為惡劣條件和苛刻環境設計線束需要深入了解所涉及的具體挑戰。極端溫度、濕度、化學品、機械應力和電磁干擾只是需要考慮的幾個因素。在設計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重要。
惡劣環境和解決方案
01 高 溫
暴露在高溫下的線束存在幾個問題的風險，這些問題可能會影響其功能和安全性。絕緣材料可能會降解、變脆、破裂甚至熔化。這可能導致短路或電氣故障。導體可能會因熱量而膨脹，可能會使連接松動并導致間歇性問題。
高溫會加速化學反應，使材料降解并導致腐蝕。在嚴重的情況下，過熱會導致易燃組件點燃，從而產生火災風險。為了解決這些問題，使用耐熱材料并在線束設計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400°C）的交聯聚合物。
熱管理：應用散熱策略，例如使用耐熱導管、遠離熱源的布線或結合熱障。
02 低 溫
這里的主要問題是絕緣材料中可能產生的脆性，使它們在機械應力下更容易開裂或斷裂。這可能會導致電線裸露，從而增加短路或電氣故障的風險。低溫還會導致材料收縮，從而可能使連接松動，從而導致性能不可靠或間歇性故障。
一些材料可能會失去柔韌性，導致運動或振動過程中的應變增加，從而進一步加劇損壞的風險。為了降低這些風險，使用專門設計用于在寒冷環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）的額定溫度都達到預期的盡可能低的溫度。
03 潮濕和水暴露
在海洋或工業環境等環境中，防水安全帶至關重要，因為防水安全帶會暴露在高濕度、雨水甚至直接浸入水中。濕氣會滲入線束，導致短路、金屬部件腐蝕和潛在的電氣故障。鹽水，尤其是在海洋環境中，會顯著加速腐蝕，構成更嚴重的威脅。
解決方案
材料：使用聚氨酯（PUR）或氯丁橡膠等材料作為外護套，以提供防止水侵入的屏障。
設計：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，應首先將安全帶部分封裝。之后，應使用雙纏繞技術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，以防止濕氣進入關鍵區域。選擇防護等級為IP67或更高的連接器，適用于高濕度或浸沒環境。
導體：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。如果擔心重量，請考慮鋁。它比銅更輕，用于航空航天應用，需要特殊的端接以防止電偶腐蝕。
04 化學品暴露
在工業環境中，線束經常暴露在化學品、油和溶劑中，這些物質會降解絕緣材料。這種降解會導致脆性、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險。
解決方案
材料：使用以耐化學性著稱的絕緣材料，如 PTFE、乙烯四氟乙烯（ETFE）或氟化乙烯丙烯 （FEP）�？紤]應用額外的保護涂層以增強對刺激性化學品的抵抗力。
05 機械應力和磨損
工業、汽車或航空航天環境中的線束會受到振動、移動和磨損等機械應力的影響。這些力會磨損絕緣層，導致電線裸露、短路，甚至完全失效。
解決方案
耐磨夾克：選擇交聯聚乙烯（XLPE）或熱塑性彈性體（TPE）等具有高抗機械磨損性的材料。
應力消除：加入墊圈、夾子和電纜扎帶等組件，以減少電線上的應力，特別是在連接點和頻繁移動的區域。
保護導管或軟管：這將保護線束免受物理損壞并減少振動的影響。
06 EMI和RFI
線束可以在具有嚴重電磁干擾的環境中（例如靠近重型機械或航空航天應用）拾取不需要的信號或干擾其他電子系統。這可能會導致數據損壞、通信錯誤或設備故障。
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重要。
雙絞線布線：對信號線實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，這可能會加劇EMI問題。
為惡劣條件設計線束時的其他策略
在設計用于惡劣環境的線束時，必須優先考慮耐用性和可靠性。極端條件需要特定的設計策略來確保系統的性能和使用壽命。以下是針對具有挑戰性的環境優化線束的幾種關鍵方法。
01 冗 余
在可靠性至關重要的高風險應用中，將冗余納入線束設計至關重要。通過實施并行布線，由多根單獨布線的電線保護關鍵系統。這樣做可以確保即使一根電線發生故障也能繼續運行，這在航空航天等安全和系統完整性是重中之重的行業尤為重要。
02 最小化故障點
為了提高線束的可靠性，必須減少潛在故障點的數量。可以通過限制連接器和接頭的使用來實現這一點，它們是常見的故障源。當需要連接器時，選擇在惡劣環境中具有良好記錄的連接器可以進一步降低風險并提高線束的整體穩健性。
03 測試和驗證
嚴格的測試和驗證是確保線束能夠承受惡劣工作條件的關鍵。環境應力篩選（ESS）技術（如熱循環、濕度暴露、鹽霧和振動測試）對于驗證安全帶的耐用性至關重要。高壓（高電位）測試和連續性檢查等電氣測試對于確認絕緣和導體的完整性是必要的。
