工程机械全车电气系统模拟试验台的研制

张正华 杨长征 吴永健

摘 要：参照常林956装载机的全车电气系统，研制了适合其工作原理演示和故障诊断的模拟试验台，根据教学演示和故障排除练习的要求，设计了翻转式试验台；同时将原来的压力传感器等信号源替换为清洁环保的压缩气体。该试验台的研制满足了工程机械使用与维修培训的硬件需求，实现了电气系统原理学习和故障维修练习的有机统一，提高了维修人员的学习效率。

关键词：工程机械；电气系统；装载机；试验台

中图分类号：U415.5 文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.07.002

1 概述

近年来，随着我国经济的持续发展和农业基础设施建设进程的加快，各类工程建设施工中的机械电气设备越来越多。工程机械电气设备的质量在国民经济建设中的作用越发突出，我国工程机械目前的市场保有量连续破新高，已超过700万台，工程机械的售后服务水平迫切需要提高，尤其是电气系统的故障诊断与维修，直接影响了设备的使用寿命和工作效率。

2 试验台设计

工程机械行业的发展急需大量合格的高素质的服务人才，而目前工程机械类专业建设与其他交通类专业相比，存在硬件设施，特别是实训设施较少和落后的弊端。针对工程机械结构庞大，电器元件隐蔽分散的特点，难以实现整机电器元件的现场实物培训，工程机械整车电气系统仿真实验台，可以达到实验室内的直接实验的目的，满足工程机械电气系统模拟培训的要求。该装载机全车电气系统试验台具有以下学习功能：

完成956装载机整车电路的学习：全车电路的学习是工程服务人员理解整车电气系统和进行电气故障维修的基础，本试验台真实模拟了常林956装载机的全车电路，学员可在本试验台进行全车电器的连线练习，对照整车电路，理解各用电设备间相互连接关系。

完成电气故障排除的学习：工程机械设备具有单价高，设备体型大，实车运行耗费高，整车电器元件分散且不方便维修等特点。本试验台的研制可克服以上困难，把工程机械电气故障排除的学习移到试验台上进行，可让学员交互完成工程机械常见故障的设置和故障的排除练习，既练习了本领，又节约了开支，学习环境也较实车更好。

2.1 系统设计

试验台以工程机械行业最具有代表性的装载机为例，以我院“常林班”校企合作资源为条件，设计956装载机电气系统仿真试验台，系统包括装载机全车电器元件、台架、面板及全车电路总成等，如表1所示。

2.2 台架设计与部件安装

为方便学生理解装载机电气线路的走向和电器元件间的相互关系，试验台设计成了翻转式。通过铰链连接和销轴配合，可以实现试验台水平和竖直两种状态演示，对学员在试验台上进行练习和故障诊断提供了便利。

部件采用支架固定，螺栓连接的方式。运动件包括起动机、发电机，采用有机玻璃封闭起来，既保证工作时的安全，又方便学员观察。试验台线束的布局包括整车电气系统线束图上的所有内容，导线规格参考JB/T8139-1999公路车辆用低压电缆（电线）的国家机械行业标准，线号与系统电路图上所注一致，颜色除搭铁线为黑色外，其他设备所用线根据需要进行选择。

试验台线束设计与常林956实车基本一致，由于电器元件搭铁方式无法通过车体，所以搭铁线路设计较实车复杂，搭铁线布置于台架下方，避免了台面线束杂乱和搭铁不良，方便故障设置和维修。

3 故障分析

电器设备常见的故障有传感器故障，充电报警灯、转向信号和机油压力报警灯发生故障等，系统常见故障车辆无法启动，整车无电等。电气故障诊断原则遵循从易到难、由外到里的顺序逐个排除。以下以常见的两种电气故障在试验台上的排除过程进行说明。

3.1 信号系统故障排除

信号系统常见的故障有转向信号和电喇叭等的故障，以本试验设置转向灯不亮为例，学员故障诊断步骤见图1。

3.2 启动系统

本试验台可对整车系统故障排除进行模拟，以启动系统为例，原理如图2所示。预设故障案例起动机不转。

故障排除方法为，首先接通试验台前照灯，若灯亮说明电源系统无故障，进行第二步检查，否则检查电源系统；第二步，故障可能在起动机、电磁开关或外部电路中，可用跨接线短接两个主接线柱，若起动机不转，则电动机有故障，若起动机空转正常，则说明电磁开关或控制电路有故障。最后，若确定是电动机或控制系统故障，则进行进一步检修或更换。

4 结语

随着工程机械自动控制的发展，工程机械上电器元件越来越丰富，维修难度也越来越大，这就为后续的工程机械维修服务提出了更高的要求，单纯依靠经验和口手相传的服务人员培训方式，已经不适应现代工程机械维修人员的培养，工程机械维修领域迫切需要高技能型服务人才。本试验台的研制成功，解决了工程机械电气系统维护人员培训存在操作难、效率低和成本高的难题，为后续高级工程机械电气维修人员的培养，提供了硬件支撑和发展思路，解决了工程机械维修人员培训的硬件设施不足，为培养高技能人才提供了参考。

参考文献：

[1] 邵文博.浅析工程机械电气系统设计和常见故障分析的方法[J].叉车技术，2013（3）.

[2] 张凤山.小松WA380装载机电气控制系统[J].汽车电器， 2005（11）.

[3] 张驰云.现代轿车电器系统演示及实验装置研究[J].实验室研究与探索，2004（2）.

[4] 徐长英.汽车电器实训室建设的探索与实践[J].科技信息，2009（27）.

[5] 何永军.工程机械电气系统线束设计[J].工程机械与维修，2014（11）.

[6] 张永辉.汽车电器实训平台研究[J].西安航空学院学报，2013（5）.