機(jī)械專業(yè)畢業(yè)論文--隧道除渣機(jī)的測控系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　（2008屆）</b></p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計說明書</p><p>　　隧道出碴裝載機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　2008年5月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

2、gt;　　第1章 緒 論1</p><p>　　1.1裝載機(jī)簡介（loader）1</p><p>　　1.2裝載機(jī)發(fā)展概況1</p><p>　　1.3輪式裝載機(jī)的發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.4輪式裝載機(jī)的市場前景2</p><p>　　1.4.1國際市場2</p><p&

3、gt;　　1.4.2國內(nèi)市場3</p><p>　　1.5隧道出渣裝載機(jī)改進(jìn)的必要性3</p><p>　　1.6電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程3</p><p>　　第2章 裝載機(jī)電氣系統(tǒng)4</p><p>　　2.1電氣系統(tǒng)概述4</p><p>　　2.1.1機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計原理4</p><

4、;p>　　2.1.2裝載機(jī)的電子技術(shù)及應(yīng)用4</p><p>　　2.1.3電控系統(tǒng)的基本組成與設(shè)計4</p><p>　　2.1.4典型ZL50型裝載機(jī)電氣系統(tǒng)6</p><p>　　2.2傳感器與儀表9</p><p>　　2.2.1傳感器9</p><p><b>　　2.2.2儀表9

5、</b></p><p>　　2.2.3電子顯示裝置9</p><p>　　2.3裝載機(jī)外型的改進(jìn)9</p><p>　　第3章 裝載機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計11</p><p>　　3.1控制目標(biāo)11</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)的設(shè)計11</p><p>　　3.2.1計算

6、機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖11</p><p>　　3.2.2液壓系統(tǒng)的改造13</p><p>　　3.2.3特點(diǎn)15</p><p>　　第4章 裝載機(jī)整機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計16</p><p>　　4.1電氣負(fù)荷圖和供電設(shè)備的選擇16</p><p>　　4.1.1電氣負(fù)荷圖16</p><p

7、>　　4.1.2發(fā)電機(jī)容量選擇17</p><p>　　4.1.3蓄電池容量選擇18</p><p>　　4.2主要電氣設(shè)備選擇18</p><p>　　4.3導(dǎo)線選擇及線束連接與包扎19</p><p>　　4.3.1導(dǎo)線的選擇19</p><p>　　4.3.2線束的連接和包扎19</p&g

8、t;<p>　　4.4裝載機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計20</p><p>　　第5章 控制電路的設(shè)計22</p><p>　　5.1控制電路簡介22</p><p>　　5.1.1電路原理圖22</p><p>　　5.1.2繼電器22</p><p>　　5.1.3常用的幾種自動控制技術(shù)24</

9、p><p>　　5.2系統(tǒng)電路分析25</p><p>　　5.2.1變壓整流系統(tǒng)25</p><p>　　5.2.2控制電路分析30</p><p>　　5.2.3電路系統(tǒng)總體方案的確定30</p><p>　　5.3電氣操作過程分析31</p><p>　　5.3.1系統(tǒng)安全指示燈3

10、1</p><p>　　5.3.2制動燈與制動喇叭31</p><p>　　5.3.3電磁閥動作順序31</p><p>　　5.3.4空調(diào)系統(tǒng) 照明系統(tǒng) 音樂播放器等設(shè)備的控制31</p><p>　　5.3.5操作要點(diǎn)31</p><p>　　5.4照明與信號系統(tǒng)的故障診斷與排除32</p>

11、<p>　　5.4.1照明裝置故障診斷與排除32</p><p>　　5.4.2信號裝置故障診斷與排除33</p><p>　　5.5儀表系統(tǒng)的故障診斷與排除33</p><p>　　5.6 智能裝載機(jī)的故障服務(wù)與診斷系統(tǒng)34</p><p>　　第6章 電纜卷筒機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算及選擇36</p><p

12、>　　6.1卷筒設(shè)計要求36</p><p>　　6.2卷筒形式的確定36</p><p>　　6.2.1電纜動力源的確定37</p><p>　　6.2.2設(shè)計37</p><p>　　6.3電纜的選擇39</p><p>　　結(jié) 論40</p><p><b&

13、gt;　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　致 謝42</b></p><p><b>　　附錄143</b></p><p><b>　　附錄244</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b>

14、</p><p>　　1.1裝載機(jī)簡介（loader）</p><p>　　往車輛或其他設(shè)備裝載散狀物料的自行式裝卸機(jī)械。裝載機(jī)也可進(jìn)行輕度的鏟掘工作，通過換裝相應(yīng)的工作裝置，還可進(jìn)行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業(yè)。廣泛應(yīng)用于建筑、鐵路、公路、水電、港口、礦山、農(nóng)田基本建設(shè)及國防等工程中。</p><p>　　1.1.1裝載機(jī)的用途  裝載機(jī)是在底

15、盤的前方鉸裝以由動臂、連桿機(jī)構(gòu)和裝載斗組成的工作裝置，在行進(jìn)中鏟裝、運(yùn)送、卸載和平整作業(yè)的自走式土方機(jī)械。若換裝相應(yīng)的工作裝置，還可以進(jìn)行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業(yè)，是一種用途十分廣泛的工程機(jī)械。1.1.2裝載機(jī)的分類    （1）按發(fā)動機(jī)功率分：可分為大中小型。發(fā)動機(jī)功率小于74千瓦（100馬力），稱為小型裝載機(jī)。發(fā)動機(jī)功率為74～147千瓦（100～200馬力），稱為中型裝載機(jī)。發(fā)動機(jī)功率為147～51

16、5千瓦（200～700馬力），稱為大型裝載機(jī)。   （2）按行走機(jī)構(gòu)分：可分為輪胎式和履帶式兩種。輪胎式裝載機(jī)是以輪胎式專用底盤為基礎(chǔ)，配置工作裝置及其操縱系統(tǒng)而構(gòu)成的。履帶式裝載機(jī)是以專用履帶底盤或工作拖拉機(jī)為基礎(chǔ)，裝上工作裝置及操縱系統(tǒng)而構(gòu)成的。輪胎式裝載機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是重量輕、速度快、機(jī)動靈活、效率高、行走時不破壞路面。特別是在工程量不大，作業(yè)點(diǎn)不集中，轉(zhuǎn)移較頻繁的情況下，生產(chǎn)率超過履帶式裝載機(jī)，在工程及農(nóng)田基本建

17、設(shè)中被廣泛使用，是本節(jié)介紹的重點(diǎn)。   （3）按車架結(jié)構(gòu)型式及轉(zhuǎn)向方式分：可分為鉸接車架折腰轉(zhuǎn)向和整體車架偏轉(zhuǎn)車輪</p><p>　　1.2裝載機(jī)發(fā)展概況</p><p>　　我國現(xiàn)代輪式裝載機(jī)起始于20世紀(jì)60年代中期的Z435型。該機(jī)為整體機(jī)架、后橋轉(zhuǎn)向。經(jīng)過幾年的努力，在吸收當(dāng)時世界最先進(jìn)的輪式裝載機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)成功了功率為162KW的鏟接式輪式裝載機(jī)，

18、定型為Z450（即后來的ZL50），并于1971年12月18日正式通過專家鑒定。就這樣誕生了我國第一臺鉸接式輪式裝載機(jī)，從而開創(chuàng)了我國裝載機(jī)行業(yè)形成與發(fā)展的歷史。我國輪式裝載機(jī)主要是20世紀(jì)70年代初期發(fā)展起來的。1978年，天工所根據(jù)機(jī)械部的要求，制訂出以柳工Z450為基型的我國輪式裝載機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)。制訂標(biāo)準(zhǔn)時，保留用Z代表裝載機(jī)，用L取代“4”代表輪式，改Z450為ZL50，就這樣制訂出了以柳工ZL50型為基型的我國ZL輪式裝載機(jī)系列

19、標(biāo)準(zhǔn)，這是我國裝載機(jī)發(fā)展鳴上的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)制訂出來后按當(dāng)時的行業(yè)分工，柳工、廈工制造ZL40以上的大中型輪式裝載機(jī)，成工、宜工制造ZL30以下的中小型輪式裝載機(jī)，逐步形成了柳工、廈工、成工和宜工當(dāng)時的裝載機(jī)四大骨干企業(yè)。到目前為止，我國輪式裝載機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了第三代，但最基本的結(jié)構(gòu)仍然是由Z450（ZL50）演變而來。第二代變化不很大，第三代變化稍大一些。以ZL</p><p>　　我國裝載機(jī)行業(yè)的自主品牌通

20、過十幾年的發(fā)展，在跨國公司強(qiáng)勢品牌的重重包圍之下，摸爬滾打，走出了一條自主發(fā)展的道路，并逐漸發(fā)展壯大，牢牢控制了國內(nèi)90%以上的市場份額。國內(nèi)裝載機(jī)市場的營業(yè)額近年來一直約占我國整個工程機(jī)械行業(yè)總營業(yè)額的半壁江山，其行業(yè)地位十分重要。同時國產(chǎn)裝載機(jī)產(chǎn)品以其出色的性價比優(yōu)勢，已經(jīng)開始在國際市場上嶄露頭腳，呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭。2001年我國裝載機(jī)全行業(yè)總銷售量已突破3萬臺，居世界裝載機(jī)市場的前列。因此，目前我國已經(jīng)成了世界上裝載機(jī)產(chǎn)銷大國

21、。</p><p>　　1.3輪式裝載機(jī)的發(fā)展趨勢</p><p>　　輪式裝載機(jī)與其它工程機(jī)械一樣，發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了以下4個階段：① 以滿足減輕勞動強(qiáng)度為目的的機(jī)械驅(qū)動階段。該階段的主要特點(diǎn)是以機(jī)械傳動為主，設(shè)備結(jié)構(gòu)笨重，功能單一，作業(yè)效率低下。② 以提高設(shè)備生產(chǎn)率為目的的液壓傳動階段。這一階段工程機(jī)械設(shè)備由于采用了液壓傳動，其作業(yè)效率大大提高。③工程機(jī)械的電子控制階段。由于電子控制

22、技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用，使工程機(jī)械的控制精度、作業(yè)效率等都得到了更進(jìn)一步的提高。④進(jìn)入21世紀(jì)以后，工程機(jī)械的發(fā)展進(jìn)入第四個發(fā)展階段。“以人為本”和“人、機(jī)與自然相協(xié)調(diào)”的設(shè)計理念成為這一階段的主導(dǎo)思想，環(huán)保、安全、舒適等要求進(jìn)一步受到重視，人性化設(shè)計得到了充分的體現(xiàn)。</p><p>　　1.4輪式裝載機(jī)的市場前景</p><p><b>　　1.4.1國際市場</b>

23、</p><p>　　世界交通、能源和其他基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，每年投資額都在數(shù)千億美元。目前世界各國裝載機(jī)年總產(chǎn)量已達(dá)到15萬臺，美國、日本和西歐是裝載機(jī)主要生產(chǎn)國家和地區(qū)，年產(chǎn)量均在萬臺以上，其中美國4.6萬臺，日本2.9萬臺。世界工程建設(shè)機(jī)械銷售額已達(dá)到450億美元，預(yù)計到2000年將達(dá)到500億美元。其中美國占40%，日本占35%，其余為歐盟及其他國家。</p><p><b

24、>　　1.4.2國內(nèi)市場</b></p><p>　　受國家政策和投資方向的影響，今后5～10年內(nèi)國內(nèi)市場的發(fā)展趨勢為：</p><p>　　1.從地區(qū)看，安徽、河南、江西等市場需求在上升，國家向中西部投資的政策也將使該地區(qū)的市場具有廣闊前景。</p><p>　　2.從用戶看，國家鼓勵多種經(jīng)濟(jì)形式并存，私營經(jīng)濟(jì)和個體用戶市場需求仍然上升；國家大型

25、工程建設(shè)對大噸位裝載機(jī)等工程建設(shè)機(jī)械需求量增加。</p><p>　　1.5隧道出渣裝載機(jī)改進(jìn)的必要性</p><p>　　在隧道掘進(jìn)工程中，鉆爆法施工后的裝碴作業(yè)一直是影響工程進(jìn)度的一道關(guān)鍵工序。現(xiàn)有的裝碴設(shè)備有立爪裝碴機(jī)、挖掘裝載機(jī)、短臂挖掘機(jī)和普通裝載機(jī)等，這些設(shè)備存在諸如作業(yè)效率低、作業(yè)面窄、造價昂貴、部件磨損嚴(yán)重和作業(yè)區(qū)空氣質(zhì)量差等缺點(diǎn)。本次畢業(yè)設(shè)計就是利用現(xiàn)有的裝載機(jī)，保留其底

26、盤結(jié)構(gòu)和工作裝置，但要將動力換成三相交流電動機(jī)，以滿足隧道作業(yè)區(qū)對于空氣質(zhì)量的要求。在設(shè)計候，除了考慮產(chǎn)品的性能、功用、質(zhì)量等指標(biāo)外，還要注重產(chǎn)品在“方便”、“舒適”、“可靠”、“價值”、“安全”、“效率”和“環(huán)保”等方面的評價。以心理為圓心，生理為半徑，以建立人與物之間和諧關(guān)系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地發(fā)揮人的機(jī)能，保護(hù)人體健康，從而提高生產(chǎn)率。</p><p>　　1.6電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程&l

27、t;/p><p>　　1、在液壓圖設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照液壓系統(tǒng)的設(shè)計時的控制方式和控制意圖，選用合適的控制方式、控制回路和控制元件。</p><p>　　2、由于是屬于改裝，所以，原機(jī)上的電氣系統(tǒng)如照明系統(tǒng)、音樂播放系統(tǒng)以及空調(diào)冷氣的控制系統(tǒng)（暖氣系統(tǒng)省略，詳細(xì)情況見正文部分的電氣控制系統(tǒng)中的敘述）等無須再進(jìn)行設(shè)計回路，直接采用原機(jī)上的控制回路即可。</p><p>　　

28、3、因?yàn)楸拒嚿鲜褂玫碾娫词峭ㄟ^電纜輸送的高壓交流電，不是安全電壓，所以必須使用一個變壓（降壓）整流回路，將電壓降為24v，然后加以采用；但是設(shè)計時必須為安全用電做好充分的考慮。</p><p>　　4、根據(jù)電動機(jī)功率、電流等要求選擇合適的電纜，然后根據(jù)線型、線長、繞轉(zhuǎn)速度，設(shè)計相配的電纜轉(zhuǎn)筒。</p><p>　　第2章 裝載機(jī)電氣系統(tǒng)</p><p><b

29、>　　2.1電氣系統(tǒng)概述</b></p><p>　　2.1.1機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計原理</p><p>　　由于裝載機(jī)特殊的工作性質(zhì)和惡劣的工作環(huán)境，尤其是隧道出渣裝載機(jī)，使裝載機(jī)整機(jī)電氣系統(tǒng)有別于汽車電氣系統(tǒng)。在設(shè)計時要注意他們的不同之處。裝載機(jī)的電子技術(shù)及應(yīng)用</p><p>　　現(xiàn)代裝載機(jī)越來越多的采用智能控制（電子控制）和電子監(jiān)控與故障診斷系

30、統(tǒng)。智能控制可以使過去純機(jī)械式操縱難以實(shí)現(xiàn)的精細(xì)操縱及自動化得以實(shí)現(xiàn)。而且使既復(fù)雜又需要高度熟練操縱的作業(yè)或工人操縱的作業(yè)簡單化。電子監(jiān)控裝置通過分析相應(yīng)信息，進(jìn)行故障診斷和預(yù)測，判斷故障和潛在故障部位，做出相應(yīng)處理，由此大大提高裝載機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。</p><p>　　2.1.2裝載機(jī)的電子技術(shù)及應(yīng)用</p><p>　　夠成電子控制和電子監(jiān)控系統(tǒng)的主要元件有控制器、傳感器、輸入信號采集卡、

31、A/D轉(zhuǎn)化模塊、顯示裝置、鍵盤等，由它們構(gòu)成相應(yīng)電路實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)控。</p><p>　　目前，應(yīng)用在裝載機(jī)上的電子技術(shù)有以下幾個方面。</p><p>　　1）工作裝置的電子控制。包括動臂舉升自動限位電子控制、鏟斗自動平放控制、工作裝置行駛減振電子控制系統(tǒng)和裝載機(jī)有效載荷測量系統(tǒng)等。</p><p><b>　　2）故障診斷系統(tǒng)。</b>&l

32、t;/p><p>　　3）隨機(jī)自動保護(hù)系統(tǒng)。包括發(fā)動機(jī)自動熄火電子控制系統(tǒng)、防滑控制系統(tǒng)等。</p><p>　　4）動力與傳動系統(tǒng)的電子控制。包括發(fā)動機(jī)極限負(fù)載調(diào)節(jié)電子控制系統(tǒng)、自動變速器電子控制系統(tǒng)及整個柴油機(jī)的電控系統(tǒng)等。</p><p>　　5）電子轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。</p><p>　　6）裝載機(jī)微機(jī)集成控制系統(tǒng)。</p>&

33、lt;p>　　7）裝載機(jī)衛(wèi)星控制技術(shù)。包括GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、利用衛(wèi)星通信對裝載機(jī)進(jìn)行監(jiān)控與管理。</p><p>　　2.1.3電控系統(tǒng)的基本組成與設(shè)計</p><p>　　電控系統(tǒng)主要由傳感器、電控裝置執(zhí)行部分三部分組成。</p><p><b>　?。?）傳感器</b></p><p>　　傳感器的作用是將有

34、關(guān)部位運(yùn)行狀況的各種非電物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?lt;/p><p><b>　　（2）電控裝置</b></p><p>　　它的主要作用是接受來自傳感器或其他裝置的信息并進(jìn)行處理，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號。它是控制系統(tǒng)的核心，要求具有較強(qiáng)的抗干擾能力和良好的可靠性。</p><p>　　圖2.1為電控系統(tǒng)框圖</p><p>　

35、　圖2.1 電控系統(tǒng)框圖</p><p>　　裝載機(jī)控制系統(tǒng)的電控系統(tǒng)所完成的功能如下。</p><p>　　①接受控制信息。主要是操作人員的各種控制指令。</p><p>　?、跔顟B(tài)參數(shù)的采集及處理。利用單片機(jī)的接口，采集柴油機(jī)的工況信號和狀態(tài)參數(shù)，例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、定時器活塞位置、冷卻水溫度、燃油溫度、油門位置溫度等，根據(jù)采集的信號進(jìn)行處理。</p>

36、<p>　?、弁瓿筛鞣N控制功能。</p><p><b>　?、茌敵鲵?qū)動功能。</b></p><p>　?、菥邆湎到y(tǒng)自診斷功能。</p><p>　?、夼c監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行及時通信功能。</p><p>　　系統(tǒng)主要包括電源電路、系統(tǒng)電路、輸入信號采集接口電路、驅(qū)動電路等。</p><p>

37、;<b>　　1）電源電路</b></p><p>　　利用電源電路將蓄電池電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為傳感器、主控制板和輸入輸出接口電路提供穩(wěn)定的電壓。</p><p><b>　　2）系統(tǒng)電路</b></p><p>　　系統(tǒng)電路以單片機(jī)為核心，包括時鐘電路、復(fù)位電路、存儲器擴(kuò)展電路等。</p><p>　

38、　3）輸入信號采集接口電路</p><p>　　主要將傳感器采集的各種信號進(jìn)行放大、濾波、整形、轉(zhuǎn)換等處理，保證及時，準(zhǔn)確地為CPU提供柴油機(jī)的各種參數(shù)，以便CPU進(jìn)行處理。</p><p><b>　　4）驅(qū)動電路</b></p><p>　　驅(qū)動電路主要將CPU根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和操作人員的要求計算得到的控制信號放大處理，以實(shí)現(xiàn)對柴油機(jī)控制

39、機(jī)構(gòu)和定時機(jī)構(gòu)的控制。</p><p><b>　　5）控制系統(tǒng)</b></p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)通過通信接口電路建立ECU與控制室微機(jī)之間的通信，及時顯示和存儲柴油機(jī)的各種狀態(tài)信息。</p><p><b>　?。?）執(zhí)行部分</b></p><p>　　它將電控裝置的輸出信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械控制裝

40、置的運(yùn)動，完成控制的功能。</p><p>　　2.1.4典型ZL50型裝載機(jī)電氣系統(tǒng)</p><p>　　整個電氣系統(tǒng)可分為充電系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、照明及信號燈系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、輔助電器裝置等。電氣路線為并聯(lián)單線制，負(fù)極搭鐵，工作 電壓為24V。</p><p><b>　　充電系統(tǒng)</b></p><p>　　交流發(fā)電機(jī)充

41、電系統(tǒng)通常由交流發(fā)電機(jī)與電壓調(diào)節(jié)器及蓄電池等組成。發(fā)電機(jī)和蓄電池正極相連，負(fù)極搭鐵。啟動時由蓄電池給啟動機(jī)供電；在發(fā)電機(jī)正常工作時，主要由發(fā)電機(jī)向用電設(shè)備供電；當(dāng)蓄電池存電不足時，由發(fā)電機(jī)與相應(yīng)的調(diào)節(jié)器配合使用，向蓄電池充電。</p><p>　　采用24V系統(tǒng)的裝載機(jī)一般采用兩個12V蓄電池串聯(lián)而成，由電源總開關(guān)3（蓄電池繼電器）控制蓄電池的充放電的通斷。</p><p>　　發(fā)電機(jī)是采

42、用帶中性點(diǎn)的六管硅整流發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)器8可為電磁振動式，也可為電子調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)一般采用后者。</p><p>　　交流發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)基本線路連接見圖2.3 所示。主要可分為充電電路和勵磁電路。</p><p>　　充電電路為：發(fā)電機(jī)“+”→電流表“+” →電流表“-” →保險→啟動機(jī)開關(guān)主接線柱→蓄電池正極→蓄電池負(fù)極→電源總開關(guān)→搭鐵→發(fā)電機(jī)“-”。</p><p>

43、　　勵磁電路分為兩情況的電路：</p><p>　?、偎麆铍娐罚盒铍姵卣龢O→啟動機(jī)開關(guān)主接線柱→保險→電流表“-” →電流表“+”→調(diào)節(jié)器“+”接線柱→調(diào)節(jié)器“F”接線柱→發(fā)電機(jī)磁場繞組→搭鐵→蓄電池負(fù)極</p><p>　　圖2.2為典型ZL50裝載機(jī)電氣系統(tǒng)原理圖</p><p>　　1蓄電池； 2啟動電機(jī) ；3電源總開關(guān)； 4電鑰匙； 5電流表 ；6啟動按鈕

44、 ；7發(fā)電機(jī) ；8調(diào)節(jié)器 ；9熔斷合 ；10喇叭繼電器； 11液壓制動開關(guān)；12喇叭 ；13喇叭按鈕；14右轉(zhuǎn)向指示燈； 15前右轉(zhuǎn)向燈； 16后右轉(zhuǎn)向燈 ；17右前小燈； 18左轉(zhuǎn)向指示燈； 19前左轉(zhuǎn)向燈 ；20后左轉(zhuǎn)向燈； 21左前小燈 ；22液壓制動燈 ；23車牌燈； 24前燈、后燈、儀表燈、車牌燈開關(guān) ；25儀表燈 ；26變光開關(guān)；27左右前大燈 ；28倒車燈開關(guān) ；29左右倒車燈 ；30手柄行程開關(guān)；31鏟斗行程開關(guān) ；32

45、起高行程開關(guān) ；33，34電磁閥</p><p>　　圖2.3交流發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)基本線路連接圖</p><p>　　1電源總開關(guān)；2蓄電池；3總保險；4電流表；5調(diào)節(jié)器；6發(fā)電機(jī)；7啟動電機(jī)</p><p>　?、谧詣铍娐罚喊l(fā)電機(jī)“+” →電流表“+” →調(diào)節(jié)器“+”接線柱→調(diào)節(jié)器“F”接線柱→發(fā)電機(jī)磁場繞組→搭鐵→發(fā)電機(jī)“-”。</p><p&

46、gt;<b>　　啟動系統(tǒng)</b></p><p>　　啟動系統(tǒng)由啟動開關(guān)、啟動惦記、蓄電池等組成。</p><p>　　如圖2.2所示，啟動系統(tǒng)電路由電鑰匙4和啟動按鈕6控制。啟動電動機(jī)可采用強(qiáng)制嚙合式或電樞移動式直流串勵式電動機(jī)。</p><p>　　啟動電動機(jī)的作用是將電動機(jī)的動力驅(qū)動發(fā)動機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機(jī)啟動。</p>

47、<p>　　（3）照明及信號燈系統(tǒng)</p><p>　　照明及信號燈系統(tǒng)主要包括前大燈、轉(zhuǎn)向燈、轉(zhuǎn)向指示燈、車牌燈、制動燈、儀表燈、倒車燈及相關(guān)電路。如圖2.2所示。</p><p>　　前后轉(zhuǎn)向燈、轉(zhuǎn)向指示燈均并聯(lián)連接。</p><p>　　前大燈27為兩燈制雙絲燈泡，通過變光開關(guān)26來變換遠(yuǎn)、近光。</p><p>　　前小燈、

48、前大燈及儀表燈、車牌燈都由開關(guān)24的不同擋位控制。</p><p>　　制動指示燈由制動開關(guān)控制，倒車燈29由倒車燈開關(guān)控制。</p><p><b>　?。?）信息顯示</b></p><p>　　在裝載機(jī)上安裝有各種儀表，以顯示裝載機(jī)的各種工作參數(shù)。傳統(tǒng)的儀表都是采用機(jī)械式或者機(jī)電結(jié)合式儀表，是通過指針和刻度實(shí)現(xiàn)顯示的，存在信息少、準(zhǔn)確率低

49、等缺點(diǎn)，因此已逐漸被電子化的儀表所取代?，F(xiàn)代裝載機(jī)一般都將儀表安裝在儀表板上組成一個總成，構(gòu)成組合儀表盤。除此之外，還有顯示器件、指示燈及報警燈等共同構(gòu)成信息顯示系統(tǒng)，以提供給駕駛員詳盡的裝載機(jī)工作情況。</p><p><b>　　2.2傳感器與儀表</b></p><p>　　裝載機(jī)的常用儀表一般都是由指示表和傳感器組成，現(xiàn)代裝載機(jī)一般都將儀表安裝在儀表板上組成一

50、個總成，稱為組合儀表盤。</p><p><b>　　2.2.1傳感器</b></p><p>　　裝載機(jī)中采用傳感器的作用是將被測量的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成與之有比例關(guān)系的便于測量的電量參數(shù)。在裝載機(jī)的各類儀表中是離不開傳感器的。另一方面，現(xiàn)在裝載機(jī)的電子化和智能化，也要求采用微處理器和傳感器來實(shí)現(xiàn)智能控制或應(yīng)用微處理器和傳感器構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，故需要在裝載機(jī)上各

51、必要部位安裝相應(yīng)的傳感器，傳感器輸出的模擬信號經(jīng)轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號后，微處理器根據(jù)此信號進(jìn)行分析處理。</p><p>　　裝載機(jī)上所應(yīng)用的傳感器有溫度傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器、液位傳感器等多種傳感器。</p><p><b>　　2.2.2儀表</b></p><p>　　裝載機(jī)上通常所安裝的儀表有電流表、發(fā)動機(jī)油壓表、發(fā)動機(jī)

52、水溫表、燃油表、車速里程表、制動氣壓表、變矩器油壓表、變距器油溫表等。</p><p>　　2.2.3電子顯示裝置</p><p>　　隨著汽車電子技術(shù)和汽車儀表電子化的發(fā)展，電子式溫度表、油壓表、燃油表、電壓表、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表和車速里程表等應(yīng)運(yùn)而生。電子式的裝載機(jī)儀表是指采用熒光屏、液晶顯示屏、數(shù)碼管和發(fā)光二極管等顯示器件，顯示電壓、燃油、溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、車速等狀態(tài)信息的的儀表。<

53、/p><p>　　2.3裝載機(jī)外型的改進(jìn)</p><p><b>　　改裝前</b></p><p>　　圖2.4 ZL50外型</p><p><b>　　改裝后</b></p><p>　　圖2.5改裝后的簡圖</p><p>　　1 行走系統(tǒng)2 平臺

54、3．電機(jī)4 座椅5 操縱臺 6 液壓系統(tǒng) 7 工作裝置</p><p>　　本設(shè)計要求本設(shè)計的突出特點(diǎn)是采用電動機(jī)為動力源。它的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，產(chǎn)生的噪聲小，對提高效率及功率的充分利用提供了先決條件。利用現(xiàn)有的ZL－50裝載機(jī)，保留其底盤結(jié)構(gòu)和工作裝置，但要將動力換成三相交流電動機(jī)，以滿足隧道作業(yè)區(qū)對于空氣質(zhì)量的要求。</p><p>　　本車上使用的電源是通過電纜輸送的380v高壓交流電，不

55、是安全電壓，所以必須使用一個變壓（降壓）整流回路，將電壓降為24v，然后加以采用。380v給電動機(jī)提供驅(qū)動。其他電氣系統(tǒng)采用24v電源。</p><p>　　第3章 裝載機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　3.1控制目標(biāo)</b></p><p>　　裝載機(jī)通常在環(huán)境溫度高，溫度變化大，灰塵多，光照度強(qiáng)弱懸殊，振動大的惡劣環(huán)境下作業(yè)，駕駛

56、員在作業(yè)中不但要駕駛，而且還要仔細(xì)觀察前方工作裝置，做出實(shí)時判斷，頻繁地調(diào)節(jié)動臂、鏟斗的位置，進(jìn)行實(shí)時調(diào)整。其作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率取決于駕駛員的操作技巧和熟練程度。利用目前已經(jīng)比較成熟的計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)和電液比例技術(shù)構(gòu)成的裝載機(jī)工作裝置微機(jī)控制系統(tǒng)，輔助駕駛員進(jìn)行鏟裝作業(yè)，這不僅能提高作業(yè)效率和作業(yè)水平、降低駕駛員的勞動強(qiáng)度，同時也降低了對駕駛員操作技巧的要求，使一般駕駛員也能完成高精度、高標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)。與此同時，也為裝載機(jī)的作業(yè)控制

57、全自動化和作業(yè)遙控化打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　分析裝載機(jī)的工作過程可知，鏟裝作業(yè)過程是其重要組成部分，決定了裝載機(jī)作業(yè)的效率和性能。我們采用計算機(jī)技術(shù)和電液比例技術(shù)來控制工作裝置的運(yùn)動，實(shí)質(zhì)上就是對鏟裝過程中的幾個重要參數(shù)進(jìn)行自動控制，進(jìn)而優(yōu)化工作過程。因此，我們的控制目標(biāo)為：</p><p>　　(1)實(shí)現(xiàn)鏟裝作業(yè)前鏟斗自動放平，根據(jù)工況實(shí)時自動調(diào)整入土角，實(shí)現(xiàn)減阻鏟人。控

58、制變量為：掘起力F、鏟斗入土角。</p><p>　　(2)實(shí)現(xiàn)動臂升舉高度的自動定位，根據(jù)實(shí)際情況任意調(diào)整定位高度?？刂谱兞繛椋簞颖畚恢媒恰㈢P斗收斗角。</p><p>　　(3)實(shí)現(xiàn)鏟斗的有效載荷自動測量，對鏟斗的載荷有超載或欠載顯示?？刂谱兞繛椋合到y(tǒng)油壓P、動臂升舉速度V。</p><p>　　3.2控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　

59、裝載機(jī)工作裝置微機(jī)控制系統(tǒng)主要由計算機(jī)控制模塊、液壓系統(tǒng)和裝載機(jī)工作裝置等部分組成。其中，裝載機(jī)工作裝置是由鏟斗、鏟斗油缸、動臂、動臂油缸、搖臂、連桿等主要部件通過18個鉸接點(diǎn)相互連接而組成的2個自由度的機(jī)構(gòu)(如圖3.1所示)，是裝載機(jī)作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖3.1為裝載機(jī)工作裝置微機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。</p><p>　　3.2.1計算機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　由圖3.2可知，

60、該模塊的主要組成元件有：控制器(主機(jī)系統(tǒng))、傳感器、采集卡、轉(zhuǎn)換模塊、顯示屏、鍵盤。系統(tǒng)選用德國Rexroth公司生產(chǎn)的MC6E／32控制模塊作為主機(jī)系統(tǒng)，該控制器具有2xC167 16位高性能CPU、10個模擬量輸人口、12個開關(guān)量輸人口、l2個比例電磁鐵輸出(PWM)、6個開關(guān)量輸出口、2個模擬量輸出(電壓)口、2個RS232接口、2個CAN總線接口，2RAM 2Mbit EPROM 2Mbit or Flash—EPROM 8Mb

61、it EEPROM </p><p>　　圖3.1裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　圖3.2控制系統(tǒng)</b></p><p>　　32kbit等性能指標(biāo)。該控制器主要用于根據(jù)輸入指令和反饋信號進(jìn)行工作模型的選擇、自動放平控制、鏟斗智能減阻插入控制、動臂提升和定位控制、卸載速度控制、超欠載報警等功能。壓差傳感器先用CS—CYG1

62、15通用高精度高壓傳感器，其電源為24V DC，輸出為420 mA或0-5 V可選，量程0-25 MPa；壓差傳感器裝在動臂油缸和鏟斗油缸進(jìn)出油口處，用于檢測鏟斗油缸和動臂油缸的油壓。光電編碼器(TRD—K720-YC2)裝在鉸接點(diǎn)l、2(如圖l所示)處，其分別用于檢測搖臂和動臂的旋轉(zhuǎn)量，通過一系列的轉(zhuǎn)化計算來為主機(jī)系統(tǒng)提供鏟斗油缸和動臂油缸的運(yùn)動參數(shù)信號。</p><p>　　PCL一727型數(shù)據(jù)采集卡將傳感器

63、傳來的模擬信號轉(zhuǎn)化為主機(jī)系統(tǒng)可接受的數(shù)字信號，并將其傳送給主機(jī)系統(tǒng)；主機(jī)系統(tǒng)根據(jù)獲得的反饋信息和控制算法發(fā)出控制指令，控制指令經(jīng)D／A模塊轉(zhuǎn)化為比例電磁鐵可接受的模擬控制信號。電液比例先導(dǎo)閥根據(jù)控制電壓的大小，比例地開啟閥芯，控制進(jìn)入工作裝置液流流量、方向，達(dá)到控制動臂或鏟斗位置、速度的目的，完成裝料和卸料的任務(wù)。另外，系統(tǒng)配有顯示屏和鍵盤，顯示屏用于顯示載重量、超載或欠載警報等；鍵盤用于設(shè)定值或輸入控制指令。</p>&

64、lt;p>　　3.2.2液壓系統(tǒng)的改造</p><p>　　裝載機(jī)是利用液壓系統(tǒng)控制動臂和鏟斗液壓缸的升縮，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)行鏟掘、裝載作業(yè)，因而，液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。一個好的液壓系統(tǒng)必須滿足以下要求：工作安全可靠，操作靈活，操作力小，運(yùn)行平穩(wěn)。</p><p>　　電液比例控制是介于電液開關(guān)控制和電液伺服控制之間的一種控制技術(shù)，并兼有兩者之長。電液伺服控制和電液比例

65、控制雖然在控制功能和控制特性上相似，但其制造成本和維護(hù)費(fèi)用高、能耗大，且對流體介質(zhì)要求苛刻等特點(diǎn)決定了電液伺服控制不適合用于處在惡劣環(huán)境下作業(yè)的裝載機(jī)控制系統(tǒng)中；電液開關(guān)控制雖然成本低，但其控制精度較低，不能實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行元件的力、速度和位移的連續(xù)控制；獨(dú)特的模塊化減壓閥制造技術(shù)為大流量液壓機(jī)構(gòu)的電液改造提供了高標(biāo)準(zhǔn)、低成本的選擇方案。因而，選擇以電液比例減壓閥作為先導(dǎo)閥來控制主油路上的多路換向閥的閥芯運(yùn)動，這樣，電液比例減壓閥可根據(jù)來自計

66、算機(jī)或遙控器的控制信號比例控制主閥閥芯的開口度和運(yùn)動方向，進(jìn)而達(dá)到比例控制工作裝置的位置和運(yùn)動速度的目的。為了防止其與手動控制發(fā)生干涉，用一梭閥來并聯(lián)手動控制和自動控制。這樣，手動控制和自動控制就并列存在，并能形成互鎖。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示，以ZL50裝載機(jī)的工作裝置液壓系統(tǒng)為例，。駕駛員根據(jù)工作需要來選擇手動控制或微機(jī)控制裝載機(jī)作業(yè)。經(jīng)改造后的液壓系統(tǒng)具有工作安全可靠，操作靈活，操作力小，運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。并且，改造成本低，沒有破壞原

67、有的液壓系統(tǒng)，也為</p><p>　　圖3.3電液比例液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖</p><p><b>　　3.2.3特點(diǎn)</b></p><p>　　(1)計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)的引人為裝載機(jī)增添了大腦和感知系統(tǒng)，很大程度上提高了惡劣條件下裝載機(jī)的操縱性、可靠性、穩(wěn)定性以及作業(yè)效率；基本實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)的半自動化作業(yè)，降低了工人的

68、勞動強(qiáng)度。</p><p>　　(2)液壓系統(tǒng)的改造經(jīng)濟(jì)、可靠。以電液比例減壓閥為先導(dǎo)閥，實(shí)現(xiàn)了工作裝置中對力、速度和位移的連續(xù)控制；梭閥的采用，實(shí)現(xiàn)了手控、機(jī)控并存，互不干擾。</p><p>　　第4章 裝載機(jī)整機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　4.1電氣負(fù)荷圖和供電設(shè)備的選擇</p><p>　　4.1.1電氣負(fù)荷圖</p&g

69、t;<p>　　裝載機(jī)整車用電功率見表4.1</p><p>　　表4.1 裝載機(jī)電氣負(fù)荷</p><p>　　根據(jù)整車用電功率，繪制電器負(fù)荷圖見圖4.2。為了估算電氣系統(tǒng)的極限高峰負(fù)荷，假設(shè)短時間隙電用負(fù)荷同時出現(xiàn)。雖然這些負(fù)載往往不是同時出現(xiàn)，且出現(xiàn)時間相當(dāng)短暫。因此，負(fù)荷圖中的極限高峰負(fù)荷是按電氣系統(tǒng)可能出現(xiàn)的極限來考慮的，即電氣系統(tǒng)供電最惡劣情況。</p>

70、;<p>　　一般情況下，冬、夏季使用空調(diào)系統(tǒng)，而不用空調(diào)時空調(diào)蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)將作為駕駛室增壓風(fēng)機(jī)。因此，連續(xù)使用電負(fù)載應(yīng)當(dāng)作長期用電負(fù)載考慮。</p><p>　　圖4.2電氣系統(tǒng)負(fù)荷圖</p><p>　　4.1.2發(fā)電機(jī)容量選擇</p><p>　　發(fā)電機(jī)用以保證給用電設(shè)備提供電和給蓄電池充電，它與蓄電池并聯(lián)運(yùn)行。在極限高高峰負(fù)荷時，允許蓄電池向負(fù)載

71、提供一定大小的電流。</p><p>　　根據(jù)表4.1和圖4.2，可以按下列原則選擇發(fā)電機(jī)容量。</p><p><b>　?。?）發(fā)電機(jī)功率</b></p><p><b>　　（4-1）</b></p><p>　　式中 ——長期用電負(fù)載功率，W</p><p>　　—

72、—連續(xù)用電負(fù)載功率，W</p><p>　　——夜間作業(yè)連續(xù)用電負(fù)載功率，W</p><p>　?。?）發(fā)電機(jī)輸出電流</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——負(fù)載平均消耗電流，A</p><p><b>　　——某負(fù)載電流時間</b>

73、;</p><p>　　——蓄電池經(jīng)常充電電流，A</p><p>　　4.1.3蓄電池容量選擇</p><p>　　裝載機(jī)蓄電池主要用作啟動電源，其容量主要是它的啟動容量，即在低溫（-18℃為基點(diǎn)）下，蓄電池向啟動電機(jī)供電的能力。</p><p>　　（1）啟動電機(jī)功率表達(dá)式</p><p>　　啟動電機(jī)最大有效功率

74、（額定功率）</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 E——蓄電池電動勢，V</p><p>　　——電刷壓降，取=1~2V</p><p><b>　　——回路總電阻，</b></p><p>　　最大有效功率時的電流</p>

75、<p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 ——啟動機(jī)全制動時的短路電流，A</p><p>　　將（4-3）式代入（4-1）式，得</p><p><b>　　（4-6）</b></p&g

76、t;<p><b>　?。?）蓄電池的電容</b></p><p>　　蓄電池的啟動容量是指電解液平均溫度為-18°C,以3Q的電流放電2.5min，使單格電池端電壓1V所輸出的電量。也即在短時內(nèi)蓄電池所能向啟動電機(jī)提供的最大電量。因此，一般情況下，啟動機(jī)啟動時所需的啟動電流：</p><p>　　即

77、 （4-7）</p><p>　　式中Q-----蓄電池額定容量值，A</p><p>　　于是得： （4-8）</p><p>　　在整機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計時，絕大多數(shù)取系統(tǒng)電壓等于蓄電池（組）的電動勢，并取系數(shù)0.9，</p><p>　　可得： （4-9）</p

78、><p>　　式中 U--整機(jī)電氣系統(tǒng)電壓，V</p><p>　　4.2主要電氣設(shè)備選擇</p><p><b>　　啟動電機(jī)選擇</b></p><p>　　啟動電機(jī)功率主要取決于發(fā)動機(jī)的阻力矩、啟動功率和啟動轉(zhuǎn)速。</p><p>　　蓄電池繼電器的選擇

79、 </p><p>　　裝載機(jī)的發(fā)動機(jī)后置，儀表與電氣操作區(qū)遠(yuǎn)離啟動系統(tǒng)。若采用手動電源開關(guān)啟動，則需較長的啟動電纜，壓降損失較大，使啟動性能惡化。因此，在裝載機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)采用可遠(yuǎn)距離控制的電磁式電源繼電器，從而減小壓降損失，提高啟動性能。</p><p><b>　　電源穩(wěn)壓器的設(shè)置</b></p><p>　　裝載機(jī)發(fā)動機(jī)

80、的轉(zhuǎn)速變化大而頻繁，發(fā)電機(jī)的供電質(zhì)量很差，對電子設(shè)備，儀表影響很大。一些水平先進(jìn)的裝載機(jī)聲，發(fā)電機(jī)均帶有穩(wěn)壓裝置或過載保護(hù)裝置，以保證電氣設(shè)備和電氣元件的動作穩(wěn)定性和使用壽命。穩(wěn)壓器功率大小視整機(jī)用電容量確定。</p><p>　　4.3導(dǎo)線選擇及線束連接與包扎</p><p>　　4.3.1導(dǎo)線的選擇</p><p><b>　　型號與顏色</b&

81、gt;</p><p>　　裝載機(jī)電系導(dǎo)線可選用汽車、拖拉機(jī)用低壓導(dǎo)線QVR、QFR。導(dǎo)線顏色可參照J(rèn)B/Z116-75“汽車、拖拉機(jī)電線顏色選用規(guī)則”執(zhí)行。</p><p><b>　?。?）線規(guī)的選擇</b></p><p>　　裝載機(jī)的供電方式及多數(shù)用電設(shè)備與汽車基本相同。一般線路允許電壓6V不大于0.5，12V者不大于1V，24V者不大

82、于2V。據(jù)此，可以計算導(dǎo)線截面積S</p><p>　　式中 ——導(dǎo)線電阻率，</p><p>　　I——流過導(dǎo)線的電流，A</p><p>　　L----導(dǎo)線長度，m</p><p>　　---導(dǎo)線的電壓損失，V</p><p>　　線束中的導(dǎo)線均采用QFR汽車拖拉機(jī)專用低壓導(dǎo)線，低壓導(dǎo)線的截面主要根據(jù)用電設(shè)備的工

83、作電流選擇。但對于功率很小的電器，僅根據(jù)工作電流的大小選擇導(dǎo)線，其截面積將太小，機(jī)械強(qiáng)度差，因此規(guī)定所選用的導(dǎo)線面積最小不小于0．75 mm 。線束中導(dǎo)線顏色及代號均應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。導(dǎo)線長度應(yīng)適當(dāng)，過長不但增加整個線路的電阻，造成不必要的功率損失，而且易與其他部件纏繞、摩擦，可能使導(dǎo)線折斷或破損；但也不要拉得過緊，以免裝載機(jī)工作時的振動導(dǎo)致導(dǎo)線扯斷。線束與高溫機(jī)體和旋轉(zhuǎn)部件要保持一定的距離，防止燒壞或擦破導(dǎo)線的絕緣保護(hù)層。&l

84、t;/p><p>　　4.3.2線束的連接和包扎</p><p>　　線束的連接采取帶螺旋密封或緊固的推接器，安裝、拆卸方便，可抵抗油、泥侵蝕和高溫振動的影響。接頭冷壓制作，連接可靠。</p><p>　　線束包扎采用機(jī)器編織。編織材料為新型的PVC芯線，具有阻燃、抗霉、易散熱、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。這種線束外觀質(zhì)量好，使用壽命長。液壓裝載機(jī)電氣系統(tǒng)中的各個電氣設(shè)備是通過導(dǎo)線并聯(lián)

85、起來的。為了使全車繁多的導(dǎo)線不零亂、方便安裝并保護(hù)導(dǎo)線的絕緣層不被損壞，將同路的各導(dǎo)線用棉紗編織外皮或聚氯乙烯塑料管做成線束，分為主線束、后燈線束兩個分支。導(dǎo)線繞過金屬機(jī)體的銳角棱邊或穿過金屬板孔時，也需加套管和專用膠墊。由于裝載機(jī)的工作環(huán)境惡劣，導(dǎo)線中的接線端子均應(yīng)采用密封式絕緣護(hù)套。</p><p>　　4.4裝載機(jī)電氣系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　?。?）基本數(shù)據(jù)&

86、lt;/b></p><p>　　整機(jī)電氣系統(tǒng)額定電壓24V，單線制，負(fù)極搭鐵，電氣系統(tǒng)圖如圖2.2所示；</p><p>　　啟動電機(jī)標(biāo)稱電壓24V，功率5.15KW，連續(xù)工作時間12小時。供選發(fā)電機(jī)；標(biāo)稱電壓28V，額定輸出電流28A與35A；用電功率見表4.2。</p><p>　?。?）電氣負(fù)荷圖及供電設(shè)備選擇</p><p>

87、<b>　?、匐姎鈴?fù)負(fù)荷圖</b></p><p>　　設(shè)裝載機(jī)為連續(xù)工作制并以月為時間單位；取短時間歇負(fù)載工作為連續(xù)負(fù)載的10%。根據(jù)整機(jī)用電功率（表4.2），繪制電氣系統(tǒng)符合圖，見圖4.3、圖4.4。</p><p>　　圖中考慮了冬夏季使用空調(diào)器，及短時間歇負(fù)荷10%兩個因素。</p><p>　　圖4.3 白天工作電氣系統(tǒng)負(fù)荷圖<

88、/p><p>　　圖4.4夜間工作電氣系統(tǒng)負(fù)荷圖</p><p>　　由圖4.3、圖4.4：</p><p><b>　　（4-10）</b></p><p>　　極限高峰負(fù)荷電流32.20A，最小用電負(fù)荷電流3.60A</p><p><b>　?、谛铍姵厝萘?lt;/b></

89、p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　（4-11）</b></p><p>　　選6-Q-180蓄電池2只串聯(lián)。該蓄電池額定容量180Ah,額定電壓12V， </p><p><b>　　為12A。</b></p><p><

90、b>　?、?發(fā)電機(jī)容量</b></p><p>　　由表4.1和式（4-1）、（4-2）知，發(fā)電機(jī)功率467W，輸出電流26.38A。所以選35A發(fā)電機(jī)，其計算功率為28×35=980(W),并帶穩(wěn)壓輸出裝置。</p><p>　　第5章 控制電路的設(shè)計</p><p><b>　　5.1控制電路簡介</b><

91、/p><p>　　控制電路主要包括：電機(jī)的啟動順序、電機(jī)的安全啟動、電機(jī)的星三角轉(zhuǎn)換、電磁換向閥的控制電路、改裝后裝載機(jī)的轉(zhuǎn)移汽油機(jī)起動機(jī)電路、以及原ZL50裝載機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)、照明燈和制動、轉(zhuǎn)向壓力指示燈、收放機(jī)、電喇叭、等電器系統(tǒng)的控制電路。其中既包括高壓交流電（前面三個電路），也包括低壓直流電，而且電路布置在行走車輛上，故應(yīng)該注意用電的安全問題，特別是對于高壓交流電來說。</p><p>

92、　　控制電路包括24v電壓電路和380v電壓電路。</p><p>　　5.1.1電路原理圖</p><p>　　原理圖一般分為主電路和輔助電路（二次電路）兩個部分。主電路即從電源到電機(jī)大電流通過的路徑輔助電路包括：控制電路、照明電路、信號電路及保護(hù)電路等等。輔助電路的電壓一般比較低，通過的電流一般也較小，其各個部分的作用如下：控制電路的主要作用是控制主電路的接通與斷開；照明電路用于工程機(jī)

93、械工作時的照明；信號電路的作用是顯示電路的工作狀態(tài)；保護(hù)電路的作用是保護(hù)整個電路不受短路、過載事故的損害等等。</p><p>　　習(xí)慣上規(guī)定原理圖放在右側(cè)或者是下側(cè)。無論是主電路還是輔助電路，各個電器元件一般按照動作順序從上到下、自左到右依次排列，可以水平或垂直布置。</p><p>　　每個電器并不按照它的實(shí)際布置情況繪制在線路上，而是采用同一電氣的各個部件分別繪制在它們完成作用的地方

94、，如圖中交流接觸器的線圈和觸頭布置就很分散。</p><p>　　原理圖中的所有電器觸頭都按沒有通電和外力作用時的開閉狀態(tài)畫出；對于繼電器、接觸器的觸頭，按照吸引線圈不通電狀態(tài)畫出；按鈕、行程開關(guān)觸頭按照不受外力作用時的狀態(tài)畫出；為了查找方便，在原理圖中兩條以上的導(dǎo)線的電器連接處要打圓點(diǎn)，并且每個接點(diǎn)都要標(biāo)上一個編號，原則是：靠近左邊電源線的用單數(shù)標(biāo)注，靠近右邊電源線的用雙數(shù)標(biāo)注。通常以電器的線圈或電阻作為單雙數(shù)

95、的分界線，故電器的線圈或電阻應(yīng)盡量放在各行的一邊。</p><p><b>　　5.1.2繼電器</b></p><p><b>　　1. 全啟動電路</b></p><p>　　本設(shè)計中的主電路原理圖如圖5.1所示。</p><p>　　刀開關(guān)、熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件、星三角轉(zhuǎn)換

96、裝置以及電機(jī)構(gòu)成主電路。電源總開關(guān)按鈕、接觸器的線圈及熱繼電器的常閉觸頭、壓力繼電器線圈觸頭構(gòu)成樂輔助電路（控制電路）。</p><p>　　圖5.1 控制電路主電路原理圖</p><p>　　工作原理：啟動是按動刀開關(guān)（即電源的總開關(guān)），引入三相交流電源（380V，50hz），制動回路的電機(jī)即開式啟動。這時，制動系統(tǒng)中的壓力繼電器檢驗(yàn)制動系統(tǒng)中的壓力是否高于安全設(shè)定值，若達(dá)道該值或者高于

97、該值，壓力繼電器即閉合，將工作電機(jī)接通電源，從而實(shí)現(xiàn)工作裝置電機(jī)的啟動；行走系統(tǒng)中設(shè)有延時繼電器，其時間的延時設(shè)定為稍大于工作裝置中電機(jī)的啟動時間，當(dāng)工作裝置中的電機(jī)啟動后，該延時繼電器閉合，將行走系統(tǒng)的電機(jī)與電源接通，將行走電機(jī)啟動。電纜卷筒電機(jī)另外通過一個常開式按鈕控制，需要時按下按鈕，實(shí)現(xiàn)電源的接通。該系統(tǒng)的電路設(shè)計采用自鎖功能設(shè)計，其原理圖見圖5.2。即依靠接觸器的自身的輔助接頭使其線圈保持通電的現(xiàn)象。這一對起自鎖作用的輔助觸頭

98、，稱為自鎖觸頭。其工作原理如下：當(dāng)按下啟動按鈕SB時，與之并聯(lián)的常開輔助</p><p>　　圖5.2 常用自鎖設(shè)計原理圖</p><p>　　接頭KM也同時閉合，使接觸器吸引線圈經(jīng)過兩條路通電，這樣，當(dāng)松開該按鈕時，仍可繼續(xù)通電，從而保持電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　欲使系統(tǒng)中的電機(jī)停止工作，則把電源總開關(guān)斷開即可實(shí)現(xiàn)。</p><p&

99、gt;<b>　　點(diǎn)動控制線路</b></p><p>　　生產(chǎn)實(shí)際中，有的工程機(jī)械需要采用電動控制，即按下一次按鈕動作一下，連續(xù)按則連續(xù)動作，不按則不動。如圖5.3 a使實(shí)現(xiàn)電動的最簡單的控制電路。但在實(shí)際工作中，機(jī)械既要求電動又要求能連續(xù)長時間工作時，圖5.3b即能同時滿足兩個要求的電路。它采用了選擇開關(guān)SS來選擇工作狀態(tài)，SS打開時點(diǎn)動，閉合時長時間工作，但這個線路在操作時多了一個動作

100、，操作不方便，圖c中采用了兩個按鈕分別控制，當(dāng)按動按鈕1SB時長時間工作，而按動2SB時，依靠其動斷觸點(diǎn)將自鎖觸點(diǎn)斷開，使KM不能自鎖而只能電動工作，但該線路不完全可靠。如果KM的釋放動作緩慢，將因2SB的動斷觸點(diǎn)過早閉合而使電機(jī)長時間的工作。為消除上述的缺點(diǎn)，采用圖4.3d的線路，圖中采用中間繼電器K進(jìn)行連鎖控制，按1SB時，通過K接通KM，且K自鎖，時電機(jī)長時間工作；若按下2SB時，由于沒有接通K，所以不能將KM自鎖，僅能點(diǎn)動工作。

101、且當(dāng)電動機(jī)已啟動長期工作后，再按下2SB電動按鈕，2SB不起作用。</p><p>　　5.1.3常用的幾種自動控制技術(shù)</p><p>　　在工程機(jī)械中，為使機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動化，電氣設(shè)備的工作過程和相互關(guān)聯(lián)是當(dāng)復(fù)雜的，需要在機(jī)電傳動中完成一系列的轉(zhuǎn)換電路操作，這些操作應(yīng)該按一定的次序要求并在需要的時間內(nèi)完成，為了滿足這些復(fù)雜的要求，僅僅依靠生面介紹的簡單連鎖控制顯然是不夠的，還必須利用電機(jī)啟

102、動、變速、反轉(zhuǎn)和制動過程中的各種變化因素和工程機(jī)械的工作狀態(tài)等來控制電動機(jī)。因此人們采用了各式各樣的控制方法。常用的機(jī)電傳動自動控制基本方法有：利用電動機(jī)主電路的電流控制；利用電動機(jī)的速度來控制；根據(jù)一定的時間間隔來控制；根據(jù)工作機(jī)械的運(yùn)動行程來控制。因?yàn)樯鲜龅母鞣N先進(jìn)的控制方式在本設(shè)計中沒有應(yīng)用場合，所以在此只做簡單的介紹，不再贅述。</p><p>　　圖5.3 常見點(diǎn)動控制線路原理圖</p>

103、<p><b>　　5.2系統(tǒng)電路分析</b></p><p>　　5.2.1變壓整流系統(tǒng)</p><p>　　考慮到為柴油機(jī)的起動機(jī)以及原ZL50系統(tǒng)中的照明燈等電氣設(shè)備鎖提供的電流按電氣設(shè)備的要求均為24V直流電的實(shí)際需要，并且在系統(tǒng)工作動力源為380V高壓交流電，故對系統(tǒng)采用降壓整流的輔助電路，將電壓降至24V，電流整為直流。這樣，同時也將輔助電路的

104、工作電壓降至安全電壓（直流為36V，交流為約50V）以下，為用電安全提供了保障。</p><p><b>　　主電路分析</b></p><p>　　主電路即從電源到電動機(jī)大電流通過的路徑。在本設(shè)計主要包括：電機(jī)的啟動順序、電機(jī)的啟動星三角轉(zhuǎn)換和電機(jī)的大電流無電弧安全啟動裝置三個部分。為了防止電路的短路，造成電路中的電流過大，燒壞某些電氣元件，在主電路中均加了熔斷器，

105、起到安全保護(hù)電路、電氣和安全用電的作用。但是它不能起到過載保護(hù)的作用（其主要原因在后面加以詳細(xì)說明）。必須在電路中另外加設(shè)熱繼電器FR。</p><p><b>　　啟動順序原理</b></p><p>　　主要是考慮到車輛的啟動安全。啟動時，當(dāng)制動系統(tǒng)的蓄能器的壓力沒有達(dá)到一定的值的時候，與蓄能器進(jìn)油口連接的壓力繼電器不閉合（為常開式），行走電機(jī)、工作電機(jī)不予以接通

106、電源，即不得啟動，行走系統(tǒng)中的馬達(dá)實(shí)現(xiàn)停車制動，車輛保持原地不動；只有在蓄能器的壓力達(dá)到安全值的時候，壓力繼電器閉合，按下行走和工作裝置電機(jī)的啟動按鈕，電機(jī)才與電源接通，實(shí)現(xiàn)起啟動；否則不予啟動?？煽粗苿悠鋲毫Π踩甘緹魶Q定是否。而工作裝置系統(tǒng)的電機(jī)只有在工作時啟動即可，且其功率較大，故該機(jī)的啟動采用自耦將壓啟動，由于其啟動的時間沒有固定的值，故啟動采用手動啟動，見原理圖。啟動后，扳動行車檔（行走系統(tǒng)泵上的手動控制手柄），停車制動自動解

107、除，車輛前進(jìn)。電纜卷筒的啟動由于功率較小，且車輛一行走，即要求電聯(lián)卷筒工作，故它的啟動與行走電機(jī)一起啟動。該部分的電路控制原理圖見圖5.4。</p><p>　　圖5.4 順序啟動電路控制原理圖</p><p><b>　　電機(jī)啟動星三角轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　電機(jī)在啟動時，采用降壓的方法。如果大于30 KW的電機(jī)在直接啟動時，會造

108、成電路中的電壓降較大，則采用將壓啟動，即在啟動時降低加在電機(jī)定子繞組上的電壓，以減小啟動電流。將壓啟動可分為： 星形－三角形（Y － △）換接啟動、自耦將壓啟動和繞組式電機(jī)的啟動。本設(shè)計中采用的是星形－三角形 （Y－ △）換接啟動和自耦將壓啟動。電機(jī)工作時其定子繞組是連接成三角形的，啟動時可將其連接成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時，再換接成三角形，就把定子繞組上的電壓降到正常工作電壓的1/√3。（見圖5.5）。</p><

109、;p>　　圖5.5比較星形連接和三角形連接時的啟動電流</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換可通過采用圖5.6所示的接線簡圖。</p><p>　　這種轉(zhuǎn)換啟動可采用星三角啟動器來實(shí)現(xiàn)。在啟動時將手柄向反扳使右邊一排動觸點(diǎn)相聯(lián)，電動機(jī)就可以連接成星形，等電動機(jī)接近額定轉(zhuǎn)速時，將手柄往左扳，則使左邊一排動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)相聯(lián)，電機(jī)轉(zhuǎn)換成三角形連接。</p><p>　

110、　但該啟動器要用手動，并估計電機(jī)的轉(zhuǎn)速，不方便。本設(shè)計中電機(jī)工作時連接成三角形的電動機(jī)沒有采用這種啟動器，而是采用自行設(shè)計的星三角轉(zhuǎn)換裝置，該裝置的接線原理圖見電路設(shè)計原理圖，其中的延時繼電器直接控制電機(jī)的啟動，且延時時間可以</p><p>　　調(diào)節(jié)成啟動到額定轉(zhuǎn)速之間的所消耗的時間，到時電機(jī)自動轉(zhuǎn)換成三角形連接，啟動效果好。同時還可以避免啟動器動靜觸點(diǎn)結(jié)合時的強(qiáng)電弧傷人。由于二三十千瓦以下的電動機(jī)無需采用星三

111、角轉(zhuǎn)換，故只將行走和工作裝置的電動機(jī)采用星三角轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖5.6電機(jī)啟動星三角轉(zhuǎn)換接線簡圖</p><p>　　自耦將壓使用于容量較大的和正常運(yùn)行時聯(lián)成星形不能采用星三角啟動器的鼠籠式異步電動機(jī)。這種啟動式利用三相自耦變壓器將電動機(jī)在啟動過程中的端電壓降低，其接線圖見5.7。</p><p>　　啟動時，先把開關(guān)Q2扳到“啟動”位置。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定

112、值時，將Q2扳到“工作”位置，切除自耦變壓器。自耦變壓器備有抽頭，以便得到不同的電壓（例如為電源電壓的73％、64％、55％等），根據(jù)對啟動轉(zhuǎn)矩的要求而選用。采用自耦將壓啟動，也同時能使啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩減小。另外還有繞線式電機(jī)的啟動，只要在電路中接入大小適當(dāng)?shù)膯与娮瑁ㄒ妶D5.8）就可以達(dá)到減小啟動電動機(jī)啟動電流的目的；同時啟動轉(zhuǎn)矩也有相應(yīng)的提高。所以它常用于要求啟動轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上，例如卷揚(yáng)機(jī)、鍛壓機(jī)、起重機(jī)以及轉(zhuǎn)爐等。<

113、/p><p>　　啟動后，隨著轉(zhuǎn)速的上升將啟動電阻逐段的切除。</p><p>　　圖5.7 鼠籠式異步電動機(jī)啟動接線圖</p><p>　　圖5.8繞線式電動機(jī)啟動接線圖</p><p>　　電機(jī)的大電流安全啟動</p><p>　　由于制動系統(tǒng)電機(jī)在啟動時（按電路的總電壓電源開關(guān)），所需電流較大（為42.5A），容易產(chǎn)

114、生大電流電弧傷人，故電路中采用二次回路對制動電機(jī)的啟動加以控制。從而增強(qiáng)了啟動時的安全性能。</p><p>　　本設(shè)計中的轉(zhuǎn)向和制動電機(jī)因?yàn)槠涔β什怀^30KW，而沒有采用降壓啟動方式，采用直接啟動；行走系統(tǒng)電機(jī)均采用星形－三角形（Y－△）換接啟動；工作裝置電機(jī)采用自耦將壓啟動（因?yàn)楣ぷ餮b置電機(jī)的功率較大，采用前種啟動方式則容易產(chǎn)生很大的電壓降）。</p><p>　　5.2.2控制電路

115、分析</p><p>　　本設(shè)計中的電路控制輔助電路相對較為簡單，沒有任何復(fù)雜的動作要求，具體可以分為以下幾個方面分析：</p><p>　　1. 需要采用自鎖的電路：原ZL50B裝載機(jī)保留下來的電氣設(shè)備以及轉(zhuǎn)向燈均采用自鎖設(shè)計，即按下按鈕，即可實(shí)現(xiàn)長時間的工作狀態(tài)，或可采用位置開關(guān)，當(dāng)開關(guān)扳動小手柄打到相應(yīng)位置時，電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工作狀態(tài)。</p><p>