工程机械电气系统设计与故障分析

工程机械电气系统设计与故障分析

付帅帅李全帅

河南福兴建设工程有限公司

摘要：在工程机械中，电气系统可以分为两大部分，一个是电子系统，另一个是电气设备。其中，电子系统包含了发动机电子控制燃油喷射系统，电子控制自动变速器，电子检测与监控系统，电子的智能控制系统等等，电子系统其实也是可以把它当作是电气系统中的用电设备的一部分的。而电气设备则包含了蓄电池，发电机与调节器，启动系统，充电系统与各种用电的设备。本文主要是对工程机械电气系统的设计方式进行阐述，并对在使用中的故障进行了分析。

关键词：工程机械；电气系统；设计

在工程机械电气系统设计之中，其设计的可靠性是非常重要的，要从每一个环节上去综合考虑设计的可行性以及可能发生的一切故障原因分析。现代化的工程机械系统正朝着复杂化和自动化的方向前进，这就让工程机械电气系统在越来越精细的环境下注意其发生故障频繁的地方，尽可能的完善设备，做好故障分析，保证其安全运行。

一、工程机械电气系统设计

工程机械的电气系统设计必须要合理，因为它直接关系到的不仅是整机电器件的正常工作，还关系到了全车的安全，所以在对电气系统进行设计的时候，首要考虑的就是安全。充分了解和掌握全车的电气配置与相关的技术要求，先做一个原理图的设计构思，然后根据整机与其他每一个系统的需要，再进行电气系统的原理图设计制作。当然了，在进行设计的时候，一定要考虑主机的功能和参数等相关问题。要统筹全局，在所有的预算范围内，充分考虑电气系统要占的成本比例，然后采取相应的控制措施。在成本的预算范围之内选择适合的满足性能参数的电器件的型号厂家。根据整机的布局和结构进行线束设计绘制，合理的对电气系统进行设计装配，这需要考虑好电气件的相关型号和线束的保护办法。

1.装载机相关原理图设计。在对装载机相关原理图的设计过程中，对于各个电器件会应用符号或图案的方式对其进行标注。例如关于线路的设计方法，一般会用数字或符号在线路的一边将相关的线路数据进行标注。之后对于整个原理图中的所有线路则运用接插件的方式进行重点标注，并按顺序排列，避免出现线路繁杂纷乱的情况。对线路进行号码标注的主要原因是为了便于区分，接插件的主要原因则是要将整体线束与各个电器件完美连接，依照其截面的具体情况进行科学选择。

2.工程机械电气系统中的成本分析主要是指在装载机相关原理图的设计后，对电气系统运作的周边环境及相关的要求标准进行科学正确的把握，再去对各个电器件进行合理选取，最终对其整体的成本进行相应的预算。将装载机作为例子进行成本分析，如电气系统重量大约为3吨，那么对于它的科学成本控制应维持在4000至5000之内。在对系统中的各个电器件进行选择时，应对其整体的综合情况进行考虑，确保整体系统成本维持在标准范围内。

3.关于电器件。原理图设计好并且对电气系统的目标成本分析确定了以后，就要开始考虑电器件的选择了。在选用电器件的时候，一定要注意其是不是符合国家的相关标准的，是不是满足是错使用的要求的，如果说其涉及到了出口产品，那么还要注意的是出口国家的相关标准和特殊法律法规要求。考虑器件的兼容通用性和性价比，比如说，针对高寒的地方在选择器件的时候，其标准和质量都要比别的平常的电器件要求高，质量好。电气系统中有几个很重要的器件，比如说，仪表、灯具、蓄电池等等。工程机械电气系统的不断完善发展，对器件的要求不断的提高，单表的设计已经无法满足其需求，所以数字组合仪表就应运而生了。数字组合仪表利用微控制器作核心数字处理方式，把冷却液的温度与油量油压，小时计和多个报警指示高度集成，对输入的信号进行高精度的快速处理，使其具有稳定性好、精准度高、抗干扰能力强、低耗能等优势，它不像单个的仪表和报警器的组合方式。而灯具的选择与安装都是需要满足国内土方机械行业，配光性能和外部照明和信号装置的规定安装。举个例子，假如说装载机需要选择合适的前组合灯，包括远光灯、近光灯、转向指示功能的、前防雾灯、后工作灯、示宽、后组合灯（含倒车、制动、转向、示宽功能）。还有就是按照国家的标准要求的话，还需要在驾驶室安装顶棚灯，以此来满足需求。在选择灯具的标准上，除了必须符合标准和要求之外，还要注意考虑其外形的美观度，要与整机的风格相匹配。最后要注意设计一个好的灯架，以此来保护灯具的外壳，避免在操作行车过程中出现的损坏碰撞。

4.插接件线束。在线束的图纸上应该要有所有和生产线相关的信息，比如说，选用导线的线型、线径、颜色、线束护套（及端子）型号，包扎的要求，过孔密封和保护，固定卡扣的型号技术与设计工艺的各种要求等等。特别需要注意的是，一般来讲对电源导线的颜色是没有什么特别的规定的，但是对于地线必须要求是黑色的。

二、工程机械电气系统的故障分析

1.充电报警灯的闪亮故障。在工程机械电气系统中出现的充电报警灯闪亮故障，其主要原因为：发电机无法正常运作发电，保险丝由于长时间高温出现熔断，导线线束出现断路情况以及仪表器的故障影响。对于发电机无法正常运作发电故障原因的常用分析判断方法是：首先将发电机进行启动处理，其速度始终维持在中速。然后测量发电机B+端对地电压，应在28V左右；测量发电机N端对地

电压，应在14V左右。如果无输出电压或电压过低，则表明发电机故障。保险丝熔断的分析判断方法则是直接对其进行观察。导线线束出现断路情况的分析判断方法是：对相关的充电报警整体线路的电阻进行测量，并对其短路或是接触不良的情况进行相应观察。如上述三种故障原因均被排除在外，则是仪表器故障影响，应将仪表器进行更换再观察。

2.发动机的冷却液过热故障。在工程机械电气系统中出现的发动机冷却液过热引发故障的主要原因为：系统正常运行时出现的发动机过热，在系统内部出现短路情形下的冷却液温度相应传感器故障以及仪表器故障。对于发动机过热导致的故障应对其深层原因进行分析，如有所损坏则进行相应的处理。如果要判断冷却液温度相应传感器故障，则应先将传感器进行拆除，通过测量确定两端电阻，如数值为零则是系统内部短路故障。仪表故障的判断方法是观察仪表的数值与传感器数值，如两者差距较大，则有可能为仪表器故障。

3.机油压力报警灯闪亮的相关故障。机油压力报警灯的相关故障产生的原因可能为：机油压力出现大幅度下降以及开关设施出现故障。对于机油压力大幅度下降的分析处理应为：对故障发生的原因及发动机的相关损害部分进行观察，再有针对性地进行修复。开关故障判断法为：电锁在OFF档，测量机油压力开关的两引脚，阻值应在IM以上；启动发动机后，两引脚阻值应降为1M以下。如果数据出现异常，则为开关故障。

由于人们对工程机械的相应标准要求不断加强，工程机械类产品不断增多，对于其内部系统的设计规范也越发严格繁杂，出现的故障也越来越多。对电气系统进行科学合理的设计，并对常见故障进行分析，能够有效提高工程机械的整体性能质量水平，促进其良好稳健的发展。

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