IVCM - Pojazdy przemysłowe i maszyny budowlane - Kluczowa rola złącz wtykowych

fot. Okablowanie i złącza stosowane w maszynach i pojazdach specjalistycznych wymagają szczególnie wytrzymałych wykonań.

Z czym kojarzą nam się pojazdy przemysłowe i maszyny budowlane (IVCM – Industrial Vehicles Construction Machines)? Pomyślimy oczywiście o ciężkim sprzęcie takim jak koparki, dźwigi i ciągniki wyposażone w potężne silniki i całe mnóstwo hydraulicznych lub mechanicznych urządzeń. Laikowi raczej na pewno nie przyjdą na myśl w tym kontekście złącza wtykowe, chociaż to właśnie one odgrywają pierwszoplanową rolę w zapewnieniu tym maszynom niezawodnej infrastruktury okablowania. Z powodu wysokich wymagań stawianych takim złączom, konstrukcje tego rodzaju komponentów stosowanych w tych branżach stają się coraz bardziej wyspecjalizowane.

W segmencie rynku IVCM dostępna jest zróżnicowana oferta złączy wtykowych niezbędnych do wykonania systemów okablowania pojazdów i maszyn. Poza stosowanymi najczęściej w tym segmencie złączami przemysłowymi takimi jak ciężkie i wytrzymałe złącza wtykowe, złącza zaworowe i okrągłe złącza wtykowe, pojawiają się nowe konstrukcje od wielu lat zyskujące na popularności.

Potrzeba szerokiej oferty złączy wtykowych

Powody takiego zróżnicowania złączy wtykowych w tym konkretnym segmencie rynku są głównie historyczne. Liczni dostawcy działający w tym sektorze specjalizują się w produkcji mechanicznej i ich naturalnym wyborem są te rodzaje złączy, które sprawdzają się w ich obszarze działalności. Przykłady takich złączy to ciężkie i wytrzymałe złącza przemysłowe, złącza zaworowe i okrągłe złącza wtykowe M8 lub M12. Są też dostawcy związani z sektorem motoryzacyjnym lub z sektorem budowy pojazdów, posiadający swoje własne technologie i konstrukcje złączy wtykowych. Są to złącza wtykowe Deutsch, Junior Timer i Superseal.

Jednakże zakres zastosowań standardowych wersji tych złączy okazuje się być znacznie ograniczony w ciężkich warunkach pracy typowych dla placów budów, usług świadczonych w warunkach zimowych czy przy pracach wykonywanych pod ziemią. Dlatego też producenci muszą cały czas dostosowywać swoje elementy do specyficznych wymagań w segmencie IVCM.

Następujące typy złącz wtykowych spotyka się w mobilnych zastosowaniach IVCM (od lewej do prawej): okrągłe złącze wtykowe M12, wtyk Superseal, złącze wtykowe Deutsch, gniazdo Superseal, wtyk zaworowy.
 

Zwiększone wymagania

W obszarze Pojazdów Przemysłowych i Maszyn Budowlanych istnieje rosnąca potrzeba zapewnienia odporności na pył i wodę, którą wyrażają coraz to wyższe stopnie ochrony IP. Na przykład maszyny i pojazdy stosowane na placach budów są zwykle wystawione na działanie pyłu, rosy i innych warunków pogodowych, a także poddawane czasowemu lub długotrwałemu zanurzeniu w wodzie. Ponadto pojazdy są często czyszczone wodą pod wysokim ciśnieniem; może to wymagać podniesienia stopnia ochrony do IP66K/IP69K.

Z powodu zwiększonych obciążeń, jakim poddawane są maszyny i pojazdy, ich producenci wymagają, by części elektroniczne w nich montowane charakteryzowały się odpowiednio zwiększoną odpornością. Jako przykład można tu podać stosowanie materiałów odpornych na działanie paliw i smarów oraz materiałów chronionych przed promieniami UV. Pojazdy i maszyny używane pod ziemią mogą być też narażone na wilgotne atmosfery z dużą zawartością kwasów lub zasad. Takie warunki środowiskowe mogą okazać się wysoce żrące dla standardowo stosowanych materiałów, z których wykonywane są komponenty. Absolutnie kluczowe w tym kontekście jest zapewnienie doskonałej odporności na czynniki żrące wszystkich zewnętrznych części metalowych, takich jak obudowy, połączenia śrubowe, elementy osłonowe i części mocujące.

Zdarzają się też często nagłe zmiany temperatury, na przykład, gdy pojazd opuszcza swoją bazę; w związku z tym powstaje potrzeba zapewnienia szerokiego zakresu temperatur pracy złącz wtykowych. Złącza działające w szerokich zakresach temperatur mogą być instalowane na sprzęcie stosowanym w niskich temperaturach oraz instalowanym w pobliżu silników i systemów wydechowych, gdzie temperatury przekraczają 80 stopni Celsjusza.

Tym, co istotne w okablowaniu pojazdu jest jego odporność na działanie skrajnych warunków pogodowych i substancji znajdujących się w środowisku.

W tym obszarze kluczowa jest też wysoka wytrzymałość mechaniczna; chociaż złącza wtykowe i kable instalowane na zewnątrz maszyn i pojazdów zwykle posiadają pokrycie ochronne takie jak rury i tuby, to wciąż istnieje ryzyko ich uszkodzenia przez spadający gruz lub inne odpady budowlane.

Formowanie wtryskowe zamiast tub ochronnych

W złączach wtykowych Deutsch, Junior Timer i Superseal stosowanych w sektorze motoryzacyjnym oprzewodowanie zwykle wykonywane jest w taki sposób, że każda żyła przewodu podłączana jest oddzielnie. Przewody są zaciskane na stykach wtyku i wciskane do wnętrza złącza wtykowego. Następnie złącze zostaje szczelnie zamknięte za pomocą uszczelki. Taka metoda tworzenia wytrzymałych połączeń, choć jest znana ze swej niezawodności wymaga, by cały ten złożony proces zakładania ochrony był powtarzany w przypadku każdego złącza wtykowego. Tylko w ten sposób możliwe jest zabezpieczenie poszczególnych złączy przed uszkodzeniem. Aby połączenie było maksymalnie gazo- i wodoszczelne, złącze wtykowe jest często dodatkowo chronione termokurczliwą tubą lub zaślepką.

Wadą tej metody zapewnienia ochrony komponentu jest to, że jej instalacja prawie zawsze musi być wykonywana przez wyspecjalizowanego technika. W wielu przypadkach, dostawca lub instalator decyduje się dostarczać system jako w pełni zmontowane wiązki kablowe. Niestety to bardzo utrudnia możliwości późniejszej rozbudowy systemu, a znalezienie źródeł awarii wymaga całkowitego demontażu wiązki kabli.

Czasochłonnego zapewnienia ochrony komponentów systemu okablowania można uniknąć poprzez zastosowanie wykonywanych wtryskowo lub zatapianych w tworzywie złączy wtykowych z wystającymi przewodami.

Formowane wtryskowo złącza wtykowe z wystającymi wielożyłowymi kablami (po lewej) zastępują złącza jednożyłowe (po prawej).

Jeżeli używane kable są fabrycznie odporne na działanie olejów, smarów, promieni UV oraz ciepła, to producent pojazdu ma zagwarantowaną o wiele większą swobodę w czasie instalacji. Dzięki temu możliwe jest obniżenie kosztów nie tylko komponentów ochronnych, ale też samego procesu instalacji.

Kable o długościach zgodnych z życzeniem klienta

Phoenix Contact ostatnio powiększył swoją ofertę o formowane wtryskowo złącza wtykowe Deutsch i Superseal oraz o specjalne złącza zaworowe przeznaczone dla Pojazdów Przemysłowych i Maszyn Budowlanych. Te złącza wtykowe, często spotykane w mobilnych systemach hydraulicznych, podłącza się najczęściej za pomocą kabli w izolacji PUR. Zależnie od wersji, mogą być one opcjonalnie wyposażone w diody LED pokazujące ich status oraz w wytrzymałe obwody ochronne z diodami przeciwzakłóceniowymi. Takie wstępnie zmontowane kable są dostępne ze złączami na obu końcach albo ze złączem na jednym końcu i wolnym drugim końcem kabla. Dostępne są standardowe długości kabli pomiędzy 1,5 a 10 metrów, a na życzenie klienta możliwe jest dostarczenie kabli o innych długościach.

Standard systemu stosowany obecnie w większości mobilnych maszyn i pojazdów silnikowych to protokół CAN Bus. Oferta produktów M12 do zastosowania na zewnątrz Phoenix Contact została właśnie powiększona o kabel CANopen/DeviceNet aby sprostać wymaganiom rynku IVCM. Wytrzymałe złącza wtykowe M12 charakteryzują się wszechstronną odpornością na działanie warunków środowiska, co sprawia, że są one odpowiednie dla praktycznie wszystkich rodzajów pojazdów i maszyn w wielu różnych obszarach zastosowań.

Złącza wtykowe są w pełni osłonięte, a ich wszystkie zewnętrzne części metalowe – takie jak mocowanie śrubowe i zewnętrzne części tulei osłonowej – są wykonane ze stali nierdzewnej typu 1.4404. Kabel jest wykonany z czarnego materiału FRNC (Ognioodporny i Niekorodujący), który jest również bardzo wytrzymały. Obecnie dostępne wersje to podstawowe złącza i gniazda oraz kable o długościach 2, 5 i 10 metrów.

Podsumowanie

Złącza wtykowe maja podstawowe znaczenie, a ich wstępne zmontowanie odpowiednio do zastosowań w określonych obszarach skutkuje znaczną oszczędnością czasu i kosztów instalacji. Dzięki zastosowaniu formowanych wtryskowo złączy wtykowych z kablami wielożyłowymi, możliwe jest znaczące obniżenie kosztów instalacji elektrycznych w Pojazdach Przemysłowych i Maszynach Budowlanych w porównaniu do sytuacji gdy przewody podłączane są indywidualnie. Istotną kwestią, jaką należy rozważyć decydując się na jedno z powyższych rozwiązań, jest wybór takich złączy wtykowych i kabli, które będą odpowiednie dla wybranych mobilnych zastosowań oraz dla związanych z nimi wymaganiami dotyczącymi ochrony.

Dodatkowe informacje: www.phoenixcontact.pl