке 2.
2. Характеристики Краун-Спринг
Конструкция гнезда с пружиной коронки и надежность контактов
Как видно из конструкции пружины, при использовании внешней пружины фактической контактной поверхностью контактного элемента является внешняя сферическая поверхность головки фонаря, которая соприкасается с цилиндрической поверхностью гнезда. В случае внутренней пружины внутренняя сферическая поверхность внутренней пружины контактирует с цилиндрической поверхностью штифта. В обеих конфигурациях наблюдается точечный контакт.
При одинаковых нормальных силах, параметрах материала и конструкции точечный контакт обеспечивает меньшее сопротивление сжатию и сопротивление пленочному сжатию по сравнению с контактом между поверхностями, что приводит к относительно низкому фактическому контактному сопротивлению для пружинных конструкций.
Кроме того, пружинные затворы используют упругую деформацию для фиксации, что предъявляет умеренные требования к точности контактных компонентов. Соответственно, пружинные затворы/штифты обеспечивают плавное соединение и разъединение, стабильный и надежный контакт, отличную устойчивость к вибрации и ударам, а также большой срок службы при многократном соединении. По сравнению с проволочными пружинными затворами, они больше подходят для массового производства и демонстрируют превосходные характеристики в сильноточных приложениях, преодолевая недостаток недостаточной пропускной способности проволочных пружинных затворов при сохранении низкой стоимости.
Пружинные разъемы с корончатой формой обеспечивают плавное соединение и разъединение, а также надежный контакт. Являясь одним из наиболее распространенных контактных элементов, они создают меньшее усилие при вставке и извлечении и обеспечивают более мягкую работу по сравнению с шлицевыми эластичными разъемами, и в основном применяются в многожильных и высокоплотных электрических разъемах.
При соединении штифтов с гнездами нормальная сила, возникающая в результате упругой деформации контактных колец, обеспечивает плотный контакт между контактными кольцами и штифтами для передачи сигнала. Схема соединения гнезд с пружинным креплением и штифтов показана на рисунке 1.
На надежность контакта электрических разъемов влияет множество факторов. Для оценки надежности контакта разъема обычно используются два показателя: усилие разъединения при одном контакте и контактное сопротивление.
3. Процедуры проектирования и ключевые моменты Crown Spring
Гнезда являются основными компонентами, обеспечивающими электрическое соединение в разъемах, а пружины, как ключевая часть гнезд (контактов), играют жизненно важную роль. Поэтому правильный выбор пружин и рациональная конструкция гнезд (контактов) с пружинами имеют решающее значение для соответствия требованиям к электрическим характеристикам контактных пар, включая контактное сопротивление, усилие сопряжения и повышение температуры. Выбору пружин и конструкции гнезд (контактов) с пружинами следует уделять большое внимание.
DМетоды проектирования внутренних и внешних кровельных пружин Crown Springs
l Определите конкретную конструктивную форму: использовать внутреннюю или внешнюю корончатую пружину. Выберите подходящую конструкцию корончатой пружины в соответствии с условиями применения изделия, чтобы определить, какая из пружин — внутренняя или внешняя — лучше соответствует требованиям.
l Определите диаметр штифтов или гнезд. Выберите подходящий диаметр штифта для внутренней пружинной конструкции и подходящий диаметр гнезда для внешней пружинной конструкции, исходя из максимального тока нагрузки во время работы изделия.
l Определите другие размерные параметры. Спроектируйте оставшиеся размеры корончатой пружины в соответствии с диаметром штифта или гнезда.
Определите размеры сопрягаемых деталей для корончатой пружины. Сопоставьте размеры штифта с размерами окончательной внутренней корончатой пружины, а размеры гнезда — с размерами окончательной внешней корончатой пружины.
Ключевые особенности дизайна
Одностороннее сжатие корончатой пружины после сопряжения должно контролироваться в пределах 0,15.～0,25 мм.
Габаритные размеры корончатой пружины напрямую влияют на силу разделения контактной пары. При неизменных остальных параметрах больший сферический радиус R и большая длина сферического сечения S средней части корончатой пружины, а также меньшая ширина паза P на сферической части соответственно уменьшат силу разделения контактной пары. Однако чрезмерно большой сферический радиус R и длина сферического сечения S, или слишком узкая ширина паза, нежелательны. Для достижения соответствующей силы разделения и отличного контактного сопротивления требуется разумное проектирование этих трех параметров. Кроме того, ширина паза не должна быть слишком узкой, чтобы облегчить обработку пресс-формы и продлить срок ее службы.
Для облегчения проектирования и обработки пресс-формы необходимо выполнить увеличенный чертеж пружины с открытыми концами.
Все размеры, указанные в методических указаниях, относятся к размерам корончатой пружины в рабочем состоянии.
4. Заключение
В заключение, внутренние и внешние пружины, а также соответствующие им штифты и гнезда, являются критически важными узлами электрических разъемов, которые напрямую определяют надежность разъемов. Эксплуатационные характеристики пружинных конструкций зависят не только от процесса проектирования, но и от материала и технологии обработки соответствующих штифтов и гнезд.
Как правило, штифты и гнезда изготавливаются в основном из медного сплава или чистой меди для обеспечения требуемой проводимости в условиях практической эксплуатации, и производятся они методом механической обработки. Для достижения превосходных эксплуатационных характеристик требуется последующая обработка поверхности внутренних и наружных корончатых пружин. Подробные конструктивные решения для внутренних и наружных корончатых пружин будут разработаны в ходе дальнейших исследований.
В сильноточных разъемах Amass используется пружина, которая обеспечивает стабильное соединение в условиях интенсивной вибрации, многократных воздействий высоких и низких температур, малого объема и высоких токов.
В продукции Amass 4-го поколения полностью используется технология пружинных контактов, что значительно увеличивает срок службы и повышает стабильность работы. Они обеспечивают надежную защиту оборудования, работающего в условиях ограниченных габаритов, интенсивной вибрации и многократных термических ударов при высоких и низких температурах.
Дата публикации: 04.07.2026