Quy trình uốn dây đai điện áp cao cho ô tô

1. Phương pháp kết nối của dây điện cao áp trên ô tô

Nói chung, có ba cách chính để kết nối cáp dây đai ô tô và đầu nối đầu nối: hàn, uốn và kết nối cơ khí, như trong Hình 1. Phương pháp hàn chủ yếu sử dụng kết nối hàn thiếc, thích hợp cho việc kết nối và lắp ráp hệ thống dây điện ô tô dây nịt có lô nhỏ và diện tích mặt cắt cáp nhỏ; Nó có tuổi thọ dài và thích hợp để gia công hàng loạt, nhưng yêu cầu sử dụng khuôn dập để đạt được kết nối và lắp ráp; phương pháp kết nối cơ khí chủ yếu sử dụng ốc vít để kết hợp chặt chẽ và cố định đầu nối và cáp, việc lắp ráp tương đối phức tạp và không thích hợp cho sản xuất hàng loạt.

Hiện tại, các loại cáp nối dây điện ô tô của nước ngoài và các thiết bị đầu cuối kết nối thường được kết nối bằng cách uốn, và công nghệ kết nối rất ổn định và đáng tin cậy. Tuy nhiên, việc sản xuất dây nịt ô tô ở nước ta vẫn đang trong giai đoạn phát triển, đặc biệt là công nghệ quy trình đấu nối tin cậy của dây nịt ô tô vẫn chưa được làm chủ hoàn toàn. Theo kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực nối và lắp ráp dây nịt ô tô, trong 3 phương pháp nối là hàn, uốn và nối cơ thì phương pháp uốn được áp dụng nhiều nhất, kết nối nhanh chóng, tin cậy, chắc chắn và có một cuộc sống lâu dài. Nó phù hợp để gia công hàng loạt. Nghiên cứu về công nghệ uốn là quan trọng nhất đối với kết nối đáng tin cậy của dây cáp điện cao áp trên ô tô và các đầu nối đầu nối.

2 Quá trình uốn dây đai điện áp cao của ô tô

hình ảnh

Dòng điện định mức được truyền bởi dây dẫn điện cao áp trên ô tô lớn, lên đến vài trăm ampe, do đó, đường kính của cáp được chọn cũng tương đối lớn, điều này đặt ra yêu cầu cao hơn về chất lượng uốn của cáp và đầu nối đầu nối. Để đảm bảo rằng cáp và đầu nối đầu nối có chất lượng cao sau khi được uốn và thắt chặt, và để đảm bảo các đặc tính điện (chẳng hạn như dòng điện danh định) và các đặc tính cơ học (chẳng hạn như lực kéo) của điện áp cao ô tô dây nịt sau khi uốn đạt yêu cầu, sau đây là quá trình uốn. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng uốn của đầu nối cáp và đầu nối (bao gồm cấu trúc đầu cuối, phương pháp uốn, chiều cao uốn và chiều dài uốn) được phân tích.

2.1 Cấu trúc đầu cuối và phương pháp uốn

Hiện nay, cấu trúc đầu cuối đầu nối thường được sử dụng của dây dẫn điện cao áp trên ô tô được thể hiện trong Hình 2. Cấu trúc đầu cuối có thể được chia thành phần tiếp xúc, phần giữa và phần uốn. Phần tiếp điểm dùng để đảm bảo kết nối đầu nối, truyền tải điện năng và tín hiệu; phần giữa là vùng tiếp nhận giữa phần tiếp xúc và phần gấp mép, đảm bảo phần tiếp xúc và bản thân không bị biến dạng trong quá trình gấp mép, đồng thời đóng vai trò định vị. Một khi sự biến dạng xảy ra trong quá trình uốn, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của dây nịt ô tô; phần uốn cong được sử dụng để kết nối bề mặt tiếp xúc của đầu nối đầu nối và cáp dưới tác động ngoại lực, và chất lượng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẫn điện, lực kéo đứt, v.v. của dây nịt ô tô. Hình dạng xuất hiện.

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). Theo lý thuyết lực của dầm đỡ đơn giản, mômen uốn tại phần uốn L / 2 là lớn nhất, dẫn đến các chiều cao uốn khác nhau (nghĩa là chiều cao mặt cắt ngang của phần được uốn của đầu nối và đầu cuối sau cáp được uốn), làm cho chiều cao uốn khác nhau. Diện tích tiếp xúc thực sau khi kết nối chỉ là một phần rất nhỏ, nó chỉ tương đương với tiếp điểm đường dây. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến các đặc tính điện và cơ học của dây nịt cao áp trên ô tô có tiết diện dây cáp lớn, yêu cầu về hiệu suất kéo cao và chiều dài uốn dài (tức là chiều dài tiếp xúc giữa đầu nối đầu nối và cáp sau khi uốn).

Để đảm bảo các đặc tính điện và cơ học của dây điện cao áp trên ô tô sau khi uốn, và để tránh diện tích tiếp xúc quá nhỏ do độ cao uốn khác nhau trong quá trình đúc uốn một lần, sau khi thiết kế tối ưu, thiết bị đầu cuối kết nối dây điện cao áp trên ô tô sử dụng các thiết bị đầu cuối được phân đoạn. , và cấu trúc của nó được thể hiện trong Hình. Đầu cuối được phân đoạn và cáp được uốn bằng phương pháp uốn phân đoạn. Phương pháp gấp mép này có thể giảm chiều dài gấp nếp ban đầu và tiết kiệm không gian thiết kế bằng cách gấp mép hai phần liên tiếp. Các yêu cầu về lực kéo và độ dẫn điện.

Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng và phân tích chuyển vị của phần uốn đầu cuối thùng kín truyền thống và phần uốn đầu cuối phân đoạn được thiết kế tối ưu khi tác dụng cùng một lực lên phần uốn. Kết quả phân tích mô phỏng được thể hiện trong Hình 5. Có thể thấy rằng sau khi được uốn bởi cùng một ngoại lực, phần gấp mép của thiết bị đầu cuối thùng kín truyền thống là hình cung, và độ dịch chuyển lớn nhất ở 1/2 phần gần. bề mặt cuối, là bề mặt tiếp xúc uốn cong giữa cáp và đầu nối tiếp xúc; Phần gấp mép của thiết bị đầu cuối loại có dạng hình trống, có hai chỗ có dịch chuyển lớn nhất. Biến dạng ở bước giữa của hai đoạn gấp mép là tương đối nhỏ. Trong quá trình uốn mô phỏng, cáp và thiết bị đầu cuối có diện tích tiếp xúc lớn hơn và chiều cao ở giữa cao hơn. Hình dạng của hai phần uốn thấp tạo thành hình dạng thanh, giúp tăng cường kết nối giữa cáp và đầu cuối tiếp xúc.

2.2 Chiều cao và chiều dài gấp mép

Để đảm bảo các đặc tính điện và cơ học của dây điện cao áp ô tô sau khi uốn, ngoài việc áp dụng cấu trúc đầu cuối hợp lý và phương pháp uốn, trong quá trình uốn thực tế, chiều cao uốn và chiều dài uốn của đầu nối tiếp xúc cũng phải được đảm bảo.

Nếu chiều cao uốn quá cao, dễ gây ra khoảng trống quá mức trong khu vực uốn, dẫn đến không đủ diện tích tiếp xúc giữa cáp và dây dẫn kim loại của đầu nối, không thể đáp ứng độ bền uốn theo yêu cầu của ô tô. khai thác dây điện áp (nghĩa là đầu cuối và thiết bị đầu cuối được kết nối với nhau). Lực giữ cáp), lực kéo đứt và độ dẫn điện, và thậm chí dẫn đến trạng thái làm việc không bình thường của đầu cuối uốn; nếu chiều cao uốn quá thấp dễ làm đứt lõi cáp hoặc đứt dây dẫn kim loại ở khu vực uốn không phù hợp với dây nịt ô tô. yêu cầu uốn. Do đó, chiều cao uốn của cáp và đầu nối đầu nối phải được kiểm soát chặt chẽ. Các đầu nối của đầu nối thường được uốn bằng áp suất điểm, áp suất giới hạn và các phương pháp khác. Nói chung, độ sâu uốn nếp của điểm uốn là d / 2 (d là đường kính ngoài của đầu nối). Lúc này, tuy có thể nén hết các khe hở giữa cáp và đầu cuối nhưng hố áp quá sâu sẽ dễ dẫn đến hiện tượng lõi cáp bị biến dạng quá mức. , bị ép vào một góc nhọn, dẫn đến hiệu ứng đầu của điện trường, và thậm chí lõi cáp bị đứt trong những trường hợp nghiêm trọng, dẫn đến tính liên tục và độ dẫn điện của dây dẫn điện cao áp trên ô tô. Nói chung, độ sâu uốn nếp của áp suất giới hạn là d / 3. Lúc này tuy biến dạng nén tương đối đồng đều nhưng lớp ngoài bị biến dạng đầu tiên khi lõi dây đồng của cáp bị nén, còn lớp bên trong về cơ bản không bị nén nên thường xảy ra hiện tượng căng bên ngoài và lỏng bên trong. , có ảnh hưởng nhất định đến khả năng dẫn điện của nó.

Theo quan điểm của những thiếu sót của phương pháp áp suất điểm và phương pháp áp suất giới hạn, nên sử dụng kết hợp giữa áp suất giới hạn và phương pháp gấp mép áp suất điểm sau khi được thiết kế tối ưu để kiểm soát độ sâu uốn nếp đến 0. 4d , để nén hiệu quả các thiết bị đầu cuối và cáp. Nếu chiều dài gấp mép quá dài thì lực gấp mép sẽ quá lớn, đồng thời sẽ hao phí vật liệu, do đó hiệu suất sử dụng kết cấu của vùng gấp mép sẽ thấp; Độ bền uốn (nghĩa là lực giữ của đầu nối với cáp) cần thiết cho các dây nối dây điện áp cao cũng dẫn đến độ dẫn điện quá thấp. Do đó, độ dài uốn của cáp và đầu nối đầu nối phải được kiểm soát chặt chẽ. Thông thường công thức tính chiều dài gấp mép La là:

Trong đó: FT là lực kéo của đầu nối tương ứng, nghĩa là lực kéo của cáp có kích thước khác nhau (yêu cầu tiêu chuẩn được nêu trong Bảng 1); Fz là lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đầu nối và cáp; R là bán kính của sợi cáp sau khi uốn.

Bảng 1 Yêu cầu tiêu chuẩn đối với lực kéo của cáp có kích thước khác nhau

2.3 Kiểm tra hiệu suất uốn

Để hiểu rõ hơn về ảnh hưởng của cấu trúc đầu cuối, phương pháp uốn, chiều cao uốn và chiều dài uốn trong công nghệ uốn đối với các đặc tính điện và cơ học của dây nịt điện áp cao trên ô tô sau khi uốn, dây nịt ô tô với dòng điện danh định 200 A (được chọn Diện tích mặt cắt ngang của cáp là 25mm2 và dòng điện đi qua tối đa là 300A) làm ví dụ và nghiên cứu thử nghiệm về hiệu suất uốn của dây điện cao áp trên ô tô có liên quan được thực hiện. Bảng 2 trình bày quy trình uốn được sử dụng cho từng mẫu dây đai điện áp cao trên ô tô trong thử nghiệm uốn nếp của dây nịt điện áp cao trên ô tô. Mẫu 1 áp dụng quy trình gấp mép truyền thống và mẫu 2 áp dụng cấu trúc đầu cuối được tối ưu hóa và quy trình gấp mép. Phương pháp kết nối, chiều dài uốn và chiều cao uốn truyền thống, mẫu 3 áp dụng cấu trúc đầu cuối được thiết kế tối ưu, phương pháp uốn, chiều cao gấp và chiều dài uốn. Kết quả thử nghiệm tính năng uốn nếp của dây nịt cao áp trên ô tô được thể hiện trên Hình 6. Có thể thấy rằng các đặc tính điện và cơ của mẫu 3 là tốt nhất. Điều này cho thấy rằng thiết kế tối ưu hóa của quá trình uốn có thể đảm bảo chất lượng cao và hiệu suất cao sau khi uốn dây đai điện cao áp trên ô tô.

Bảng 2 Công nghệ uốn được sử dụng cho từng mẫu dây đai điện áp cao trên ô tô

3. Kết luận

Bắt đầu từ các yêu cầu về hiệu suất và đặc điểm sử dụng của dây nịt điện áp cao trên ô tô, bài báo này phân tích các yếu tố chính (cấu trúc đầu cuối, phương pháp uốn, chiều cao uốn và chiều dài uốn) ảnh hưởng đến chất lượng uốn của cáp và đầu nối đầu nối trong quá trình uốn và đề xuất thiết kế tối ưu hóa được đề xuất. Thông qua thử nghiệm hiệu suất uốn dây điện cao áp trên ô tô có liên quan, người ta xác minh rằng uốn phân đoạn có các đặc tính cơ học tốt hơn so với uốn toàn bộ phần và phương pháp uốn kết hợp áp suất giới hạn và áp suất điểm được sử dụng để kiểm soát hợp lý Chiều cao uốn và chiều dài để đảm bảo hiệu suất cơ học và điện tốt hơn của dây nịt cao áp trên ô tô.