為惡劣條件和苛刻環(huán)境設(shè)計(jì)線束需要深入了解所涉及的具體挑戰(zhàn)。極端溫度、濕度、化學(xué)品、機(jī)械應(yīng)力和電磁干擾只是需要考慮的幾個(gè)因素。在設(shè)計(jì)過程的早期解決這些因素對于確保線束的可靠性、安全性和耐用性至關(guān)重要。
惡劣環(huán)境和解決方案
01 高 溫
暴露在高溫下的線束存在幾個(gè)問題的風(fēng)險(xiǎn)，這些問題可能會(huì)影響其功能和安全性。絕緣材料可能會(huì)降解、變脆、破裂甚至熔化。這可能導(dǎo)致短路或電氣故障。導(dǎo)體可能會(huì)因熱量而膨脹，可能會(huì)使連接松動(dòng)并導(dǎo)致間歇性問題。
高溫會(huì)加速化學(xué)反應(yīng)，使材料降解并導(dǎo)致腐蝕。在嚴(yán)重的情況下，過熱會(huì)導(dǎo)致易燃組件點(diǎn)燃，從而產(chǎn)生火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這些問題，使用耐熱材料并在線束設(shè)計(jì)中納入有效的熱管理非常重要。
解決方案
材料：耐熱材料的一些示例包括聚酰亞胺 （PI）、聚四氟乙烯（PTFE）或可以承受高溫（航空航天中高達(dá)400°C）的交聯(lián)聚合物。
熱管理：應(yīng)用散熱策略，例如使用耐熱導(dǎo)管、遠(yuǎn)離熱源的布線或結(jié)合熱障。
02 低 溫
這里的主要問題是絕緣材料中可能產(chǎn)生的脆性，使它們在機(jī)械應(yīng)力下更容易開裂或斷裂。這可能會(huì)導(dǎo)致電線裸露，從而增加短路或電氣故障的風(fēng)險(xiǎn)。低溫還會(huì)導(dǎo)致材料收縮，從而可能使連接松動(dòng)，從而導(dǎo)致性能不可靠或間歇性故障。
一些材料可能會(huì)失去柔韌性，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)過程中的應(yīng)變增加，從而進(jìn)一步加劇損壞的風(fēng)險(xiǎn)。為了降低這些風(fēng)險(xiǎn)，使用專門設(shè)計(jì)用于在寒冷環(huán)境中保持柔韌性和耐用性的材料非常重要。
解決方案
材料：合適的材料包括在寒冷環(huán)境中保持柔韌性的硅膠或含氟聚合物。確保所有材料（包括連接器和絕緣體）的額定溫度都達(dá)到預(yù)期的盡可能低的溫度。
03 潮濕和水暴露
在海洋或工業(yè)環(huán)境等環(huán)境中，防水安全帶至關(guān)重要，因?yàn)榉浪踩珟?huì)暴露在高濕度、雨水甚至直接浸入水中。濕氣會(huì)滲入線束，導(dǎo)致短路、金屬部件腐蝕和潛在的電氣故障。鹽水，尤其是在海洋環(huán)境中，會(huì)顯著加速腐蝕，構(gòu)成更嚴(yán)重的威脅。
解決方案
材料：使用聚氨酯（PUR）或氯丁橡膠等材料作為外護(hù)套，以提供防止水侵入的屏障。
設(shè)計(jì)：對于防水線束，必須交叉纏繞樹枝，確保線束保持完全覆蓋。如果使用防水橡膠圈或通孔橡膠套管，應(yīng)首先將安全帶部分封裝。之后，應(yīng)使用雙纏繞技術(shù)將橡膠圈或套管牢固地纏繞在安全帶上。
連接器：選擇密封或包覆成型的連接器，以防止?jié)駳膺M(jìn)入關(guān)鍵區(qū)域。選擇防護(hù)等級為IP67或更高的連接器，適用于高濕度或浸沒環(huán)境。
導(dǎo)體：鍍錫銅或其他耐腐蝕合金有助于防止水和鹽的破壞性影響。如果擔(dān)心重量，請考慮鋁。它比銅更輕，用于航空航天應(yīng)用，需要特殊的端接以防止電偶腐蝕。
04 化學(xué)品暴露
在工業(yè)環(huán)境中，線束經(jīng)常暴露在化學(xué)品、油和溶劑中，這些物質(zhì)會(huì)降解絕緣材料。這種降解會(huì)導(dǎo)致脆性、裂縫或膨脹，從而損害安全帶的完整性并增加電氣問題的風(fēng)險(xiǎn)。
解決方案
材料：使用以耐化學(xué)性著稱的絕緣材料，如 PTFE、乙烯四氟乙烯（ETFE）或氟化乙烯丙烯 （FEP）。考慮應(yīng)用額外的保護(hù)涂層以增強(qiáng)對刺激性化學(xué)品的抵抗力。
05 機(jī)械應(yīng)力和磨損
工業(yè)、汽車或航空航天環(huán)境中的線束會(huì)受到振動(dòng)、移動(dòng)和磨損等機(jī)械應(yīng)力的影響。這些力會(huì)磨損絕緣層，導(dǎo)致電線裸露、短路，甚至完全失效。
解決方案
耐磨夾克：選擇交聯(lián)聚乙烯（XLPE）或熱塑性彈性體（TPE）等具有高抗機(jī)械磨損性的材料。
應(yīng)力消除：加入墊圈、夾子和電纜扎帶等組件，以減少電線上的應(yīng)力，特別是在連接點(diǎn)和頻繁移動(dòng)的區(qū)域。
保護(hù)導(dǎo)管或軟管：這將保護(hù)線束免受物理損壞并減少振動(dòng)的影響。
06 EMI和RFI
線束可以在具有嚴(yán)重電磁干擾的環(huán)境中（例如靠近重型機(jī)械或航空航天應(yīng)用）拾取不需要的信號或干擾其他電子系統(tǒng)。這可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞、通信錯(cuò)誤或設(shè)備故障。
解決方案
使用帶有編織或鋁箔屏蔽層的屏蔽電纜，以防止 EMI和RFI。屏蔽層的正確接地對于有效降低噪音至關(guān)重要。
雙絞線布線：對信號線實(shí)施雙絞線布線以消除電磁噪聲。
接地：確保所有線束組件都正確接地，以防止靜電積聚，這可能會(huì)加劇EMI問題。
為惡劣條件設(shè)計(jì)線束時(shí)的其他策略
在設(shè)計(jì)用于惡劣環(huán)境的線束時(shí)，必須優(yōu)先考慮耐用性和可靠性。極端條件需要特定的設(shè)計(jì)策略來確保系統(tǒng)的性能和使用壽命。以下是針對具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境優(yōu)化線束的幾種關(guān)鍵方法。
01 冗 余
在可靠性至關(guān)重要的高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用中，將冗余納入線束設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過實(shí)施并行布線，由多根單獨(dú)布線的電線保護(hù)關(guān)鍵系統(tǒng)。這樣做可以確保即使一根電線發(fā)生故障也能繼續(xù)運(yùn)行，這在航空航天等安全和系統(tǒng)完整性是重中之重的行業(yè)尤為重要。
02 最小化故障點(diǎn)
為了提高線束的可靠性，必須減少潛在故障點(diǎn)的數(shù)量。可以通過限制連接器和接頭的使用來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，它們是常見的故障源。當(dāng)需要連接器時(shí)，選擇在惡劣環(huán)境中具有良好記錄的連接器可以進(jìn)一步降低風(fēng)險(xiǎn)并提高線束的整體穩(wěn)健性。
03 測試和驗(yàn)證
嚴(yán)格的測試和驗(yàn)證是確保線束能夠承受惡劣工作條件的關(guān)鍵。環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）技術(shù)（如熱循環(huán)、濕度暴露、鹽霧和振動(dòng)測試）對于驗(yàn)證安全帶的耐用性至關(guān)重要。高壓（高電位）測試和連續(xù)性檢查等電氣測試對于確認(rèn)絕緣和導(dǎo)體的完整性是必要的。
