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1、学习情境4 挖掘机电气系统的测试和调节,挖掘机集机、电、液、微处理器技术+传感器技术为一体。 挖掘机电控系统主要包括： 电子功率优化系统；自动怠速装置；电子监控系统和电子油门控制系统等。 电子功率优化系统EPOS (Electric Power Optimizing System）对发动机和液压泵进行综合控制，使二者达到最佳的匹配，可以达到明显的节能效果。 装有自动怠速装置的挖掘机，当操纵杆回中位达数秒时，发动机能自动进入低速运转，从而可减少液压系统的空流损失，起到节能和降低噪音的作用。 电子油门控制系统可以实现对柴油机转速的自动控制等。 电子监控系统对挖掘机的运行进行监视，一旦发现异常能够及
2、时报警，并指出故障的部位，从而可及早清除事故隐患，减少了维修时间，降低了保养和维修费用，改善了作业环境，提高了作业效率。,学习情境4 挖掘机电气系统的测试和调节,SY200型挖掘机电控系统 的测试和调节,CAT320型挖掘机电控系统 工作原理,本单元通过项目实施和知识拓展,训练学生对挖掘机电控系统测试和调整的技能。,SY200型挖掘机电气系统的测试和调节,教学目标,相关知识,项目实施,本单元通过现场学习和讲授相结合的方式使学生熟悉SY200挖掘机电气系统主要元件的功能，掌握该机型电气系统的调试与检测方法，具备相关电气系统检测技能。,能力目标 知识目标,能够正确分析SY200挖掘机电气系统的工作
3、过程； 能够正确运用相关仪器仪表对该设备电气系统进行检测； 能够正确拆装该挖掘机电气系统元件。,教学目标,了解SY200挖掘机电气系统结构与工作过程； 掌握该电气系统电气元件的功用； 熟悉该电气系统的检测与调试方法。,相关知识,液压挖掘机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、主阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量进行检测并将有关检测数据输入给挖掘机的专用控制器（EPOS），（EPOS）控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。,一、挖掘机常用传感器,温度传感器 转速传感器 压力传感器 位置传感器,热敏电阻温度传感
4、器,工作原理：热电阻效应。 物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象。 正温度系数热敏电阻(PTC) 温度传感器：电阻值随着温度的升高而增加的热敏电阻，巨变型； 负温度系数热敏电阻(NTC)温度传感器：电阻值随着温度的升高而减小的热敏电阻，缓变型，应用广泛； 临界温度热敏电阻(CTR)温度传感器：在临界温度时，阻值发生锐减的,巨变型。,热敏电阻温度传感器,应用： 1、测量发动机冷却水的温度,插头 塞子 热敏电阻,2、空调系统温度控制 将热敏电阻温度传感器安装在空调的蒸发器壳体或者蒸发器片上，用来检测蒸发器表面温度的变化，依此来控制压缩机的工作状况。,热敏电阻温度传感器,应用 3、燃油油量报警,当
5、燃油箱内燃油量多时，NTC热敏电阻元件3浸没在燃油中散热快，其温度较低，电阻值大所以电路中电流很小，报警灯处于熄灭状态。 当燃油减少到规定值以下时， NTC热敏电阻元件3露出油面，散热慢，温度升高，电阻值减少，电流增大，则报警灯发亮。,转速传感器 （变磁阻式）,工作原理,1-感应线圈；2-软磁铁芯；3-连接线； 4-永久磁铁；5-外壳；6-接线片,当齿轮转动时，齿峰与齿谷交替地通过传感器软磁铁心，空气隙的大小发生周期性变化，使穿过铁心的磁通也随之发生周期性地变化，于是在感应线圈中感应出交变电动势。 该交变电动势的频率与铁心中磁通变化的频率成正比，也就与通过铁心端面的飞轮齿数成正比，即fnZ60
6、（Hz），其中n为齿轮转速，Z为齿轮齿数。将传感器输出信号经过放大、整形后，送到计数器或微机处理器中处理，就可以得出转速。,转速传感器 （变磁阻式）,应用 测量发动机转速,压力传感器,工作原理,当油从压力进口进入，将压力施给油压检测器的膜板时，膜板弯曲变形。测量层安装在膜板对面，测量的电阻值将膜板的弯曲度变为输出电压传给电压放大器，放大器将电压进一步放大，然后传给控制器。,压力传感器安装在控制阀入口油路端，将泵输出压力转变为电压信号。,应用,压力传感器 插头,角位移传感器,工作原理,衬套； 外壳； 垫片； 锁止片,电刷与电位器间始终有一定的接触压力。检测角位移时，将传感器的转轴与被测角度的转轴
7、相连，被测物体转过一定角度时，电刷在电位器上有一个对应的角位移，于是在输出端就有一个与转角成比例的输出电压。,应用 测量发动机油门拉杆的转角,二、步进电机,步进电机的工作原理 步进电机的主要参数 步进电机的驱动技术,步进电机的工作原理,步进电机是一种将数字脉冲电信号转换为机械角位移或线位移的执行机构。 需用专用电源供给点脉冲，每输入一个脉冲，电机转子就转过一个小角度或前进一“步”。其位移量与输入脉冲数成正比，其移动速度和脉冲频率成正比。 作用：控制发动机转速。 步进电机分类： 磁阻式 永磁式 混合式,磁阻式步进电机,电源若按相序A-B-C的顺序通电，即A相通电，而B、C相断电；再B相通电，而A
8、、C相断电；再C相通电，而A、B相断电； 按此规律反复，此图中的转子就每一步60度的连续旋转。每变换一次通电方式称为一拍，转子受到磁阻转矩就转过一步，相应的角度称为步距角 。 通电方式如： 1）按A-C-B-A顺序通电，转子将反转，前两种情况称为三相单三拍。 2）按AB-BC-CA-AB顺序两相同时通电，转子每走一步60度，称为三相双三拍运行。 3）按A-AB-B-BC-C-CA-A顺序通电，则称为三相六拍运行，其步距角为30度。,步距角：=360/mt (m为拍数，t为转子齿数),磁阻式步进电机,单段式的磁阻式步进电机,多段式的磁阻式步进电机,永磁式步进电机,永磁体建立的磁场与定子绕组电流产
9、生的磁场相互作用而产生转矩，使转子运转。,混合式步进电机,兼有磁阻式和永磁式步进电机的部分特征。其定子结构与磁阻式的相似，定子冲片上有大极（或大齿），每个极上有控制绕组和小齿，其转子结构与永磁低速同步电机的相同。,步距角：=360/mt (m为拍数，t为转子齿数),步进电机的主要参数,电机固有步距角：表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度。 eg：86BYG250A型电机给出的值为0.9/1.8（表示半步工作时为0.9、整步工作时为1.8。） 步进电机的相数 ：是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机 。 保持转矩 （HOLDING TORQUE） ：步进
10、电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。 eg： 2N.m的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为2N.m的步进电机。 锁定转矩（DETENT TORQUE）：步进电机没有通电的情况下，定子锁住转子的力矩 。,步进电机驱动技术,使用和控制步进电机必须有一套驱动系统给步进电机提供驱动电源，该系统一般由脉冲发生器，功率放大等环节组成。,电机,步进电机驱动技术,脉冲信号的产生 一般由单片机或CPU产生。 信号分配 eg：混合式二相电机工作方式有二相四拍和二相八拍二种，具体分配如下：二相四拍为 ,步距角为1.8度；二相八拍为 ,步距角为0.9度。四相电机工作方式也有二种，四相四拍为AB-BC
11、-CD-DA-AB,步距角为1.8度；四相八拍为AB-B-BC-C-CD-D-AB,(步距角为0.9度）。 功率放大 平均电流越大电机力矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。,三、SY200挖掘机电控系统工作原理,功率优化系统 自动怠速系统 电子油门控制系统 电子监控系统 辅助功能（照明、刮雨器、喷水器、空调器和收放音机等）,三、SY200挖掘机电控系统工作原理,三、SY200挖掘机电控系统工作原理,功率优化系统,闭环控制 工作中能根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使液压泵的功率始终与发动机的功率相匹配,功率优化系统,各种输入信号 EPOS控制器 液压泵
12、,发动机转速传感器检测发动机的实际转速， 油门位置传感器为检测油门的实际位置， 压力传感器测得工作实时负荷大小， 由控制器程序计算液压泵的需求功率。 从而自动调节功率阀电流，实现液压泵的功率调节，使液压系统充分吸收柴油机发出的功率，又不会使柴油机熄火，充分发挥挖掘机的工作能力 。,功率优化系统,作业模式,模式的选择通过模式选择按钮实现。 H模式 重负荷挖掘模式。发动机油门处于最大供油位置，发动机以全功率投入工作。 S模式 标推作业模式。液压泵输入功率的总和约为发动机最大功率的85。 L模式 轻载作业模式。液压泵输人总功率约为发动机最大功率的60，适合于挖掘机的平整作业。,自动怠速系统,当操纵杆
13、回中位达5秒后，压力开关将检测到的油压信号传给EPOS控制器，控制器降低发动机的转速，发动机自动进入低速运转，从而可减小液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降低噪声的作用。,电子油门控制系统,油门旋钮（操作手）电位改变 EPOS控制器步进方向和步进脉冲信号，步进方向和步进脉冲信号步进电机驱动器驱动油门马达带动油门拉杆移动，从而拉动发动机调速器的调速杆改变调速器的供油量改变了发动机的转速。 升速时，油门机构正转，柴油机油门开度加大，柴油机转速上升。 降速时，油门机构反转，油门开度减少，柴油机转速下降，达到怠速状态时，控制器给出停止信号，油门机构停止运行，柴油机在怠速状态运行。,电子油门控
14、制系统,电子监控系统,对挖掘机的运行状态进行监视，一旦发生异常能及时报警，并指出故障部位。,过热保护控制,当冷却水达到一定温度时，EPOS控制器控制工作模式自动降低一档，即从H模式降至S模式再至L模式等。 当冷却水温过热达到二极报警（冷却液温度超过103度）时，柴油机自动进入自动怠速工作状态（转速下降），直至冷却液温度降至正常温度为止。,辅助系统,（1）电源部分 （2）启动部分 （3）照明部分,项目实施,本项目拟通过以下三个任务的完成，达到初步掌握SY200挖掘机电气系统调试与检测方法的目的。 任务1 油门马达传感器的安装 任务2 转速传感器的调整 任务3 先导电磁阀电阻测量,项目实施,任务1
15、 油门马达传感器的安装,项目实施,任务1 油门马达传感器的安装,第一步：将传感器总成与油门马达接触面清理干净； 第二步：将“O”型圈安放到马达箱盖上的密封槽内； 第三步：将传感器总成齿轮上加入适量润滑油； 第四步：调节传感器齿轮轴使绿（2）线与黄（3）线之间电阻为100左右； 第五步：调节马达输出轴使其处在油门最大位置； 第六步：将传感器总成小心的放到油门马达内部，使传感器齿轮与步进电机齿轮啮合。在这个过程中传感器旋动越小越好； 第八步：将传感器安装螺钉装上固定好传感器总成；,项目实施,任务1 油门马达传感器的安装,第九步：保持油门马达输出轴在油门最大位置，测量绿（2）线与黄（3）线之间电阻应
16、在70150之间，否则需重复2.3到2.8之间步骤，直到电阻在规定范围内率； 第十步：调节马达输出轴使其处在油门最小位置，测量绿（2）线与黄（3）线之间电阻不应为无穷大。 第十一步：将传感器定位销打好。 第十二步：将传感器输出线与步进电机输出线用波纹管一起包扎好。,项目实施,任务2 转速传感器的调整,第一步：停机，拆掉旧传感器，将新传感器慢慢旋入飞轮上的安装螺孔中，使传感器的顶部和齿环正好接触。 第二步：将速度传感器退回1/2圈，适当拧紧螺母。 第三步：将速度挡位选择开关置于1挡，启动发动机。 第四步：按下监控器上的动力模式选择按钮和维修按钮不松手，直到动力模式指示灯变亮为止。此时，监控器的显示器上显示的数值为发动机转速的1/10，其值约为80。 第五步：若显示值为80时，停机，并用40Nm的扭矩将锁紧螺母拧紧。,项目实施,任务3 先导电磁阀电阻测量,第一步：找到先导电磁阀。 第二步：拔开插头。 第三步：将万用表接在针
