第4章 挖掘机电气系统4.1挖掘机的电气系统4.1.1主要电路4.1.2电气设备安装要求4.1.3电气设备故障排除方法4.2挖掘机的控制系统4.2.1液压挖掘机的控制系统4.2.2XE系列中型挖掘机控制系统介绍4.2.3XE系列中型挖掘机监控仪表介绍4.2.4液压挖掘机GPS功能介绍第4章 挖掘机电气系统1)熟悉液压挖掘机电气系统的基础知识2)正确分析主要工作电路的原理3)掌握电气系统的安装方法4)熟悉液压挖掘机各种控制系统的组成及工作原理5)掌握XE系列中型挖掘机控制系统的相关知识4.1挖掘机的电气系统4.1.1主要电路1.电源电路(1)发电机正常工作电压：DC12V系统约12V、DC24V系统约28V1)发电机的搭铁极性必须与蓄电池的搭铁极性相同2)发动机熄火后，应将钥匙开关和电源总开关断开，否则蓄电池的电流将长时间流经发电机磁场绕组和电子调节器，使蓄电池长期放电图4-1主要电路电气系统原理图4.1.1主要电路3)严禁用兆欧表检查发电机绝缘性能，除非将其中的硅二极管拆除，否则会因为过高的电压使二极管击穿损坏4)L端口不能负载，否则会损坏发电机5)正确安装，皮带要紧松合适，紧固牢固，接线无误。
6)交流发电机与蓄电池之间的导线连接要可靠，发电机工作时若突然断开，将会产生电压而损坏二极管2)蓄电池采用免维护起动用铅酸蓄电池，主要技术参数：20h放电率额定容量C20、储备容量RC和低温起动容量CCA等1)20h放电率额定容量C202)储备容量RC3)低温起动容量CCA1)连接时先连接正极，后连接负极4.1.1主要电路2)蓄电池接线时极性绝对不能接反3)蓄电池各接头与蓄电池各极牢固连接4)蓄电池电压正常应不小于12.6V，充电时宜采用恒压限流充电，电压为14.8V5)低温时电解液电阻增大，黏度也增大，使蓄电池性能下降，必要时采取保温措施2.浪涌保护电路3.起动电路1)车辆起动时由蓄电池提供电能，通过钥匙开关可使发动机起动蓄电池冷起动电流CCA和储备容量RC必须满足要求起动电路电阻必须满足要求，电阻要求小于0.0012，对应50mm2蓄电池连接线长度小于3.5m4.1.1主要电路2)起动马达起动马达正常起动时间不能超过15s，空载时不能超过10s两次起动间隔应大于30s以上，可加装防再起动装置发动机工作期间不得起动马达蓄电池电压过低时可能会损坏起动马达尽量不采用辅助电池进行起动检查蓄电池与起动马达电路，防止有虚接触现象。
4.起动保护电路1)五十铃、洋马机型使用安全继电器来实现起动保护功能，发动机运转后发电机P端子有电压输出，此时即使钥匙开关打到起动位置，继电器也不会接通，起动机不会运行，起到保护起动机的作用4.1.1主要电路2)康明斯机型通过监控器控制起动继电器线圈通断，转速高于500r/min时不再接通，此时即使用钥匙开关打到起动位置，继电器也不会接通，起动机不会运行，实现起动保护功能5.中位起动电路6.熄火控制电路(1)熄火定时器工作原理：使熄火继电器线圈得电1s后断开，吸拉线圈也得电1s后断开，避免吸拉线圈因通电时间长而烧损2)线圈管理器工作原理：使电磁阀吸拉线圈得电1s后断开，避免吸拉线圈因通电时间长而烧损3)熄火马达工作原理：电动机的旋转运动使蜗杆机构带动塑料齿轮旋转，齿轮旋转通过销子和槽转变为软轴的伸缩运动7.冷起动预热电路4.1.1主要电路1)可通过钥匙开关预热档进行手动预热，通过电子监控器或预热定时器进行预热定时2)通过预热控制器进行自动预热水温在10以上时，水温开关接通，不预热水温在10以下时起动，水温开关断开，起动结束后继续预热30s，预热指示灯亮8s(后预热)水温在10以下时，钥匙开关置于ON位置，水温开关断开，预热继电器接通30s，预热指示灯亮8s(前预热)。
8.其他电路4.1.2电气设备安装要求1.电气元件1)温度在-3070范围内2)避免雨水、灰尘等侵入3)避免沾到油污及腐蚀性物质4)安装位置应方便维护、维修2.线束1)线束应按线束走向排布，有固定线卡的地方要固定牢靠，以免松动磨损0402.TIF4.1.2电气设备安装要求2)线束在穿过孔洞和绕过锐角处，应用橡胶圈或护套等进行保护，以免磨损3)线束布置应避开发动机排气管等热源部位(必要时设置保护装置)4)线束布置应避免锐角弯曲，在发生相对运动的部位不能拉得太紧5)线束端子避免裸露，设置橡胶套、插接器(防止短路)6)插接器未连接时用塑料套包住，以防止水、油、尘沾污7)避免插接器处于悬空状态8)脱开插接器连接时应手抓插接器壳体来脱开(防止导线拔断，不直接拉导线)4.1.2电气设备安装要求9)避免将燃油管和线束捆扎在一起，因为燃油管发生磨损龟裂时可能导致火灾10)线束的搭铁线应注意搭铁是否良好，如有漆层应刮掉，并压接牢靠3.传感器(1)燃油位传感器油箱内浮子的移动应灵活，否则会因浮子与油箱隔板干涉造成指示不准2)温度传感器传感器的导线连接不得短路3)压力传感器因压力传感器有报警装置，故传感器线与报警线不可接反。
4.蓄电池4.1.2电气设备安装要求1)安装前应检查蓄电池是否有外壳破裂和漏液，检查电眼，确认为绿色2)起吊放置蓄电池时应注意防止磕碰3)蓄电池线各接头与蓄电池各极紧固连接4)禁止将蓄电池倒置或侧向放置5)在装配过程中，保证所有电气元件处于关闭位置6)蓄电池接线时极性绝对不要接反，若接反会造成发电机短路损坏等电气故障，12V单只蓄电池应特别注意4.1.3电气设备故障排除方法1.宏观检查法2.比较法3.试灯法4.保险法5.万用表测试法6.仪表法4.2挖掘机的控制系统液压挖掘机的控制系统是对发动机、液压泵、多路控制换向阀和执行元件（液压缸和液压马达）等所构成的动力系统进行控制的系统按控制功能不同，可分为位置控制系统、速度控制系统和力（或压力）控制系统；按控制元件不同，可分为发动机控制系统、液压泵控制系统、多路换向阀控制系统、执行元件控制系统和整机控制系统4.2.1液压挖掘机的控制系统1.发动机的控制系统(1)电子功率优化系统电子功率优化系统能根据发动机负荷的变化自动调节液压泵所吸收的功率，使柴油机转速始终保持在额定转速附近，这样既充分利用了柴油机的功率，提高了挖掘机的作业效率，又防止了柴油机因过载而熄火。
图4-3液压挖掘机采用的电子功率优化系统的组成4.2.1液压挖掘机的控制系统(2)自动怠速装置装有自动怠速装置的液压挖掘机，当操纵杆回到中位数秒时，柴油机能自动进入低速运转状态，从而可减小液压系统的空流损失和柴油机的磨损，起到节能和降低噪声的作用图4-4AEC系统的组成及工作原理4.2.1液压挖掘机的控制系统(3)电子调速器PT燃油系统的柴油机使用电子调速器(EFC)，该调速器可以调成同步运行或有转速降的方式运行图4-5电子调速器的控制电路(4)电子油门控制系统电子油门控制系统由油门控制器、调速器电动机、燃油控制器、监控仪表板、蓄电池继电器等组成2.液压元件控制系统4.2.1液压挖掘机的控制系统3.液压控制阀控制系统(1)先导式控制系统换向控制阀的控制形式有直动式(用手柄直接操纵换向阀主阀阀芯)和先导式两种1)机液先导式控制系统2)由比例式或数字式电动机转换器(常用比例电磁阀)操纵先导阀，由先导油液再控制换向阀主阀阀芯动作，目前在小、中型液压挖掘机上应用较多2)负荷传感控制系统阀控系统实质上是节流式系统，在液压挖掘上，目前常用的是三位六通多路阀，其滑阀的微调性能和复合操作性能差3)完全负荷传感控制系统完全负荷传感控制系统由负荷传感控制阀和负荷传感控制变量泵组成，能有效解决节省能源的问题。
4.2.1液压挖掘机的控制系统4.执行元件控制系统(1)行走自动二速系统行走自动二速系统只有在行走速度转换开关处于二速位置时才具有此功能2)转台回转摇晃防止机构转台回转摇晃防止机构是挖掘机转台回转停止后消除其摇晃的机构，其组成及工作原理如图4-6所示图4-6转台回转摇晃防止机构4.2.1液压挖掘机的控制系统(3)工作装置控制系统1)机液控制2)计算机控制图4-7阀控缸(液压马达)电液位置伺服系统工作原理5.液压挖掘机整机控制系统(1)液压油温度控制系统油温控制装置和工程建设机械自身的节能控制装置结合组成的液压油温度控制系统，如图4-8所示4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-8液压油温度控制系统(2)液压挖掘机工况监测与故障查找系统液压挖掘机工况监测与故障查找系统在改进维修方式、保证安全运行和消除事故隐患等方面4.2.1液压挖掘机的控制系统起着重要作用图4-9检测部分的组成4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-10软件模块框图(3)自动挖掘控制系统利用激光发射器的自动挖掘机控制系统如图4-11所示4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-11利用激光发射器的自动挖掘机控制系统4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-12采用水平激光控制系统概要4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-13由水平激光控制系统控制的挖掘机工作装置的动作a)斗杆挖掘操纵b)动臂下降操纵4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-14挖掘深度设定a)移动时b)设定时4.2.1液压挖掘机的控制系统图4-15由操作盘设定各参数a)挖掘深度b)铲斗角度c)机体左右倾斜角(4)遥控挖掘机遥控挖掘机是指通过有线或无线电路装置进行操纵4.2.1液压挖掘机的控制系统的挖掘机。
图4-16无线操纵系统原理4.2.1液压挖掘机的控制系统(5)液压挖掘机综合控制系统采用综合控制系统对发动机、液压泵、换向阀、执行元件的运行和动作，以及故障诊断等进行综合管理，其综合控制系统如图4-17所示1)采用了电子控制压力补偿的负荷传感液压系统图4-17液压挖掘机综合控制系统4.2.1液压挖掘机的控制系统2)采用了电子控制动力调节系统3)采用了人工与电子联合控制的操纵系统4)采用了手持式终端故障诊断系统，可以使挖掘机出现的故障被及时发现和处理4.2.2XE系列中型挖掘机控制系统介绍1.硬件组成2.控制功能(1)电子油门控制通过油门执行器实现发动机油门调速2)自动怠速功能所有的操纵手柄都在中位时，降低发动机转速，以减小油耗和噪声3)低速加速功能当发动机低速运转时，如果操纵手柄动作(压力开关动作)，控制器驱动油门电动机使发动机转速增加到自动怠速转速4)增力控制挖掘作业时，如果需要更大的挖掘力(例如挖起岩石)，可以按下增力开关，以将液压力提高9%左右并持续8s，通过临时增大溢流压力增大挖掘力4.2.2XE系列中型挖掘机控制系统介绍(5)行走速度控制行走速度开关处于高速时，高低速电磁阀接通，改变行走马达斜盘角，使行走速度变快。
6)模式控制设置H(重载)、S(标准)、L(轻载)、B(破碎)四种功率模式7)分级锁车二级锁车时机器在自动怠速转速下运行；二级锁车时机器不能工作，二级锁车同时生效8)自动暖机发动机水温低于10时，电子监控器输出低电平信号，使控制器暖机模式回路接通，控制发动机油门，使发动机在自动怠速转速下运转(控制器的暖机模式)，在发动机水温大于30或暖机进行达6min后该功能自动取消，系统进入正常运行模式4.2.2XE系列中型挖掘机控制系统介绍(9)过热保护当发动机冷却水温T105时，电子监控器通过CAN通信发送命令给ESS控制器，ESS控制器使发动机在自动怠速转速下运行；当发动机冷却水温T100时，电子监控器通过CAN通信发送取消命令给ESS控制器，过热保护功能取消4.2.3XE系列中型挖掘机监控仪表介绍1.功能2.工作环境参数1)供电电源：DC1832V2)工作温度：-20703)储存温度：-30854)相对湿度：30%90%RH5)大气压力：86kPa以上6)防护等级：IP653.使用注意事项1)仪表属精密仪器，在安装过程中要轻拿轻放，且不能直接用水冲洗仪表及整个电气系统的任何部件4.2.3XE系列中型挖掘机监控仪表介绍2)仪表电源。