摘要：分析门座式起重机电缆插头插销套损坏率高的原因，采取在插销套中添加过渡铜套的方法，降低更换成本的同时，提高了使用寿命。
关键词：门座式起重机；电缆插头；结构优化
1 防护型大电流电缆插头
1.1 应用场合
防护型大电流电缆插头用于码头40—38型门座式起重机进线电缆与电缆插井的连接，给门座式起重机供电。由外壳、三相四线线路插销和其他辅助结构组成，电缆插头连接在码头海侧电缆插井箱中，为门座式起重机提供总电源输送，如图1所示。
1.2 结构特性及技术参数
（1）结构特性。大电流防护型电缆插头结构如图2所示，由外壳、插销支持、插销、插销套等主要部件组成，外壳与插销支持均为扁平状，4个插销（分别是三相线与地线）在插销套上呈线型排列，结构简便且更换方便。外壳、插销支持、插销套均由高强度工程塑料制造，产品重量轻、强度、硬度高、耐高温。人工插拔插头时，劳动强度小，方便更换和维护保养。
（2）技术参数。电缆插头为专利产品，防护等级IP65，额定电压660 V，额定电流800 A，耐温等级＞200℃。主要特点是防护等级高，防水防尘性能好、耐碰撞、耐高温，能适应码头高温、空气潮湿、粉尘较大的环境，同时电缆插头的额定电流高达800 A，适合工作电流很高的门座式起重机。
图1 电缆插头应用场合
图2 电缆插头结构图
图3 插销套损坏
2 损坏情况及原因分析
2.1 损坏情况
在所有损坏的电缆插头中，损坏的基本上是插销套，而且损坏之处均为插销套与插销的连接固定部分（图3），统计显示电缆插销套损坏占电缆插头损坏的40%。
2.2 原因分析
（1）结构设计缺陷。插销套的材料是高强度工程塑料，其强度、耐冲击性、耐热性、绝缘性、硬度及抗老化性均优，密度仅为1.1 g/cm3，硬度可达到70～80 HRC，屈服强度为60～70 MPa，是一种硬脆性材料，一般作为不锈钢的替代产品。插销套损坏的主因是连接部分的应力集中引起的疲劳破坏，当材料塑性变形达到一定程度后，材料将会断裂或破碎。
插销套连接处强度不足，在拔插头时拉应力集中在螺纹孔上部，导致材料破损（图4）。从图4的断面情况看，4个插销螺纹固定孔是在同一操作中拉爆。已报废的插销套统计情况显示，4个插销螺纹孔均被拉爆的占90%以上，其余的报废插销套仅存在1～2个完整的插销螺纹孔。
（2）操作缺陷。因电缆插头与电缆插井采用硬性连接，插头和插孔的配合较紧，在拔出电缆插头的过程中经常要上下、左右摇动，如果摇动的幅度过大就会造成插销套损坏。在实际插拔过程中，这种操作无法避免；电缆夹没有绑好，走机时拉力过大将其拉崩。
图4 插销套应力集中处
3 结构改进
由于电缆插座整个插头的更换成本高达5000元，为降低更换成本和提高使用寿命，改进方案是在原有结构基础上，在插销套中添加过渡铜套，铜套通过“过盈配合”打入插销套中，并用螺栓将铜套固定在插销套下部防止铜套松脱，插销头插入铜套中并通过螺栓连接。见图5。
4 改进效果
改进后的插销套增加了过渡铜套以及3个螺栓孔，套筒通过“过盈配合”打入插销套中，同时铜套与插销套通过4个定位螺栓固定连为一体，提高了插销套与插销连接的整体刚度。新结构能够抵抗拔出插销时上下、左右摇动时的不规则受力，并将过大的应力转移到铜套中，避免易损连接处应力集中，提高插销套的疲劳强度和寿命。通过改进使得插销套和整个插头的寿命大致相同，实现整体同一时间报废的“等强度设计”理念。改造后，维修人员更换插头的数量明显减少，不仅插头的使用寿命提高，材料费以及维修费用节省；同时维修人员的工作量减少，保证了生产过程中的设备完好率。
图5 改进后的电缆插头结构
