機械設(shè)計制造及其自動化畢業(yè)論文隧道出碴裝載機測控系統(tǒng)設(shè)計

1、（2008屆）本科生畢業(yè)設(shè)計說明書隧道出碴裝載機測控系統(tǒng)設(shè)計系部： 機電學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 最終評定成績 2008年5月目 錄第1章 緒 論11.1裝載機簡介（loader）11.2裝載機發(fā)展概況11.3輪式裝載機的發(fā)展趨勢21.4輪式裝載機的市場前景21.4.1國際市場21.4.2國內(nèi)市場31.5隧道出渣裝載機改進的必要性31.6電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程3第2章 裝載機電氣系統(tǒng)42.1電氣系統(tǒng)概述42.1.1機電氣系統(tǒng)的設(shè)計原理42.1.2裝載機的電子技術(shù)及應用42.1.3電控系統(tǒng)的基本組成與設(shè)計42.1.4典型zl50型

2、裝載機電氣系統(tǒng)62.2傳感器與儀表92.2.1傳感器92.2.2儀表92.2.3電子顯示裝置92.3裝載機外型的改進9第3章 裝載機控制系統(tǒng)設(shè)計113.1控制目標113.2控制系統(tǒng)的設(shè)計113.2.1計算機控制模塊結(jié)構(gòu)框圖113.2.2液壓系統(tǒng)的改造133.2.3特點15第4章 裝載機整機電氣系統(tǒng)的設(shè)計164.1電氣負荷圖和供電設(shè)備的選擇164.1.1電氣負荷圖164.1.2發(fā)電機容量選擇174.1.3蓄電池容量選擇184.2主要電氣設(shè)備選擇184.3導線選擇及線束連接與包扎194.3.1導線的選擇194.3.2線束的連接和包扎194.4裝載機電氣系統(tǒng)的設(shè)計20第5章 控制電路的設(shè)計225.1

3、控制電路簡介225.1.1電路原理圖225.1.2繼電器225.1.3常用的幾種自動控制技術(shù)245.2系統(tǒng)電路分析255.2.1變壓整流系統(tǒng)255.2.2控制電路分析305.2.3電路系統(tǒng)總體方案的確定305.3電氣操作過程分析315.3.1系統(tǒng)安全指示燈315.3.2制動燈與制動喇叭315.3.3電磁閥動作順序315.3.4空調(diào)系統(tǒng) 照明系統(tǒng) 音樂播放器等設(shè)備的控制315.3.5操作要點315.4照明與信號系統(tǒng)的故障診斷與排除325.4.1照明裝置故障診斷與排除325.4.2信號裝置故障診斷與排除335.5儀表系統(tǒng)的故障診斷與排除335.6 智能裝載機的故障服務(wù)與診斷系統(tǒng)34第6章 電纜卷筒

4、機構(gòu)的設(shè)計計算及選擇366.1卷筒設(shè)計要求366.2卷筒形式的確定366.2.1電纜動力源的確定376.2.2設(shè)計376.3電纜的選擇39結(jié) 論40參考文獻41致 謝42附錄143附錄244第1章 緒 論1.1裝載機簡介（loader）往車輛或其他設(shè)備裝載散狀物料的自行式裝卸機械。裝載機也可進行輕度的鏟掘工作，通過換裝相應的工作裝置，還可進行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業(yè)。廣泛應用于建筑、鐵路、公路、水電、港口、礦山、農(nóng)田基本建設(shè)及國防等工程中。1.1.1裝載機的用途 裝載機是在底盤的前方鉸裝以由動臂、連桿機構(gòu)和裝載斗組成的工作裝置，在行進中鏟裝、運送、卸載和平整作業(yè)的自走式土方機械。若換裝

5、相應的工作裝置，還可以進行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業(yè)，是一種用途十分廣泛的工程機械。1.1.2裝載機的分類 （1）按發(fā)動機功率分：可分為大中小型。發(fā)動機功率小于74千瓦（100馬力），稱為小型裝載機。發(fā)動機功率為74147千瓦（100200馬力），稱為中型裝載機。發(fā)動機功率為147515千瓦（200700馬力），稱為大型裝載機。 （2）按行走機構(gòu)分：可分為輪胎式和履帶式兩種。輪胎式裝載機是以輪胎式專用底盤為基礎(chǔ)，配置工作裝置及其操縱系統(tǒng)而構(gòu)成的。履帶式裝載機是以專用履帶底盤或工作拖拉機為基礎(chǔ)，裝上工作裝置及操縱系統(tǒng)而構(gòu)成的。輪胎式裝載機的優(yōu)點是重量輕、速度快、機動靈活、效率高、行走時不破

6、壞路面。特別是在工程量不大，作業(yè)點不集中，轉(zhuǎn)移較頻繁的情況下，生產(chǎn)率超過履帶式裝載機，在工程及農(nóng)田基本建設(shè)中被廣泛使用，是本節(jié)介紹的重點。 （3）按車架結(jié)構(gòu)型式及轉(zhuǎn)向方式分：可分為鉸接車架折腰轉(zhuǎn)向和整體車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向兩種。 （4）按卸載方式分可分為前卸式（裝載機在其前端鏟裝與卸載）和回轉(zhuǎn)式（裝載機的動臂安裝在轉(zhuǎn)臺上，工作時鏟斗在前端鏟裝，卸載時轉(zhuǎn)臺可相對車架轉(zhuǎn)過一定的角度）兩種。1.2裝載機發(fā)展概況我國現(xiàn)代輪式裝載機起始于20世紀60年代中期的z435型。該機為整體機架、后橋轉(zhuǎn)向。經(jīng)過幾年的努力，在吸收當時世界最先進的輪式裝載機技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)成功了功率為162kw的鏟接式輪式裝載機，定型

7、為z450（即后來的zl50），并于1971年12月18日正式通過專家鑒定。就這樣誕生了我國第一臺鉸接式輪式裝載機，從而開創(chuàng)了我國裝載機行業(yè)形成與發(fā)展的歷史。我國輪式裝載機主要是20世紀70年代初期發(fā)展起來的。1978年，天工所根據(jù)機械部的要求，制訂出以柳工z450為基型的我國輪式裝載機系列標準。制訂標準時，保留用z代表裝載機，用l取代“4”代表輪式，改z450為zl50，就這樣制訂出了以柳工zl50型為基型的我國zl輪式裝載機系列標準，這是我國裝載機發(fā)展鳴上的重大轉(zhuǎn)折點。該標準制訂出來后按當時的行業(yè)分工，柳工、廈工制造zl40以上的大中型輪式裝載機，成工、宜工制造zl30以下的中小型輪式裝載

8、機，逐步形成了柳工、廈工、成工和宜工當時的裝載機四大骨干企業(yè)。到目前為止，我國輪式裝載機已經(jīng)發(fā)展到了第三代，但最基本的結(jié)構(gòu)仍然是由z450（zl50）演變而來。第二代變化不很大，第三代變化稍大一些。以zl50型裝載機為主導產(chǎn)品，經(jīng)過多年的發(fā)展，質(zhì)量水平不斷提高，已經(jīng)形成獨立的產(chǎn)品系列和行業(yè)門類。與工程機械其他機種相比，輪式裝載機的橋、箱、泵、閥及缸等零部件產(chǎn)品配套相對成熟，已經(jīng)形成了比較完整的配套體系。 我國裝載機行業(yè)的自主品牌通過十幾年的發(fā)展，在跨國公司強勢品牌的重重包圍之下，摸爬滾打，走出了一條自主發(fā)展的道路，并逐漸發(fā)展壯大，牢牢控制了國內(nèi)90%以上的市場份額。國內(nèi)裝載機市場的營業(yè)額近年來

9、一直約占我國整個工程機械行業(yè)總營業(yè)額的半壁江山，其行業(yè)地位十分重要。同時國產(chǎn)裝載機產(chǎn)品以其出色的性價比優(yōu)勢，已經(jīng)開始在國際市場上嶄露頭腳，呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭。2001年我國裝載機全行業(yè)總銷售量已突破3萬臺，居世界裝載機市場的前列。因此，目前我國已經(jīng)成了世界上裝載機產(chǎn)銷大國。1.3輪式裝載機的發(fā)展趨勢輪式裝載機與其它工程機械一樣，發(fā)展至今，大致經(jīng)歷了以下4個階段： 以滿足減輕勞動強度為目的的機械驅(qū)動階段。該階段的主要特點是以機械傳動為主，設(shè)備結(jié)構(gòu)笨重，功能單一，作業(yè)效率低下。 以提高設(shè)備生產(chǎn)率為目的的液壓傳動階段。這一階段工程機械設(shè)備由于采用了液壓傳動，其作業(yè)效率大大提高。工程機械的電子控制階

10、段。由于電子控制技術(shù)的發(fā)展及其應用，使工程機械的控制精度、作業(yè)效率等都得到了更進一步的提高。進入21世紀以后，工程機械的發(fā)展進入第四個發(fā)展階段?！耙匀藶楸尽焙汀叭?、機與自然相協(xié)調(diào)”的設(shè)計理念成為這一階段的主導思想，環(huán)保、安全、舒適等要求進一步受到重視，人性化設(shè)計得到了充分的體現(xiàn)。1.4輪式裝載機的市場前景1.4.1國際市場世界交通、能源和其他基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速，每年投資額都在數(shù)千億美元。目前世界各國裝載機年總產(chǎn)量已達到15萬臺，美國、日本和西歐是裝載機主要生產(chǎn)國家和地區(qū)，年產(chǎn)量均在萬臺以上，其中美國4.6萬臺，日本2.9萬臺。世界工程建設(shè)機械銷售額已達到450億美元，預計到2000年將達到5

11、00億美元。其中美國占40%，日本占35%，其余為歐盟及其他國家。1.4.2國內(nèi)市場受國家政策和投資方向的影響，今后510年內(nèi)國內(nèi)市場的發(fā)展趨勢為：1.從地區(qū)看，安徽、河南、江西等市場需求在上升，國家向中西部投資的政策也將使該地區(qū)的市場具有廣闊前景。2.從用戶看，國家鼓勵多種經(jīng)濟形式并存，私營經(jīng)濟和個體用戶市場需求仍然上升；國家大型工程建設(shè)對大噸位裝載機等工程建設(shè)機械需求量增加。1.5隧道出渣裝載機改進的必要性 在隧道掘進工程中，鉆爆法施工后的裝碴作業(yè)一直是影響工程進度的一道關(guān)鍵工序?，F(xiàn)有的裝碴設(shè)備有立爪裝碴機、挖掘裝載機、短臂挖掘機和普通裝載機等，這些設(shè)備存在諸如作業(yè)效率低、作業(yè)面窄、造價昂

12、貴、部件磨損嚴重和作業(yè)區(qū)空氣質(zhì)量差等缺點。本次畢業(yè)設(shè)計就是利用現(xiàn)有的裝載機，保留其底盤結(jié)構(gòu)和工作裝置，但要將動力換成三相交流電動機，以滿足隧道作業(yè)區(qū)對于空氣質(zhì)量的要求。在設(shè)計候，除了考慮產(chǎn)品的性能、功用、質(zhì)量等指標外，還要注重產(chǎn)品在“方便”、“舒適”、“可靠”、“價值”、“安全”、“效率”和“環(huán)?！钡确矫娴脑u價。以心理為圓心，生理為半徑，以建立人與物之間和諧關(guān)系的方式，最大限度地挖掘人的潛能，綜合平衡地發(fā)揮人的機能，保護人體健康，從而提高生產(chǎn)率。1.6電氣系統(tǒng)的設(shè)計過程1、在液壓圖設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照液壓系統(tǒng)的設(shè)計時的控制方式和控制意圖，選用合適的控制方式、控制回路和控制元件。2、由于是屬于改裝

13、，所以，原機上的電氣系統(tǒng)如照明系統(tǒng)、音樂播放系統(tǒng)以及空調(diào)冷氣的控制系統(tǒng)（暖氣系統(tǒng)省略，詳細情況見正文部分的電氣控制系統(tǒng)中的敘述）等無須再進行設(shè)計回路，直接采用原機上的控制回路即可。3、因為本車上使用的電源是通過電纜輸送的高壓交流電，不是安全電壓，所以必須使用一個變壓（降壓）整流回路，將電壓降為24v，然后加以采用；但是設(shè)計時必須為安全用電做好充分的考慮。4、根據(jù)電動機功率、電流等要求選擇合適的電纜，然后根據(jù)線型、線長、繞轉(zhuǎn)速度，設(shè)計相配的電纜轉(zhuǎn)筒。第2章 裝載機電氣系統(tǒng)2.1電氣系統(tǒng)概述2.1.1機電氣系統(tǒng)的設(shè)計原理 由于裝載機特殊的工作性質(zhì)和惡劣的工作環(huán)境，尤其是隧道出渣裝載機，使裝載機整機

14、電氣系統(tǒng)有別于汽車電氣系統(tǒng)。在設(shè)計時要注意他們的不同之處。裝載機的電子技術(shù)及應用 現(xiàn)代裝載機越來越多的采用智能控制（電子控制）和電子監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)。智能控制可以使過去純機械式操縱難以實現(xiàn)的精細操縱及自動化得以實現(xiàn)。而且使既復雜又需要高度熟練操縱的作業(yè)或工人操縱的作業(yè)簡單化。電子監(jiān)控裝置通過分析相應信息，進行故障診斷和預測，判斷故障和潛在故障部位，做出相應處理，由此大大提高裝載機的運轉(zhuǎn)率。2.1.2裝載機的電子技術(shù)及應用夠成電子控制和電子監(jiān)控系統(tǒng)的主要元件有控制器、傳感器、輸入信號采集卡、a/d轉(zhuǎn)化模塊、顯示裝置、鍵盤等，由它們構(gòu)成相應電路實現(xiàn)控制和監(jiān)控。目前，應用在裝載機上的電子技術(shù)有以下

15、幾個方面。1）工作裝置的電子控制。包括動臂舉升自動限位電子控制、鏟斗自動平放控制、工作裝置行駛減振電子控制系統(tǒng)和裝載機有效載荷測量系統(tǒng)等。2）故障診斷系統(tǒng)。3）隨機自動保護系統(tǒng)。包括發(fā)動機自動熄火電子控制系統(tǒng)、防滑控制系統(tǒng)等。4）動力與傳動系統(tǒng)的電子控制。包括發(fā)動機極限負載調(diào)節(jié)電子控制系統(tǒng)、自動變速器電子控制系統(tǒng)及整個柴油機的電控系統(tǒng)等。5）電子轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。6）裝載機微機集成控制系統(tǒng)。7）裝載機衛(wèi)星控制技術(shù)。包括gps衛(wèi)星定位系統(tǒng)、利用衛(wèi)星通信對裝載機進行監(jiān)控與管理。2.1.3電控系統(tǒng)的基本組成與設(shè)計電控系統(tǒng)主要由傳感器、電控裝置執(zhí)行部分三部分組成。（1）傳感器傳感器的作用是將有關(guān)部位運行狀

16、況的各種非電物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。?）電控裝置它的主要作用是接受來自傳感器或其他裝置的信息并進行處理，產(chǎn)生相應的輸出控制信號。它是控制系統(tǒng)的核心，要求具有較強的抗干擾能力和良好的可靠性。圖2.1為電控系統(tǒng)框圖圖2.1 電控系統(tǒng)框圖裝載機控制系統(tǒng)的電控系統(tǒng)所完成的功能如下。接受控制信息。主要是操作人員的各種控制指令。狀態(tài)參數(shù)的采集及處理。利用單片機的接口，采集柴油機的工況信號和狀態(tài)參數(shù)，例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、定時器活塞位置、冷卻水溫度、燃油溫度、油門位置溫度等，根據(jù)采集的信號進行處理。完成各種控制功能。輸出驅(qū)動功能。具備系統(tǒng)自診斷功能。與監(jiān)控系統(tǒng)進行及時通信功能。系統(tǒng)主要包括電源電路、系統(tǒng)電路、輸入信

17、號采集接口電路、驅(qū)動電路等。1）電源電路利用電源電路將蓄電池電壓進行轉(zhuǎn)換，為傳感器、主控制板和輸入輸出接口電路提供穩(wěn)定的電壓。 2）系統(tǒng)電路系統(tǒng)電路以單片機為核心，包括時鐘電路、復位電路、存儲器擴展電路等。3）輸入信號采集接口電路主要將傳感器采集的各種信號進行放大、濾波、整形、轉(zhuǎn)換等處理，保證及時，準確地為cpu提供柴油機的各種參數(shù)，以便cpu進行處理。4）驅(qū)動電路驅(qū)動電路主要將cpu根據(jù)柴油機運行狀態(tài)和操作人員的要求計算得到的控制信號放大處理，以實現(xiàn)對柴油機控制機構(gòu)和定時機構(gòu)的控制。5）控制系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)通過通信接口電路建立ecu與控制室微機之間的通信，及時顯示和存儲柴油機的各種狀態(tài)信息。（3

18、）執(zhí)行部分它將電控裝置的輸出信號轉(zhuǎn)換成機械控制裝置的運動，完成控制的功能。2.1.4典型zl50型裝載機電氣系統(tǒng) 整個電氣系統(tǒng)可分為充電系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、照明及信號燈系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、輔助電器裝置等。電氣路線為并聯(lián)單線制，負極搭鐵，工作 電壓為24v。充電系統(tǒng) 交流發(fā)電機充電系統(tǒng)通常由交流發(fā)電機與電壓調(diào)節(jié)器及蓄電池等組成。發(fā)電機和蓄電池正極相連，負極搭鐵。啟動時由蓄電池給啟動機供電；在發(fā)電機正常工作時，主要由發(fā)電機向用電設(shè)備供電；當蓄電池存電不足時，由發(fā)電機與相應的調(diào)節(jié)器配合使用，向蓄電池充電。 采用24v系統(tǒng)的裝載機一般采用兩個12v蓄電池串聯(lián)而成，由電源總開關(guān)3（蓄電池繼電器）控制蓄電池的充放

19、電的通斷。發(fā)電機是采用帶中性點的六管硅整流發(fā)電機，調(diào)節(jié)器8可為電磁振動式，也可為電子調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)一般采用后者。 交流發(fā)電機充電系統(tǒng)基本線路連接見圖2.3 所示。主要可分為充電電路和勵磁電路。充電電路為：發(fā)電機“+”電流表“+” 電流表“-” 保險啟動機開關(guān)主接線柱蓄電池正極蓄電池負極電源總開關(guān)搭鐵發(fā)電機“-”。勵磁電路分為兩情況的電路：他勵電路：蓄電池正極啟動機開關(guān)主接線柱保險電流表“-” 電流表“+”調(diào)節(jié)器“+”接線柱調(diào)節(jié)器“f”接線柱發(fā)電機磁場繞組搭鐵蓄電池負極圖2.2為典型zl50裝載機電氣系統(tǒng)原理圖1蓄電池； 2啟動電機 ；3電源總開關(guān)； 4電鑰匙； 5電流表 ；6啟動按鈕 ；7發(fā)電機

20、；8調(diào)節(jié)器 ；9熔斷合 ；10喇叭繼電器； 11液壓制動開關(guān)；12喇叭 ；13喇叭按鈕；14右轉(zhuǎn)向指示燈； 15前右轉(zhuǎn)向燈； 16后右轉(zhuǎn)向燈 ；17右前小燈； 18左轉(zhuǎn)向指示燈； 19前左轉(zhuǎn)向燈 ；20后左轉(zhuǎn)向燈； 21左前小燈 ；22液壓制動燈 ；23車牌燈； 24前燈、后燈、儀表燈、車牌燈開關(guān) ；25儀表燈 ；26變光開關(guān)；27左右前大燈 ；28倒車燈開關(guān) ；29左右倒車燈 ；30手柄行程開關(guān)；31鏟斗行程開關(guān) ；32起高行程開關(guān) ；33，34電磁閥 圖2.3交流發(fā)電機充電系統(tǒng)基本線路連接圖 1電源總開關(guān)；2蓄電池；3總保險；4電流表；5調(diào)節(jié)器；6發(fā)電機；7啟動電機自勵電路：發(fā)電機“+”

21、電流表“+” 調(diào)節(jié)器“+”接線柱調(diào)節(jié)器“f”接線柱發(fā)電機磁場繞組搭鐵發(fā)電機“-”。啟動系統(tǒng) 啟動系統(tǒng)由啟動開關(guān)、啟動惦記、蓄電池等組成。如圖2.2所示，啟動系統(tǒng)電路由電鑰匙4和啟動按鈕6控制。啟動電動機可采用強制嚙合式或電樞移動式直流串勵式電動機。 啟動電動機的作用是將電動機的動力驅(qū)動發(fā)動機飛輪旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機啟動。（3）照明及信號燈系統(tǒng) 照明及信號燈系統(tǒng)主要包括前大燈、轉(zhuǎn)向燈、轉(zhuǎn)向指示燈、車牌燈、制動燈、儀表燈、倒車燈及相關(guān)電路。如圖2.2所示。前后轉(zhuǎn)向燈、轉(zhuǎn)向指示燈均并聯(lián)連接。前大燈27為兩燈制雙絲燈泡，通過變光開關(guān)26來變換遠、近光。前小燈、前大燈及儀表燈、車牌燈都由開關(guān)24的不同擋位控制

22、。制動指示燈由制動開關(guān)控制，倒車燈29由倒車燈開關(guān)控制。（4）信息顯示 在裝載機上安裝有各種儀表，以顯示裝載機的各種工作參數(shù)。傳統(tǒng)的儀表都是采用機械式或者機電結(jié)合式儀表，是通過指針和刻度實現(xiàn)顯示的，存在信息少、準確率低等缺點，因此已逐漸被電子化的儀表所取代?，F(xiàn)代裝載機一般都將儀表安裝在儀表板上組成一個總成，構(gòu)成組合儀表盤。除此之外，還有顯示器件、指示燈及報警燈等共同構(gòu)成信息顯示系統(tǒng)，以提供給駕駛員詳盡的裝載機工作情況。2.2傳感器與儀表 裝載機的常用儀表一般都是由指示表和傳感器組成，現(xiàn)代裝載機一般都將儀表安裝在儀表板上組成一個總成，稱為組合儀表盤。2.2.1傳感器 裝載機中采用傳感器的作用是將

23、被測量的非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成與之有比例關(guān)系的便于測量的電量參數(shù)。在裝載機的各類儀表中是離不開傳感器的。另一方面，現(xiàn)在裝載機的電子化和智能化，也要求采用微處理器和傳感器來實現(xiàn)智能控制或應用微處理器和傳感器構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)進行故障診斷，故需要在裝載機上各必要部位安裝相應的傳感器，傳感器輸出的模擬信號經(jīng)轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號后，微處理器根據(jù)此信號進行分析處理。 裝載機上所應用的傳感器有溫度傳感器、壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器、液位傳感器等多種傳感器。2.2.2儀表 裝載機上通常所安裝的儀表有電流表、發(fā)動機油壓表、發(fā)動機水溫表、燃油表、車速里程表、制動氣壓表、變矩器油壓表、變距器油溫表等。2.2.3電子顯示裝

24、置 隨著汽車電子技術(shù)和汽車儀表電子化的發(fā)展，電子式溫度表、油壓表、燃油表、電壓表、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表和車速里程表等應運而生。電子式的裝載機儀表是指采用熒光屏、液晶顯示屏、數(shù)碼管和發(fā)光二極管等顯示器件，顯示電壓、燃油、溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速等狀態(tài)信息的的儀表。2.3裝載機外型的改進 改裝前圖2.4 zl50外型 改裝后圖2.5改裝后的簡圖 1 行走系統(tǒng)2 平臺3電機4 座椅5 操縱臺 6 液壓系統(tǒng) 7 工作裝置本設(shè)計要求本設(shè)計的突出特點是采用電動機為動力源。它的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，產(chǎn)生的噪聲小，對提高效率及功率的充分利用提供了先決條件。利用現(xiàn)有的zl50裝載機，保留其底盤結(jié)構(gòu)和工作裝置，但要將動力換成三相交流電

25、動機，以滿足隧道作業(yè)區(qū)對于空氣質(zhì)量的要求。本車上使用的電源是通過電纜輸送的380v高壓交流電，不是安全電壓，所以必須使用一個變壓（降壓）整流回路，將電壓降為24v，然后加以采用。380v給電動機提供驅(qū)動。其他電氣系統(tǒng)采用24v電源。第3章 裝載機控制系統(tǒng)設(shè)計3.1控制目標裝載機通常在環(huán)境溫度高，溫度變化大，灰塵多，光照度強弱懸殊，振動大的惡劣環(huán)境下作業(yè)，駕駛員在作業(yè)中不但要駕駛，而且還要仔細觀察前方工作裝置，做出實時判斷，頻繁地調(diào)節(jié)動臂、鏟斗的位置，進行實時調(diào)整。其作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率取決于駕駛員的操作技巧和熟練程度。利用目前已經(jīng)比較成熟的計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和電液比例技術(shù)構(gòu)成的裝載機工作裝置

26、微機控制系統(tǒng)，輔助駕駛員進行鏟裝作業(yè)，這不僅能提高作業(yè)效率和作業(yè)水平、降低駕駛員的勞動強度，同時也降低了對駕駛員操作技巧的要求，使一般駕駛員也能完成高精度、高標準的作業(yè)。與此同時，也為裝載機的作業(yè)控制全自動化和作業(yè)遙控化打下了堅實的基礎(chǔ)。分析裝載機的工作過程可知，鏟裝作業(yè)過程是其重要組成部分，決定了裝載機作業(yè)的效率和性能。我們采用計算機技術(shù)和電液比例技術(shù)來控制工作裝置的運動，實質(zhì)上就是對鏟裝過程中的幾個重要參數(shù)進行自動控制，進而優(yōu)化工作過程。因此，我們的控制目標為：(1)實現(xiàn)鏟裝作業(yè)前鏟斗自動放平，根據(jù)工況實時自動調(diào)整入土角，實現(xiàn)減阻鏟人。控制變量為：掘起力f、鏟斗入土角。(2)實現(xiàn)動臂升舉高

27、度的自動定位，根據(jù)實際情況任意調(diào)整定位高度。控制變量為：動臂位置角、鏟斗收斗角。(3)實現(xiàn)鏟斗的有效載荷自動測量，對鏟斗的載荷有超載或欠載顯示?？刂谱兞繛椋合到y(tǒng)油壓p、動臂升舉速度v。3.2控制系統(tǒng)的設(shè)計裝載機工作裝置微機控制系統(tǒng)主要由計算機控制模塊、液壓系統(tǒng)和裝載機工作裝置等部分組成。其中，裝載機工作裝置是由鏟斗、鏟斗油缸、動臂、動臂油缸、搖臂、連桿等主要部件通過18個鉸接點相互連接而組成的2個自由度的機構(gòu)(如圖3.1所示)，是裝載機作業(yè)的執(zhí)行機構(gòu)。圖3.1為裝載機工作裝置微機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。3.2.1計算機控制模塊結(jié)構(gòu)框圖由圖3.2可知，該模塊的主要組成元件有：控制器(主機系統(tǒng))、傳感

28、器、采集卡、轉(zhuǎn)換模塊、顯示屏、鍵盤。系統(tǒng)選用德國rexroth公司生產(chǎn)的mc6e32控制模塊作為主機系統(tǒng)，該控制器具有2xc167 16位高性能cpu、10個模擬量輸人口、12個開關(guān)量輸人口、l2個比例電磁鐵輸出(pwm)、6個開關(guān)量輸出口、2個模擬量輸出(電壓)口、2個rs232接口、2個can總線接口，2ram 2mbit eprom 2mbit or flasheprom 8mbit eeprom 圖3.1裝載機工作裝置結(jié)構(gòu)圖圖3.2控制系統(tǒng)32kbit等性能指標。該控制器主要用于根據(jù)輸入指令和反饋信號進行工作模型的選擇、自動放平控制、鏟斗智能減阻插入控制、動臂提升和定位控制、卸載速度控

29、制、超欠載報警等功能。壓差傳感器先用cscyg1 15通用高精度高壓傳感器，其電源為24v dc，輸出為420 ma或0-5 v可選，量程0-25 mpa；壓差傳感器裝在動臂油缸和鏟斗油缸進出油口處，用于檢測鏟斗油缸和動臂油缸的油壓。光電編碼器(trdk720-yc2)裝在鉸接點l、2(如圖l所示)處，其分別用于檢測搖臂和動臂的旋轉(zhuǎn)量，通過一系列的轉(zhuǎn)化計算來為主機系統(tǒng)提供鏟斗油缸和動臂油缸的運動參數(shù)信號。pcl一727型數(shù)據(jù)采集卡將傳感器傳來的模擬信號轉(zhuǎn)化為主機系統(tǒng)可接受的數(shù)字信號，并將其傳送給主機系統(tǒng)；主機系統(tǒng)根據(jù)獲得的反饋信息和控制算法發(fā)出控制指令，控制指令經(jīng)da模塊轉(zhuǎn)化為比例電磁鐵可接受

30、的模擬控制信號。電液比例先導閥根據(jù)控制電壓的大小，比例地開啟閥芯，控制進入工作裝置液流流量、方向，達到控制動臂或鏟斗位置、速度的目的，完成裝料和卸料的任務(wù)。另外，系統(tǒng)配有顯示屏和鍵盤，顯示屏用于顯示載重量、超載或欠載警報等；鍵盤用于設(shè)定值或輸入控制指令。3.2.2液壓系統(tǒng)的改造裝載機是利用液壓系統(tǒng)控制動臂和鏟斗液壓缸的升縮，并通過執(zhí)行機構(gòu)實行鏟掘、裝載作業(yè)，因而，液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。一個好的液壓系統(tǒng)必須滿足以下要求：工作安全可靠，操作靈活，操作力小，運行平穩(wěn)。電液比例控制是介于電液開關(guān)控制和電液伺服控制之間的一種控制技術(shù)，并兼有兩者之長。電液伺服控制和電液比例控制雖然在控制功能

31、和控制特性上相似，但其制造成本和維護費用高、能耗大，且對流體介質(zhì)要求苛刻等特點決定了電液伺服控制不適合用于處在惡劣環(huán)境下作業(yè)的裝載機控制系統(tǒng)中；電液開關(guān)控制雖然成本低，但其控制精度較低，不能實現(xiàn)對執(zhí)行元件的力、速度和位移的連續(xù)控制；獨特的模塊化減壓閥制造技術(shù)為大流量液壓機構(gòu)的電液改造提供了高標準、低成本的選擇方案。因而，選擇以電液比例減壓閥作為先導閥來控制主油路上的多路換向閥的閥芯運動，這樣，電液比例減壓閥可根據(jù)來自計算機或遙控器的控制信號比例控制主閥閥芯的開口度和運動方向，進而達到比例控制工作裝置的位置和運動速度的目的。為了防止其與手動控制發(fā)生干涉，用一梭閥來并聯(lián)手動控制和自動控制。這樣，手

32、動控制和自動控制就并列存在，并能形成互鎖。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示，以zl50裝載機的工作裝置液壓系統(tǒng)為例，。駕駛員根據(jù)工作需要來選擇手動控制或微機控制裝載機作業(yè)。經(jīng)改造后的液壓系統(tǒng)具有工作安全可靠，操作靈活，操作力小，運行平穩(wěn)等特點。并且，改造成本低，沒有破壞原有的液壓系統(tǒng)，也為裝載機遙控化作業(yè)打下了基礎(chǔ)。圖3.3電液比例液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖3.2.3特點 (1)計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)的引人為裝載機增添了大腦和感知系統(tǒng)，很大程度上提高了惡劣條件下裝載機的操縱性、可靠性、穩(wěn)定性以及作業(yè)效率；基本實現(xiàn)了裝載機的半自動化作業(yè)，降低了工人的勞動強度。(2)液壓系統(tǒng)的改造經(jīng)濟、可靠。以

33、電液比例減壓閥為先導閥，實現(xiàn)了工作裝置中對力、速度和位移的連續(xù)控制；梭閥的采用，實現(xiàn)了手控、機控并存，互不干擾。第4章 裝載機整機電氣系統(tǒng)的設(shè)計4.1電氣負荷圖和供電設(shè)備的選擇4.1.1電氣負荷圖裝載機整車用電功率見表4.1用電設(shè)備名稱額定消耗功率（w）消耗電流內(nèi)容(a)合計消耗電流(a)長時間連續(xù)用電負載1儀表（溫度計時） （壓力計時）max14負載性質(zhì)用電 設(shè)備0.553.602電源繼電器線圈max80.253空調(diào)蒸發(fā)器風機702.80連續(xù)用電負載1空調(diào)冷凝風扇602=1204.606.602空調(diào)壓縮機502夜間作業(yè)連續(xù)用電負荷1前大燈（遠光）502=100442前大燈（近光）352=70

34、2.802.803作業(yè)燈502=100444后大燈502=100445前/后小燈15/152=30/301.20/1.202.326示廓燈52=100.47室內(nèi)燈、儀表燈52+42=180.72短時間歇通電負荷1雨刮電機301.207.682轉(zhuǎn)向指示燈82+1.5=17.50.703剎車燈102=200.804點煙器1204.805故障燈1.53=4.50.18 表4.1 裝載機電氣負荷 根據(jù)整車用電功率，繪制電器負荷圖見圖4.2。為了估算電氣系統(tǒng)的極限高峰負荷，假設(shè)短時間隙電用負荷同時出現(xiàn)。雖然這些負載往往不是同時出現(xiàn)，且出現(xiàn)時間相當短暫。因此，負荷圖中的極限高峰負荷是按電氣系統(tǒng)可能出現(xiàn)的極

35、限來考慮的，即電氣系統(tǒng)供電最惡劣情況。一般情況下，冬、夏季使用空調(diào)系統(tǒng)，而不用空調(diào)時空調(diào)蒸發(fā)器風機將作為駕駛室增壓風機。因此，連續(xù)使用電負載應當作長期用電負載考慮。圖4.2電氣系統(tǒng)負荷圖4.1.2發(fā)電機容量選擇 發(fā)電機用以保證給用電設(shè)備提供電和給蓄電池充電，它與蓄電池并聯(lián)運行。在極限高高峰負荷時，允許蓄電池向負載提供一定大小的電流。 根據(jù)表4.1和圖4.2，可以按下列原則選擇發(fā)電機容量。 （1）發(fā)電機功率 （4-1）式中 長期用電負載功率，w 連續(xù)用電負載功率，w夜間作業(yè)連續(xù)用電負載功率，w（2）發(fā)電機輸出電流 （4-2）式中 負載平均消耗電流，a 某負載電流時間 蓄電池經(jīng)常充電電流，a4.1

36、.3蓄電池容量選擇裝載機蓄電池主要用作啟動電源，其容量主要是它的啟動容量，即在低溫（-18為基點）下，蓄電池向啟動電機供電的能力。（1）啟動電機功率表達式 啟動電機最大有效功率（額定功率） （4-3）式中 e蓄電池電動勢，v 電刷壓降，取=12v 回路總電阻，最大有效功率時的電流 （4-4） （4-5）式中 啟動機全制動時的短路電流，a將（4-3）式代入（4-1）式，得 （4-6）（2）蓄電池的電容 蓄電池的啟動容量是指電解液平均溫度為-18c,以3q的電流放電2.5min，使單格電池端電壓1v所輸出的電量。也即在短時內(nèi)蓄電池所能向啟動電機提供的最大電量。因此，一般情況下，啟動機啟動時所需的啟

37、動電流： 即 （4-7）式中q-蓄電池額定容量值，a于是得： （4-8）在整機電氣系統(tǒng)設(shè)計時，絕大多數(shù)取系統(tǒng)電壓等于蓄電池（組）的電動勢，并取系數(shù)0.9，可得： （4-9）式中 u-整機電氣系統(tǒng)電壓，v4.2主要電氣設(shè)備選擇啟動電機選擇啟動電機功率主要取決于發(fā)動機的阻力矩、啟動功率和啟動轉(zhuǎn)速。蓄電池繼電器的選擇 裝載機的發(fā)動機后置，儀表與電氣操作區(qū)遠離啟動系統(tǒng)。若采用手動電源開關(guān)啟動，則需較長的啟動電纜，壓降損失較大，使啟動性能惡化。因此，在裝載機電氣系統(tǒng)設(shè)計中，應采用可遠距離控制的電磁式電源繼電器，從而減小壓降損失，提高啟動性能。電源穩(wěn)壓器的設(shè)置裝載機發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化大而頻繁，發(fā)電機的供電質(zhì)

38、量很差，對電子設(shè)備，儀表影響很大。一些水平先進的裝載機聲，發(fā)電機均帶有穩(wěn)壓裝置或過載保護裝置，以保證電氣設(shè)備和電氣元件的動作穩(wěn)定性和使用壽命。穩(wěn)壓器功率大小視整機用電容量確定。4.3導線選擇及線束連接與包扎4.3.1導線的選擇型號與顏色 裝載機電系導線可選用汽車、拖拉機用低壓導線qvr、qfr。導線顏色可參照jb/z116-75“汽車、拖拉機電線顏色選用規(guī)則”執(zhí)行。（2）線規(guī)的選擇 裝載機的供電方式及多數(shù)用電設(shè)備與汽車基本相同。一般線路允許電壓6v不大于0.5，12v者不大于1v，24v者不大于2v。據(jù)此，可以計算導線截面積s 式中 導線電阻率， i流過導線的電流，a l-導線長度，m -導線

39、的電壓損失，v 線束中的導線均采用qfr汽車拖拉機專用低壓導線，低壓導線的截面主要根據(jù)用電設(shè)備的工作電流選擇。但對于功率很小的電器，僅根據(jù)工作電流的大小選擇導線，其截面積將太小，機械強度差，因此規(guī)定所選用的導線面積最小不小于075 mm 。線束中導線顏色及代號均應符合國家有關(guān)標準的規(guī)定。導線長度應適當，過長不但增加整個線路的電阻，造成不必要的功率損失，而且易與其他部件纏繞、摩擦，可能使導線折斷或破損；但也不要拉得過緊，以免裝載機工作時的振動導致導線扯斷。線束與高溫機體和旋轉(zhuǎn)部件要保持一定的距離，防止燒壞或擦破導線的絕緣保護層。4.3.2線束的連接和包扎線束的連接采取帶螺旋密封或緊固的推接器，安

40、裝、拆卸方便，可抵抗油、泥侵蝕和高溫振動的影響。接頭冷壓制作，連接可靠。線束包扎采用機器編織。編織材料為新型的pvc芯線，具有阻燃、抗霉、易散熱、耐磨等優(yōu)點。這種線束外觀質(zhì)量好，使用壽命長。液壓裝載機電氣系統(tǒng)中的各個電氣設(shè)備是通過導線并聯(lián)起來的。為了使全車繁多的導線不零亂、方便安裝并保護導線的絕緣層不被損壞，將同路的各導線用棉紗編織外皮或聚氯乙烯塑料管做成線束，分為主線束、后燈線束兩個分支。導線繞過金屬機體的銳角棱邊或穿過金屬板孔時，也需加套管和專用膠墊。由于裝載機的工作環(huán)境惡劣，導線中的接線端子均應采用密封式絕緣護套。4.4裝載機電氣系統(tǒng)的設(shè)計（1）基本數(shù)據(jù)整機電氣系統(tǒng)額定電壓24v，單線制

41、，負極搭鐵，電氣系統(tǒng)圖如圖2.2所示；啟動電機標稱電壓24v，功率5.15kw，連續(xù)工作時間12小時。供選發(fā)電機；標稱電壓28v，額定輸出電流28a與35a；用電功率見表4.2。（2）電氣負荷圖及供電設(shè)備選擇電氣復負荷圖設(shè)裝載機為連續(xù)工作制并以月為時間單位；取短時間歇負載工作為連續(xù)負載的10%。根據(jù)整機用電功率（表4.2），繪制電氣系統(tǒng)符合圖，見圖4.3、圖4.4。圖中考慮了冬夏季使用空調(diào)器，及短時間歇負荷10%兩個因素。圖4.3 白天工作電氣系統(tǒng)負荷圖圖4.4夜間工作電氣系統(tǒng)負荷圖由圖4.3、圖4.4： （4-10）極限高峰負荷電流32.20a，最小用電負荷電流3.60a蓄電池容量取 （4-

42、11） 選6-q-180蓄電池2只串聯(lián)。該蓄電池額定容量180ah,額定電壓12v， 為12a。 發(fā)電機容量 由表4.1和式（4-1）、（4-2）知，發(fā)電機功率467w，輸出電流26.38a。所以選35a發(fā)電機，其計算功率為2835=980(w),并帶穩(wěn)壓輸出裝置。第5章 控制電路的設(shè)計5.1控制電路簡介控制電路主要包括：電機的啟動順序、電機的安全啟動、電機的星三角轉(zhuǎn)換、電磁換向閥的控制電路、改裝后裝載機的轉(zhuǎn)移汽油機起動機電路、以及原zl50裝載機的空調(diào)系統(tǒng)、照明燈和制動、轉(zhuǎn)向壓力指示燈、收放機、電喇叭、等電器系統(tǒng)的控制電路。其中既包括高壓交流電（前面三個電路），也包括低壓直流電，而且電路布置

43、在行走車輛上，故應該注意用電的安全問題，特別是對于高壓交流電來說?？刂齐娐钒?4v電壓電路和380v電壓電路。5.1.1電路原理圖原理圖一般分為主電路和輔助電路（二次電路）兩個部分。主電路即從電源到電機大電流通過的路徑輔助電路包括：控制電路、照明電路、信號電路及保護電路等等。輔助電路的電壓一般比較低，通過的電流一般也較小，其各個部分的作用如下：控制電路的主要作用是控制主電路的接通與斷開；照明電路用于工程機械工作時的照明；信號電路的作用是顯示電路的工作狀態(tài)；保護電路的作用是保護整個電路不受短路、過載事故的損害等等。習慣上規(guī)定原理圖放在右側(cè)或者是下側(cè)。無論是主電路還是輔助電路，各個電器元件一般按

44、照動作順序從上到下、自左到右依次排列，可以水平或垂直布置。每個電器并不按照它的實際布置情況繪制在線路上，而是采用同一電氣的各個部件分別繪制在它們完成作用的地方，如圖中交流接觸器的線圈和觸頭布置就很分散。原理圖中的所有電器觸頭都按沒有通電和外力作用時的開閉狀態(tài)畫出；對于繼電器、接觸器的觸頭，按照吸引線圈不通電狀態(tài)畫出；按鈕、行程開關(guān)觸頭按照不受外力作用時的狀態(tài)畫出；為了查找方便，在原理圖中兩條以上的導線的電器連接處要打圓點，并且每個接點都要標上一個編號，原則是：靠近左邊電源線的用單數(shù)標注，靠近右邊電源線的用雙數(shù)標注。通常以電器的線圈或電阻作為單雙數(shù)的分界線，故電器的線圈或電阻應盡量放在各行的一邊

45、。5.1.2繼電器1. 全啟動電路本設(shè)計中的主電路原理圖如圖5.1所示。刀開關(guān)、熔斷器、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件、星三角轉(zhuǎn)換裝置以及電機構(gòu)成主電路。電源總開關(guān)按鈕、接觸器的線圈及熱繼電器的常閉觸頭、壓力繼電器線圈觸頭構(gòu)成樂輔助電路（控制電路）。圖5.1 控制電路主電路原理圖工作原理：啟動是按動刀開關(guān)（即電源的總開關(guān)），引入三相交流電源（380v，50hz），制動回路的電機即開式啟動。這時，制動系統(tǒng)中的壓力繼電器檢驗制動系統(tǒng)中的壓力是否高于安全設(shè)定值，若達道該值或者高于該值，壓力繼電器即閉合，將工作電機接通電源，從而實現(xiàn)工作裝置電機的啟動；行走系統(tǒng)中設(shè)有延時繼電器，其時間的延時設(shè)定為稍大

46、于工作裝置中電機的啟動時間，當工作裝置中的電機啟動后，該延時繼電器閉合，將行走系統(tǒng)的電機與電源接通，將行走電機啟動。電纜卷筒電機另外通過一個常開式按鈕控制，需要時按下按鈕，實現(xiàn)電源的接通。該系統(tǒng)的電路設(shè)計采用自鎖功能設(shè)計，其原理圖見圖5.2。即依靠接觸器的自身的輔助接頭使其線圈保持通電的現(xiàn)象。這一對起自鎖作用的輔助觸頭，稱為自鎖觸頭。其工作原理如下：當按下啟動按鈕sb時，與之并聯(lián)的常開輔助圖5.2 常用自鎖設(shè)計原理圖接頭km也同時閉合，使接觸器吸引線圈經(jīng)過兩條路通電，這樣，當松開該按鈕時，仍可繼續(xù)通電，從而保持電機的連續(xù)運行。欲使系統(tǒng)中的電機停止工作，則把電源總開關(guān)斷開即可實現(xiàn)。點動控制線路生

47、產(chǎn)實際中，有的工程機械需要采用電動控制，即按下一次按鈕動作一下，連續(xù)按則連續(xù)動作，不按則不動。如圖5.3 a使實現(xiàn)電動的最簡單的控制電路。但在實際工作中，機械既要求電動又要求能連續(xù)長時間工作時，圖5.3b即能同時滿足兩個要求的電路。它采用了選擇開關(guān)ss來選擇工作狀態(tài)，ss打開時點動，閉合時長時間工作，但這個線路在操作時多了一個動作，操作不方便，圖c中采用了兩個按鈕分別控制，當按動按鈕1sb時長時間工作，而按動2sb時，依靠其動斷觸點將自鎖觸點斷開，使km不能自鎖而只能電動工作，但該線路不完全可靠。如果km的釋放動作緩慢，將因2sb的動斷觸點過早閉合而使電機長時間的工作。為消除上述的缺點，采用圖

48、4.3d的線路，圖中采用中間繼電器k進行連鎖控制，按1sb時，通過k接通km，且k自鎖，時電機長時間工作；若按下2sb時，由于沒有接通k，所以不能將km自鎖，僅能點動工作。且當電動機已啟動長期工作后，再按下2sb電動按鈕，2sb不起作用。5.1.3常用的幾種自動控制技術(shù)在工程機械中，為使機械實現(xiàn)自動化，電氣設(shè)備的工作過程和相互關(guān)聯(lián)是當復雜的，需要在機電傳動中完成一系列的轉(zhuǎn)換電路操作，這些操作應該按一定的次序要求并在需要的時間內(nèi)完成，為了滿足這些復雜的要求，僅僅依靠生面介紹的簡單連鎖控制顯然是不夠的，還必須利用電機啟動、變速、反轉(zhuǎn)和制動過程中的各種變化因素和工程機械的工作狀態(tài)等來控制電動機。因此

49、人們采用了各式各樣的控制方法。常用的機電傳動自動控制基本方法有：利用電動機主電路的電流控制；利用電動機的速度來控制；根據(jù)一定的時間間隔來控制；根據(jù)工作機械的運動行程來控制。因為上述的各種先進的控制方式在本設(shè)計中沒有應用場合，所以在此只做簡單的介紹，不再贅述。 圖5.3 常見點動控制線路原理圖5.2系統(tǒng)電路分析5.2.1變壓整流系統(tǒng)考慮到為柴油機的起動機以及原zl50系統(tǒng)中的照明燈等電氣設(shè)備鎖提供的電流按電氣設(shè)備的要求均為24v直流電的實際需要，并且在系統(tǒng)工作動力源為380v高壓交流電，故對系統(tǒng)采用降壓整流的輔助電路，將電壓降至24v，電流整為直流。這樣，同時也將輔助電路的工作電壓降至安全電壓（

50、直流為36v，交流為約50v）以下，為用電安全提供了保障。主電路分析主電路即從電源到電動機大電流通過的路徑。在本設(shè)計主要包括：電機的啟動順序、電機的啟動星三角轉(zhuǎn)換和電機的大電流無電弧安全啟動裝置三個部分。為了防止電路的短路，造成電路中的電流過大，燒壞某些電氣元件，在主電路中均加了熔斷器，起到安全保護電路、電氣和安全用電的作用。但是它不能起到過載保護的作用（其主要原因在后面加以詳細說明）。必須在電路中另外加設(shè)熱繼電器fr。啟動順序原理主要是考慮到車輛的啟動安全。啟動時，當制動系統(tǒng)的蓄能器的壓力沒有達到一定的值的時候，與蓄能器進油口連接的壓力繼電器不閉合（為常開式），行走電機、工作電機不予以接通電

51、源，即不得啟動，行走系統(tǒng)中的馬達實現(xiàn)停車制動，車輛保持原地不動；只有在蓄能器的壓力達到安全值的時候，壓力繼電器閉合，按下行走和工作裝置電機的啟動按鈕，電機才與電源接通，實現(xiàn)起啟動；否則不予啟動?？煽粗苿悠鋲毫Π踩甘緹魶Q定是否。而工作裝置系統(tǒng)的電機只有在工作時啟動即可，且其功率較大，故該機的啟動采用自耦將壓啟動，由于其啟動的時間沒有固定的值，故啟動采用手動啟動，見原理圖。啟動后，扳動行車檔（行走系統(tǒng)泵上的手動控制手柄），停車制動自動解除，車輛前進。電纜卷筒的啟動由于功率較小，且車輛一行走，即要求電聯(lián)卷筒工作，故它的啟動與行走電機一起啟動。該部分的電路控制原理圖見圖5.4。圖5.4 順序啟動電路

52、控制原理圖電機啟動星三角轉(zhuǎn)換電機在啟動時，采用降壓的方法。如果大于30 kw的電機在直接啟動時，會造成電路中的電壓降較大，則采用將壓啟動，即在啟動時降低加在電機定子繞組上的電壓，以減小啟動電流。將壓啟動可分為： 星形三角形（y ）換接啟動、自耦將壓啟動和繞組式電機的啟動。本設(shè)計中采用的是星形三角形 （y ）換接啟動和自耦將壓啟動。電機工作時其定子繞組是連接成三角形的，啟動時可將其連接成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時，再換接成三角形，就把定子繞組上的電壓降到正常工作電壓的1/3。（見圖5.5）。圖5.5比較星形連接和三角形連接時的啟動電流為實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換可通過采用圖5.6所示的接線簡圖。這種轉(zhuǎn)換啟動可

53、采用星三角啟動器來實現(xiàn)。在啟動時將手柄向反扳使右邊一排動觸點相聯(lián)，電動機就可以連接成星形，等電動機接近額定轉(zhuǎn)速時，將手柄往左扳，則使左邊一排動觸點與靜觸點相聯(lián)，電機轉(zhuǎn)換成三角形連接。但該啟動器要用手動，并估計電機的轉(zhuǎn)速，不方便。本設(shè)計中電機工作時連接成三角形的電動機沒有采用這種啟動器，而是采用自行設(shè)計的星三角轉(zhuǎn)換裝置，該裝置的接線原理圖見電路設(shè)計原理圖，其中的延時繼電器直接控制電機的啟動，且延時時間可以調(diào)節(jié)成啟動到額定轉(zhuǎn)速之間的所消耗的時間，到時電機自動轉(zhuǎn)換成三角形連接，啟動效果好。同時還可以避免啟動器動靜觸點結(jié)合時的強電弧傷人。由于二三十千瓦以下的電動機無需采用星三角轉(zhuǎn)換，故只將行走和工作裝置的電動機采用星三角轉(zhuǎn)換。圖5.6電機啟動星三角轉(zhuǎn)換接線簡圖自耦將壓使用于容量較大的和正常運行時聯(lián)成星形不能采用星三角啟動器的鼠籠式異步電動機。這種啟動式利用三相自耦變壓器將電動機在啟動過程中的端電壓降低，其接線圖見5.7。啟動時，先把開關(guān)q2扳到“啟動”位置。當轉(zhuǎn)速接近額定值時，將q2扳到“工作”位置，切除自耦變壓器。自耦變壓器備有抽頭，以便得到不同的電壓（例如為電源電壓的73、64、55等），根據(jù)對啟動轉(zhuǎn)矩的要求而選用。采用自耦將壓啟動，也同時能使啟動電流和