三一重機(jī)挖掘機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)資料

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1、三一重機(jī)挖掘機(jī)電控系統(tǒng)技術(shù)資料 1簡介： 液壓挖掘機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達(dá))的一些溫度、壓力、速度、開關(guān)量的檢測并將檢測數(shù)據(jù)輸入給挖掘機(jī)的專用控制器 (ElectronicPowerSystem),控制器綜合各種測量值、設(shè)定值和操作信號后發(fā)出相關(guān)控制信息，對發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓控制閥和整機(jī)進(jìn)行控制。 電氣控制系統(tǒng)具有以下功能： I控制功能：負(fù)責(zé)對發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、液壓控制閥和整機(jī)的復(fù)合控制。 I檢測和保護(hù)功能：通過一系列的傳感器、油壓開關(guān)、熔斷器 和顯示屏等對挖機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)和工作狀態(tài)進(jìn)行檢測和保護(hù)。 I照明功

2、能：主要有司機(jī)室?guī)麩?、工作裝置作業(yè)燈及檢修燈。 I其它功能：主要有刮雨器、噴水器、空調(diào)器和收放音機(jī)等。 2系統(tǒng)組成及原理： SY200C6挖掘機(jī)電氣系統(tǒng)由電源部分、啟動(dòng)部分、照明部分、電氣操縱機(jī)構(gòu)、空氣調(diào)節(jié)裝置、音響設(shè)備、節(jié)能控制及故障診斷報(bào)警系統(tǒng)等組成。 2.1電源部分 系統(tǒng)電源為直流24V電壓供電、負(fù)極搭鐵方式；采用2節(jié)12V120AH蓄電池串聯(lián)作發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電源，由帶內(nèi)置硅整流和電壓調(diào)節(jié)裝置的交流發(fā)電機(jī)充電，以維持蓄電池電量和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓；蓄電池輸出端裝設(shè)電源繼電器，由鑰匙開關(guān)控制，以增加電源系統(tǒng)的安全性。 I蓄電池：采用12V120AH免維護(hù)型蓄電池，2組串聯(lián)。 I發(fā)電機(jī)：

3、27V35A交流發(fā)電機(jī)，由柴油機(jī)自帶，內(nèi)置硅整流電路及電壓調(diào)節(jié)器，帶有頻率輸出。D+為中性點(diǎn)電壓輸出端子，B+為電源輸出端子，E為接地端子。D+端子接充電報(bào)警燈，在啟動(dòng)初狀態(tài)，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓尚未建立時(shí)D+端電壓為0V,充電報(bào)警燈亮，蓄電池正電源通過報(bào)警燈燈絲流向D+端作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)迅速建立起電壓并進(jìn)入發(fā)電工作狀態(tài)。發(fā)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)后，D+端電壓達(dá)24V,充電報(bào)警燈熄滅。 I電源繼電器：裝于電瓶的正極控制總電源，由鑰匙開關(guān)控制，以增加電源系統(tǒng)的安全性。 2. 2啟動(dòng)部分 2.2. 1啟動(dòng)設(shè)備 I啟動(dòng)電機(jī)：24V4KW I鑰匙開關(guān)：用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 I轉(zhuǎn)速傳感器：用于檢

4、測啟動(dòng)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 I液壓操縱桿：液壓操縱桿在“鎖住”位置，發(fā)動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。 2.2.2挖掘機(jī)啟動(dòng)保護(hù)原理及實(shí)現(xiàn)過程 三一挖掘機(jī)由控制器來控制起動(dòng)馬達(dá)，并通過程序設(shè)置實(shí)現(xiàn)保護(hù)。柴油機(jī)起動(dòng)前，鑰匙開關(guān)先打到“通電”檔時(shí)，由控制器檢測各傳感器及相關(guān)開關(guān)輸入信號，檢測此時(shí)冷卻液溫度是否低于3℃,若是，則接通預(yù)熱繼電器，直到冷卻液溫度高于此值時(shí)斷開，同時(shí)驅(qū)動(dòng)油門機(jī)構(gòu)向油門高位走一行程，以保證油門打開。鑰匙開關(guān)打到“啟動(dòng)”檔后，控制器檢測到“柴油機(jī)啟動(dòng)信號”的輸入，同時(shí)判斷“液壓操縱稈”信號是否為閉合，若閉合，再判斷此時(shí)轉(zhuǎn)速是否低于650r/m,若是，則接通啟動(dòng)繼電器，直到轉(zhuǎn)速高于650r/

5、m,則斷開啟動(dòng)繼電器，起動(dòng)后啟動(dòng)繼電器不再輸出。此時(shí)控制器完成發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)。 2.3照明部分為了保證夜間行車或作業(yè)安全，提高工作效率，外部照明共有3盞大功率工作燈，分別為回轉(zhuǎn)平臺(tái)1盞、動(dòng)臂2盞，內(nèi)部照明為駕駛室?guī)麩簟? 2.4電氣操縱機(jī)構(gòu)包括各啟動(dòng)開關(guān)、斷路開關(guān)、繼電器等電氣控制機(jī)構(gòu)。 2.5空氣調(diào)節(jié)裝置為了營造一個(gè)舒適的工作環(huán)境，本機(jī)采用工程機(jī)械專用進(jìn)口工程空調(diào)，能實(shí)現(xiàn)制冷與制暖、風(fēng)量以及溫度調(diào)節(jié)。 2.6音響設(shè)備采用國際先進(jìn)的挖掘機(jī)專用收音機(jī)（以實(shí)物為準(zhǔn)），配以大功率放音喇叭，能獲得震撼的收音效果。 2.7故障診斷報(bào)警裝置故障診斷報(bào)警裝置對挖掘機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)生異常能及

6、時(shí)報(bào)警，并指出故障部位，從而可及早清除事故隱患，減少維修時(shí)間，降低保養(yǎng)和維護(hù)費(fèi)用，改善作業(yè)環(huán)境，提高作業(yè)效率。其硬件主要由控制器和顯示屏為系統(tǒng)核心，輔以其他檢測和保護(hù)控制元件，實(shí)現(xiàn)對控制對象的各種監(jiān)測目的，它有如下特點(diǎn)：顯示屏面板能防水、防塵，整個(gè)裝置抗干擾能力強(qiáng)，并能防震。能對機(jī)器的運(yùn)行情況進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并根據(jù)要求進(jìn)行報(bào)警。裝置在硬件上具有光控電路，在光線陰暗時(shí)自動(dòng)打開背光，照明液晶屏，在不同溫度下，自動(dòng)調(diào)節(jié)液晶屏的灰度，以達(dá)到最佳視覺效果。 裝置具有工作小時(shí)總計(jì)，系統(tǒng)時(shí)間顯示且能對其進(jìn)行調(diào)整，使其與當(dāng)?shù)貢r(shí)間一致。 可以對液晶屏進(jìn)行翻屏操作，可查閱采集的各路參數(shù)的具體數(shù)值或者各開關(guān)量的正

7、常與否。 工作后每次只選一個(gè)工作模式，選定一個(gè)新的工作模式之后，原工作模式自動(dòng)消除。每次重新啟動(dòng)挖掘機(jī)后，功率模式重新回到S（標(biāo)準(zhǔn)）模式。 每次重新接通并啟動(dòng)挖掘機(jī)后，行駛高低速選擇開關(guān)處于低速狀態(tài)，只有當(dāng)按下開關(guān)后才依次在高速與低速之間轉(zhuǎn)換。每次重新啟動(dòng)挖掘機(jī)后，自動(dòng)怠速開關(guān)處于自動(dòng)怠速有效模式，只有按下自動(dòng)怠速開關(guān)，自動(dòng)怠速功能才能取消。 本裝置自動(dòng)查找故障，根據(jù)測得的故障參數(shù)找出發(fā)生故障的部 位，并能查詢某個(gè)故障發(fā)生的時(shí)間及某個(gè)時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的故障名稱。 圖3-1故障診斷報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2. 8電子節(jié)能控制裝置 本系統(tǒng)由控制器、顯示屏、油門控制單元以及一些模擬量、開關(guān)量傳感器

8、、模式電磁閥組、開關(guān)閥等組成。通過對發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，使二者達(dá)到最佳匹配，以達(dá)到明顯的節(jié)能效果。該裝置主要實(shí)現(xiàn)四種工作模式的選擇，自動(dòng)怠速功能、過熱保護(hù)及柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制等功能。各種控制指令（包括顯示屏控制指令）和檢測信號以開關(guān)量或模擬量形式進(jìn)入控制器后，控制器根據(jù)要求輸出控制信號給受控元件，達(dá)到控制的目的。另外將各種信號以通信的方式送入顯示屏。通過顯示屏實(shí)現(xiàn)相關(guān)控制的操作、實(shí)時(shí)顯示和報(bào)警信息提示。 2.8. 1四種工作模式控制（3種功率模式100%80%70%）挖掘機(jī)配備工作模式控制系統(tǒng)，可以使操作者根據(jù)作業(yè)工況不同，選擇適合的作業(yè)模式，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最合理的動(dòng)力。三一挖掘機(jī)有四

9、種作業(yè)模式可供選擇，模式的選擇通過顯示屏上的 “模式”選擇按鈕實(shí)現(xiàn)。挖掘機(jī)工作后每次只選一個(gè)工作模 式，選定一個(gè)新的工作模式后，原工作模式自動(dòng)消除。 H模式：即重負(fù)荷挖掘模式，發(fā)動(dòng)機(jī)油門處于最大供油位置,發(fā)動(dòng)機(jī)以全功率投入工作； S模式：即標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)模式，液壓泵輸入功率的總和約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的90%； L模式：即普通作業(yè)模式，液壓泵輸入功率的總和約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的80%o B模式：即輕載作業(yè)模式，液壓泵輸入總功率約為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的70%,適合于挖掘機(jī)的平整作業(yè)或破碎模式。 2.8.2 功率優(yōu)化系統(tǒng)該功率優(yōu)化系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，工作中它能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵所吸收

10、的功率，使液壓泵的功率始終與發(fā)動(dòng)機(jī)的功率相匹配，控制器即對發(fā)動(dòng)機(jī)采取分段功率控制，不再追求完全用足發(fā)動(dòng)機(jī)功率，而是根據(jù)具體的工作狀況設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)的工作能力，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的工作強(qiáng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定地運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)上，其工作原理見圖3-2o 圖3-2功率優(yōu)化系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)由恒功率泵、模式閥組（功率閥）、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、油門位置傳感器、控制器、顯示屏及5個(gè)壓力傳感器組成。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器為電磁感應(yīng)式，他固定在飛輪殼的上方，用以檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。油門位置傳感器為電阻感應(yīng)式，他固定在油門機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)盤上，用以檢測油門的實(shí)際位置。通過5個(gè)壓力傳感器測得的工裝實(shí)時(shí)負(fù)荷大小，由控制器程序計(jì)算液壓泵的需求功率，

11、從而自動(dòng)調(diào)節(jié)功率閥電流，實(shí)現(xiàn)液壓泵的功率調(diào)節(jié)，使液壓 系統(tǒng)充分吸收柴油機(jī)發(fā)出的功率，又不會(huì)使柴油機(jī)熄火，充分發(fā)揮挖掘機(jī)的工作能力。 2.8.3 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理 本系統(tǒng)采用控制器控制器，油門控制器作為控制單元，油門機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制柴油機(jī)油門的開度。升速時(shí)，由控制器給出步進(jìn)脈沖信號，驅(qū)動(dòng)油門機(jī)構(gòu)正轉(zhuǎn)，柴油機(jī)油門開度加大，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升，同時(shí)油門位置參數(shù)減少，達(dá)到設(shè)定的油門位置后，升速信號停止，進(jìn)入轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)階段。油門位置信號由安裝在油門機(jī)構(gòu)上的油門位置傳感器獲得，控制器通過模擬通道采集此信號，并送入控制器內(nèi)部寄存器處理，控制器根據(jù)實(shí)際油門位置與設(shè)定油門位置的差值，進(jìn)行處理運(yùn)算后，輸

12、出相應(yīng)數(shù)量的脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)對柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制及自動(dòng)調(diào)節(jié)。 降速時(shí)，控制器給出步進(jìn)脈沖和步進(jìn)方向信號，轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)斷開，油門機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)，油門開度減少，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降，達(dá)到怠速狀態(tài)時(shí)，EPS給出停止信號，油門機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，柴油機(jī)在怠速狀態(tài)運(yùn)行，其工作原理見圖3-3o 圖3-3柴油機(jī)閉環(huán)控制原理框圖 當(dāng)挖掘機(jī)在低怠速下工作（1300rpm以下），油門調(diào)速機(jī)構(gòu)能自動(dòng)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升到1300rpm,以避免因發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不足引起的懣車熄火現(xiàn)象。 為了防止柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超過允許的最高工作速度，以免造成設(shè)備的損壞，對柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行限幅。在柴油機(jī)升速和降速調(diào)節(jié)過程中，油門機(jī)構(gòu)的油門

13、位置信號反饋回控制器，由控制器進(jìn)行分析，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，油門位置傳感器參數(shù)減?。徊竭M(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，油門位置傳感器參數(shù)增加，控制器自動(dòng)分析柴油機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)步數(shù)，并進(jìn)行運(yùn)算處理得出步進(jìn)電機(jī)允許正轉(zhuǎn)的最高步數(shù)，當(dāng)由于意外原因引起柴油機(jī)轉(zhuǎn)速向最高轉(zhuǎn)速上升時(shí)，到達(dá)異常油門位置區(qū)，控制器能自動(dòng)封鎖步進(jìn)電機(jī)，以保證柴油機(jī)不會(huì)超過所允許的最高轉(zhuǎn)速。 2.8.4 自動(dòng)怠速系統(tǒng)三一挖掘機(jī)具有自動(dòng)怠速裝置，當(dāng)操縱桿回中位達(dá)5秒后，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而可減小液壓系統(tǒng)的空流損失和發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，起到節(jié)能和降低噪聲的作用。當(dāng)扳動(dòng)操縱桿重新作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。 2.8.5 過熱保護(hù)控制 當(dāng)冷卻水達(dá)到一定溫度時(shí)，控制工作模式自動(dòng)降低一檔，即從H模式降至S模式再至L模式'B模式。當(dāng)冷卻水溫過熱達(dá)到二極報(bào)警（冷卻液溫度超過103度）時(shí)，柴油機(jī)自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)怠速工作狀態(tài)（轉(zhuǎn)速下降），直至冷卻液溫度降至正常溫度為止。 8