Considerações sobre soluções de conectores robustos personalizados

Uma vasta gama de indústrias — transporte, fabricação de produtos químicos e peças discretas e de expedição — exige componentes robustos. À medida que os circuitos eletrônicos entram em motores, caixas de câmbio e várias outras peças em veículos pesados e off-road, caminhões e ônibus, veículos de construção e equipamentos militares, há uma demanda por conectores robustos que possam suportar condições severas. Avaliado em 14,75 bilhões de dólares em 2023, prevê-se que o mercado global de produtos eletrônicos robustos — dos quais os conectores fazem parte — cresça para 33,72 bilhões de dólares em 10 anos.

Aqui está uma visão geral dos fatores que influenciam a escolha dos conectores robustos e como eles podem ser personalizados para aplicações específicas.

Escolha dos conectores robustos especiais

Os conectores desempenham funções importantes em equipamentos industriais; eles garantem que a energia, os sinais eletrônicos e os dados sejam transmitidos com segurança entre vários componentes de um produto ou entre duas ou mais peças.

Os principais fatores a serem considerados ao escolher um conector robusto são:

• A sua resistência a condições severas, que podem incluir vibração, cargas elevadas ou súbitas que testam a resistência ao impacto, choque, temperaturas extremas e poeira.
• Conformidade com normas como as classificações de vedação (IP67, IP69K), que garantem a integridade do desempenho. Dependendo da sua aplicação, as peças entrarão provavelmente em contato com gasolina, diesel, fluidos hidráulicos, de transmissão, freio e lubrificantes. Por exemplo, alguns conectores têm de suportar a lavagem sob pressão, o que exige uma classificação IP69K. Vedações estanques evitam vazamentos e preservam a função apesar da exposição constante a ambientes de fluidos corrosivos ou agressivos.
• Especificações elétricas, como dimensionamentos de tensão e corrente, que garantem que o conector possa suportar as cargas e flutuações elétricas esperadas durante o curso normal da operação.
• Materiais da capa que não comprometam a integridade do conector.
• Facilidade de uso, o que permite que os conectores sejam rapidamente montados, acoplados e desacoplados sem uma interrupção prolongada dos sinais eletrônicos.

A ITT Cannon fabrica uma gama de conectores compactos e leves para os ambientes mais severos. Especificamente, a série APD da ITT Cannon (Figura 1) é um conjunto de soluções de conectores totalmente em plástico, para ambientes severos, concebidos para aplicações até 48 V/500 V e até 240 A. As opções incluem soluções de alta potência de 1 e 2 vias, soluções de alta tensão de 4 vias com certificação VDE e conectores de alta densidade de 51 vias.

Figura 1: A série de conectores APD da ITT Cannon é uma opção totalmente em plástico com mecanismos de acoplamento de baioneta para selos estanques. Os conectores toleram uma vasta gama de condições de funcionamento difíceis. (Fonte da imagem: ITT Cannon)

A série de conectores APD possui um mecanismo de acoplamento de baioneta com um giro rápido de 120 graus, garantindo uma vedação confiável até às normas IP67/IP69K. Concebidos para suportar temperaturas extremas que variam entre -40°C e +125°C (-40°F e +257°F), acomodam tamanhos de fios de AWG 22 a AWG 0 e estão disponíveis em variantes de alta potência e alta tensão. Compacta, leve e fácil de montar, a série oferece várias variantes — 1, 2, 4, 6/7, 19, 37 e 51 vias — com uma seleção abrangente de acessórios e soluções de ferramentas para satisfazer diversas necessidades da aplicação.

A série também inclui a placa APD modular (Figura 2), que permite que os conectores sejam utilizados numa vasta gama de configurações.

Figura 2: A Interface Modular APD pode ser configurada de várias formas para ajudar a reduzir o tempo investido na montagem e manutenção. (Fonte da imagem: ITT Cannon)

A interface destina-se ao gerenciamento eficaz de conectores em aplicações de cabine para chassi e de interligação centralizada. A placa APD garante uma instalação, reconfiguração e acoplamento e desacoplamento simples e rápidos das interconexões APD, o que é uma das formas de evitar que estas falhem prematuramente. Além disso, a placa APD modular facilita a manutenção e utiliza espaços apertados de forma mais eficiente. A solução padronizada pode ser transportada facilmente entre diferentes componentes e sistemas.

Mecanismos de falha dos conectores

Um dos fatores mais importantes a serem garantidos ao operar equipamentos em condições adversas é que os componentes não falhem durante a operação normal. Isto requer uma avaliação cuidadosa das várias formas em que os conectores podem falhar, incluindo as seguintes:

Corrosão e contaminação: A exposição contínua ou frequente a fluidos agressivos, lama e umidade pode corroer as peças do conector e, eventualmente, levar a sinais atenuados. A capa plástica da série APD da ITT resiste à corrosão e à umidade e é fácil de manter, mesmo nas condições ambientais mais adversas.

Vibrações e choques: O constante movimento em estradas não pavimentadas e em terrenos irregulares semelhantes pode aumentar as vibrações e os choques nos veículos off-road. As condições da estrada não são o único fator que pode contribuir para o desgaste dos conectores e para uma eventual avaria. Os conectores circulares da série APD utilizam um design de acoplamento de baioneta, que é especialmente adequado para lidar com vibrações extremas.

Montagem e manutenção incorretas: Os conectores têm de ser montados de forma precisa, e ignorar os protocolos pode levar a torções e dobras nos componentes que podem comprometer o desempenho. A facilidade de montagem e desmontagem ajuda a garantir a longevidade do conector.

Sobreaquecimento devido a sobrecargas elétricas: Os conectores são dimensionados para suportar uma determinada corrente ou tensão e resistir a surtos até um certo ponto. Quando estes limites são ultrapassados, podem ocorrer colapsos, causando danos nos componentes do sistema e perda de sinal.

Dada a variedade de formas em que os conectores podem falhar, a sua utilização em sistemas complexos requer uma compreensão das aplicações específicas e das condições de funcionamento.

Conectores robustos personalizados para aplicações especiais

Às vezes, um amplo conjunto de conectores serve como ponto de partida para a personalização.

Os três exemplos de soluções personalizadas da ITT Cannon ilustram a adaptabilidade dos conectores APD a uma variedade de casos de uso específico.

Por exemplo, uma empresa de fabricação de motores precisava de uma solução personalizada para grandes motores a diesel, usados em navios e trens. Nesses equipamentos, os conectores garantem a transmissão eficiente de energia e a integração dos vários sistemas, como caixas de câmbio e hélices. As principais condições que a solução tinha de considerar incluíam a exposição a óleos de motor, vibração intensa e espaço limitado no compartimento do motor. Para responder a estes desafios, foi necessário começar com os conectores de 7 vias da série APD. A solução final incluiu um anel de vedação adicional para garantir a estanquicidade do selo e para melhorar a resistência à vibração e à pressão. Um clipe de mola em aço inoxidável mantém o conector no lugar. Para utilizar de forma eficiente o espaço limitado, a solução personalizada ocupava metade da pegada do equivalente padrão.

Em outro caso, um fabricante de equipamentos agrícolas e de construção precisava de uma solução de conector personalizada para uma caixa de câmbio de dupla embreagem para transmissões em tratores. Essa caixa de câmbio permite transições fáceis e suaves ao trocar de marcha, uma característica que é particularmente vantajosa em tratores e carros de corrida. Um dos desafios específicos a serem superados pelo sistema de conectores foi o formato exclusivo da caixa de câmbio, que exigiu uma reconfiguração da forma e do formato do conector. A exposição extrema ao óleo de engrenagem também foi um problema, assim como a alta resistência. A solução final exigiu seis conexões diferentes: dois conectores de alimentação maiores de 6 vias baseados na interface APD de 19 vias (Figura 3) e quatro conectores menores baseados em 4 vias APD para transmissão de sinal. Dois anéis de vedação personalizados atenderam aos requisitos de resistência à vibração.

Figura 3: O APD de 19 vias da ITT Cannon constituiu a base de uma solução para uma caixa de câmbio de embreagem dupla para transmissões em tratores. (Fonte da imagem: ITT Cannon)

Finalmente, a exposição ao fluido de escape à diesel em uma bomba de redução catalítica seletiva (SCR) foi o principal desafio para um fabricante de veículos comerciais. Os conectores tinham de suportar o ambiente corrosivo e trabalhar num espaço pequeno. A solução incluiu modificações substanciais no fator de forma do APD de 37 vias, que foi o ponto de partida para os conectores personalizados. Um suporte de aço inoxidável mantém o conjunto de conectores no lugar para garantir que não há perda de vedação devido à vibração.

Conclusão

As condições adversas podem variar significativamente e abranger uma ampla faixa, desde a exposição ao óleo e temperaturas extremas até choques e vibrações repentinos. Além desses fatores, muitos casos de uso exigem soluções de conectores personalizados. A série de conectores APD é um bom ponto de partida para uma variedade de aplicações. A grande variedade de opções é adequada para muitos usos finais, mas também é facilmente personalizável caso modificações específicas sejam necessárias. Seja em operações militares, aeronáuticas, rodoviárias ou no setor agrícola, a série de conectores APD foi projetada para suportar condições operacionais adversas sem perder sinal, dados e integridade da conexão.