工程机械电气系统设计与故障分析陈挺

工程机械电气系统设计与故障分析陈挺

陈挺

（广东埃华路机器人工程有限公司）

摘要：随着经济发展的加速，人们的生活需求也在增加。对智能化、多功能工程机械的需求越来越大，工程机械电气设备的种类也越来越多，工程机械电气系统的设计环节越来越复杂，安全可靠性是工程机械电气系统设计的核心内容。文章主要对工程机械电气系统的设计和故障进行分析和研究，旨在提高工程机械电气系统的安全性和实用性，满足人们日益增长的物质文化需求，促进社会经济的进一步发展。

关键词：工程机械；电气系统；设计；故障分析

在电气系统设计的过程中，设计方法是设计好电气系统的关键，应严格控制设计的各个环节，以提高设计的可靠性和可行性，只有这样，才能减少设计误差并提供具有最佳性价比的系统设计。如果设计方法在设计过程中是最重要的，那么故障检测和分析在系统的实际运行中就更加重要。

1.电气系统的组成部分

工程机械的电气系统主要包括仪表、电源电路、照明系统以及指示器等内容。下面分别说明工程机械电气系统的内容：

1.1仪表

在工程机械设计当中，主要应用的仪表有电压表、冷却液温度表、变矩器油温表、传感器等几类组成，在定位高端的工程机械设备，还包括一些传感器、转速表、车速表等，可以依据不同的机械设备类型进行合理的选择。

1.2电源电路

工程机械的电源电路一般是直流电源电路，其主要有12伏和24伏这两类直流电源电路。直流电源电路的主要构成内容是电锁、保险、蓄电池、起动机、发电机以及电源总开关。

1.3照明系统

照明系统主要作用是为整机工作时提供信号和报警指示,以及在夜间工作时提供照明。常见的照明系统由前组合灯、后组合灯、工作灯、顶棚灯和报警灯组成。

1.4指示器

工程机械设备中指示灯是最常用的指示器，使用时通常和仪表组合在一起。指示器的主要作用是为机械设备的操作人员提供指示信息和提醒功能，从而保证机械设备的正常运行以及相关作业人员的安全。

2.工程机械电气系统设计

2.1原理图设计

工程机械电气系统设计时，最基本的就是原理图的设计。原理图的的设计主要是对工程机械的功能进行定位和描述，以此来完成工程机械的原理图设计，原理图的设计应注意对各个细节的设计，尤其是原理图上所采用的符号、标志等，都是代表着不同的元器件和线路的设计。另外，还可以采用插件空位或插件的方式来对整套设计的原理图进行线径、线号的标记，而且，在设计图上还明确对序号进行分区，因为很多工程机械的电器件非常多，而通过序号分区的方式能有效的对复杂的线路、电器件等进行区分，这种原理设计图第一是方便设计者对整体工程机械电气系统的结构区分，二是便于维修者能有效分辨各个部分的元器件。

2.2成本分析

所谓成本分析(costanalysis)，是指利用成本会计和会计中的其他相关信息来分析成本构成，找出影响成本变化的因素，从而找出降低成本的有效方法或途径。在工程机械电气系统设计中，成本分析是指在原理图设计的基础上，根据电气系统的工作环境和技术要求，为电气系统选择性价比高、成本预算合理的电器件或系统。例如，对于装载机，3吨重的电气系统的总成本更适合控制在4000到5000之间。同时，在选择电器件时，必须充分考虑性价比，以便将电气系统的成本控制在预算范围内。

2.3电器件的科学选择

原理图设计好并且对电气系统的目标成本分析确定了以后，就要开始考虑电器件的选择了。在选用电器件的时候，一定要注意其是不是符合国家的相关标准的，是不是满足是错使用的要求的，如果说其涉及到了出口产品，那么还要注意的是出口国家的相关标准和性价比，比如说，针对高寒的地方在选择器件的时候，其标准和质量都要比别的平常的电器件要求高，质量好。电气系统中有几个很重要的器件，比如说，仪表、灯具、蓄电池等等。

工程机械电气系统的不断完善发展，对器件的要求不断的提高，单表的设计已经无法满足其需求，所以数字组合仪表就应运而生了。数字组合仪表利用微控制器作核心数字处理方式，把冷却液的温度与油量油压，小时计和多个报警指示高度集成，对输入的信号进行高精度的快速处理，使其具有稳定性好、精准度高、抗干扰能力强、低耗能等优势，它不像单个的仪表和报警器的组合方式。

而灯具的选择与安装都是需要满足国内土方机械行业，配光性能和外部照明和信号装置的规定安装。举个例子，假如说装载机需要选择合适的前组合灯，包括远光灯、近光灯、转向指示功能的、前防雾灯、后工作灯、示宽、后组合灯（含倒车、制动、转向、示宽功能）。还有就是按照国家的标准要求的话，还需要在驾驶室安装顶棚灯，以此来满足需求。在选择灯具的标准上，除了必须符合标准和要求之外，还要注意考虑其外形的美观度，要与整机的风格相匹配。最后要注意设计一个好的灯架，以此来保护灯具的外壳，避免在操作行车过程中出现的损坏碰撞。

2.4线束的设计

电气系统中另外一个比较重要的设计方面就是线束的设计。电气系统肯定会存在各种各样的电路，为了清晰的看出各种线束对应的作用，就必须在原理图中进行标注，对线束的型号、作用等进行必要的说明。

3.工程机械电气系统的故障分析

3.1传感器故障

传感器的作用是把非电信号转变为点信号，如果传感器出现故障，会导致相应的电气控制系统出现异常现象。在系统运行过程中，电压传感器、电流传感器以及温度传感器共同运作。一旦电压检测出现问题，那么系统中的电压将无法正常的通过，会对相关设备的运行造成不便，而温度传感器一旦出现故障，有可能会造成系统的短路，从而影响设备运行的稳定。

3.2报警灯闪烁

系统中的很多部位都会设置好报警灯，当一些部位发生异样情况时，报警灯就会不停的闪烁对操作人员进行提示。例如，如果机油压力报警灯闪烁，一般是由于电气系统油压过低或者压力开关的故障以及线束的短路造成的，需要检查机油的压力，如果不符合压力标准就要进行维修；如果出现可能是线束短路的问题，就要用电阻检测表，测量电阻，电阻为零证明确实是出现了短路，要及时的更换和维修；如果出现压力开关报警，就要检测压力开关，出现问题要及时更换。此外，充电报警灯出现了闪烁，那么就有可能是电源的供电系统出现了问题，导致发电机发电停止，这时要检查电气系统的发电机，如果非正常运转，那么就应该对发电机进行维修，如果是正常运转状态，那么就一定是中间线路出现了故障，就要对中间线路进行排查检测，以使工程机械电气系统能够正常运行。

3.3机油压力灯异常

电气系统中机油压力过低和压力开关损坏是引起机油压力报警灯发生闪亮故障的主要原因，解决该问题我们通常采取对机油的压力进行测量的方式，如果有异常，需要进行维修工作。另外，线束短路也有可能引起此类故障。解决该问题则需通过检测电阻表，然后观察电阻值，如果阻值为零则表明电路有问题。

4.结语：

总而言之，随着人们对工程机械相应标准的要求不断加强，工程机械产品的数量不断增加，其内部系统的设计规范越来越严格和复杂，导致了越来越多的故障。科学合理的电气系统设计和常见故障分析能有效提高工程机械的整体性能和质量水平，促进其健康稳定发展。

参考文献：

[1]金樱.机械电气系统线束布置与装配原则分析[J].内燃机与配件,2018(22):7-8.

[2]王周忠,邱城彬.工程机械电气故障应急修理方法[J].工程机械与维修,2013(05):191-192.

[3]单新周,许安.工程机械电气系统检测与诊断[J].工程机械与维修,2007(04):156-157.

[4]张小亮,王萌,陈鹏宇.工程机械电气系统线束布置与装配原则[J].建筑机械化,2015,36(01):89-91.