论文部分内容阅读
摘要：对于城轨车辆电气连接，目前还无法找到接头紧固性准可执行的方案，本文通过破坏性实验和配电箱防水密封试验，确立从电缆破坏的扭矩的范围和紧固密封防水性能的范围进行分析和对比，并建立相关的对比数据库，以此作为接头紧固标准方案确定的依据，以及提供相应技术开发的有效参考。
关键词：城轨；电气连接接头；标准
目前对于电气连接连头紧固没有特定的标准，在各大车辆的生产场所对电缆、接头的选择以及相关工具的使用，都普遍存在着杂乱无序的现象，而接头紧固普遍采用的方式就是装配工人们用板手进行连接头的紧固，但采用此种方式，因为人力的原因，很难达到扭力每一个甚至每一次都一致，所以造成安装效果也各有差异。通对研究某型电气连接接头的紧固性能，对安装标准予以统一，并建立相关的对比数据库，装配工人们安装方便，劳动强度和工作量也能有效地予以减少，从而对车间的生产率和车辆性能予以提高，这便是本文的分析和研究的主旨。
一、概论
对于紧固控制的力矩数值先通过理论数据来进行分析。在拧紧配电箱电气接头时，在力矩的作用下，受扭转剪切应力和轴向预紧力的作用，根据相关的理论公式可知：
在这个公式中：σ是拉伸应力；σv是复合应力；τ是扭转剪切应力。而为了保证接头在扭转过程中不产生破坏型的形变，则需要满足：
在这个公式中：Sp是保证紧固件承受拉应力时，达到该数值并保持在15秒以内不产生塑性变形的保证应力。
紧固扭矩可由支承面扭矩與螺纹扭矩按以下的公式进行计算而得：
在这个公式中：d为螺纹中径；σsmin是最小的屈服点；T为紧固扭矩；AS为应力截面积。
通过以上的公式可以对适用于一般扭矩紧固控制的，不同性能和不同直径的接头的紧固扭矩值进行计算。
二、实例
根据车辆电箱接头的紧固标准，要求在安装接头时，紧固标准不能过松对配电箱的密封性能造成影响，也不能使劲用大，用力过猛，造成接头滑丝或是出现“格兰头”破坏的现象[1]。对于城轨车辆配电箱，依据紧固理论的标准，研究接头的紧固性，是指导防水密封性能试验和研究的依据，同时也提供了相应的数据为可调力矩板手的研发作参考。
（一）配电箱模型
电缆与接头的匹配方案的建立方案中，七种接头和电缆匹配的有22种组合，8种必得接头，与电缆匹配的组合有23种。配电箱被设计成为四边形，同时在四个侧面，按照尺寸每个侧面分两排共打孔10个的试验箱体，这样四个加载面，同时对不同材料号的8种电缆，采用每次选择五个接头的方式进行试验，并且每次施加的力矩应力应当有所不同。
（二）试验台架模型
此模型是对紧固性试验中，配电箱的位置不会在径向和轴向上产生位移，确保其固定性的设计。同时还需要满足每种对应的电缆有5-6m的需求量，整体在200-300mm的电缆长度的需求，且整体操作便捷。
（三）实验步骤
每一个型号的接头和电缆之间的匹配试验至少要进行20次，同时每次匹配试验所用电缆都需要是全新的。
为了减少损耗量，可以首先每一种规格的接头前十次先用全新的接头进行试验，后十次的试验可使用之前十次试验用过的接头，如发现紧固标准因新旧接头而发生较大差异的现象，则需全部采用全新的接头。
先按预设力矩值进行拧紧后的防水度试验可以对试验效率进行提高，若发现出现漏水，刚需加大扭力至不再漏水，合格为止。试验时，可采用氯化钴试纸进行检测以确保试验的可靠性，并同时对接头进行喷水和滴水的试验，等两个小时之后，再确定防水效果和其安全等级[2]。在试验合格之后，再继续进行破坏性的试验，直到电缆全被损坏了，并将所有力矩数值进行记录、整理和归纳，通过不断的分组试验，将所有数据进行整理，可得出从力矩值曲线图，并从图上可以初步找到扭矩标准的上下限值。
（四）实验结果
在配电箱上有40个孔，每个孔可以对应的接头有七种，最少进行20次的电缆匹配试验，本文对其中一组的防水和破坏性试验进行了研究，并对其进行了性能测试分析。
在此数据记录中，在第一、二、三、四次试验时，都出现了漏水的现象，在第五、六次试验时，未发生漏水和有压痕的现象，在第七、八次出现了轻微的压痕，在第九、十次试验时，有明显的压痕出现。根据防水密封性和紧固性标准，所需扭转力矩的初定范围为第五次的0.7到第8次的1.99Nm之间。
在对接头应力破坏进行研究时，需要的是确定破坏的最小点，即保证小于最小的应力值的紧固值，又能满足防水性能的需求。同样的，经过10次破坏性的应力最小值试验，最终确定最小值为4.22Nm，远大于上述扭转力矩的初定范围，所以，按照此标准范围，对该接头进行安装时，即可以对接头的紧固性予以保障。
三、结束语
运用配电箱的相关接头紧固理论，通过接头紧固性的防水和破坏性试验，得到了最终的接头紧固标准范围，此数据可以为工人们进行安装提供有效地技术指导，同时也对开发可调力矩板手提供相关的数据作为参考。
参考文献：
[1]许娟红， 李志远， 华广胜，等. 城轨车辆电气连接接头紧固性标准研究[J]. 精密制造与自动化， 2017（4）：60-62.
[2]许晓文， 孙后环， 华广胜. 电气连接接头紧固准则研究[J]. 机械制造， 2018（2）：71-73.
（作者单位：苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司）
关键词：城轨；电气连接接头；标准
目前对于电气连接连头紧固没有特定的标准，在各大车辆的生产场所对电缆、接头的选择以及相关工具的使用，都普遍存在着杂乱无序的现象，而接头紧固普遍采用的方式就是装配工人们用板手进行连接头的紧固，但采用此种方式，因为人力的原因，很难达到扭力每一个甚至每一次都一致，所以造成安装效果也各有差异。通对研究某型电气连接接头的紧固性能，对安装标准予以统一，并建立相关的对比数据库，装配工人们安装方便，劳动强度和工作量也能有效地予以减少，从而对车间的生产率和车辆性能予以提高，这便是本文的分析和研究的主旨。
一、概论
对于紧固控制的力矩数值先通过理论数据来进行分析。在拧紧配电箱电气接头时，在力矩的作用下，受扭转剪切应力和轴向预紧力的作用，根据相关的理论公式可知：
在这个公式中：σ是拉伸应力；σv是复合应力；τ是扭转剪切应力。而为了保证接头在扭转过程中不产生破坏型的形变，则需要满足：
在这个公式中：Sp是保证紧固件承受拉应力时，达到该数值并保持在15秒以内不产生塑性变形的保证应力。
紧固扭矩可由支承面扭矩與螺纹扭矩按以下的公式进行计算而得：
在这个公式中：d为螺纹中径；σsmin是最小的屈服点；T为紧固扭矩；AS为应力截面积。
通过以上的公式可以对适用于一般扭矩紧固控制的，不同性能和不同直径的接头的紧固扭矩值进行计算。
二、实例
根据车辆电箱接头的紧固标准，要求在安装接头时，紧固标准不能过松对配电箱的密封性能造成影响，也不能使劲用大，用力过猛，造成接头滑丝或是出现“格兰头”破坏的现象[1]。对于城轨车辆配电箱，依据紧固理论的标准，研究接头的紧固性，是指导防水密封性能试验和研究的依据，同时也提供了相应的数据为可调力矩板手的研发作参考。
（一）配电箱模型
电缆与接头的匹配方案的建立方案中，七种接头和电缆匹配的有22种组合，8种必得接头，与电缆匹配的组合有23种。配电箱被设计成为四边形，同时在四个侧面，按照尺寸每个侧面分两排共打孔10个的试验箱体，这样四个加载面，同时对不同材料号的8种电缆，采用每次选择五个接头的方式进行试验，并且每次施加的力矩应力应当有所不同。
（二）试验台架模型
此模型是对紧固性试验中，配电箱的位置不会在径向和轴向上产生位移，确保其固定性的设计。同时还需要满足每种对应的电缆有5-6m的需求量，整体在200-300mm的电缆长度的需求，且整体操作便捷。
（三）实验步骤
每一个型号的接头和电缆之间的匹配试验至少要进行20次，同时每次匹配试验所用电缆都需要是全新的。
为了减少损耗量，可以首先每一种规格的接头前十次先用全新的接头进行试验，后十次的试验可使用之前十次试验用过的接头，如发现紧固标准因新旧接头而发生较大差异的现象，则需全部采用全新的接头。
先按预设力矩值进行拧紧后的防水度试验可以对试验效率进行提高，若发现出现漏水，刚需加大扭力至不再漏水，合格为止。试验时，可采用氯化钴试纸进行检测以确保试验的可靠性，并同时对接头进行喷水和滴水的试验，等两个小时之后，再确定防水效果和其安全等级[2]。在试验合格之后，再继续进行破坏性的试验，直到电缆全被损坏了，并将所有力矩数值进行记录、整理和归纳，通过不断的分组试验，将所有数据进行整理，可得出从力矩值曲线图，并从图上可以初步找到扭矩标准的上下限值。
（四）实验结果
在配电箱上有40个孔，每个孔可以对应的接头有七种，最少进行20次的电缆匹配试验，本文对其中一组的防水和破坏性试验进行了研究，并对其进行了性能测试分析。
在此数据记录中，在第一、二、三、四次试验时，都出现了漏水的现象，在第五、六次试验时，未发生漏水和有压痕的现象，在第七、八次出现了轻微的压痕，在第九、十次试验时，有明显的压痕出现。根据防水密封性和紧固性标准，所需扭转力矩的初定范围为第五次的0.7到第8次的1.99Nm之间。
在对接头应力破坏进行研究时，需要的是确定破坏的最小点，即保证小于最小的应力值的紧固值，又能满足防水性能的需求。同样的，经过10次破坏性的应力最小值试验，最终确定最小值为4.22Nm，远大于上述扭转力矩的初定范围，所以，按照此标准范围，对该接头进行安装时，即可以对接头的紧固性予以保障。
三、结束语
运用配电箱的相关接头紧固理论，通过接头紧固性的防水和破坏性试验，得到了最终的接头紧固标准范围，此数据可以为工人们进行安装提供有效地技术指导，同时也对开发可调力矩板手提供相关的数据作为参考。
参考文献：
[1]许娟红， 李志远， 华广胜，等. 城轨车辆电气连接接头紧固性标准研究[J]. 精密制造与自动化， 2017（4）：60-62.
[2]许晓文， 孙后环， 华广胜. 电气连接接头紧固准则研究[J]. 机械制造， 2018（2）：71-73.
（作者单位：苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司）