电气基础知识-2课件

电气基础知识（电气系统的构造、机能)11.机电系统的构成1-1构成要素学习机电部品的构造、机能前，简要说明一下机电一体化的概要，以掌握一些基本知识。1-1-1什么是机电一体化机电一体化这个词汇是日式英语，其词源一般公认为是“机械”与“电子”并成的，是指用电子技术控制机械装置的技术用语。机械(英语)[机构、机能装置]电子学(英语)[电子工程学]融合机电一体化(日式英语)[在机械和电子领域融合的工程学]21-1-2工程机械的机电一体化在工程机械中应用机电一体化称为机械的机电一体化或机电工程机械，它基本上使用以下控制要素。[物理量]*压力*温度*速度*变位*其他1-1-3机电一体化的4要素构成机电系统的4要素叫做“机电一体化的4要素”。机电一体化系统与人体机能相似，对比图如下：3机电一体化的4要素在车辆配置上的相互关系，加以形象化，即可用下图表示。控制器分成好几个，比起一体型控制器，它更便于故障时更换个别的单元。51-1-4工程机械机电一体化的目的工程机械机电化的目标大致可分为下述5项。工程机械机电化的5个目的主要实施例(1)增加新机能无线电操纵、无人化装置、自动装置化设备(2)作业的高精度化自动水平装置、工作面精整平、挖取机能(3)节约能源，提高作业效率自动降档装置、履带滑动控制装置(4)提高机能率车辆仪表系统、保养仪表(5)提高安全性OSS系统、三方向作业范围设定系统61-2传感器1-2-1传感器的作用传感器的作用是在测量及控制中，能监测其对象的状态，并变换成对应该状态的电气信号。传感器即检测器的意思，也有的把传感器称作转换器，转换器就是信号转换器的意思。传感器的作用与人类的五官很相似，下表就是人类感觉与对应传感器的例子。近来，随着电子工业的发展，传感器也有很多用半导体材料，正向小型化、高精度化发展。人的感觉人的器官媒介物理现象半导体传感器视觉眼光光电变换元件光电池光电晶体管光晶二极管听觉耳声波压电变换元件压电元件压敏电阻元件感压二极管触觉皮肤变位、压力变位变换元件应变传感器温度热电变换元件热敏电阻热电偶嗅觉鼻分子吸附气体传感器71-2-3传感器的特性传感器要根据用途选择具有最佳特性的，在机电车辆上，除精度以外，还使用耐振动、耐冲击、耐灰尘、耐水、耐腐蚀的。1-2-4传感器的种类传感器的种类据说达2万种，分类的方法也有许多，其中有一种分类法是传感器输出什么形态的信号。下表是工程机械中传感器输出信号的形态来分类的。9信号形态监测对象监测部各种商品的使用例PCWALWHD模拟压力可变电阻器气压应变仪工作装置液压液压、气压长度电位计大臂长度角度电位计工作装置角度大臂角度温度热敏电阻E/G水温E/G水温E/G水温E/G水温液量可变电阻器燃料量燃料量燃料量燃料量、气压位置电位计E/G节流阀E/G节流阀E/G节速阀E/G节流阀脉冲回转电磁感应器E/G转速车速车速E/G转速交流发电机E/G转速E/G转速ON-OFF压力电气接点E/G油压E/G油压E/G油压E/G油压压差限位开关滤芯堵塞滤芯堵塞簧片开关滤芯堵塞长度电气接点大臂收进温度热控开关变矩器油压位置限位开关行走操作杆中立卷扬机螺旋卷绕卸车浮子簧片开关制动磨损防撞开关定位器光控开关变速杆霍尔IC变速操作杆变速杆液量簧片开关油量、水量油量、水量油量、水量油量、水量电极电瓶电解液量流量簧片开关延缓制动器流量10信号形态是模拟和脉冲时，还可分类为发电型和受电型。分类代表例发电型传感器(传感器内部发生电气)电磁传感器式转速传感器热电偶式温度传感器受电型传感器(接受外部电气使其变化)电位计式角度传感器热敏电阻式温度传感器另外，接点输出的传感器可分类为NC型和NO型。分类动作内容NC型（常闭型）正常时接点关闭，电流流动异常时接点开放，电流停止NO型（常开型）正常时接点开放，电流停止异常时接点关闭，电流流动车辆仪表系统多半使用NC型传感器，其理由是如果电流停止后即异常，那么不仅在传感器测出异常时，连信号线断线、接插件脱出而引起电流停止时，也能测出异常，因此提高了安全性。NO型是电流流动时异常，因而在信号线断线及接插件脱落时，无法测得异常。111-2-7挖掘机传感器的例子(1)转速传感器*也叫电磁传感器它利用电磁感应作用，接近电磁传感器，由于靠近或离开转动磁体的叶片使磁通量急变，这样，传感器内的传感线圈上产生电压，该电压与转动速度成正比，因而当作传感器使用。电磁传感器的输出电压随间隙、叶片转速而变化，尤其是间隙增大后输出电压极端下降，所以更换传感器时，调整间隙很重要。调整间隙通过机体外侧的螺钉部实施，达到规定间隙后用锁紧螺母固定。认真阅读装修手册，要调整到规定的间隙并加以按装。[使用例]发动机转速1.线圈2.磁铁3.终端4.螺母5.接插件13按装上发动机的例(2)液压传感器液压传感器是把液压回路的压力变换成电压，并把模拟信号输送给控制器的传感器。[使用例]液压泵压力141.电压增幅器(放大器)2.引线3.接插件4.法兰5.压力检测器6.压力导入管GND输入(+24V)输出(1-5V)15传感器输出电压压力P(kg/cm2)①自卸车的液压传感器等②挖掘机的液压传感器等V=P*O.OO8+0.517(3)压力开关检测液压回路压力，以规定压力使开关动作（ON或OFF）的传感器。开关的接点方式有NC型和NO型，回路也有超过规定压力时开关才动作的回路和规定压力以下时开关动作的回路。[使用例]PPC液压开关（施加液压则ON）机能*PPC梭阀上装有8个，从PPC压上检测各调节器的操作状况，并送至泵控制器。规格接点构成：NO接点动作（ON）压力：5.0±1.0kg/cm2复原（OFF）压力：3.0±0.5kg/cm21.插头2.开关3.接插件18[使用例]机油压力开关（施加油压则OFF）1.插头2.接点环3.接点4.膜片5.弹簧6.端子机能*按装于发动机机体，膜片感知机油压。在规定压力以下时，开关呈ON状态，使继电器工作，使输出成OFF，保养仪表闪亮，警告异常，或者报警灯和蜂鸣器同时发出警告。19电阻温度特性例[PC3型系列、WA系列的水温][油温表用]热敏电阻(KΩ)21(5)角度传感器挖掘机上有检测回转机架与大臂角度及大臂与斗杆角度的传感器。当然因档次关系也有没装的。[使用例]大臂角度、斗杆角度1.接插件2.盖3.电位计4.接头5.编码器6.隔片NO信号名1编码器电源2编码器GND3编码器A相4编码器B相5编码器Z相6电位计电源7电位计GND8电位计输出接插件信号表22机能*角度传感器按装在大臂底部和大臂顶部，检测各工作装置的角度，输向GX控制器。*大臂底部用来检测大臂角度大臂顶部用来检测斗杆角度*电位计和编码器的2个传感器用联结器连接，通过对照2个信号成冗长构造。(6)堵塞传感器发动机空气滤芯堵塞后，吸气压力（负压）大于规定值，这时发出信号的传感器。[使用例]空气滤芯堵塞传感器23(7)位置传感器也称燃料表[使用例]燃料表1.旋钮2.表盘3.弹簧4.球5.电位计6.接插件机能*按装于仪表板上。*旋钮下面按有电位计，转动旋钮时，电位计的轴就转动。*电气调速控制器流动的是5V电源电压随着轴的转动，电位计内的可变电阻器的电阻值变化，随之变化的电压值作为信号，输送至电气调速控制器。*右图中除去斜线条区都是信号。25(8)油位传感器(1)

[使用例]发动机油位传感器1.接插件2.支架3.浮子4.开关机能*按装在机油油盘及液压油箱的侧面，低于规定值时，浮子下降，开关呈OFF状态，保养仪表灯内亮，警告异常。检查灯也同时发出警告。26(9)油位传感器(2)也称燃料传感器为了了解剩余的油量而检测油位的传感器。[使用例]燃料表1.接插件2.浮子3.斗杆4.壳体5.弹簧6.接点7.膜片机能*燃油传感器按装在油箱侧面，根据油的剩余量浮子升降。浮子的动作通过臂使可变电阻作动，把信号送至副仪表，显示剩余油量。另外，保养仪表的显示到达规定位置后，使警告灯闪亮。271-3-3反馈控制先看一下人驾驶汽车进行速度调节。下图中，司机要把汽车速度控制在60km/h，目视车速表是50km/h，因此向脚发出指令加速，结果汽油和空气的混合喷射量增加，车速上升至60km/h。这样，信号从结果（50km/h时速）返回至原因（踩油门），就称为反馈。29上图用方块图表示的话，各自的机能、关系就很清楚，下面用方块图（也称框图）表示。下图表示希望车速60km/h时，实际车速如何变化并达到的。①是油门踩入角度小于与车速差时。

30②是油门踩入角度大于与车速差时。

③是油门踩入角度正适合于车速差时。④是把希望车速与实际车速的差和油门踩入角度之间的关系，分成上述的①、②、③表示，这个直线倾斜角叫增益。31所谓好的控制，是说下图中加速时间、达到目标时速的时间，也即应答时间要尽量的短，达到目标值与现在值的差即稳定偏差要尽量的小。控制器综合把握了包含控制对象负荷、传感器、调节器的各自特性，设计并调整至能够进行好的控制。32上述的反馈控制系统一般地用方块图表示的话，如下图：331-3-4程序控制程序控制是按照事先指定的顺序，逐时进行各阶段控制的方法。主要是使用继电器、OR回路、AND回路、NOT回路等逻辑回路进行控制。下述时间图表示车辆仪表盘动作模式。34*键开关旋转至ACC位置时，作动开始……①。所有的车辆异常警报灯亮起、蜂鸣器响起3秒钟……作动检查模式3秒过后，工作开始检查项目的异常警告灯闪亮……工作开始检查模式*键开关转至开始位置，曲轴转动开始……②*充电电压达10V以上或机油压力达1.3kg/cm2以上……③非紧急项目有异常的话，该位置的警报灯闪亮。紧急项目有异常的话，该位置的警报灯闪亮，蜂鸣器响起。以上这样，程序控制中事先决定下一步要做的控制动作，与前阶段控制动作结束后，或动作后经过一定时间转换做下一动作时，根据控制结果，选定下一步应做的动作后转换为下一阶段，组合起来进行的较多。351-4执行器1-4-1执行器的作用调节器的作用是把控制器的电气信号转换为动力，使机械转动。1-4-2执行器的机能执行器的机能是转换动力和进行控制。36*一般所说的执行器，往往是指上图那样装置的单件，也有几个装置组成总成的。机电车辆中所说的执行器指装置单品。*象上图那样，经常检测动作结果与希望设定值相差多少，并把该信息反馈，调节驱动量，保持最小误差的机构叫作伺服机构。1-4-3执行器的种类和特色执行器的种类可大致分为电气式和电气、液压式，其代表性的机器和特色如下表。执行器电气式DC马达(进行精密控制)AC马达(驱动力大)电气、液压式伺服阀(以精密控制驱动大负荷)比例阀(简易伺服阀)ON-OFF阀371-4-4电气式执行器电气式执行器是把电气信号作为动力源直接驱动机械装置，其基本动作是直线运动或回转运动。(1)AC马达AC马达作为调节器进行精细控制，但它更适合作为动力装置来驱动大负荷。它可代替发动机装在车上，作为电力驱动方式的工程机械，使用于限制排气的地方或电力丰富的矿山。(电动式推土铲、电动式挖掘机等)(2)DC马达DC马达适合于精密控制，因而它作为机电车辆的执行器，多用于发动机的节流控制上。381.调速器杆2.杆3.止动器(全速侧)4.止动器(停止侧)5.调速器马达例：电子调速马达(脉搏冲马达方式)39[使用例]PC系列电子调速器1.电位计2.盖3.轴4.防尘圈5.轴承6.马达7.齿轮8.接插件4041没有位置偏差没有位置偏差定子A相B相C相D相E相电流机能：*电气调速控制器的驱动信号使马达转动，控制喷射泵的调速器杆。*动力源马达使用步进马达(也叫脉冲马达)。*为了监视马达的作动，按装有反馈用的电位计。马达转动通过齿轮传输至电位计。作动：（1）马达停止时*马达的A相、B相都通电，马达上产生保持力矩。（2）马达转动时*脉冲状电流从电气调速控制器流向A相、B相，与脉冲同步转动。42431-4-5电气、液压式执行器这种方式的特点是，定位控制精度比电气式差(1～5μm)，但由于使用液压，小的能量（电流）能控制大的负荷，是工程机械中广泛使用的方式。(1)伺服阀（电气液压伺服阀）定位控制能达到高精度，但由于成本高，不耐灰尘，所以工程机械中不大用。（用于工作机械）(2)比例阀（控制阀）也叫简易伺服阀，它补充了伺服阀的缺点，大量使用于工程机械的机电一体化。工作原理是线圈电流变化，使滑阀工作，从而使流量、压力成正比地变化。例：流量比例控制阀构造*基本上是带手动形压力补偿的流量控制阀的节流阀通过直流电磁阀比例电磁式地可调整开度。使直流电磁阀的吸引力与弹簧力相平衡，这个平衡位置就是节流阀的开度。*在节流阀与电磁阀间通过先导滑阀，用先导阀控制节流阀前后的压力，从而调整开度，也有的是用小的电流输出，控制大的流量。44(3)ON-OFF阀与比例阀不同，它是使超过定值的电流流经电磁阀，产生电磁力，并胜过弹簧力，从而决定滑阀的位置。1.电磁阀总成2.下推销轴3.弹簧4.弹簧挡板5.滑阀6.阀体7.弹簧挡板8.弹簧9.塞A孔P孔B孔451-5显示面板1-5-1显示面板的功能显示面板用来告知驾驶员车辆的状况，在显示状态的同时，如有异常发生则发出警告，唤起驾驶员的注意。例如，冷却水温的变化用水温表来显示，异常升高时，红灯亮起，报警蜂鸣，警告发生过热。显示面板也有“监视面板”，“监控器”等别的叫法。1-5-2显示面板的功能最近的显示面板的功能，不光显示车辆的状况，带工时计和故障内容情报记录功能的车辆在增加，不同的机器，还有带销售商和服务中心电话号码的存贮的。因此，为了在显示面板的修理或更换时不至于失去这些重要情报，要认真阅读装修手册，注意认真对待。仅因为切断了电源线而导致所有信息的丢失也有发生过，因此拆电瓶时也要注意。此外，显示器与操作开关合为一体，并称“显示面板”，其实显示功能与操作功能不同，尽管合为一体，但“显示功能”中不包含开关的切换。461-5-3表示方法(1)用指针表示模拟显示的一种。象燃料剩余量，适用于只要给出大致的量的场合。燃油还剩多少升，与其用精确的数值表示，不如用满箱、半箱、近近空等大概的量来表示更直观。还有，状况变化快而读取数字不容易的场合，也是用指针较合适。例如对发动机回转速度和增压压力这些变化快的为好。47(2)用数值表示数字显示的一种。与指针成相比，在短时间内要读出正确数值的话，用数字显示好，但对变化太快的信号不适用。例如，对行走速度这样变化慢而又要确切知道的场合较好。右图为用数字而非指针表示车速的例子。(3)OF-FF表示数字显示的一种。对于标准值而言是否正常的判别方法。例如：发动机机油压力、空气压力是否到了标准值以下等这些场合适用，表示方法有灯的亮灭或蜂鸣。在紧急的场合还有通过控制器、执行器来使机器自动停下。1.空气压力低报警灯2.变矩器过热报警灯3.发动机油压报警灯4.充电电压报警灯5.预热指示灯48(4)段图表示可称为模拟的数字显示。把段图以一个一个段为单位来看，则表示在一个一个标准以上（以下），也可看作是连续的ON-OFF显示。因为段排列看，容易产生量的感觉，也适合于发动机转速这样变化快的情报。另外，还适用于剩余油量等大致量的表示。数字显示器和指针式仪表如果要放在同一个面板上，会给设计与制造带来诸多不利，因此用段图来显示的显示面板不断增加。PC200-6的例491-6线束1-6-1线束的目的起连接传感器、控制器、执行器、面板并传递信号的作用。1-6-2线束的功能能束相当于人的神经。只要一根电线或一个接头针脚有接触不良，整个系统就不能正常工作。线束就担任如此重要的作用。因此，我们也要非常仔细来对待，而实际又如何呢？实际上有许多被拉被踩及粗暴对待，结果产生故障，故障诊断又困难。事实上，现场上的许多故障是由线束引起的。因而，对线束的知识要进一步加深认识，注意正确的处理方法。1-6-3线束的构成线束的一般构成如下图所示。50接头在线束和电器元件或电线与电线连接时使用。接头分阴、阳，判别方法因针脚的形状而异。接头的外形不是判断阴阳的根据。其它公司有用外形来判断阴阳的，但小松是依据针脚来判断。外体：阴侧针脚：阳侧阳接头外体：阳侧针脚：阴侧阴接头511-6-4线速作业时的注意事项为了车辆能长期保持正常性能，防止故障于未然，必须进行正确的操作、检查、故障诊断、修理。本章就这些作业中，特别是机电一体车的正确作业方法，提高修理质量为目的，叙述“电器零件的处理方法”。1)线束、接头的处理方法线束由装置间的连接线、连接、分离线的接头和线的保护品、管子构成。线束与装在箱合中的其它电器装置相比直接受到雨水、发热、振动的影响，另外在检查和修理时常常拆下来，容易变形、受损伤，因此作业中要注意。52线束的主要故障①插头接触不良(插头和插座接触不良)由于插头与插座未插好，或由于插头或插座变形而位置没有对准，或接触面被锈蚀或氧化等，都有可能导致接触不良。②连接器的压接或钎焊不良连接器的针脚和插座的针脚在压接端子或钎焊接触，若电线受力太大而连接部位剥离会导致接触不良或断裂。③电线断开如果手持电线拔开连接器，或用吊车吊起还连接电线的部件，或有重物撞在电线上，都有可能导致压接部分剥离或焊点损坏或电线断裂。53④高压水进入连接器连接器是防水结构（防浸结构），但若有高压水直对连接器喷射，则水可能进入连接器内。由于连接器是防水结构，水不容易进去，当然也就不容易排出。因此若有水进入连接器，针脚就会因为水短路。为此，若连接器内进水，接通电源前应立即干燥连接器或采用其他措施。⑤连接器上有油或污物如果连接器上有油或在连接器或插座的接触面形成油膜，因油不导电，将会导致接触不良。若连接器上粘有油、油脂或污物，用干布擦去或用压缩空气吹干，并喷上触点复原剂。★擦连接器的接合部时，须小心不得用力太大或使针脚变形。★如果压缩空气里有油或水，则触点会变得更脏，故使用压缩空气清洁之前要将其油和水清除。542)连接器和导线线束的拆卸与安装及干燥*拆开连接器①拆开时手握连接器。拆开连接器时须手握连接器而不是电线。若连接器用螺钉固定着，则应完全松开螺钉，然后一手握连接器，一手握插座平等拔开。连接器有一个锁止挡片，用拇指按压挡片并推动连接器。★决不能用一只手拉拔。②已拆开的连接器的处理拆开连接器后用塑料袋装好，防止任何灰尘、油或水进入连接器内。★如果机器拆开之后放置很长一段时间，则容易发生接触不良，故必须把连接器装进塑料袋里。55*连接连接器①外观检查连接器1)检查连接器针脚（接合处）是否有油、脏物或水。2)检查连接器针脚是否有变形、接触不良、锈蚀或损坏。3)检查连接器外表是否被损坏或断裂。★若连接器上有油、水或脏物，则用布擦去。若连接器内进水，则用吹风机吹干，但须小心不要太热，否则会导致短路。★若连接器被损坏或断裂，则应更换。②将连接器安装牢固正确地对准连接器位置，牢固地插入。若连接器带锁止挡片，推压连接器直至听到挡片“咔嗒”嵌入声为止。56③橡皮套隆起与导线线束错位的校正带有橡皮套的连接器，必须校正橡皮套的隆起。另外导线线束或线夹位置不对时，必须校正到正确位置。★如果连接器不容易改正，则可把夹子拆下并调整位置。*导线线束的干燥若导线线束上有油或脏物，则用干布擦去，不得用水或水蒸气洗涤。若必须用水洗时，不得用高压水或蒸气直对导线线束。若有水进入连接器，必须做以下工作。①拆开连接器并用干布擦去水。★用空气吹干连接器是危险的，因为空气中的油可能导致接触不良，因此要使用完全除去水和油的压缩空气吹干。②用干燥器烘干连接器内部若连接器内进水，可用干燥器烘干。★使用干燥器烘干虽然很好，但连接器和连接器附件容易受热变形和损坏，请注意调整吹风时间。57③对连接器进行连通试验烘干后，在线束拆开状态下，对连接器进行导通试验，检查针脚之间是否有由水造成的短路。★连接器完全烘干后，喷上触点复原剂，并重新组装。582.电路图的读法2-1读图要点(1)牢记电路符号，因此一看到符合，脑子里就想起这有什么功能。电路图里，元件旁还写有元件名称，要理解此元件是什么东西。(2)电路中的符号表示下面的状态①电源断开状态②控制器或电路停止状态（常态）③手离开状态④复位状态(3)原则上阳侧接头为电源来电侧。592-2信号序号象车吊这样线数较多的机种，如果一根一根线束画电路图，那电路图会又大又复杂，不易判断，因此用一根线代替多根线。