工程機(jī)械電氣系統(tǒng)線束布置與裝配原則

張小亮，王 萌，陳鵬宇

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

工程機(jī)械電氣系統(tǒng)線束布置與裝配原則

張小亮，王 萌，陳鵬宇

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

根據(jù)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)整車電氣系統(tǒng)線束布置及裝配要點(diǎn)進(jìn)行分析，線束布置過程中要立足整車結(jié)構(gòu)確定合理的固定及搭鐵點(diǎn)，避免線束干涉及磨損的產(chǎn)生，充分考慮線束裝配及后期維修的工藝性，同時(shí)考慮電磁干擾、短路等問題造成的安全隱患，提出工程機(jī)械電氣系統(tǒng)線束布置及裝配的一般性原則。

工程機(jī)械；電氣系統(tǒng)；線束；布置與裝配

隨著工程機(jī)械使用者對(duì)操縱舒適性、節(jié)能、安全性要求的提高，工程機(jī)械電氣系統(tǒng)逐漸向著汽車電氣系統(tǒng)特點(diǎn)靠攏，越來(lái)越多的電氣元件，復(fù)雜的控制系統(tǒng)提高了電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)及裝配要求，線束作為電氣系統(tǒng)的“血管”對(duì)電氣系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)具有重要的作用，電氣系統(tǒng)線束布置及裝配是否合理對(duì)整機(jī)的操縱性、穩(wěn)定性，甚至對(duì)整機(jī)安全性都起著關(guān)鍵性的作用。本文針對(duì)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就線束布置及裝配要點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)具體問題進(jìn)行說(shuō)明，并指明實(shí)際操作中的注意事項(xiàng)。

1 工程機(jī)械電氣系統(tǒng)組成

工程機(jī)械電氣系統(tǒng)根據(jù)其組成與特點(diǎn)可分為電氣設(shè)備與電子系統(tǒng)兩大部分。電氣設(shè)備包括蓄電池、發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)系統(tǒng)、充電系統(tǒng)及各種用電設(shè)備（啟動(dòng)機(jī)、工作燈等）；電子系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)、電子智能控制系統(tǒng)等，該系統(tǒng)也可看做時(shí)電氣系統(tǒng)中用電設(shè)備的一部分。工程機(jī)械電氣系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是低壓、直流、單線制和負(fù)極搭鐵，多采用發(fā)動(dòng)機(jī)線束、駕駛室線束、主機(jī)架線束、儀表箱線束等分段，插接頭連接設(shè)計(jì)，以適應(yīng)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散的特點(diǎn)，同時(shí)降低電氣系統(tǒng)線束裝配難度。

2 線束布置與裝配的基本原則

整機(jī)電氣系統(tǒng)線束設(shè)計(jì)階段考慮要充分考慮線束的布置，整機(jī)電器件選定后結(jié)合車身結(jié)構(gòu)的具體情況對(duì)電器件布置進(jìn)行綜合全面的考慮，電器件布置完成后進(jìn)行布線設(shè)計(jì)，因考慮到電器件及線束裝配過程中可能存在的問題，產(chǎn)品試制后電器件的安裝位置需要相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以保證整機(jī)電氣系統(tǒng)布局合理。

2.1 整體走向合理、外觀整齊

工程機(jī)械線束應(yīng)沿機(jī)架內(nèi)側(cè)面、梁等車身固定位置走線（車架上設(shè)計(jì)的穿線管或走線槽），避免線束承受擠壓力或活動(dòng)部件摩擦干涉。主線布置走向在投影方向上應(yīng)橫平豎直，采用H型的布線結(jié)構(gòu)可減小線束長(zhǎng)度。線束布置應(yīng)與管路及周圍零部件的間隙均勻、合理，做到外觀整齊。

2.2 固定點(diǎn)布置合理、固定可靠

根據(jù)線束在整車上的實(shí)際安裝位置，為了避免線束由于自重產(chǎn)生低垂、由于震動(dòng)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，以及通過車身上銳邊位置時(shí)進(jìn)行防護(hù)。必須設(shè)立合理、足夠的固定點(diǎn)對(duì)線束進(jìn)行固定。根據(jù)線束的走向、車身的具體結(jié)構(gòu)設(shè)置固定點(diǎn)。線束過彎處彎曲半徑（按線束內(nèi)側(cè)弧線測(cè)量）不應(yīng)過大，參考表1原則布置。

表1 線束最小彎曲半徑要求

在沒有支點(diǎn)的直線距離上兩固定點(diǎn)間距一般不大于300mm，為防止線束過彎拐點(diǎn)位置造成干涉，拐點(diǎn)位置必須設(shè)置固定點(diǎn)，直角拐點(diǎn)需設(shè)置2個(gè)固定點(diǎn)，且固定點(diǎn)位置應(yīng)在距拐點(diǎn)100mm的范圍內(nèi)，鈍角拐點(diǎn)在此范圍可設(shè)置1個(gè)固定點(diǎn)，但需保證線束安裝后無(wú)干涉現(xiàn)象，同時(shí)應(yīng)避免銳角拐點(diǎn)的出現(xiàn)。在存在支點(diǎn)的干線上設(shè)置固定點(diǎn)，固定點(diǎn)距支點(diǎn)應(yīng)不大于100mm。與其他線束連接的插接件應(yīng)固定在車體上，且在考慮插接件前不大于100mm的合適位置設(shè)置固定點(diǎn)。

按照線束的尺寸選擇固定線夾、并在線束上標(biāo)明線夾固定點(diǎn)。為規(guī)范線束固定位置，指導(dǎo)裝配操作，提高裝配效率，可采用在線束上預(yù)先纏繞膠帶的方法對(duì)固定點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)示，膠帶可選擇白色或紅色等易識(shí)別顏色，以便于裝配操作過程中識(shí)別（圖1）。三維布線階段對(duì)固定點(diǎn)進(jìn)行預(yù)先標(biāo)示，裝配試制階段，根據(jù)裝配可操縱性對(duì)線束結(jié)構(gòu)及固定點(diǎn)進(jìn)行再次優(yōu)化。

圖1 推土機(jī)地板架線束

2.3 線束避免和周圍零部件干涉

1）線束固定后不直接和車身銳邊接觸，一是要與銳邊、角留有間隙，二是要線束增加保護(hù)，避免車身銳邊損壞線束外部絕緣層，導(dǎo)致短路事故。

2）安裝在振動(dòng)部件（發(fā)動(dòng)機(jī)、振動(dòng)式壓路機(jī)壓輪框架等）上的線束應(yīng)根據(jù)振動(dòng)部件振幅確定線束的預(yù)留長(zhǎng)度，避免線束傳遞振動(dòng)造成內(nèi)部接點(diǎn)出現(xiàn)虛接現(xiàn)象，且盡量不要將插接件固定點(diǎn)設(shè)置在振動(dòng)部件上。

3）安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)附件高溫區(qū)域的線束考慮線束耐高溫特性，線束參考標(biāo)準(zhǔn)QC/T 29106-2004進(jìn)行設(shè)計(jì)（表2）。發(fā)動(dòng)機(jī)線束應(yīng)布置于發(fā)動(dòng)機(jī)低溫側(cè)，線束與排氣歧管之間的距離應(yīng)大于50mm，與發(fā)動(dòng)機(jī)處溫度大于150℃的零部件距離大于50mm。

表2 產(chǎn)品的溫度范圍 (℃)

4）線束不與發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管路使用相同的固定點(diǎn)，尤其是在線束連接部位和油路連接部位，不與燃油管路交叉或接觸，應(yīng)布置與燃油管路的上側(cè)。避免線路表面破損短路和油料泄漏或蒸發(fā)密度等條件均達(dá)到一定條件時(shí)引起火災(zāi)。

2.4 裝配工藝性、維修工藝性

1）裝配時(shí)不要把線束拉得太緊（尤其在工作裝置等運(yùn)動(dòng)部件上），運(yùn)動(dòng)部位線束預(yù)留長(zhǎng)度應(yīng)該保證部件運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)線束不承受拉力或擠壓。線束裝配后，周圍要有足夠的間隙通過，尤其是工作裝置及操縱系統(tǒng)附近，線束與臨近運(yùn)動(dòng)部件之間的間隙應(yīng)大于25mm，保證不被其它部件擠壓、不被操縱連桿等拉扯。避免線束絕緣層被夾斷、磨損或破裂引起接地等故障。

2）為了便于檢查及維修，插接件布置在容易操作的位置，如果電器件的安裝操作空間足夠，則線束可直接插接至電器件上；如果安裝空間狹小且位置隱蔽，則需要將電器件所帶導(dǎo)線適當(dāng)加長(zhǎng)，使得與線束連接插接件布置在便于安裝及維修的位置。插接件盡可能的水平布置，不要布置在雨水聚集區(qū)域或車體外部，避免直接和雨水、油類等外界環(huán)境接觸；必須布置在上述區(qū)域時(shí)要采用防護(hù)措施，采用防水插件，使用膠塞或膠套等方法，避免插件內(nèi)進(jìn)水使端子表面氧化。

3）儀表箱內(nèi)線束布置時(shí)，根據(jù)儀器儀表的安裝深度、插接口的位置及方向、安裝后距后面板的空間確定預(yù)留線束的長(zhǎng)度，考慮到操作的方便性，插接方向的空間必須大于2倍插頭長(zhǎng)度，線束必須預(yù)留一定長(zhǎng)度。

4）線束過線孔必須大于需要通過的最大插接件的尺寸，過線孔設(shè)計(jì)環(huán)管等橡膠防護(hù)件。如從駕駛室內(nèi)向室外通過鈑金孔，外部線束必須低于過線孔，且要設(shè)計(jì)相應(yīng)橡膠防護(hù)及密封件，避免孔口振動(dòng)磨損，避免在線束上滴、灑液體后，有液體進(jìn)入室內(nèi)的可能。

2.5 其它注意事項(xiàng)

1）蓄電池正極端子和電氣艙蓋板之間必須留有不小于20mm的間隙，蓄電池正極電纜和運(yùn)動(dòng)部件的間隙必須在25mm以上，避免短路引起蓄電池瞬間大電流放電，造成蓄電池爆炸。蓄電池正極端子必須設(shè)置絕緣塑料保護(hù)罩或其它不易變形的保護(hù)措施，同時(shí)保證保護(hù)措施不易脫離。蓄電池負(fù)極必須分別單獨(dú)連接車身，負(fù)極固定使用螺栓或螺母，接線柱確保無(wú)噴漆、銹蝕。

2）為防止電磁干擾，儀表信號(hào)線、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊信號(hào)線等布置盡可能避開大電流導(dǎo)線（發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)線束）和電磁干擾源（喇叭、啟動(dòng)電機(jī)等）。同時(shí)，信號(hào)線采用雙絞線、多層屏蔽線能有效地防止電磁干擾。

3）接地點(diǎn)應(yīng)布置在底盤或車身等大型結(jié)構(gòu)件上，但是要避開雨水聚集區(qū)域或車體外側(cè)，防止接地點(diǎn)銹蝕后接觸不良。接地點(diǎn)也應(yīng)避開燃油管路，避免燃油泄漏存在的安全隱患。同時(shí)，連接接地線前應(yīng)檢查確保接地點(diǎn)部位無(wú)油漆、銹蝕，防止接觸不良。

4）確保保險(xiǎn)絲和繼電器更換的方便性，使用頻率高的用電器，其保險(xiǎn)絲和繼電器在保險(xiǎn)絲盒內(nèi)的位置布置在易尋找、易更換操作的位置。使用頻次高、長(zhǎng)時(shí)間工作、負(fù)載電流大的用電器，其熔斷器、繼電器布置時(shí)適當(dāng)增加相互間距離，或和使用頻次低、短時(shí)間工作、負(fù)載電流小的熔斷器、繼電器間隔布置。避免熱量聚集、散發(fā)慢，造成局部溫度上升，降低熔斷器、繼電器的性能和壽命。同時(shí)，溫度上升也會(huì)造成保險(xiǎn)絲盒本體變形、碳化，安裝件的位置精度降低、接觸電阻增加，進(jìn)一步引起保險(xiǎn)絲、繼電器的發(fā)熱量上升，保險(xiǎn)絲盒報(bào)廢。

3 結(jié) 語(yǔ)

惡劣的工作環(huán)境及多變的工況造成了工程機(jī)械電氣系統(tǒng)故障頻繁，線束布置合理、裝配操作規(guī)范是提高電氣系統(tǒng)可靠性的重要舉措。不同工程機(jī)械應(yīng)結(jié)合其特有的工作環(huán)境及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用三維布線進(jìn)行線束布置設(shè)計(jì)并遵循以上基本原則合理布置線束及規(guī)范裝配操作，線束裝配及后期維修的工藝性在產(chǎn)品試制階段進(jìn)行改善，能夠有效提高電氣系統(tǒng)的合理性及可靠性。

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[3]劉春卉.淺究汽車線束三維布局走向原則與設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，(25)：93.

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(編輯 于 洋）

Principle of mechanical and electrical system wiring harness layout and assembly

ZHANG Xiao-liang, WANG Meng, CHEN Peng-yu

F407.6

B

1001-1366(2015)01-0089-03

2014-10-08