快球球芯机壳搭扣连接结构缺陷改进

  　故障现象

　　在大型现代化货运码头电视监控中，需要在岸边集装箱起重机、粉料装卸起重机等大型起重机吊臂的最前端安装快球摄像机。在实际应用时，所安装的高级快球摄像机仅半年就大批损坏。造成监控系统故障率高，维护代价昂贵。

　　故障原因分析

　　通过对故障快球摄像机检查了解，常见故障现象和损坏直接原因归纳见下表1。
 

　　通过上表可以发现：造成上述快球摄像机大批损坏的直接原因是快球的球芯与机壳安装连接的机械结构设计不合理，在使用中失效，球芯脱落，电气连接脱开，使快球产生故障。

　　现场使用环境调查根据实地调查，码头岸边起重机为悬式吊臂的大型钢架结构，起重机工作时，安装快球摄像机的吊臂最前端存在较大振动运动。以岸边集装箱起重机为例，主要破坏性振动：

　　岸边集装箱起重机在起吊集装箱时，30多米长前吊臂前端安装快球位置会一直持续产生低频的上下垂直振动，振幅达3-5厘米；

　　集装箱起重机整体沿码头轨道水平移动时，吊臂前端又会持续产生更低频率的水平振动，振幅达10厘米左右，在此人员需要扶住固定物才能站稳；

　　集装箱起重机每次投入、结束工作，或整体沿岸边水平移动，为避开大型货轮较高的桅杆、上层建筑，需要起重机前大臂向上仰起或放下，此时会产生较大的冲击振动；

　　吊机上前后移动的行车沿钢轨跑动时也会产生不小的振动，传到吊臂前端安装的快球。

　　因此安装在大型码头起重机长吊臂前端的快球摄像机，会不断受到水平和垂直方向的低频率大振幅的振动危害和较强的冲击危害，由此造成快球摄像机频繁故障损坏。常规快球摄像机大都难以适应这样恶劣的振动环境，用不了多长时间就损坏。其实，一些快球摄像机即使安装在固定环境，偶尔也会发生球芯脱落电气连接不良的问题。

　　失效构件薄弱点分析

　　该快球摄像机的球芯重1.2公斤，通过快速装拆式搭扣结构吊装在摄像机机壳内的球芯安装底板上，并在球芯安装底板和球芯的商罩壳之间用接插件进行电气连接,搭扣的具体结构见图1。经现场拆开损坏的快球摄像机检查发现：受损部件是球芯安装底板，以及与之连接的球芯上罩壳，两者均发生断裂、断落。
 

　　球芯安装底板主体为工程塑料构件，在搭扣根部设计还是比较牢靠的。但球芯安装底板在绿色标志搭扣一侧，靠近与快球机壳吊装螺柱固定的固定点附近却容易断裂（图2所示球芯安装底板断裂带。断裂带下方2个圆螺钉凹孔，固定在快球机壳的吊装螺柱下）。由于固定点离开悬着的底板搭扣受力轴线有一定距离，类似悬臂形式；底板中间又开了很大的方孔，断裂带处结构断截面只有17mm，因此此处应力集中，结构显得薄弱。再遭遇振动冲击的不利影响，使得球芯安装底板断裂，引起摄像机球芯搭扣松脱脱落、摄像机的电气接插件连接松脱损伤，摄像机产生故障。因此，球芯安装底板存在结构薄弱点，在振动冲击环境下，产生疲劳性机械损伤而断裂、断落。
 

　　同样原因，球芯的上罩壳也由工程塑料制成，上罩壳搭扣插孔外侧的护圈也比较单薄。设备安装和工作时，护圈向内控制上部的球芯安装底板搭扣与球芯上罩壳搭扣连接。护圈与上罩壳实际连接面积很小，两侧都只有5mm（图3所示球芯上罩壳的搭扣护圈已断落），也是结构的薄弱点。受振动冲击不利影响，护圈根部很容易从上罩壳断裂，球芯安装底板的搭扣失去护圈的制约而向外滑出，造成搭扣组连接松脱，球芯脱落，摄像机产生故障。因此，上罩壳的护圈也是由于存在结构薄弱点，受振动冲击产生疲劳性机械损伤而断裂、断落。
 

　　快球摄像机的搭扣连接结构本身是否可靠呢？通过选择完好的快球摄像机，将球芯安装底拆下，直接安装在球芯上，此时两者搭扣如实际使用时一样正常连接。实验时，稍微用力连续上下、左右、摆动等多种方式晃动搭扣组，模拟快球在码头起重机上实际使用时受到的振动和冲击效果。结果，不用多久搭扣就会意外脱开分离，但重新安装后搭扣又能恢复连接功能。这说明快球球芯连接的搭扣结构本省就存在缺陷，经受不起较强的振动冲击影响。也由此原因，造成快球摄像机即使安装在固定环境，偶尔也会发生球芯脱落电气连接不良的问题。

　　针对上述存在的构件薄弱点和结构缺陷问题，可以推断：发生问题的根本原因在于产品设计与制造的缺陷。

  【中安网原创稿件声明】转载中安网文章时应遵循以下三个规则：1、保持原创文章中图表、图片、音视频的完整性；2、完整标注文章作者［文章前后有说明］；3、转载中安网原创中部分内容也要完整标注来源"中安网"，违者本网将依法追究。