挖掘机电液控制系统演示文稿

【知识准备】挖掘机的结构与工作原理 1.液压挖掘机结构特点
液压挖掘机在各种工程建设领域，特别是在基础设施建设 中所起的重要作用越来越明显，是工程机械行业中产销量 最大、增长率最高的产品之一。随着挖掘机技术的不断进 步，市场上挖掘机品牌的增多，为用户选购和使用挖掘机 提供了更多的选择。
4 第四页，共一百零一页。
警电路微机控制模块组成如图 6.9所示。
18 18
第十八页，共一百零一页。
19
19 第十九页，共一百零一页。
20
20
第二十页，共一百零一页。
（3）油门电控系统电路分析 ①油门电控系统的组成
油门电控系统由微机电子调速板、执行器（油门电动机）、 电磁式转速传感器、三挡模式转换开关及调速电位器组成，
13
13
第十三页，共一百零一页。
2.挖掘机液压系统
液压挖掘机是目前使用非常广泛的一种工程机械， 其行走、回转、举升、挖掘动作都是通过液压传动 来实现，因此液压系统对挖掘机的功能和效率的影 响巨大。
1）挖掘机的液压系统类型
按照液压泵的流量特性不同，液压挖掘机液压系统分为 定量系统、变量系统两种类型。
（1）定量系统
在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流 量不随负载而变化，通常依靠节流来调节速度。根据定量 系统中油泵和回路的数量及组合形式不同，分为单泵单回 路、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多 回路定量系统等。
14 14
第十四页，共一百零一页。
（2）变量系统
在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量 来实现无级调速的，其调节方式有 3种：变量泵—定量
5）控制系统
机电液一体化是液压挖掘机的主要发展方向，其目 的是实现液压挖掘机的全自动化，使挖掘机由传统 的杠杆操纵逐步发展到液压操纵、气压操纵、电气 操纵、液压伺服操纵、无线电操纵、电液比例操纵 和计算机直接操纵。目前，液压挖掘机控制系统已 发展到复合控制系统。
12
12 第十二页，共一百零一页。
（4）设备一旦发生故障，不要急于动手去拆卸部件，要冷
静地分析一下故障发生的特征规律，必要时可设计一个排除 步骤的流程图，要多打一些问号，如故障是开机多长时间后 出现的？当时处于哪一种工作状态？机械最近调整或修理过 吗？有谁调整过 设定值吗？电源电压是否正常？所有的保险都处于止常状态 吗？
2
第二页，共一百零一页。
任务描述
挖掘机作为土方工程施工中的主力机种之一，可以用作 挖掘、装载、起重、打桩、捣固、钻孔及平整等作业， 具有用途广、性能优、挖掘力大、操控方便等特点。由 于挖掘机系统复杂，涉及技术领域广、机型多种多样， 本项目要求掌握挖掘机的结构特点、电液控制技术的基 本原理以及挖掘机综合故障诊断与检修方法。
单斗液压挖掘机的正铲结构如图 6.5所示，主要由动臂 2、动臂油缸 1、铲斗 5、斗底油缸 4等组成。铲斗 的斗底利用液压缸来开启，斗杆 6铰接在动臂的顶端， 由双作用的斗杆油缸 7使其转动。斗杆油缸的一端铰 接在动臂上，另一端铰接在斗杆上。其铰接形式有 两种：一种是铰接在斗杆的前端；另一种是铰接在 斗杆的尾端。
优选挖掘机电液控制系统演示文稿
第一页，共一百零一页。
项目剖析与目标
挖掘机是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运 输车辆或卸至堆料场的土方机械。第一台手动挖掘机问世 至今已有130多年的历史了，期间经历了由蒸汽驱动回转 挖掘机、电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机到应用机电液 一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。本任务 项目主要针对全液压挖掘机的结构、原理、选型以及故障 诊断与检修方法等进行论述。
入液压缸，活塞杆外出。
3）行走、前进、后退电控分析
行走、前进、后退是靠驾驶室内座位前面的两个长操控杆 控制的。由于它要和左右操控手柄配合使用，在使用中根 据使用情况既可用两手操控又可用两脚来操控。
26 26
第二十六页，共一百零一页。
5.挖掘机的合理选择
挖掘机性能参数和结构类型的正确选择将直接影响施 工的进度、成本和效益。挖掘机选择的基本原则是： 挖掘机的斗容量、台数、工程量和工程进度相适应； 挖掘机的结构类型与土壤条件和工程特点相适应。
29
29 第二十九页，共一百零一页。
【任务实施】挖掘机电液控制系统的检修与故障诊 断
1.挖掘机电液控制系统的检修规范
1）挖掘机液压系统检修规范
液压系统是工程机械中的一个重要组成部分。液压系统 由于具有体积小、重量轻、易安装、功率密度大、响应 快、可控制性强、工作平稳且可实现大范围的无级调速 等优点，应用日趋广泛。
②泄漏产生的主要原因及解决措施
31
31
第三十一页，共一百零一页。
2）挖掘机电气系统检修规范 电气与电控系统的故障不易直接观察，寻找故障一方
面靠经验，更主要的是依靠对电气控制系统和机械结 构、传动机构、液压（气动）系统的了解、熟悉程度。 生产商提供给用户的维修资料很少，不足以全面了解 设备情况，因此要掌握维修的主动权，应做到在设备 谈判、购买（安装）、调试全过程中都想着设备维修。
24 24 第二十四页，共一百零一页。
25
25
第二十五页，共一百零一页。
2）大臂液压起落电控分析
柴油机正常启动后，可根据工况选择工作模式。将油门电 位器置于合适的位置。如起升大臂时可将右手侧操控手柄
向后拉，此时先导阀内 0.1 MPa的压力将常开式液压 开关 S接通，大臂起升继电器 K 得电吸合，同时由 常开触点接通大臂起升换向电磁阀 Y，液压油正向流
任务分析
机电液一体化技术是液压挖掘机的主要发展方向，其目的 是实现液压挖掘机的全自动化，即人们对液压挖掘机的研 究，逐步向机电液控制系统方向转移，使挖掘机由传统的 杠杆操纵逐步发展到液压操纵、气压操纵、电气操纵、液 压伺服操纵、无线电操纵、电液比例操纵和计算机直接操 纵。
3
第三页，共一百零一页。
电路框图如图6.10所示。 ②微机电子调速板的工作原理
当把点火启动开关置于 ON 挡时，微机电子调速板接通 24 V 工作电源，此时微机接收到来自转速传感器的 零转速信号。微机已为柴油机设定一个标准的怠速 转速500r/min，启动，柴油机怠速运转。在这个过程中，
微机不断接收转速信号，与设定信号比较，计算出控制信 号，不断修正寄到稳速的目的。
芯、外壳组成。柴油机飞轮齿圈，如果一圈共 120个齿， 柴油机每转动一周就产生 120个脉冲信号。
23 23
第二十三页，共一百零一页。
4.操纵控制系统电路分析
1）操纵控制系统的组成 操作控制系统是由驾驶室内左、右两个操控手柄和
驾驶座位前两个手操控杆组成。为了方便操作，杆 的底部还连接着脚踏板，可用脚控制来完成液压挖 掘机工作中的所有动作。操控手柄和操控杆示意图 如图 6.11所示。
5）品牌
现在生产挖掘机的厂家比较多，购买前可以对各品牌 及其生产厂家进行调查，比如通过各品牌的老用户了 解其使用情况，还可以通过工厂实地参观或各厂家的 展示，了解一些产品在质量保证和性能等方面的信息。
6）驾驶舒适性
随着社会的不断发展，科学文明的生产方式越来越 受人们重视，从尊重劳动者的观点出发提高司机的 工作舒适性和安全性是必要的，也是有效提高生产 率的途径。
21 21 第二十一页，共一百零一页。
22
22
第二十二页，共一百零一页。
③工作模式 工作模式分为 3种：经济工作模式、正常工作模式
和重工工作模式。这 3 种模式工况由驾驶员选择的，合
理的选择可延长设备使用年限，节省燃油。 ④转速传感器的工作原理及检测
转速传感器为电磁感应式，由绕组、永久磁铁、软铁
15 15
第十五页，共一百零一页。
16
16
第十六页，共一百零一页。
3.液压挖掘机电气控制系统 电气与电子控制系统是挖掘机的重要组成部分，其
质量与性能的优劣直接影响到挖掘机的动力性、经 济性、可靠性、施工质量、生产效率及使用寿命等。 挖掘机电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、 泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。
27 第二十七页，共一百零一页。
3）现有资金情况
可以根据资金情况考虑分期付款、银行按揭、融资租赁等 多种购买方案。如果资金没有问题，可以考虑优化自己的 设备结构，购买国际知名品牌的挖掘机，从而可以提升自 身承包大型工程项目的竞争力。
28 28
第二十八页，共一百零一页。
4）作业工况及机动性
作业工程和施工的流动性直接影响到挖掘机行走结构和工 作装置的选择。工程量大、工况较差的场合一般可选择履 带式液压挖掘机。
1）工程规模
工程规模大要选用规格大的液压挖掘机，并按照总投资 和配套设备等多种因素进行分析比较和科学计算确定购 置液压挖掘机的规格、型号和数量。
2）工程配套设备 购买挖掘机时要考虑与自身现有设备的匹配性，包括
挖掘机的作业效率与现有设备作业效率的匹配，主要 是与之相配套的自卸载重车的吨位。
27
（1）油过热 ①液压油过热的危害 ②液压油油温过高的主要原因及解决措施
30 30 第三十页，共一百零一页。
（2）进空气 ①空气对挖掘机液压油污染的危害
②进空气的主要原因及其解决措施
（3）污染 ①液压油的污染对液压系统的危害 ②液压油被污染的主要原因及解决措施 （4）泄漏
①泄漏的危害
（1）在设备购买谈判阶段，要把必要的资料、培训 要点记入合同内。 （2）购买设备时应把电气问题摆在重要位置来考
虑。电气系统维修以故障定位为特点，一旦故障定位了， 主要又是以调换备件为主。
32 32
第三十二页，共一百零一页。
（3）电气维修人员必须到安装调试现场接受培训。在 现场能清楚看到元件在设备内的整体布置、线路走向、 机械传动的结构、液压（气动）系统的来龙去脉，这些 都是电气人员必备的知识。
理如图 6.8所示。该机采用封闭式电热塞，6只并联， 柴油机每缸 1只，每只电热塞的电阻为 4 Ω，其总工作 电流为36 A，采用预热定时器控制，其工作状态由点火
开关、预热继电器、电子预热控制器、温度传感器等控 制。
（2）报警保护系统电路分析
报警保护电路由报警信号灯（光源为发光二极管）、 报警传感器、报警继电器、报警蜂鸣器、熄火电磁阀和报
1）美国卡特 BH235DE 液压挖掘机电气控制原理
到了 20世纪 90年代，进口挖掘机几乎全部采用液压 结构微机控制，在动力性、经济性、噪声、尾气排 放、保护系统等方面的性能得到显著增强。
17 17
第十七页，共一百零一页。
（1）预热系统电路分析 卡特 BH235DE 型液压挖掘机电子预热控制器电气原
马达调速、定量泵—变量马达调速、变量泵—变量马达 调速。
（3）典型挖掘机液压工作系统
如图 6.7所示的国产 W Y-100型履带式单斗液压挖掘机
液压系统是一种典型的挖掘机了主油路，还有低压油路：排灌油路，泄油回路， 补油油路。
3）工作装置
（1）反铲工作装置 铰接式反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式， 动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接如图 6.2所示，
在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，完成挖掘、提 升和卸土等动作。
7 第七页，共一百零一页。
8
第八页，共一百零一页。
9
第九页，共一百零一页。
（2）正铲工作装置
10 10
第十页，共一百零一页。
11
11
第十一页，共一百零一页。
4）液压系统
液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回 路组成，包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流 调速和节流限速回路、行走限速回路和先导阀操纵回 路等，由它们构成具有各种功能的液压系统。液压挖 掘机液压系统主要有定量系统、变量系统和定量、变 量复合系统等 3种类型。
1）履带式行走装置 履带式行走装置由“四轮一带”（即驱动轮、导向轮、
支重轮、托轮以及履带）、张紧装置和缓冲弹簧、行 走机构、行走架等组成。 液压泵→控制阀→行走马达，行走和转向很方便实 现。
5
第五页，共一百零一页。
6 第六页，共一百零一页。
2）回转装置
液压挖掘机回转装置由转台、回转支撑和回转机构 等组成。回转支撑的外座圈用螺栓与转台连接，带 齿的内座与底架用螺栓连接，内、外座圈之间设有 滚动体。挖掘机工作装置作用在转台上的垂直载荷、 水平载荷和倾覆力矩通过回转支撑的外座圈、滚动 体和内座圈传给底架。