第3章-电气仪表与辅助电器

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磁感应式车速里程表由挠性轴（软轴）和变速器的第二轴 车速里程表蜗轮、蜗杆相连接，其传动示意图如下。
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第二节 电子电器仪表

典型的工程机械电子电气仪表及显示系统如图5-36所示。其终 端显示包括仪表模拟显示、警告灯亮灭显示、七段数字显示等。
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该系统具有六只模拟传感器，其输出信号经过A/D转换器转换成8位数 码后，由信号转换开关输送到计算机中，经过计算机处理后，再由8 位数码或开关信号形式，由信号分离开关输出，以驱动相应的显示装 置。它还有6个显示装置，有仪表、灯光、数字3种显示方法。整个系 统由计算机控制。

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1.电流表的构造类型与工作原理

工程机械车辆用的电流表以其结构不同， 分为电磁式和动磁式两种。而以电磁式的 应用最为广泛。它具有结构简单和耐振动 的优点。

1）电磁式电流表
2）动磁式电流表
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图5-1 电磁式电流表结构简图
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交流发电机向铅蓄电池充电时，示值为“+”， 铅蓄电池向用电设备放电时，示值为“-”。 工程机械车辆电流表示值安培读数的大小，因 柴油发动机功率大小、工程机械车辆用途和功 能及其配置的交流发电机功率不同而异，通常 有-20~20, -30~30, -50~50, -100~100A等多种 规格。
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2．油压显示 机油压力表可以按照油压过低、油压正常和油压过高三种情况来设 置发光显示装置和仪刻度。在油压过低时，双金属片油压传感器产生 的脉冲频率最低，即每分钟约5—20次，此时可以用红色二极管显示， 以发出报警信号。
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当油压正常时，可用绿色发光二极管显示，以表示发动机 润滑系供油正常；而在油压过高时，油压传感器便发出较 高频率的脉冲信号，每分钟约100—120次，采用黄色发 光二极管来显示。
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1．水温显示 水温表按照40 ℃ 、80 ℃和95℃三种水温设置发光显示和仪表刻度。 通过水温传感器w1的检测，水温40 ℃时为安全起始，提示注意信号， 用黄色发光二极管来显示；85℃时为发动机正常工作温度信号，用绿 色发光二极管来显示；95 ℃时是发动机过热危险报警信号，用红色 发光二极管来显示，以便提醒驾驶员，与此同时，由晶体三极管T所 控制的蜂鸣器也发出报警声音信号。
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电子式水温、油压表主要由水温传感器w1和机油压力传感器w2、集成 电路LM339（内装4个独立的电压比较器）和发光二极管显示器等组 成。传感器均采用双金属片式。水温传感器安装在发动机水套内，它 与电阻R11串联组成水温测量电路；机油压传感器安装在发动机主油 道上，与电阻R20测量组成机油压力测量电路。
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车速里程表各轮胎滚动之间的总传动比分1： 1000和1：624两种，其中1：624的已逐渐 被1：1000所取代。

车速测量范围有：60、80、100、120、 140、140、160、180km/h等多种。表的 里程累计数值通常为0~99999.9km。
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（1）车速里程表的 主要结构。它由车 速表和里程计数表 两个部分组成。其 中车速表的主要机 件见图5-24所示。
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电阻R15和二极管D8组成稳压电路，其稳压电压作为电路的标准电压， 通过R8~R13接到IC1和IC2所组成的电压比较器反向输入端。电容C 和电阻R16还组成延时电路，使燃油表的发光显示不随燃油箱中燃油 量的波动而发生变化。
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该燃油表的工作情况如下： ①当燃油箱中的燃油加满时，燃油传感器Rx的阻值最小，则A点的 电位最低，即IC1和IC2各电压比较器的输出为低电平，此时6只绿色 LED发光二极管D2~D7全部点亮，而红色发光二极管D1由亮转为熄 灭，此时为燃油箱满油状态。
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四、水温表

工程机械水温表又称温度表，用来指示工程机械 柴油发动机的工作温度。发动机的正常工作温度 是80°~90°，水温表即是监视冷却水温度的指 示仪表。风冷式柴油发动机虽无水温表，但配置 油温表来监视柴油发动机的正常工作温度。

水温表按其作用原理来分：有机械式和电气式两 类。
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1.水温表的构造类型与工作原理 1）弹簧管式水温表

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图5-2 动磁式电流表结构原理示意图
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这种动磁式电流表远比电 磁式电流表精确，但因其 耐振性较差，制造成本高， 一般只在现代新型工程机 械车辆上应用。目前，国 内工程机械车辆上仍以电 磁式电流表应用的较广。 而且在结构上以压铸铝架 来代替触点底板，更提高 了仪表的工作稳定性和耐 久性，如下图所示。
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现代工程机械电子仪表板上的基本显示有：电压、发动机转速、燃油 油量、车速里程、机油压力及发动机水温等各种报警装置。
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一、电子式电压表

传统的方式是由电流表或充电指示灯显示电源系 统的充放电情况。它不能准确地指示出电源系统 的电压。 在实际使用中，常因为交流发电机电压失调，产 生蓄电池过充电和用电设备承受过电压而损坏的 故障。因此用电压表指示电源电压比用电流表指 示充放电电流更为重要，所以现代工程机械多用 电子式电压表，已经成为工程机械电系不可缺少 的有效措施之一。
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2.电流表的故障及原因 （1）短路 接线螺钉与表壳或支架搭铁。 （2）接线松动 （3）示值失准 永久磁铁片的磁性消失或过大电流冲击， 导致指示不准。

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二、 电压表

电压表用来指示工程机械电源系统的工作情况。 它不仅能指示交流发电机和调节器的工作状况， 同时还能指示铅蓄电池的技术状况，比电流表和 充电指示灯更为直观和实用。近几年国内引进的 国外工程机械上装用电压表的施工车辆不断增加。 电压表与铅蓄电池、交流发电机和用电设备并联， 并由电源开关控制的电路，连接图如图5-4所示。
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但是，由于轴6上装有两端固定(一在支架，一在轴上)的弹簧游丝 5，当速度盘转动、游丝被扭转产生相反的力矩，使速度盘旋转 某一位置时，游丝对抗力矩与磁铁带动速度盘的力矩相等，则速 度盘便停留在那个位置不动。指针轴6上的指针日便指示相应的 车速数值，即每小时行驶公里的速度。
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里程计数器的主要机件见 图5-25。车速主动轴1在 驱动永久磁铁2的同时， 其杆部的蜗轮，带动2和3 的传动蜗杆至字鼓组蜗轮 轴4，使字鼓转动1／10圈， 成十进位递进，最后至99 999．9最高示值。如右面 字鼓再转动0.1周，则使 字鼓组所有数字全部转成 00000．0，表示最高累 计里程为10万里，然后又 重新计数。


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第一节 常规电气仪表

电流表的作用是在柴油发动机运行和工程机械车辆的行驶 中，反映电源和用电设备工作情况的指示仪表，其示值的 单位为电流强度：A。交流发电机向铅蓄电池充电的示值 为“+”，铅蓄电池向用电设备供电为“-”，故指示的“0” 位在标度盘上中央。 有的工程机械车辆则不用电流表而采用一个红色指示灯， 跨接在交流的发电机和调节器的充电电路中。红灯亮时表 示不充电，熄灭时表示充电正常。但也有采用二者并用的。 红色指示灯仅起到监视的作用，而不能指示电流的强度。
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1）弹簧管式机油压力表
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1）弹簧管式机油压力表（机构简图）
弹簧管压力表
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2）电气式机油压力表

电气式机油压力表由被安装在仪表板上的指示器 （即表头）和被安装在气缸体上的传感器两个部 分组成，两部分用电线连接。具体结构又分为三 种： （1）指示器和传感器都是用双金属电热式的； （2）指示器用双金属电热式，传感器是用可变电 阻式的； （3）指示器用电磁式，传感器用可变电阻式的。


电气式燃油表按结构不同分为：电磁式或双金属 电热式指示器和可变电阻式传感器两种。
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1）电磁式指示器和可变电阻式传感器的燃油表
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正极搭铁 油量大时，电阻大， 油量小时，电阻小。
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2） 双金属电热式指示器和可变电阻式传感器的燃油表
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六、车速里程表

车速里程表，简称里程表（俗称路码表），是指示行驶速 度和记录累计里程的组合指示仪表。它是由车速和里程两 个联动的机件组装在一个仪表之中构成的，共用一个表面， 分别指示车速和里程的读数。

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图5-5所示为美国卡 特公司生产的小型振 动压路机上所使用的 电压表的工作原理图。 它由两只十字交叉的 电磁线圈、永久磁铁、 转子、指针和刻度盘 组成。
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三、机油压力表

机油压力表又称机油表，它是指示柴油发动机润 滑油工作情况的仪表。国际上现行采用的压力单 位为Pa表示。 1.机油压力表的构造类型与工作原理 工程机械车辆用机油压力表的分类通常按作用原 理分为机械式和电气式两类。按结构又可分为弹 簧管式（机械的）、双金属电热式和可变电阻式 （电气的）等三种。
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如图5-37所示，为LM324型电子式电压表电路图。它是由两个集成块 LM324组成的工程机械电压显示电路。LM324内部有4个独立的运算 放大器，它们是被接成电压比较器来使用的。LM324型电子式电压表 采用LED方式来显示电压。
电压可调的稳压块
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二、电子式水温、油压表

如图5-38所示，为工程机械电子式水温、油压表电路。该 电路具有显示发动机冷却水和机油压力两种功能。
第3章 电气仪表与辅助电器

工程机械电气设备是由许多复杂电器部件
组成的总体。为了掌握车辆的运行状态，
需要用到各种检测仪表，通称为电气仪表。

所有电气仪表都被安装在施工驾驶人员座
椅前面的仪表板上。对于不同的机型，其
基本结构和工作原理大体相同。
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工程机械电气仪表分为仪表板总成和单个仪表。近年来， 采用组装式仪表总成已日趋广泛，外形更加美观和清晰。 电气仪表的结构和作用原理大致分为机械的和电气的两类。 靠电能工作的仪表实际上也是一种用电设备。所有仪表又 都由传感器和指示器两部分组成。仪表的指示灯部分统称 为表头。为力求整齐美观，各种车型所配用的仪表指示器， 都要求外形大小一致（除车速里程表）。 工程机械在行驶中，常需承受剧烈的振动，因此，要求仪 表的结构简单和牢固，耐振动和工作可靠。

1.车速里程表的构造类型与工作原理
车速里程表的类型通常有磁感应式和电动式两种。工程机 械轮式机械一般多采用磁感应式，而电动式多用于工程机 械用重型运料自卸汽车，以及装载机、平地机等轮式工程 机械。因磁感应式必须用软轴作机械传动，其长度受到限 制。电动式在指示器和传感器之间，用电线连接，方便且 不受限制。
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（1）指示器和传感器都是用双金属电热式的机油 表
机油压力较小 时的状态
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（1）指示器和传感器都是用双金属电热式的机油 表
机油压力较大 时的状态
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在不同机油压力下的平均工作电流值的变化波形图
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（4）机油危险压力信号灯（即红色信号灯指示器）
机油在压力作用下经管接头1 进入底座8和平面薄膜2之间 的空间中。薄膜2中央凸起， 使中心压缩弹簧6及杯座7上 升，使其与接触片3分开。此 时，串联红色信号灯的电流 被切断，红色信号灯随即熄 灭。当机油压力降低时，电 路又重新接合而信号灯明亮， 这就表示压力已低于容许值。
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2）双金属电热式水温表
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3） 电磁式水温表
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4）危险温度信号器

在有些工程机械车辆上不用水温表而用危险温度信号灯， 或在使用水温表的同时，又附用危险温度信号器。
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五、燃油油量表

工程机械车辆用汽油表和柴油表统称燃油表，又 称油量表。它是用来监视和测知柴油箱中燃油存 量的指示仪表。 现代工程机械车辆所用燃油表都是电气式的，它 的指示针安装在驾驶室仪表板上，传感器安装在 油箱中，两者用电线连接作远距离操纵，使用方 便。
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车速表组成机件的作用原理是：与软轴连接的主动轴1上围装着 永久磁铁2，在它外面的是碗形铝制速度盘3，速度盘被围装在指 针轴6上，轴6被支承在支承架上的两个轴承中转动。其一端围装 指针8。在速度盘的外面再包覆着一个盘形铁壳4，作为磁铁2磁 力线的反射幕。
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当磁铁2随主动轴一起旋转时，磁力线切割速度盘并 在速度盘中产生涡流，于是速度盘便跟随磁铁旋转方 向转动，就像磁力线切割导体并使导体旋转一样。
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三、电子式燃油油量表
工程机械电子式燃油油量表，可以随时测量并指示燃油箱内燃油的存 储量。电子式燃油油量表电路如目5-39所示。
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电子式燃油油量表电路主要由燃油量传感器Rx、集成电路LM324(2 块)、燃油量发光二极管显示器D1~D7等组成。燃油量传感器仍采用 传统的可变电阻浮筒式传感器。