小松挖掘機全車電器教學(xué)實訓(xùn)臺設(shè)計分析

機電一體化技術(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、挖掘機實訓(xùn)臺的設(shè)計要求
通過企業(yè)調(diào)研及對工程機械維修工職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析，挖掘機電器系統(tǒng)維修崗位*的職業(yè)能力為：① 掌握挖掘機電路知識，能夠看懂挖掘機電路圖；② 掌握挖掘機電器、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、挖掘機實訓(xùn)臺研發(fā)過程
2.1機型選擇
小松挖掘機是挖掘機行業(yè)的機種之一，具有節(jié)能的管理系統(tǒng)，其發(fā)動機控制精度高、故障率低。故選擇這種機型開發(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（模擬發(fā)動機動力）驅(qū)動發(fā)電機，由總開關(guān)控制電動機工作，當(dāng)先打開啟動開關(guān)再開電動機電源時，監(jiān)控器經(jīng)常報發(fā)電機故障，發(fā)電機運轉(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，實現(xiàn)了同步控制，符合原車控制邏輯。
3.2發(fā)動機轉(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
挖掘機是一臺機電液一體化的精密機械設(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。