挖掘機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺的設(shè)計與制作

朱江濤

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程機(jī)械系，山西 太原 030031)

0 引 言

目前，國內(nèi)市場上關(guān)于挖掘機(jī)的教學(xué)類設(shè)備只有挖掘機(jī)模擬駕駛儀、操作手柄和顯示器等，只能提供學(xué)員的駕駛和操作的學(xué)習(xí)，附帶的資料是挖掘機(jī)的操作、維修和保養(yǎng)手冊等，還沒有針對挖掘機(jī)整車電器控制原理、修理方法、故障診斷的適合教學(xué)的設(shè)備或產(chǎn)品。工程機(jī)械類[1]的教學(xué)書籍也一直是沿用或者是一定程度上繼承發(fā)展了以前的教科書，技術(shù)與時代嚴(yán)重落后。雖然總的控制原理相似，但是和實(shí)際車型的結(jié)構(gòu)、控制方式、檢測檢修方法相差太遠(yuǎn)。因此，研究新型的教學(xué)方法，已經(jīng)成為當(dāng)前工程機(jī)械教學(xué)改革的必經(jīng)之路。

教學(xué)項目的實(shí)訓(xùn)是難題，比如挖掘機(jī)整車電器實(shí)訓(xùn)，市場上又沒有單獨(dú)的電器實(shí)訓(xùn)設(shè)備或產(chǎn)品，購置挖掘機(jī)整車會耗費(fèi)大量的資金，同時整車只是操作方便，拆裝和檢測非常容易損壞電器部件或裝飾部件，同時安全隱患極大，因此挖掘機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺的設(shè)計與制作顯得尤為重要。

1 機(jī)型選擇及實(shí)訓(xùn)平臺的總體設(shè)計

小松挖掘機(jī)，是目前國內(nèi)市場上常用的一款機(jī)型，其電器、電控系統(tǒng)元器件的控制形式比較先進(jìn)。經(jīng)過查閱大量原廠資料，分析其電路控制[2]特點(diǎn)、線束布局形式、電控系統(tǒng)[3]的先進(jìn)程度及制作的工藝難易程度等，通過對小松挖掘機(jī)電器、電控線路圖的優(yōu)化，設(shè)計出《小松挖掘機(jī)電器電控實(shí)訓(xùn)臺》的總體布局，主要由兩部分組成。

1）電器設(shè)備部分：包括發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、起動機(jī)系統(tǒng)、雨刮系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、信號系統(tǒng)（大量傳感器）、喇叭、點(diǎn)煙器、收音機(jī)音響系統(tǒng)等，這些電器設(shè)備具有普遍性，如圖1所示。

2）電控設(shè)備部分：包括液壓自動控制系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速自動控制系統(tǒng)、自動空調(diào)系統(tǒng)、儀表信息系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)等。這些配置[4]是當(dāng)今高端機(jī)型先進(jìn)程度的代表，如圖2所示。

綜上所述，小松挖掘機(jī)電器電控實(shí)訓(xùn)臺由兩部分組成，即小松全車電器系統(tǒng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺和液壓電控系統(tǒng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺。通過數(shù)據(jù)連接線完成兩臺設(shè)備的信息通訊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整體功能和控制。

圖1 小松挖掘機(jī)電器設(shè)備部分

圖2 小松挖掘機(jī)電子控制設(shè)備部分

2 挖掘機(jī)電路圖的重新設(shè)計

在原車中，全車的電器部件布置在整個車身中，靠線束進(jìn)行連接和控制，線束都包在波紋管內(nèi)，線束連接布置位置比較隱蔽，拆卸和檢查非常困難。為了維修檢測方便，廠家在設(shè)計線束布局時，只在集中位置增加了若干個系統(tǒng)連接點(diǎn)和測試點(diǎn)。這樣就使得線束復(fù)雜，接插頭多，在教學(xué)過程中，不利于學(xué)生對挖掘機(jī)線路的直觀認(rèn)知。圖3為挖掘機(jī)原車線束。

圖3 挖掘機(jī)原車（線束部分）

小松挖掘機(jī)原廠線路圖由液壓電控系統(tǒng)線路圖、監(jiān)控器儀表圖、自動空調(diào)電路圖及電源系統(tǒng)電路圖組成，圖紙達(dá)7頁之多，為學(xué)生識圖增加了困難。如果引導(dǎo)學(xué)生讀這樣的原廠電路圖，一個單元電路就需要約4 節(jié)課時，還需要有較強(qiáng)的記憶力。若在展板上使用原電路圖講解，要使10 個學(xué)生看清楚，其圖面估計能占滿標(biāo)準(zhǔn)教室的所有墻面。這樣做出的教學(xué)設(shè)備不實(shí)用，由于設(shè)備面板體積龐大、電路復(fù)雜且電器元件眾多，增加了學(xué)生的理解難度，因此必須對小松挖掘機(jī)原廠電路進(jìn)行合理的簡化，以便設(shè)計出合理的試驗平臺。

3 實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)計及電器件布局的依據(jù)

首先是遵循原車的電路控制方式，即不改動電路，只是簡化或省略掉連接轉(zhuǎn)換插頭線路，圖4所示，同時根據(jù)電器實(shí)物元件的大小、形狀、重量、位置、控制[4]特點(diǎn)在面板或臺架上進(jìn)行合理布局，并按照位置畫出相應(yīng)的電路圖。對于一些大型的、重的電器（如：發(fā)電機(jī)、起動機(jī)、蒸發(fā)器總成等），固定到臺架上，這樣可防止面板變形或占用區(qū)域過大。電路圖中盡可能地把電器元件的內(nèi)部電路、結(jié)構(gòu)畫出來。

圖4 電器元件的布局

4 挖掘機(jī)實(shí)訓(xùn)平臺的應(yīng)用

實(shí)踐證明，小松挖掘機(jī)電器電控實(shí)訓(xùn)臺的電器、電控系統(tǒng)設(shè)備全部采用原車實(shí)物,通過對系統(tǒng)的優(yōu)化，教學(xué)效果比實(shí)車更易操作，控制功能比較完善。該實(shí)訓(xùn)臺架采用兩個臺架：一個是全車電器實(shí)訓(xùn)臺；一個是電控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺。兩個臺架間通過線路連接，相比一個臺架制作減少了重量，簡化了線路，降低了成本。經(jīng)過近半年的實(shí)踐應(yīng)用,收到了很好的應(yīng)用效果,滿足了工程機(jī)械檢測與維護(hù)專業(yè)學(xué)生挖掘機(jī)電器、電控系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)需求,培養(yǎng)了學(xué)生解決挖機(jī)電器故障檢修的職業(yè)能力,同時在培養(yǎng)教師科研與實(shí)踐教學(xué)能力及培訓(xùn)企業(yè)工程機(jī)械修理人員等方面體現(xiàn)出了學(xué)校的示范性。

[1] 陳宏優(yōu)，嚴(yán)繼東.挖掘機(jī)液壓元件試驗臺的研制[J].流體傳動與控制,2007（6）:40-42.

[2] 紀(jì)云鋒，陳欠根，何清華.小松液壓挖掘機(jī)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)分析[J].現(xiàn)代機(jī)械，2003（5）:4-5.

[3] 王雪艷.機(jī)電一體化技術(shù)在液壓挖掘機(jī)中的應(yīng)用探究[J].液壓與氣動,2012（5）：45-47.

[4] 伏忠和.當(dāng)代液壓挖掘機(jī)功率控制技術(shù)的分析[J].工程機(jī)械，2003（3）:41-45.