小松挖掘機(jī)全車電器教學(xué)實訓(xùn)臺設(shè)計分析

機(jī)電一體化技術(shù)把電子元器件的信息處理和自動控制等功能運用到工程機(jī)械裝置中去，在實現(xiàn)節(jié)能、和操作性等控制技術(shù)功能和效果的同時，對工程機(jī)械相關(guān)人員提出了更高的要求。實踐與理論相結(jié)合，使相關(guān)人員的工程實踐能力得到提高，將成為一項重要的課題。
1、挖掘機(jī)實訓(xùn)臺的設(shè)計要求
通過企業(yè)調(diào)研及對工程機(jī)械維修工職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析，挖掘機(jī)電器系統(tǒng)維修崗位*的職業(yè)能力為：① 掌握挖掘機(jī)電路知識，能夠看懂挖掘機(jī)電路圖；② 掌握挖掘機(jī)電器、電控部分的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、零件名稱和作用；③ 對工具和儀器設(shè)備有簡單的維護(hù)和檢修能力，掌握其正確使用方法；④ 了解各傳感器的作用和位置，掌握常見故障的檢修方法。
以上述崗位職業(yè)能力為導(dǎo)向，以挖掘機(jī)全車電器及控制系統(tǒng)仿真實訓(xùn)為基礎(chǔ)，制定出的實訓(xùn)臺設(shè)計思路是：實驗臺不僅要滿足教學(xué)需要，擁有便捷的操控性能和良好的示教效果，而且還要進(jìn)行相關(guān)輔助功能的開發(fā)，以此來鍛煉學(xué)生們工程實踐應(yīng)用的能力。
2、挖掘機(jī)實訓(xùn)臺研發(fā)過程
2.1機(jī)型選擇
小松挖掘機(jī)是挖掘機(jī)行業(yè)的機(jī)種之一，具有節(jié)能的管理系統(tǒng)，其發(fā)動機(jī)控制精度高、故障率低。故選擇這種機(jī)型開發(fā)實訓(xùn)臺。
2.2實訓(xùn)臺的總體設(shè)計
在查資料、分析電路的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了電器、電控線路圖，設(shè)計出實訓(xùn)臺的總體方案，它主要由以下兩部分組成。
（1）電器設(shè)備部分：包括電源系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、雨刮系統(tǒng)、信號系統(tǒng)（大量傳感器） 、點煙器、喇叭、收音機(jī)音響系統(tǒng)等，如圖1所示。
（2）電控設(shè)備部分：包括液壓自動控制系統(tǒng)、自動空調(diào)系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速自動控制系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)、儀表信息系統(tǒng)等，如圖2所示。
小松全車液壓電控系統(tǒng)教學(xué)實訓(xùn)臺和電器系統(tǒng)教學(xué)實訓(xùn)臺兩部分通過數(shù)據(jù)連接線進(jìn)行信息通訊，實現(xiàn)設(shè)備的整體功能和控制。

圖1電器設(shè)備部分

圖2電子控制設(shè)備部分
3、研制過程中的難點及解決方法
3.1發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)與啟動系統(tǒng)不同步
實訓(xùn)臺由大功率交流電動機(jī)（模擬發(fā)動機(jī)動力）驅(qū)動發(fā)電機(jī)，由總開關(guān)控制電動機(jī)工作，當(dāng)先打開啟動開關(guān)再開電動機(jī)電源時，監(jiān)控器經(jīng)常報發(fā)電機(jī)故障，發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)與啟動系統(tǒng)不同步。針對這一問題，設(shè)計了一套自鎖控制電路，啟動檔作觸發(fā)信號，控制電動機(jī)，實現(xiàn)了同步控制，符合原車控制邏輯。
3.2發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的模擬與同步
用線切割技術(shù)加工曲軸信號盤一周的128個凸齒（原車信號盤與飛輪一體，體積大而笨重） ，用變頻調(diào)速電動機(jī)帶動，使信號輪的轉(zhuǎn)速與調(diào)速器電腦預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)同步。
3.3信號的模擬
挖掘機(jī)是一臺機(jī)電液一體化的精密機(jī)械設(shè)備，使用了大量傳感器，實訓(xùn)臺只采用了電控系統(tǒng)部件，即使連線正確，很多功能也是不能實現(xiàn)的 。
針對這一問題，我們在實車上采集動態(tài)的工作數(shù)據(jù)，制做了電子信號模擬器，電子模擬器產(chǎn)生的信號參數(shù)必須和實際工況相匹配。模擬參數(shù)包括信號的類型（直流、交流、方波、正弦波、占空比） 、信號幅度（電壓的高低、電流的方向和大小） 、信號的頻率等。