小松挖掘機全車(chē)電器教學(xué)實(shí)訓臺設計分析

機電一體化技術(shù)把電子元器件的信息處理和自動(dòng)控制等功能運用到工程機械裝置中去，在實(shí)現節能、和操作性等控制技術(shù)功能和效果的同時(shí)，對工程機械相關(guān)人員提出了更高的要求。實(shí)踐與理論相結合，使相關(guān)人員的工程實(shí)踐能力得到提高，將成為一項重要的課題。
1、挖掘機實(shí)訓臺的設計要求
通過(guò)企業(yè)調研及對工程機械維修工職業(yè)標準的分析，挖掘機電器系統維修崗位*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、基本結構、零件名稱(chēng)和作用；③ 對工具和儀器設備有簡(jiǎn)單的維護和檢修能力，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(jiàn)故障的檢修方法。
以上述崗位職業(yè)能力為導向，以挖掘機全車(chē)電器及控制系統仿真實(shí)訓為基礎，制定出的實(shí)訓臺設計思路是：實(shí)驗臺不僅要滿(mǎn)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(kāi)發(fā)，以此來(lái)鍛煉學(xué)生們工程實(shí)踐應用的能力。
2、挖掘機實(shí)訓臺研發(fā)過(guò)程
2.1機型選擇
小松挖掘機是挖掘機行業(yè)的機種之一，具有節能的管理系統，其發(fā)動(dòng)機控制精度高、故障率低。故選擇這種機型開(kāi)發(fā)實(shí)訓臺。
2.2實(shí)訓臺的總體設計
在查資料、分析電路的基礎上，優(yōu)化了電器、電控線(xiàn)路圖，設計出實(shí)訓臺的總體方案，它主要由以下兩部分組成。
（1）電器設備部分：包括電源系統、發(fā)電機系統、啟動(dòng)系統、燈光系統、雨刮系統、信號系統（大量傳感器） 、點(diǎn)煙器、喇叭、收音機音響系統等，如圖1所示。
（2）電控設備部分：包括液壓自動(dòng)控制系統、自動(dòng)空調系統、發(fā)動(dòng)機轉速自動(dòng)控制系統、自診斷系統、儀表信息系統等，如圖2所示。
小松全車(chē)液壓電控系統教學(xué)實(shí)訓臺和電器系統教學(xué)實(shí)訓臺兩部分通過(guò)數據連接線(xiàn)進(jìn)行信息通訊，實(shí)現設備的整體功能和控制。

圖1電器設備部分

圖2電子控制設備部分
3、研制過(guò)程中的難點(diǎn)及解決方法
3.1發(fā)電機運轉與啟動(dòng)系統不同步
實(shí)訓臺由大功率交流電動(dòng)機（模擬發(fā)動(dòng)機動(dòng)力）驅動(dòng)發(fā)電機，由總開(kāi)關(guān)控制電動(dòng)機工作，當先打開(kāi)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)再開(kāi)電動(dòng)機電源時(shí)，監控器經(jīng)常報發(fā)電機故障，發(fā)電機運轉與啟動(dòng)系統不同步。針對這一問(wèn)題，設計了一套自鎖控制電路，啟動(dòng)檔作觸發(fā)信號，控制電動(dòng)機，實(shí)現了同步控制，符合原車(chē)控制邏輯。
3.2發(fā)動(dòng)機轉速的模擬與同步
用線(xiàn)切割技術(shù)加工曲軸信號盤(pán)一周的128個(gè)凸齒（原車(chē)信號盤(pán)與飛輪一體，體積大而笨重） ，用變頻調速電動(dòng)機帶動(dòng)，使信號輪的轉速與調速器電腦預設的轉速實(shí)現同步。
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備，使用了大量傳感器，實(shí)訓臺只采用了電控系統部件，即使連線(xiàn)正確，很多功能也是不能實(shí)現的 。
針對這一問(wèn)題，我們在實(shí)車(chē)上采集動(dòng)態(tài)的工作數據，制做了電子信號模擬器，電子模擬器產(chǎn)生的信號參數必須和實(shí)際工況相匹配。模擬參數包括信號的類(lèi)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?。?、信號的頻率等。