Överväganden för anpassade tåliga kontaktdonslösningar

Ett stort antal branscher - transport, tillverkning av kemikalier och delar samt sjöfart - kräver tåliga komponenter. I takt med att elektroniska kretsar används allt mer i motorer, växellådor och olika andra delar i tunga fordon och terrängfordon, lastbilar och bussar, entreprenadfordon och militär utrustning, ökar efterfrågan på robusta kontaktdon som tål tuffa förhållanden. Den globala marknaden för robust elektronik - där kontaktdon ingår - värderades till 14,75 miljarder dollar 2023 och förväntas växa till 33,72 miljarder dollar inom 10 år.

Här följer en översikt över de faktorer som påverkar valet av tåliga kontaktdon och hur dessa kan anpassas för specifika tillämpningar.

Att välja specialanpassade tåliga kontaktdon

Kontaktdon är viktiga i industriutrustning; de garanterar att ström, elektroniska signaler och information överförs på ett tryggt och säkert sätt mellan olika komponenter i en produkt eller mellan två eller flera delar.

De viktigaste faktorerna att ta hänsyn till när du väljer ett tåligt kontaktdon är

• Dess beständighet mot tuffa förhållanden, som kan omfatta vibrationer, höga eller plötsliga belastningar som testar slagtåligheten, stötar, extrema temperaturer och damm.
• Överensstämmelse med standarder tätningsklassificeringar (IP67, IP69K), för att garantera prestandans integritet. Beroende på användningsområde kommer delarna sannolikt att komma i kontakt med bensin, dieselolja, hydraulikolja, växellådsolja, bromsvätskor och smörjmedel. Vissa kontaktdon måste exempelvis tåla högtryckstvätt, vilket kräver klassificering enligt IP69K. Täta förseglingar förhindrar läckage och bevarar funktionen trots konstant exponering för korrosiva vätskor eller miljöer med krävande vätskor.
• Elektriska specifikationer som märkspänning och märkström, säkerställer att kontaktdonet kan motstå förväntade elektriska belastningar och fluktueringar vid normal drift.
• Material i höljet som inte äventyrar kontaktdonets integritet.
• Användarvänlighet, som gör det möjligt att snabbt montera, koppla ihop och koppla isär kontaktdon utan längre avbrott i de elektroniska signalerna.

ITT Cannon tillverkar ett sortiment av kompakta och lätta kontaktdon för de tuffaste av miljöer. Serien APD (figur 1) från ITT Cannon är en uppsättning kontaktdon helt av plast för tuffa miljöer och är konstruerade för tillämpningar med upp till 48 V/500 V och upp till 240 A. Bland alternativen finns kontaktdon med 1 eller 2 anslutningar för hög effekt, VDE-certifierade lösningar med 4 anslutningar för hög spänning och kontaktdon med 51 anslutningar för hög täthet.

Bild 1: Kontaktdonsserien APD från ITT Cannon är ett alternativ helt i plast med bajonettkopplingsmekanismer för täta förseglingar. Kontaktdonen tål en stor mängd tuffa driftsförhållanden. (Bildkälla: ITT Cannon)

Kontaktdonsserien APD har en bajonettkopplingsmekanism med en snabb 120-graders vridning, vilket garanterar tillförlitlig tätning upp till klassificering enligt IP67/IP69K. De är konstruerade för att tåla extrema temperaturer från -40 °C till +125 °C, hanterar ledningsdimensioner på 0,34 mm² till 53,4 mm² och finns i modeller för både hög ström och hög spänning. Serien är kompakt, lätt och enkel att montera och finns i flera modeller - 1, 2, 4, 6/7, 19, 37 och 51 - tillsammans med ett omfattande urval av tillbehör och verktygslösningar för att uppfylla olika tillämpningsbehov.

I serien ingår även den modulära APD-plattan (bild 2), som gör det möjligt att använda kontaktdonen i en mängd olika konfigurationer.

Bild 2: Det modulära gränssnittet APD kan konfigureras på en mängd olika sätt för att minska den tid som läggs på montering och underhåll. (Bildkälla: ITT Cannon)

Gränssnittet är avsett för effektiv hantering av kontaktdon i tillämpningar för kupé till chassi och centraliserad sammankoppling. APD-plattan garanterar en snabb och enkel installation, omkonfiguration samt i- och urkoppling av APD-sammankopplingar, vilket är ett av sätten att förhindra att de går sönder i förtid. Den modulära APD-plattan underlättar dessutom underhållet och utnyttjar trånga utrymmen effektivare. Standardlösningen kan enkelt transporteras mellan olika komponenter och system.

Felmekanismer för kontaktdon

En av de mest kritiska faktorerna när utrustning används vid tuffa förhållanden är att komponenterna inte går sönder vid normal drift. Detta kräver en noggrann utvärdering av de olika sätt på vilka ett kontaktdon kan gå sönder, som bland annat följande:

Korrosion och kontaminering: Kontinuerlig eller frekvent exponering för starka vätskor, lera och fukt kan leda till korrosion av kontaktdonets delar och i slutänden till dämpade signaler. Plasthöljet i serien APD från ITT tål korrosion och fukt och är lätt att underhålla även i de tuffaste miljöförhållanden.

Vibrationer och stötar: Ständiga stötar på asfalterade vägar och liknande ojämn terräng kan öka mängden vibrationer och stötar i terrängfordon. Vägförhållanden är inte den enda faktor som kan bidra till att kontaktdon slits och till slut går sönder. De cirkulära kontaktdonen i serien APD har en bajonettkoppling som är särskilt lämpad för att hantera extrema vibrationer.

Felaktig montering och felaktigt underhåll: Kontakter måste monteras noggrant, och om man inte följer rutinerna kan det leda till att komponenter vrids och böjs, vilket kan försämra prestandan. Enkel montering och demontering bidrar till att säkerställa kontaktdonets livslängd.

Överhettning till följd av elektrisk överbelastning: Kontaktdon dimensioneras för att tåla en viss ström eller spänning och klara av överspänningar i viss utsträckning. När dessa gränsvärden överskrids kan kontaktdonen smälta, vilket kan leda till fel på systemkomponenter och signalförlust.

Med tanke på de många olika sätt som ett kontaktdon kan gå sönder på, kräver användningen av dem i komplexa system en förståelse för de specifika tillämpningarna och driftsförhållandena.

Anpassade tåliga kontaktdon för specialtillämpningar

Ibland fungerar en omfattande uppsättning kontaktdon som utgångspunkt för anpassningen.

De tre exemplen på anpassade lösningar från ITT Cannon illustrerar APD-kontaktdonens anpassningsförmåga i en mängd olika specifika användningsområden.

Ett motortillverkningsföretag behövde exempelvis en anpassad lösning för stora dieselmotorer som används för tåg och fartyg. I sådan utrustning säkerställer kontaktdonen en effektiv kraftöverföring och integrering av de olika systemen, t.ex. växellådor och propellrar. De primära förhållanden som lösningen måste ta hänsyn till var exponering för motoroljor, kraftiga vibrationer och begränsat utrymme i motorrummet. För att lösa utmaningarna började vi med ett kontaktdon med sju anslutningar i serien APD. Den slutliga lösningen innehöll en extra O-ring för att säkerställa täthet och förbättra beständigheten mot vibrationer och tryck. En fjäderklämma i rostfritt stål höll kontakten på plats. För att utnyttja det begränsade utrymmet så effektivt som möjligt, var den anpassade lösningen hälften så stor som motsvarande standardlösning.

I ett annat fall behövde en tillverkare av jordbruks- och anläggningsmaskiner en anpassad anslutningslösning för en växellåda med dubbelkoppling för traktortransmissioner. En sådan växellåda möjliggör enkla och mjuka övergångar vid växling, en egenskap som är särskilt fördelaktig i tävlingsbilar för hög hastighet och traktorer. En av de särskilda utmaningarna för anslutningssystemet var växellådans unika form, som krävde en omkonfigurering av kontaktdonets form och utförande. Extrem exponering för växellådsolja var också ett problem, liksom hög resistans. Den slutliga lösningen krävde sex olika anslutningar: två större kontaktdon med sex anslutningar för ström baserade på gränssnittet APD med 19 anslutningar APD (bild 3) och fyra mindre kontaktdon baserade på APD med 4 anslutningar för signalöverföring. Två specialtillverkade O-ringar uppfyllde kraven på vibrationsbeständighet.

Bild 3: APD med 19 anslutningar från ITT Cannon utgjorde grunden för en lösning i en växellåda med dubbelkoppling för traktortransmissioner. (Bildkälla: ITT Cannon)

Slutligen var exponering för dieselvätska i avgaserna från en pump för selektiv katalytisk reduktion (SCR) den största utmaningen för en tillverkare av kommersiella fordon. Kontaktdonen måste tåla både den korrosiva miljön och kunna fungerar i ett litet utrymme. Lösningen omfattade betydande förändringar av formatet för kontaktdonet med 37 anslutningar från APD, som var utgångspunkten för de anpassade kontakterna. Ett monteringsfäste i rostfritt stål höll kontaktdonet på plats för att säkerställa att tätningen inte försämrades av vibrationerna.

Sammanfattning

De tuffa förhållandena kan variera avsevärt och ha stor spännvidd, från exponering för olja och extrema temperaturer till plötsliga stötar och vibrationer. När man slår ihop dessa faktorer, kan många användarfall kräva lösningar med anpassade kontaktdon. Kontaktdonsserien APD är en bra utgångspunkt för en mängd olika tillämpningar. Det stora utbudet av alternativ passar bra för många slutanvändare, men är även lätt att anpassa om specifika ändringar skulle behövas. Oavsett om det gäller militära operationer, flygteknik, lastbilstransporter eller jordbruk är kontaktdonsserien APD avsedd att klara tuffa driftsförhållanden utan att förlora signal-, data- eller anslutningsintegritet.