内燃装卸机械电气设备11

第一章电工与电子技术常识第一节直流电路电路的基本概念某些电气装置或设备按一定方式连接起来所构成的电流通路，称为电路。电路中的装置及器件，称为电路元件。电路的组成最简单的电路一般由三部分组成，即电源、负载和连接导线，如图1-1所示。电源是将其他形式的能量转化为电能的装置。例如，蓄电池是将化学能转化为电能的装置，称作化学电源；而发电机则是把机械能转化为电能的装置，称作物理电源。蓄电池和发电机的符号如图1-2所示。图中E表示电源的电动势，字母Ro则表示电源的内电阻。负载是将电能转化为其他形式能量的装置。例如，起动机是将电能转化为机械能，点火装置是将电能转化为热能，而照明灯则是将电能转化为光能。导线用来连接电源和负载并构成电路，它还起着传输电能的作用。连接导线的电阻一般都很小，在进行电路分析计算时，常把此电阻视为零（即忽略不计）。在机械设备上，为了便于安装、连接和减少电路故障，一般都把很多线包扎起来构成电线束。电路的三种状态通路通路就是将电源与负载接通而构成闭合回路，如图1-3所示的右开关K闭合后的工作状态。此时，在电源电动势E的作用下，电路中即有电流I通过（图中RL为连接导线的电阻）。（1）额定电流为了保证电气设备的使用寿命，通常对其所通过的电流加以限定，即在长时间内允许通过电气设备的最大工作电流称为额定电流，用Ie表示。（2）额定电压为了限制电气设备的电流以及限制绝缘材料所承受的电压，因而对允许施加在各电气设备上的电压也有一定的限值，通常把这个限定的电压值叫做该电气设备的额定电压，用Ue表示。（3）额定功率对电阻性负载而言，电气设备的额定电流和额定电压的乘积就等于它的额定功率，用Pe表示，即Pe=Ie*Ue断路电路断路就是电源与负载未接成闭合回路，如图1-4所示的电路中开关K断开时的工作状态。电路断路时，相对于其负载电阻为无穷大，电路中的电流等于零，电源的开路（断路）电压等于电动势（或电源电压），即R=∞，I=0，Uo=E短路当电源两端被电阻接近于零的导体接通时（如图1-5(b）中虚线箭头所示)，这种情况叫做电源被短路。图1-5所示为由于导线过热而引起导线绝缘损坏，使得两根导线互相接触而造成短路。当然线路接错或由于其他原因也会造成短路。此时电源将通过很大的电流，其值为：I短（很大）=E/Ro此电流称为短路电流，用I短表示。因为一般电源内电阻Ro都很小，所以此时的电流（I短）很大。它会使电源发热过甚而烧毁，因此，在工作中必须防止这种短路故障的发生。电阻的串联、并联、混联电路电阻的串联几个电阻按照首位依次连接的方式构成的电路，叫电阻的串联，如图1-6所示。在电阻的串联电路中，电路的总电阻等于各个电阻之和；总电压等于各个电阻上的电压之和；流过各个电阻的电流都相等，并等于电路的总电流。即：电阻的并联几个电阻按照首与首相接，尾于尾相接，然后由首和尾分别引出端线的连接方式，叫电阻的并联，如图1-7所示。在电阻的并联电路中电路的总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和；总电流等于流过各个电阻的电流之和；各个电阻的电压均相等，并等于总电压，即：电阻的混联电阻的混联就是几个电阻线串联后，再与另外的电阻进行并联的连接方式；或者几个电阻线并联后，再与另外的电阻进行串联的连接方式。电阻的混联电路，在分析计算时，只需要将局部的串联（并联）电路用串联（并联）电路的计算方法算出后，再与另外的电阻进行并联（串联）的计算即可。第二章蓄电池在装卸机械上，所有用电设备所需要的电能都由蓄电池和发电机两个电源供给。蓄电池是一种可逆的化学电源，即能将化学能转变为电能供给给用电设备，也能在充电时将电能转变为化学能储存起来。装卸机械配装蓄电池的目的主要是起动发动机，常用蓄电池为铅酸蓄电池。一般俗称为：起动型铅酸蓄电池，简称蓄电池。装卸机械常用蓄电池有湿荷电蓄电池、干荷电蓄电池、少维护蓄电池和免维护蓄电池。发电机是由发动机驱动而发电的。发电机、蓄电池和全车所有用电设备均为并联连接，电路如图2-1所示。蓄电池的功用是：发动机起动时，蓄电池主要是给起动机和点火系统供电；发动机起动后转速较低，发电机电压低于蓄电池电动势时，蓄电池给用电设备供电并向交流发电机磁场绕组供电。装卸机械上用电设备接通过多，发电机供电超载时，蓄电池协助发电机给用电设备供电。发电机正常供电电能过剩时，蓄电池将剩余电能转化为化学能储存起来，并吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件不被损坏。蓄电池的构造及型号蓄电池构造蓄电池一般有6个单格，每个单格电池电压为2V，6个单格电池串联后对外输出标准电压为12V。蓄电池主要由极板、隔板、电解液和外壳四部分组成，其构造如图2-2所示。第二节蓄电池的充电蓄电池在使用过程中，无论是启用的新蓄电池和修复的蓄电池，还是装在车上的蓄电池以及存放的蓄电池，都需对其充电。这是一项关系到蓄电池容量增加还是减少，使用寿命延长还是缩短的重要工作。充电方法蓄电池的常规充电方法有定电流充电和定电压充电两种；非常规充电有脉冲快速充电法。第三节蓄电池的使用和保养蓄电池日常使用注意事项安全事项搬动蓄电池时，要轻拿轻放，不可歪斜，以免电解液滴溅落到衣服或皮肤上，引起腐蚀或烧伤皮肉。如一旦被溅上，应立即用清水冲洗。禁止将油料容器及各种金属物放在蓄电池壳体上，以免造成短路。配置电解液时，应严格按操作规程办事，以防事故发生。在检查电解液密度和液面高度时，只需使器具稍微离开加液口即可，不要将器具提起过高，以免电解液滴溅到人身和其他物件上。在对新蓄电池充、放电过程中，应特别注意在过分充电和大电流放电情况下，电解液中的水分被分解后会产生大量氢气和氧气。如果这些气体不能及时逸出，稍遇火花就会引起蓄电池爆炸。为了预防爆炸，应做到:蓄电池加液孔小盖上的通气孔应保持畅通，以便随时逸出气体。蓄电池的内部连接和电极柱上的接线要牢固，以免松动而引起火花。不要随便在蓄电池电极柱上做刮火实验。在用高率放电计（叉）检查测量蓄电池单格电压时，应首先打开蓄电池加液孔盖，以防蓄电池在大电流放电时，气体和电火花同时产生而引起事故。保养事项蓄电池在日常使用中的维护事项如下：对蓄电池应进行正常性的检查，保持其清洁，接线电极柱及夹头上的氧化物应随时清除，涂抹凡士林或滑脂，并检查其有无松动，通气孔是否畅通。在向蓄电池注入电解液前，应将蓄电池上部的污秽清理干净，并将加液孔盖上的通气孔疏通，或把封蜡去掉。干荷电池在使用时，将规定密度的电解液注入后，放置10至15分钟即可使用；若是寒冬季节，需放置1至3小时方可装车使用。干荷电池首次放电的容量可达其额定容量的70%至80%。蓄电池大电流放电时间不应过长，否则会使极板因过热而翘曲，活性物质脱落而使容量减少。例如使用起动机，一般不得超过3至5秒；用高率放电计检查蓄电池容量，也不应超过5秒。汽车每行驶1000公里，或冬天行驶10至15天，夏天行驶5至6天，应检查蓄电池电解液液面高度。如果液面过低，应及时加蒸馏水。汽车每行驶6000公里或蓄电池使用3个月左右，除进行必要的维护外，还应将蓄电池从车上拆下对其进行正常的补充充电。汽车在正常行驶中，蓄电池一般都处于充电状态，但如因调节器调整不当等原因，致使发电机供电能力低或因启动频繁而消耗蓄电池电能过多，或因用电器有短路故障而造成蓄电池严重亏电等，均应对蓄电池进行补充充电。蓄电池在冬季使用可将电解液密度适当提高，以防电解液结冰而将蓄电池外壳冻裂；在夏季使用时可将电解液密度适当降低，这将有利于保护蓄电池，防止腐蚀，延长其使用寿命。第三章发电机及其调节器港口内燃装卸机械用的发电机有直流和交流两种。交流发电机及其调节器交流发电机又叫硅整流发电机，它与直流发电机相比，具有体积小、重量轻、结构简单、低速充电性能好、电磁干扰小，以及与其匹配的调节器可以简化等优点，因此，它已逐渐取代了车用直流发电机，而作为汽车又一主要电源设备，现已得到广泛应用。交流发电机的构造及工作原理交流发电机主要由三相交流发电机和硅二极管整流器两大部分组成，其结构如图3-25所示。三相交流发电机的构造三相交流发电机主要由转子总成、定子总成、前后端盖、风扇和皮带轮盘组成。转子总成转子总成是发电机中产生磁场的部分。它由激磁绕组、滑环、磁极及转子轴组成，如图3-26所示激磁绕组的两端盖分别焊接在与转轴绝缘的两个滑环上，滑环与装在后端盖内的两只电刷相接触。当两电刷加上直流电压时，便有电流经滑环通过励磁绕组，从而产生发电机的磁场。定子总成硅整流发电机的定子总成也可称为电枢。它是产生三相交流发电机电动势的那部分，由定子铁心和定子三相绕组等组成。其铁心由相互绝缘的圆环形、带槽的硅钢片叠成，其槽内放置三相绕组（对称），如图3-27（a）所示。定子三相绕组一般为星型（Y）连接，即把三相绕组的末端接到一起，各相绕组的起端分别接到由硅二极管所组成的整流器上去，如图3-27（b）所示。前后端盖及其他前后端盖由铝合金制成，以利减少漏磁，且轻便、散热好。后端盖内装有电刷架，电刷装在两个电刷架中，借助与弹簧的弹力使电刷与滑环保持良好的接触，两只电刷的引出线分别与后端上的“磁场”（“F”）和“搭铁”（“-”）接线柱相连。硅二级整流管硅整流器主要由硅二极管和安装二极管的元件板等组成，元件板还具有散热作用。硅二极管整流器的主要功用是将三相交流发电机所产生的三相交变电动势转变成适合汽车用的直流电。交流发电机工作原理发电原理当外加电压作用于磁场绕组两端时，磁场中就有电流流过，转子的爪极被磁化，一块爪极被磁化为N极，另一块爪极被磁化为S极。磁力线经定子铁心构成闭合回路。当转子被发动机驱动旋转时，磁力线便切割定子绕组，使三相绕组中产生频率相同、幅值相等、相位互差120度的三相交流电动势，转子转速越高，产生的电动势越高。整流原理交流发电机定子绕组产生的三相交流电是靠6只二极管组成的三相桥式整流电路变为直流电的。二极管具有单向导电性，即当给二极管加上正向电压时，二极管导通，呈现低电阻状态；当给二极管加上反向电压时，二极管截至，呈现高电阻状态。利用二极管的单向导电性，便可把交流电变为直流电。触点式电压调节器电压调节器的功用现代汽车上均装用交流发电机，由于整流二极管具有单向导电性，发电机的输出正接线柱B可以与蓄电池正极直接连接在一起，当发电机电压高于蓄电池电动势时，发电机向蓄电池充电并向用电器供电。因为发电机电压随着转速的升高而增大，为了保证蓄电池和用电设备正常工作而不至损坏，所以要求发电机必须具有稳定的输出电压。电压调节器的功用就是：在发电机转速变化时，将发电机电压控制在规定范围内。对12V电系汽油车，其电压控制在14至15V之间；对24V电系柴油车，其电压控制在28至30V之间。第四章起动系统第一节起动机的组成与分类起动机的组成起动机由直流电动机、传动机构、控制装置三部分组成。尽管目前汽车上使用的起动机种类繁多，形式各异，但其直流电动机部分基本相似，主要区别在于传动机构和控制装置各有差异。图4-1所示为解放CA1091型载货汽车上使用的QD1215型电磁操纵性起动机的结构示意图。直流电动机直流电动机主要由磁场、电枢、端盖及电刷等组成。它工作时有两个显著的特点：一个是工作电流大，转矩大；二是工作时间短（一般为5至10秒）。传动机构传动机构的作用是：发动机起动时，使驱动齿轮与曲轴飞轮齿环啮合，将电动机的转矩传给曲轴；发动机起动后，将驱动齿轮和电枢轴的联系切断，防止电枢绕组因被发动机带动超速旋转而损坏。控制装置控制装置的作用是：控制驱动齿轮与飞轮的啮合和分离；控制电动机电路的接通和切断。现代汽车上，起动机均采用电磁式控制装置。QD124型起动机电磁式控制装置由电磁铁机构、电动机开关、起动继电器和起动开关等组成，其结构原理如图4-9所示电磁铁机构铜套上绕吸引线圈1和保持线圈2。吸引线圈一端接于电磁开关接线柱23，另一端经电动机开关接线柱19、导电片17至电枢绕组搭铁。保持线圈一端也接于电磁开关接线柱23，另一端直接搭铁。铜套内装有固定铁心28和引铁5，引铁前端压动顶杆带动触盘控制电动机开关和附加电阻短路开关的接通和切断。引铁后端拉动拨叉控制驱动齿轮与曲轴飞轮的啮合与分离。电动机开关开关盒位于电磁铁机构前方，设有两对开关触电。起动机不工作时，两对开关触点在回位弹簧作用下均处于分离状态。起动机的传动机构虽然具有上述不同的类型，但是都必须满足下列要求：齿轮啮合容易，不发生撞击现象。内燃机起动后，驱动小齿轮应能自动脱离啮合或打滑，以免起动机电枢被内燃机拖动高速旋转而造成“飞散”事故。内燃机工作时，起动机的驱动小齿轮不能再啮入飞轮齿圈。工作可靠，结构简单。第五章照明、信号、仪表及辅助设备第一节照明设备现代汽车上都装有几十只照明灯，其数量多少和配置形式因车而异。汽车的照明灯一般由前照灯、雾灯、后照灯、小灯、内部照明灯等组成。第二节信号装置信号灯现代汽车上装有的信号灯种类较多，因车型而异。这些信号灯主要是作为汽车使用中指示其他车辆或行人的灯光信号。常用信号灯主要有：转向灯、危急报警信号灯、示宽灯、尾灯、制动灯二、闪光器在转向或危急报警信号系统中，用于控制信号灯闪烁的装置称为闪光继电器，简称闪光器。电子式闪光器电子闪光器因其工作稳定可靠，亮、暗分明，适用电压范围大，在现代汽车上应用广泛。目前常用的有带继电器式闪光器和不带继电式闪光器。尤以带继电器式闪光器，触点张开、闭合，发出有节奏声响的音响信号，应用较多。电喇叭电喇叭按有无触点分为普通型电喇叭和电子喇叭。普通型电喇叭主要是靠触点的张开和闭合，控制电磁线圈电路使膜片震动而产生音响。电子喇叭中无触点，它是利用三极管的导通与截止，控制电磁线圈电路使膜片震动而产生音响的。喇叭继电器装用单只电喇叭时，喇叭电流是直接由按扭控制的。按钮大多装在方向盘中央。当汽车装有多只喇叭时，因喇叭电流较大（15至20安培），用按钮直接控制时，按钮将因通过电流过大而烧坏。因此，一般在多只喇叭控制电路中，均设置喇叭继电器，其结构和线路连接如图6-14所示。其控制过程是：当按下按钮时，电磁线圈通过电流磁化铁心产生吸力，继电器触点闭合，接通喇叭电路。因喇叭线圈电流经喇叭继电器触点构成回路，不再通过喇叭按钮，而喇叭按钮只通过继电器线圈电流，因电流较小，延长了按钮的使用寿命。当松开按钮时，继电器线圈断电，铁心吸力消失，触点在弹片张力作用下张开，喇叭线圈电路被切断，使喇叭停止发音。汽车报警信号装置为了显示汽车、发动机或某一系统的情况，引起车外行人及车辆或本车驾驶员注意，汽车上安装的多种报警装置。它分为对内（驾驶员）和对外（其他车辆及行人）两类报警装置。对内报警装置通常有机油压力过低报警灯、制动液压不足报警灯、真空度不足报警灯、水温报警灯、燃油不足、制动液液面报警灯、制动灯断线报警灯等。对外报警装置通常有危险报警闪光器、转向蜂鸣器、倒车蜂鸣器等。（一）报警灯及警告开关警告灯开关低气压警告灯开关接通电源，当制动系储气筒气压低于0.34至0.37MPa时，由于作用在气压警告灯开关膜片上的压力减小，膜片在回位弹簧作用下向下移动，而使触点闭合，电路接通，低气压警告灯亮。当储气筒气压升至0.4MPa以上时，由于膜片所受推力增大，压缩回位弹簧带动触点张开，电路切断，警告灯熄灭。机油压力过低警告灯开关当油压低于0.05至0.09MPa时，弹簧管收拢，触点闭合，电路接通，警告灯亮；当油压超过0.09MPa时，弹簧管受压伸张，触点张开，电路切断，警告灯熄灭。水温过高警告灯开关当冷却水温升高到一定限度时，双金属片受热向下弯曲，使触点闭合，接通电路，警告灯亮。燃油箱存油量警告灯开关当油箱内油量多时，负温度系数的热敏电阻元件被浸在油中，散热快，温度低，电阻大，电路中通过电流小，灯不亮；当油量减少到规定值以下时，热敏电阻元件露出液面，散热慢，温度高，电阻值小，电路中通过电流大，报警灯灯亮。液面过低警告灯开关适用于制动液、洗涤液、冷却液的液面过低警报。当被检测液面降低到规定值时，与浮子相连的永久磁铁下移，吸动舌簧开关闭合，接通报警灯电路，使警告灯发亮。蜂鸣器倒车蜂鸣器倒车蜂鸣器由倒车灯开关控制。第三节仪表汽车传统仪表电流表电流表串联在蓄电池和发电机之间，用来指示蓄电池充电和放电的电流值。当发电机向蓄电池充电时，显示值为“+”；当蓄电池向用电设备供电时，显示值为“-”。电压表有些汽车电源系统中装置电压表，以指示电源系统的工作状态。机油压力表机油压力表是用来检测发动机润滑系统的机油压力的。机油压力表的正常指示一般是：发动机低速运转时，压力最低不小于150kPa，正常压力一般应在200至400Kpa,最高压力不应超过500kPa。水温表水温表是用来指示发动机冷却水工作温度的。正常情况下，水温表的指示值应为85至95摄氏度。第四节辅助电气设备电动刮水器为保证汽车在雨天或雪天的正常行驶，在汽车挡风玻璃上都装有刮水器，用以清除风窗玻璃上的雨水、雪花或尘土，以确保行车安全。现代汽车上都装有电动刮水器。电动刮水器是由刮水电动机和一套传动机构及控制装置组成的，如图6-39所示第六章港口内燃装卸机械电气设备线路及工作原理第一节常用低压电气低压开关电源总开关为了防止汽车停驶后蓄电池经外电路漏电，在有些汽车上装有控制电源的总开关。点火开关点火开关主要用来控制点火电路，另外还控制发电机磁场电路、仪表电路、起动继电器线圈电路及一些辅助电器电路等。灯光总开关灯光总开关的作用是跟据需要接通或切断各种灯光电路，以得到所需要的照明。制动开关常用的制动灯开关有液压式和气压式两种。组合开关现代汽车上多采用组合开关。它几乎将电气系统的所有控制开关均集合于组合开关中（点火开关除外），操纵灵活，使用方便。电路控制继电器在现代汽车电路中，往往跟据需要设置一些电路控制继电器，以减小控制开关触点的电流负荷，如起动继电器、喇叭继电器、前照灯继电器、雾灯继电器等。这些继电器与电路的连接方式可分为接线柱式和插头、插座式。继电器在结构上由一个电磁线圈和一组触点组成，触点可以有一对、两对或多对，这些触点又可分为常闭触点和常开触点。这些继电器的电磁线圈电路，受相应的电路开关控制。当电磁线圈电路被电路控制开关接通时，磁化铁心产生吸力，使常闭触点张开或常开触点闭合，以完成各自功能。保险装置为了防止用电设备或连接线路发生短路，损坏电源、用电设备和线路，在电源与用电设备之间都串联保险装置。熔断器熔断器能长时间承受设备额定电流，当超过额定电流以后，熔断器即刻熔断。超过额定电流值越大，熔断时间越短。熔断器只能一次使用，熔断后必须跟换。中央配电器（熔断器盒）为便于检查或跟换熔断器，汽车上常将各电路的熔断器集中安装在一起，形成一只保护数条至数十条电路的熔断器盒。现代汽车将各种控制继电器与熔断器安装在一起，组成整车电气线路的控制及电能配给中心，即所谓中央配电器。第二节FD新系列叉车电气线路叉车的电气元件用不同颜色的电线连接。电线之间通过接插件（2类）连接或与连接柱用螺纹紧固。图片第七章集装箱正面吊运机集装箱正面吊运机是近些年发展起来集装箱装卸机械。它具有轮胎式行驶系统和液压驱动的伸缩吊臂，配备集装箱吊具，一般可吊装四个箱高，有的可达到5个（图8-25）。为了保证集装箱正面吊能咱全工作，使之在正常操作下不会发生危险，一般应有下述几种保护装置。（安全保护电路如图8-26）。防倾覆保护装置防倾覆保护装置如图8-27所示。此机的后桥是半刚性悬挂的，共有两个后桥，每个后桥安装两个车轮。后桥的支撑结构如图。后桥平板前端用前铰轴与车架铰接，后部通过压板和大橡胶缓冲垫构成弹性支撑。平板底部与架之间有一个小型橡胶缓冲垫。当行驶颠簸产生冲击时，小型缓冲垫产生缓冲作用，使车架与后桥间不至发生刚性撞击。在车架与两个后桥之间设有两个行程开关。当吊机的前倾力矩造成后轴载荷减少到4T时，行程开关动作（参看电路图），使最大前倾力矩限位开关关闭，继电器J2通电，常开触头闭合，从而使达到最大前倾力矩的红色信号灯（设在仪表盘中央）闪亮。如继续伸出臂架或俯出臂架，继电器J1通电，其常开触头接通，电磁溢流阀通电，使油泵1卸载。此时臂架不能伸缩、俯仰，吊具不能旋转，防倾覆恢复按钮上的红色指示灯亮。为了恢复正常状态，必须按动防倾覆恢复按钮，并要操纵能产生最大倾覆力矩的手柄（臂架俯下或臂架伸出手柄），使臂架俯下或伸出行程开关断开，继电器J1断电，电磁溢流阀断电，油泵1加载，“防倾覆指示灯”熄灭。这时，可以操纵臂架缩回或仰起，使后桥与车架间的防倾覆限位开关脱开，继电器J2断电，达到“最大前倾力矩”的信号灯熄灭，恢复正常状态。如因维修或实验等，在发生最大前倾力矩后还需要继续伸出或俯下臂架（或用其他方式在臂架前端加载），则要按下“切断防倾覆按钮”，使继电器J1断电，电磁溢流阀断电，油泵1可以加载，进行管架和吊具的各种操作，并使前倾力矩继续加大。此时吊机的最大前倾力矩保护装置失去作用。但这种操作必须十分谨慎地进行。旋锁动作保护装置只有当吊具的旋锁箱底面落在集装箱角配件的顶面上，旋锁才能动作。如图8-28所示，在旋锁轴旁边，装有带挡环的控制销。当吊起集装箱后，旋锁箱与集装箱角配件有1至2cm间隙，控制销头部伸出旋锁箱底面。这时控制销上