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履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 主要内容 一 工程机械电气知识二 各主要元器件工作原理及故障判断三 XE系列中挖履带挖掘机电气系统原理图分析 XE履带挖掘机电气系统 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 电器设备系统 工程机械的电器设备数量和种类很多 但是按其用途通常可以分成以下几个部分 1 电源部分 包括蓄电池 发电机等2 起动部分 包括起动机 起动电路等3 辅助设备 包括仪表电路 照明电路和其他用电及辅助用电设备4 控制电路 包括开关 继电器和其他电子控制装置5 配电设备 包括熔断器装置 整车线路等 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 电器设备系统 电源电路由蓄电池 交流发电机 包括电枢 磁场 内置调节器等 电源总开关 电流表等组成 为全车提供所需的电能 其电路特点为 1 蓄电池的电源通过电源总开关控制2 蓄电池与发电机并联3 发电机的磁场由点火开关控制 磁场回路串有励磁电阻或充电指示灯4 发电机的电压调节器一般为内置5 蓄电池充 放电电流由电压表或电流表指示 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 电器设备系统 工程机械的电器设备的使用特点 1 低压 工程机械电器系统的额定电压通常为12V和24V 2 直流 工程机械发动机是靠电力起动机起动的 它是串励式直流电动机 必须由蓄电池供电 而蓄电池充电也必须是直流电 所以工程机械电器系统为直流系统 3 单线制 所有用电设备均为并联 即从电源到用电设备只用一根导线 火线 连接 而用工程机械车身 发动机等金属体作为另一根公共导线 俗称 搭铁 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 蓄电池 一 蓄电池的构造及作用 1 构造 通常工程机械车辆上使用的是12V启动型铅酸蓄电池 它是由极板 隔板 容器及电解液等部分组成 容器有6个单格 格内装有电解液 正负极板浸入电解液中成为单格电池 每格电池标称电压2V 6格串联起来 成为12V蓄电池 工程机械上通常使用的电能 由两个电源供应 发电机和蓄电池 发电机由发动机带动发电的 蓄电池是借内部的化学反应来储存电能向外供电的 发电机和蓄电池是并联的 2 蓄电池的作用是 1 发动机起动时 向起动机和点火系统供电 2 发电机不发电时 或电压较低的时候向用电设备供电 3 当用电设备同时接入较多 发电机超载时 辅助发电机供电 4 蓄电池存电不足 即发电机负载又较少时 它可将发电机的电能转化为化学能储存在蓄电池 此外 蓄电池还相当于一个大的电容器 能吸收电路中随时出现的瞬间过电压 以保护晶体管元件不被击穿 延长使用寿命 在一定意义上起到了稳压作用 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 蓄电池 二 蓄电池的容量铅蓄电池作为可逆电源有许多技术指标 其中最重要的是蓄电池容量 铅蓄电池容量分为20h放电率额定容量C20 储备容量RC和低温启动容量CCA等 1 20h放电率额定容量C20 按国家标准以20h放电率的容量作为启动型蓄电池的额定容量 20h额定容量是指完全充足电的蓄电池 当电解液温度为27 时 以20h放电率的电流连续放至6V蓄电池的端电压下降到5 25 0 02V 或12V蓄电池的端电压下降到10 5 0 05V时所输出的电量 用符号C20表示 单位为A h 2 储备容量RC 这是指完全充足电的蓄电池在电解液温度为27 时 以25A电流放电至6V蓄电池的端电压下降到5 25 0 02V 或12V蓄电池的端电压下降到10 5 0 05V时放电所持续的时间 用符号表示RC 单位为min 它说明当机械充电系统失效时 蓄电池尚能提供电量的时间 3 低温启动容量CCA 启动型蓄电池主要用途是在发动机启动时向起动机提供强大电流 因此蓄电池标准规定了低温启动容量 以反映蓄电池大电流放电时的供电能力 在 18 温度环境下 放电30秒电压大于7 2伏 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 蓄电池 三 影响蓄电池的主要因素1 结构因素 对蓄电池容量产生影响的结构因素主要反映在极板及其活性物质上 在不增加容积的前提下 提高蓄电池容量有两个办法 是提高活性物质孔率 二是增加极板表面积 2 放电电流 随着放电电流的加大 蓄电池的容量和端电压将随之减小 发动机在启动时蓄电池放电电流是很大的 若发动机连续长时间启动会使蓄电池容量迅速减小 蓄电池过早损坏 因此使用启动机的时间不能超过5s 再次启动须间隔15s以上 3 电解液温度 低温下电解液的电阻增大 粘度也增大 使电解液渗入极板内层困难 活性物质不能被充分利用 使蓄电池的输出容量减小 4 电解液相对密度 加大电解液相对密度可提高蓄电池的电动势 从而提高蓄电池的容量 但电解液相对密度过大将使其粘度增加 内阻增大 容量减小 从启动机的角度看 电解液相对密度偏低些较好 因为这时的蓄电池内阻小 放电电流大 可缩短启动时间 延长蓄电池的使用寿命 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 四 免维护电瓶使用维护注意事项1 密度计荷电状态显示密度计附着于蓄电池顶盖 可以直观的了解电池的充电情况 电眼绿色 开路电压 12 55V 蓄电池状态正常 绿色 荷电超过65 电池正常 黑色 荷电低于65 需要充电 亮色 电池报废 需要更换 2 充电方法 注意 全免蓄电池在使用维护过程中不能补加蒸馏水 但车辆使用者在发现车灯暗淡 喇叭嘶哑 车辆启动无力时 有必要采取车外补充电 最好采用恒压限流充电方法 详情见 蓄电池维护保养手册 蓄电池 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 交流发电机 一 交流发电机的工作原理交流发电机的实质是自激式三相同步发电机 其工作原理如图所示 在发电机的定子铁芯上有彼此相隔120 电角度的三个绕组 三个绕组的末端接在一起 通常称为星形连接 转子上绕有激磁绕组 转子绕组有直流电流通过时便产生磁场 当转子被发动机带者转动时 转子的磁力线与固定的定子三相绕组产生相对抗的切割运动 三相绕组中就产生三相交变电动势 即交流电 每相绕组中感应电动势大小与每相绕组的匝数 转子的转速及磁场的磁通量成正比 而交流发电机所产生的交流电必须经过整流才能使用 整流主要由发电机内的硅整流器来完成 整流器由六只硅二极管组成的三相桥式全波整流电路把交流电变为直流电 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 交流发电机 二 励磁电路和直流发电机一样 硅整流发电机在不接外电源时 电枢绕组也可以切割剩磁磁感线自励发电 但我们知道 整流二极管在外加正向电压很低 低于死区电压 硅二极管约为0 7伏 时是不导通的 而硅整流发电机的剩磁比直流发电机弱得多 所以在低速时硅整流发电机自励发电是很困准的 只有在磁极充磁良好和转速较高时 发电机电压才可能较快上升 按要求 发电机在较低速运转时应能建立电压 为此 在发电机低速时由蓄电池供给励磁电流 即低速他励 通过增强磁场 使发电机电压能很快上升 这也是硅整流发电机低速充电性能好的原固之一 而在发电机电压高于蓄电池时 发电机的励磁电流由自身提供 即高速自励 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 交流发电机 三 电压调节器车辆在行驶过程中 由于发动机的转速随时都在变化 交流发电机的转速也随之变化 因此发电机输出电压必然随转速变化而变化 交流发电机电压调节器把交流发电机的电压控制在一定的规定范围内 当发电机转速发生变化时 自动调节发电机输出电压并使电压保持恒定 防止输出电压过高而损坏用电设备和避免蓄电池过量充电 现在的发电机通常使用的都是内置式的电子调节器 电子电压调节器是利用三极管的开关特性 将大功率三极管作为一只开关串联在发电机的励磁电路中 根据发电机输出电压的高低 控制三极管导通与截止来调节发电机的励磁电流 使发电机输出电压稳定在一定范围内 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 交流发电机 四 发电机使用注意事项 1 发电机的搭铁极性必须与蓄电池的搭铁极性相同 2 发动机熄火时 应将钥匙开关和电源总开关断开 否则蓄电池的电流将长时间流经发电机磁场绕组和电子调节器 使蓄电池长期放电 损坏蓄电池和调节器 3 发现交流发电机不发电 应及时找出故障并加以排除 若继续运转 就会引起其它二极管或定子绕组被烧毁 4 严禁用220V交流电源或兆欧表检查交流发电机绝缘性能 除非将其中硅二极管拆除 否则会因过高的电压使二极管击穿损坏 5 正确安装 皮带要紧松合适 紧固要牢固 接线无误 6 交流发电机与蓄电池之间的导线连接要可靠 若突然断开 将会产生过电压而损坏二极管 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 交流发电机 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 启动马达 一 起动电路由蓄电池 起动电机 安全 起动继电器 电源总开关 点火钥匙等组成 二 起动机的结构一般由三部分组成 1 串励式直流电动机 用于将蓄电池输入的电能转换为机械能 产生转矩 2 传动装置 啮合机构 其作用是在发动机起动时 使起动机的驱动齿轮与飞轮齿圈啮合 将电动机的转矩传给发动机飞轮 在发动机起动后 使起动机与飞轮自动脱离 3 控制装置 即电磁开关等 其作用是接通或切断电动机与蓄电池之间的电路 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 启动马达 三 起动机的工作机构起动机的传动装置由单向离合器和拨叉组成 单向离合器的功用是单方向传递力矩 即起动发动机时 将电动机的驱动转矩传递给发动机曲轴 传递动力 当发动机起动后又能自动打滑 切断动力 以免损坏电动机 起动电机的动力是通过一个可以沿轴向滑动的小齿轮与飞轮齿圈啮合来传递的 而小齿轮通过杠杆机构是有由电磁开关操纵的 而电磁开关则由起动按扭或起动钥匙来控制 电磁开关是起动机主回路的开关 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 启动马达 四 影响起动机功率的因素 1 接触电阻和导线电阻 接触电阻包括导线与蓄电池极桩 起动机接线柱以及电动机内电刷与换向器等的接触电阻 接触电阻大 导线截面积小或过长 都会造成较大的电压降而使起动机功率下降 2 蓄电池容量 蓄电池的容量小 其内阻较大 起动时加在电动机上的端电压就低 供给起动机的电流小 产生的转矩小 会使起动机的功率下降 3 环境温度 环境温度低时 蓄电池的容量下降 内阻增大 起动机的功率下降明显 因此在冬季对蓄电池适当保温 可以提高起动机的功率 改善起动性能 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 启动马达 当电磁开关吸拉线圈和保持线圈通电后 铁芯向右移 它一面经过杠杆带动小齿轮和飞轮齿圈啮合 同时推动起动机主回路接触盘向右移 使接触盘和接线柱触头接触 接通起动机主回路 如图 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 熄火电路 断电熄火电路即在发动机起动瞬间 熄火电磁阀活塞杆动作 将油路打开 并保持 电磁阀一旦断电 活塞杆就退回原位 切断油路 发动机熄火 事实上 熄火电磁阀内部可以看成有两组线圈 一个是起动线圈 一个是保持线圈 起动线圈的内阻小 电流大 瞬间产生的力矩大 其作用是在起动瞬间通过活塞杆把油路打开 另一个保持线圈则保持常通电 其线圈内阻较大 电流较小 力矩较小 当把油路打开后 只需要将控制油路的摇臂保持在打开位置即可 当点火锁钥匙旋到ON时 断油电磁阀 红线 保持线圈通电 断油电磁阀处于正常供油位置 当点火锁钥匙旋到START时 断油电磁阀 白线 起动线圈通电 断油电磁阀处于最大供油位置 发动机起动成功后 松开点火锁钥匙 点火锁钥匙弹回RUN ON位置 发动机处于正常运行状态 当点火锁钥匙旋到OFF或ACC时 断油电磁阀 红线 保持线圈断电 断油电磁阀处于断油位置 发动机停机 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 五十铃熄火马达 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 五十铃发动机预热控制模块 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 T1 8 0 1 6秒T2 30 0 5 0秒T3 30 0 5 0秒 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 五十铃安全起动继电器 C B 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 五十铃安全起动继电器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 ESS系统组成 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 控制器 模式选择开关对应表 45 S46 L 控制器工作异常报警及动作保护表 控制器与仪表 故障报警灯 ESSDIAG 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 油门执行器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 川崎控制器设定器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 油门标定注意事项 1 安装完毕后 发动机最高转速时 设定器的显示器端子 MON 2 MON GND 中 确认显示于AC2马达的油门位置为电压 4 00 4 25V 通过AC2马达位置换算应是 80 85 2 发动机转速1 000min 1情况下 确认显示器端子 MON 2MON 2 MON GND 电压为 1 5V 30 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 比例减压电磁阀 主泵 电阻值17 5欧姆20 XE200 XE210 转速rpm工作电流 mA H模式 1000 140001400 16004581600 1950Max 620S模式 1000 140001400 1950458L模式 1000 19500 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 比例减压电磁阀 主泵 电阻值17 5欧姆20 XE230 XE250 转速rpm工作电流 mA H模式 1000 140001400 16004731600 2100Max 630S模式 1000 140001400 2100473L模式 1000 21000 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 川崎控制系统相关 压力开关 液压先导手柄 行走操作杆有动作时 导通液压先导手柄 行走操作杆无动作时 断开线号39 38之间上车压力开关 回转 下车压力开关 主阀 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 电子监控器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 电子监控器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 电子监控器 1 自动增压信号26号接地 右先导手柄按钮 36号线输出 K4 接地信号 立即将增压信号26号悬空 36号线8秒后输出悬空 自动增压定时8秒起作用 2 上电默认为行走低速 按高速按键一次 切换为高速 于35号线输出接地信号 再按一次高速按键 切换为低速 35号线输出悬空 3 上电默认为自动怠速起作用状态 按怠速按键一次 47号线输出接地信号 自动怠速取消 再按一次怠速按键 47号线输出悬空 自动怠速起作用 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 传感器 一 温度传感器采用热敏电阻作为检测元件的水温传感器的结构如图所示 可以说这是一种典型的水温传感器 它把温度的变化以电阻值变化的方式检测出来 随温度的不同 电阻值发生很大的变化 从特性曲线图可以看出 当水温较低时候 电阻值较大 随着温度的升高 电阻值逐渐降低 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 传感器 五十铃发动机冷却水温传感器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 传感器 二 液位传感器大部分的液位传感器不使用特殊的半导体器件 而是利用浮子与连杆 用机械方式判定液面水平使仪表动作的 液位传感器的种类很多 我们最常用的是可变电阻式液位传感器 可变电阻式液位传感器是有浮子 内装滑动电阻的本体以及连接两者的浮子臂构成 如图浮子可随液位上 下移动 这时滑动臂就在电阻上滑动 从而改变搭铁与浮子之间的电阻值 利用这一阻值变化来控制回路中电流的大小 并在仪表上显示出来 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 传感器 XE中挖摆杆燃油油位传感器 履带挖掘机电气系统徐工挖机技术中心 传感器 三