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车载电子设备方舱布线工艺

2018年12月12日 热度:19 ℃

摘 要: 布线工艺对电子设备方舱电气性能有着重要的影响,针对布线所要考虑的走线轨迹、电缆长度和电缆布设绑扎防护问题,结合工程实践提出了电缆布设“定长定轨”工艺设计方法,并介绍了电缆布设绑扎防护工艺,改变了传统的布线生产工艺方式电缆制作的滞后性,有效提高了布线施工效率和布线质量。

关键词: 布线;方舱;定长定轨;绑扎;防护

车载电子设备方舱内部空间小,集成了配电箱、照明灯、空调、通风扇以及多台电子设备机柜等,为使各电子设备互连互通,需要在舱内布设多种类型的电缆,这些电缆走线轨迹、长度和绑扎防护方式对电子设备方舱电气性能和空间布局的美观性产生很大影响[1]。因此,在电缆布设时需要考虑以下几个问题:(1)设计有效合理的电缆布设空间走线轨迹, 以减少电缆之间的相互干扰,力求布线整齐美观;(2)为满足车载电子设备方舱机动性要求,电缆布设时要求绑扎牢固,不允许松脱晃荡导致电缆和设备接插件受力,影响电气性能;(3)布线还要考虑电缆防护问题,一旦电缆布设防护不好,容易造成电缆损伤,也会对整舱电气性能造成影响[2,3]

本文结合工程实践,针对车载电子设备方舱,提出了电缆布设定长定轨工艺设计方法,以及电缆布设绑扎防护工艺,为从事车载电子设备方舱布线工艺设计人员提供一些借鉴和参考。

1 电缆布设“定长定轨”工艺设计

电缆布设定长定轨工艺设计是依据方舱总体布局图和电缆接线表,遵循布线原则,通过与结构设计师、电讯设计师和电装工的交互,对方舱布线轨迹和电缆长度进行定长定轨工艺设计,最后借助布线软件生成指导车载电子设备方舱布线的工艺文件,包括布线工艺示意图电缆工艺下线/布线表机柜内电缆布线表等。图1定长定轨工艺设计流程图。

1.1 布线原则

车载电子设备方舱布线定长定轨工艺设计过程中须遵循如下原则:

电缆长度尽量短,以降低电压损耗;

电源电缆(交、直流)、控制电缆和信号电缆尽量分开布设,以减少不同类型电缆之间的相互干扰;

电台的天线馈线应单独布设,拐弯时大圆弧过渡,露天部分尽可能短;

电缆不能靠近发热元器件布设,以防受热损伤或性能变差;

电缆布设时应有依托,相对固定,不允许松脱晃荡;

布线时避开金属锐边和棱角,以防电缆绝缘层损坏,造成短路故障;

电缆布设弯曲半径一般为电缆外径的3倍~4倍,光缆布设弯曲半径一般为外径的15倍~20倍;

电缆布设长度应满足设备接线要求,留有适当的余量,以便维修。

1.2 “定长定轨”工艺设计的交互

要完成电缆布设定长定轨工艺设计,需要布线工艺师与结构设计师、电讯设计师和电装工对电缆布设的相关内容进行交互,包括电缆走线轨迹、电缆布设所导致的相互干扰以及电缆布设的施工等。交互是定长定轨工艺设计的保障,具体如下:

与结构设计师交互内容包括舱内外各电子设备的空间位置布局、舱内各明暗线槽的选择和布置、电缆布设走线轨迹以及走线轨迹上电缆与电子设备、结构件有无干涉现象等;

与电讯设计师的交互内容包括舱内外各电子设备的空间布局、电缆的连接关系、电缆走线轨迹以及各电缆线束相互干扰问题等;

与电装工的交互内容为舱内外电缆布设的可操作性和施工效率等。

通过与各专业人士的交互,能够及时修改和完善相关布线工艺文件,提高电子设备方舱布线工艺设计水平,使舱内布线轨迹更美观合理,电缆长度更精确。

1.3 “定长定轨”工艺设计文件

根据布线原则与 “定长定轨”工艺设计的交互结果,布线工艺师借助二维或三维布线软件,绘制“布线工艺示意图”,并制定“电缆工艺下线/布线表”、“机柜内电缆布线表”。

布线工艺示意图:反映方舱舱壁预埋暗线管内、风道线槽内、地板下、机柜两侧走线板上电缆走线轨迹和各电子设备空间位置等信息。

电缆工艺下线/布线表:包含了电缆规格、长度、电缆起始端电子设备的位置和布线轨迹说明等信息。

机柜内电缆布线表:包含了机柜内各层电子设备连接电缆的走线轨迹以及各设备端出口处电缆的预留长度等信息。

通过以上三份布线工艺文件的综合运用指导电子设备方舱各阶段电缆的制作和布设,改变了传统的布线生产工艺方式电缆制作的滞后性,降低了方舱布线的错误率,确保了布线的一致性。

2 电缆布设绑扎工艺

为了满足车载电子设备方舱机动性的要求,电缆布设需要绑扎牢固,不允许松脱晃荡,避免车辆运动、颠簸、振动、加速和制动时电缆和设备接插件受力,影响电气性能。绑扎材料主要有尼龙扎线带和线扣座等。

2.1 尼龙扎线带绑扎

用于电子设备方舱机柜内和配电箱内等处电缆线束的绑扎。使用扎线带时,注意不要将扎线带拉得很紧,使电缆线束下陷,一般要求扎好后扎线带不会移动即可,扎线带尾端切割面要求平整,不能斜剪切。

2.1.1 机柜内电缆布设绑扎

机柜走线板上电缆布设要求平整服帖,扎线扣绑扎间距均匀,距离为100 mm~150 mm。对于设备前维护机柜,安装跟线钢带用于各层电子设备电缆的走线,钢带上设计距离为50 mm的系列孔用于扎线扣的绑扎。走线钢带可自由弯曲,一端连接机柜走线板,一端与电子设备固定,随设备推拉而跟进跟出,电缆绑扎在走线钢带上不用受力,如图2所示。对于设备后维护机柜,在机柜后安装走线杆,电缆沿走线杆平行走线,要求电缆不扭绞,用扎线带对电缆束进行绑扎,绑扎间距均匀,距离为50 mm~70 mm,如图3所示。

2.1.2 配电箱内线束布设绑扎

配电箱内线束布设要求排列整齐,弯曲处有适当弧度。线束布设完毕后使用尼龙扎线带进行绑扎,绑扎间距以线束粗细而定,一般来讲线束粗的绑扎间距长,线束细的绑扎间距短,绑扎间距与线束直径关系见表1。

2.2 线扣座绑扎

线扣座配合尼龙扎线带使用,用于电缆的绑扎固定。线扣座种类很多,使用较灵活,在一些布好的电缆无法固定的地方,可安装一个线扣座用于电缆的绑扎。根据安装表面的实际情况,可灵活地选用螺接式、铆接式或粘接式线扣座。如依靠电缆线束附近固定结构件的螺钉安装一个线扣座用于绑扎;对于一些没有螺钉或无法打孔处,可选用粘接式线扣座。线扣座绑扎示意图如图4所示。

3 电缆布设防护工艺

车载电子设备方舱布线过程中需要考虑电缆的防护问题,以防造成电缆损伤。特别是对一些舱外裸露电缆、有防水要求电缆和活动部位电缆都需穿套相应电缆护套进行保护;同时方舱舱壁和机柜金属薄板等处穿线孔也需防护。

3.1 电缆护套保护

3.1.1 波纹套管保护

用于舱顶部、载车底盘和驾驶室等位置不规则走线轨迹上电缆的保护。波纹套管具有一定柔韧性和承载强度,有聚乙烯、聚丙烯和尼龙等材料,根据使用环境选用。

3.1.2 热缩套管保护

用于需防水电连接器尾部和电缆对接处的密封保护,如图5所示。热缩套管是一种当加热到变形温度时,能迅速收缩成细管,并紧贴在其附着的物体表面,从而保证防水密封[4]。选用时主要考虑热缩套管的收缩比以及热缩套管、电缆和电连接器的匹配关系。

3.1.3 塑料螺旋管保护

用于线束的缠绕和收拢,特别适合使用在活动部位的线束上,方便线束来回弯曲不受阻。如配电箱面板与底座间需要连线部位,面板需要打开和合拢,如图6所示;电子机柜中需要翻开的柜顶、需要来回开关的前门与柜内电子器件、设备的连接布线等。

3.2 穿线孔防护

3.2.1 护线圈防护

用于方舱舱壁和机柜金属薄板等处标准尺寸圆形穿线孔的防护,根据金属薄板厚度和穿线孔的直径选用合适规格的护线圈。穿套护线圈时对容易脱落处需要刷涂专用胶进行粘接加固,护线圈保护如图7所示。

3.2.2 活用护线套防护

用于方舱舱壁和机柜金属薄板等处圆形、椭圆形、矩形以及一些不规则孔的保护。根据金属薄板厚度选用不同规格的护线套,使用护线套时,沿金属穿线孔边缘进行卡套,操作完毕后裁剪多余部分护线套,对容易脱落处可刷涂专用胶进行粘接加固。

4 结束语

针对车载电子设备方舱布线所要考虑的电缆走线轨迹、电缆长度和电缆布设绑扎防护问题,本文提出了电缆布设定长定轨工艺设计方法,并介绍了电缆布设绑扎防护工艺。通过实践运用提升了车载电子设备方舱布线工艺设计水平,使布线轨迹更美观合理,电缆长度更精确,有效减少了电缆线束相互干扰,满足了整舱电气性能和车载机动性的要求;同时也改变了传统的布线生产工艺方式电缆制作的滞后性,有效提高了布线施工效率和布线质量。

参考文献:

[1] 刘振宇,周德俭,吴兆华,等. 一种面向电子整机的三维布线算法研究与实现[J]. 电子工艺技术,2010,31(1):6-8.

[2] 李晓麟. 低频电缆及机柜的装联[J]. 电子工艺技术,2003,24(5):227-228.

[3] 周三三,刘恩福. 电子设备三维布线工艺技术应用研究[J]. 电子工艺技术,2011,32(4):227-229.

[4]蒋硕. 热缩套管加热箱的开发应用[J]. 电子工艺技术, 2007,28(4):236-238.

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