振动对电连接器接触性能退化的影响

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1、航空学报ActaAerOnautjcaetAstronauticaSinicaAug．252017V01．38No．8SSN1000。6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducahkxb@buaa．edu．crl振动对电连接器接触性能退化的影响骆燕燕h*，蔡明1，于长潮2，王彪31．河北工业大学电气工程学院，天津3001302．河北省沧州渤海新区供电公司，沧州0610003．中国能源建设集团天津电力设计院有限公司，天津300400摘要：长期振动作用下，电连接器插孔易出现应

2、力松弛现象，引起接触性能的退化。针对接触件的结构特点，提出了一种接触压力监测方法和接触性能退化试验方案，设计了试验电路并进行了试验。试验结果表明：①接触压力波动程度受振动频率与加速度共同影响，高频振动下，接触压力值波动程度约为低频振动下的3～7倍；但随着振动加速度的增大，低频振动下接触压力波动程度的增幅更为明显；②随着振动次数的增加，接触压力逐渐减小；振幅越大，接触压力的降幅越明显；试验后插孔槽宽的变化规律与之吻合，且振幅越大，振动累积效应的差异性越明显；但接触电阻无明显的变化趋势。因此，振动引发

3、的插孔应力松弛现象和电连接器接触性能退化的演变极其缓慢，但振动影响的差异性可能会导致突发性偶然失效现象。关键词：电连接器；接触压力；振动；性能退化；应力松弛中图分类号：V242．45；TM503一．5；TBll4．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)08—22093612电连接器是器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递的基础元件，其广泛应用于航空、航天、国防等军用和民用系统中。电连接器的可靠性水平与电气设备的性能，以及工业控制系统和军事武器系统的安全运行密

4、切相关。在储存和使用过程中，振动应力是影响电连接器可靠性的主要环境因素之一。长期振动累积效应会造成电连接器插孔出现应力松弛现象，导致电连接器接触件问的接触压力逐渐减小，接触电阻增加，接触性能退化，直至失效口。。]。国内外学者关于振动对电连接器可靠性影响的研究主要包括2个方面：①仿真或试验研究微动磨损规律与机理。例如，Flowers等口1利用ABAQUS仿真软件对针式电连接器进行了有限元建模仿真，得到了接触件间的微动幅值、相位与激振频率之间的对应关系。Ishimaru等5】将宏观球一平面接触表面等效

5、成二维矩形多元胞结构，配合所添加的氧化规则、玻璃规则和移动规则对微动磨损条件下接触件的接触电阻的蜕变规律进行了探讨。任万滨等[63利用微动磨损测试系统研究了不同微动幅值条件下触点接触电阻、切向力及表面形貌的特点，并确定了微动磨损的失效模式及失效机理。支宏旭吖3研究了振动频率、幅值、加速度、电流和环境温度等综合环境应力对电连接器电接触特性的影响规律。文献[8一11]结合结构动力学模型和有限元模型，确定了电连接器接触电阻波动的物理机理。②试验验证收稿日期：2016．11—16；退修日期：2017—02

6、—22；录用日期：2017—04—07；网络出版时间：2017—04—2617：26网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detaU／11，1929．V，20170426，1726，002htmj基金项目：国家自然科学基金(51107028)；河北省电工产品可靠性技术2011协同创新中心项目*通讯作者E—mail：luoyy’@hebut．educn载用格武：骆燕燕．蔡明。于长潮．等振动对电连接器接触性德退化的影响￡Jj靛空学报，2017，38(8)：220936LUOYY，CAIM，

7、YUCC，etal加fluenceofvibrationOncontactperformancedegradationofelectricalconnectorsfJffActaAeronaoticaetAstro—nauticaSinica，2017，38(8)：220936220936—1航空学报或寿命评估。例如，文献[12-17]中分别对航天电连接器在温度应力、振动应力和综合应力作用下的加速寿命试验的理论和方法进行了大量的研究，并对高可靠性的电连接器进行了寿命评估。上述国内外研究主要以接触电

8、阻为监测量探讨振动应力作用下电连接器接触件的微动现象及微动引起的接触磨损和失效等问题。而对于高可靠长寿命产品，其性能退化进程十分缓慢，接触电阻监测值呈现波动变化，增长趋势非常不明显[1821]。因此，本文以接触压力为监测参量来探究振动对电连接器接触性能退化的影响。1电连接器接触压力的测试方法本文研究的电连接器阴极接触件(插孔)是圆柱式四开槽型，如图1所示，即插孔的前端被均分为4个接触簧片。图1圆柱式四开槽型接触件Fig．1Cylindricfour-slottedcontactor