旋挖钻机电控系统培训教材
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30吨旋挖钻机电控系统培训教材
30吨旋挖钻机电控系统培训 吨旋挖钻机电控系统培训 目录
• • • • • • • • • • • • • 一：概述 二：动力部分组成及原理 2.1 电源部分 2.2 启动部分 2.2.1 启动设备 2.2.2 旋挖钻机启动保护原理及实 现过程 2.3 电子节能控制装置 2.3.1 四种工作模式下的转速控制 2.3.2 自动怠速系统 2.3.3 转速标定 2.4 柴油机转速控制原理 2.4.1 过热保护控制 2.5 故障诊断 • • • • • • 三：泵阀控制部分 3.1泵阀分类 3.2旋挖专用泵阀 3.3挖掘机泵的特性 3.4旋挖专用阀及挖掘机液压件的 自动怠速检测区别 四：电气系统技术保养
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外观图
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旋挖工作状态图
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底盘电气控制系统具有以下功能： 底盘电气控制系统具有以下功能：
• • 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 ：控制功能： 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器 ：检测和保护功能： 和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测 和保护。 3：故障诊断功能：主要对发动机及液压系统进行故障诊断。 ：故障诊断功能：
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• 油门旋钮逆时针旋动时, 即降速时，由控制器给出降速信号，对应 的柴油机油门开度减少，柴油机转速下降，达到设定的油门开度 后，降速信号停止，进入转速自动调节阶段。
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SANYHM SY310RC
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•SY310RC采用五十零发动机，日本研发技术和日本制造技术的保证下、最 高输出功率的公差范围严格控制在3%~5%以下。这样严格精密的制造技术 在同行业中屈指可数、是五十铃柴油机高品牌的优势之一、保证了OEM客 户推出的产品的可靠性和信赖性。动力强劲、油耗低、经济性能优越。投 入市场后、在长期的市场应用中以其优良的耐久性&可信赖性赢得了各层 用户的高度评价。 •本系列产品为环保型柴油机。五十铃工程用柴油机是在汽车用的基础上、 不仅融入了汽车上的优良设计、而且根据工程机械用的许多特性有针对性 地开发研究出来的。因此、在环保方面同样、可以把五十铃汽车上领先的 排放技术应用于在工程机械中、通过了EURO2、EPA2等废气排放标准。 •五十铃柴油机在环保技术方面、不仅局限于EURO2、EPA2等废气排放标 准、现在试制开发出了EURO3·EPA3的更新换代产品、在保持其输出功率 和提高其性能、以及突破了世界上严格苛刻的欧美排放标准的认可、现在 正致力于研发更环保清洁的4次排放标准的柴油机。
品
c) 30接线柱可接车上的用电器的正极
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2.3.1 四种模式下的转速控制
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通过显示屏设置工作模式来限制发动机的最高空转转速
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燃油消耗率 ：236.6gr / kW. H or less(最大输出下) 柴油机噪音 ：95dB以下(无风扇条件下) 最低工作温度：-20℃(带预热装置) 最高工作海拔：2000米 (若2000米以上时使用,因为自然原因导致柴油机功率下降, 机械方面需要调整)
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2.3.2 转速标定系统
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2.4 柴油机转速控制原理
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• 本系统采用控制器，步进电机驱动器控制单元，通过调节油门摆 杆大小的达到调节油门的开度的目的, 从而控制发动机的转速。 • 由熄火电磁阀切断发动机的燃油供应,检测到钥匙开关处于OFF后， 燃油切断阀关闭，阻止燃油流向发动机。发动机的停止不由油门 摆杆控制,只与熄火电磁阀的位置有关
•
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30吨旋挖钻机电控系统培训教材 二：动力部分组成及原理
• • •
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420R旋挖钻机动力系统由电源部分、启动部分、发动机数据采集及转速 旋挖钻机动力系统由电源部分、启动部分、 旋挖钻机动力系统由电源部分 控制、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 控制、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 2.1 电源部分 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式； 采用节 电压供电、 系统电源为直流 电压供电 负极搭铁方式；采用节12V 120AH蓄电 蓄电 池串联作发动机启动电源， 池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电 机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压； 机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继 电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。 电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。 1) 蓄电池：采用 蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。 免维护型蓄电池， 组串联 组串联。 免维护型蓄电池 2) 发电机：24V 50A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及 发电机： 交流发电机， 交流发电机 由发动机自带， 电压调节器，带有电压输出。本交流发电机有三个端子：端子B（ 电压调节器，带有电压输出。本交流发电机有三个端子：端子 （DC 电 源输出端子）， 端子和R 端子。 ），L 源输出端子）， 端子和 端子。 端子与磁场线圈连接，所以它与R 因L 端子与磁场线圈连接，所以它与 端子一起形成初始励磁电流的输 入端子，使交流发电机开始发电。 入端子，使交流发电机开始发电。 而且它的另一功能是作电压输出端子用（电流输出量只有1 安培）。 而且它的另一功能是作电压输出端子用（电流输出量只有 安培）。 端子电压达到蓄电池电压时，它将充电指示灯关闭。 充电指示灯关闭 当L 端子电压达到蓄电池电压时，它将充电指示灯关闭。
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30吨旋挖钻机电控系统培训教材
本篇将以30吨川崎液压系统旋挖钻机为例讲述旋挖钻机的电气系统基 本原理、基本构造、操作说明、故障分析。
• 一：概述 • 旋挖钻机基本上都以柴油机作为动力，为改善我们的生存环 境，减少污染，柴油机技术得到了飞速发展，电喷应用是最新技 术之一，供油系统由电子控制实现喷射燃油，使燃烧更适合工况 的需要，燃烧更充分、效率更高。与普通机械式供油系统相比较， 升功率增大，降低了排气污染、噪声和燃油消耗率。
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•2.7 故障诊断报警装置
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故障诊断报警装置对旋挖钻机的运行状态进行监视， 一旦发生异常能及 时报警，并指出故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时间，降 低保养和维护费用，改善作业环境，提高作业效率。其硬件主要由控制器 和显示屏为系统核心，辅以其他检测和保护控制元件，实现对控制对象的 各种监测目的，它有如下特点： 1）显示屏面板能防水、防尘，整个装置抗干扰能力强，并能防震。 2）能对机器的运行情况进行连续监测，并根据要求进行报警。 3）装置在硬件上具有光控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏， 在不同温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳视觉效果。 4）装置具有工作小时总计，系统时间显示且能对其进行调整，使其与当地 时间一致。
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4) 电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电 源系统的安全性。 a)接通：把钥匙开关打到“接通”位置以启动电路系统，此时电源继电器 接通，系统得电。在启动发动机之时，钥匙开关必须是接通的。 b)断开：把钥匙开关打到“断开”位置，电源继电器断电，以切断电路系 统。 • • 2.2 启动部分 1)启动电机：24V 4.5KW b) 31接线柱为负极搭铁。 起动电机三个接线柱的作用和连接如下： a) 50接线柱接启动马达继电器。 2) 钥匙开关：用于启动发动机。 3) 安全继电器：用于检测启动过程中发电机工作状态. 4) 液压操纵：液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。 5)启动马达继电器: 容量100A
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发电机后视图
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3)充电指示灯 3)充电指示灯 • 当转动钥匙开关至接通位置时，该指示灯亮。钥匙开关至起动位置后， 发电机正常发电后，该指示灯会熄灭，如果该灯一直亮，则请检查发电 机是否出现故障。
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2.3.2 自动怠速系统
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旋挖钻机具有自动怠速装置，当操纵杆回中位达3秒后，发动机自动进入 低速运转，从而可减小液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降 低噪声的作用。当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状 态。
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2.8.3 过热保护控制
• 冷却水达到一定温度时，控制器将执行发动机保护工作 • 当冷却水温过热达到一极报警（冷却液温度超过98度）时,控制器将限 制行走马达高速行驶 • 当冷却水温过热达到二极报警（冷却液温度超过100度）时,控制工作模 式自动降低一档，即从H模式降至S模式再至L模式、B模式。液压系统 的吸收功率将从100%降至90% 、80% • 当冷却水温过热达到三级报警（冷却液温度超过103度）时，柴油机自 动进入自动怠速工作状态（转速下降），直至冷却液温度降至正常温 度为止。
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发动机油门控制盘
• 可通过调节该发动机油门控制盘改变发动机的转速 • 速度档位对应设定的柴油机转速如下表：
速度档位 柴油机转速（转/分）速度档位 柴油机转速（转/分） 1 2 3 4 5 6 1000 1100 1300 1500 1600 1700 7 8 9 10 11 AI 1800 1900 2000 2150 2250 1400
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• 机电一体化是液压旋挖钻机的主要发展方向，其最终目的是机器 人化，实现全自动运转，这是旋挖钻机技术的又一次飞跃。作为 工程机械主导产品的液压旋挖钻机，在近几十年的研究和发展中， 已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。 人们对液压旋挖钻机的研究，逐步向机电液控制系统方向转移。 控制方式不断变革，使旋挖钻机由简单的杠杆操纵发展到液压操 纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比 例操纵和计算机直接控制。所以，对旋挖钻机机电一体化的研究， 主要是集中在液压旋挖钻机的控制系统上。 • 液压旋挖钻机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向 阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、 开关量的检测并将有关检测数据输入给旋挖钻机的专用控制器， 控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息， 对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
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310C用的柴油机AA-6HK1XQP的主要参数： 四冲程，水冷，顶置气门，直喷式，涡轮增压(可载中冷器)；配带风扇、油滤、 机滤、空滤器 在带风扇、发电机条件下额定值如下： 总排放量为 ：7．790Lit 最大输出功率：181Kw~186.8Kw kW / 2100 min-1(带风扇、发电机条件下额定) 最大扭矩 ：872.8 Nm / Approx. 1700 min-1
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• • • • • • • • • • • • • 一：概述 二：动力部分组成及原理 2.1 电源部分 2.2 启动部分 2.2.1 启动设备 2.2.2 旋挖钻机启动保护原理及实 现过程 2.3 电子节能控制装置 2.3.1 四种工作模式下的转速控制 2.3.2 自动怠速系统 2.3.3 转速标定 2.4 柴油机转速控制原理 2.4.1 过热保护控制 2.5 故障诊断 • • • • • • 三：泵阀控制部分 3.1泵阀分类 3.2旋挖专用泵阀 3.3挖掘机泵的特性 3.4旋挖专用阀及挖掘机液压件的 自动怠速检测区别 四：电气系统技术保养
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底盘电气控制系统具有以下功能： 底盘电气控制系统具有以下功能：
• • 1：控制功能：负责对发动机、液压泵、液压控制阀和整机的复合控制。 ：控制功能： 2：检测和保护功能：通过一系列的传感器、油压开关、蜂鸣器、熔断器 ：检测和保护功能： 和显示屏等对挖机的发动机、液压系统、气压系统和工作状态进行检测 和保护。 3：故障诊断功能：主要对发动机及液压系统进行故障诊断。 ：故障诊断功能：
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• 油门旋钮逆时针旋动时, 即降速时，由控制器给出降速信号，对应 的柴油机油门开度减少，柴油机转速下降，达到设定的油门开度 后，降速信号停止，进入转速自动调节阶段。
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•SY310RC采用五十零发动机，日本研发技术和日本制造技术的保证下、最 高输出功率的公差范围严格控制在3%~5%以下。这样严格精密的制造技术 在同行业中屈指可数、是五十铃柴油机高品牌的优势之一、保证了OEM客 户推出的产品的可靠性和信赖性。动力强劲、油耗低、经济性能优越。投 入市场后、在长期的市场应用中以其优良的耐久性&可信赖性赢得了各层 用户的高度评价。 •本系列产品为环保型柴油机。五十铃工程用柴油机是在汽车用的基础上、 不仅融入了汽车上的优良设计、而且根据工程机械用的许多特性有针对性 地开发研究出来的。因此、在环保方面同样、可以把五十铃汽车上领先的 排放技术应用于在工程机械中、通过了EURO2、EPA2等废气排放标准。 •五十铃柴油机在环保技术方面、不仅局限于EURO2、EPA2等废气排放标 准、现在试制开发出了EURO3·EPA3的更新换代产品、在保持其输出功率 和提高其性能、以及突破了世界上严格苛刻的欧美排放标准的认可、现在 正致力于研发更环保清洁的4次排放标准的柴油机。
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c) 30接线柱可接车上的用电器的正极
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2.3.1 四种模式下的转速控制
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通过显示屏设置工作模式来限制发动机的最高空转转速
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燃油消耗率 ：236.6gr / kW. H or less(最大输出下) 柴油机噪音 ：95dB以下(无风扇条件下) 最低工作温度：-20℃(带预热装置) 最高工作海拔：2000米 (若2000米以上时使用,因为自然原因导致柴油机功率下降, 机械方面需要调整)
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2.4 柴油机转速控制原理
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• 本系统采用控制器，步进电机驱动器控制单元，通过调节油门摆 杆大小的达到调节油门的开度的目的, 从而控制发动机的转速。 • 由熄火电磁阀切断发动机的燃油供应,检测到钥匙开关处于OFF后， 燃油切断阀关闭，阻止燃油流向发动机。发动机的停止不由油门 摆杆控制,只与熄火电磁阀的位置有关
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30吨旋挖钻机电控系统培训教材 二：动力部分组成及原理
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420R旋挖钻机动力系统由电源部分、启动部分、发动机数据采集及转速 旋挖钻机动力系统由电源部分、启动部分、 旋挖钻机动力系统由电源部分 控制、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 控制、节能控制及故障诊断报警系统等组成。 2.1 电源部分 系统电源为直流24V电压供电、负极搭铁方式； 采用节 电压供电、 系统电源为直流 电压供电 负极搭铁方式；采用节12V 120AH蓄电 蓄电 池串联作发动机启动电源， 池串联作发动机启动电源，由带内置硅整流和电压调节装置的交流发电 机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压； 机充电，以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继 电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。 电器，由钥匙开关控制，以增加电源系统的安全性。 1) 蓄电池：采用 蓄电池：采用12V 120AH免维护型蓄电池，2组串联。 免维护型蓄电池， 组串联 组串联。 免维护型蓄电池 2) 发电机：24V 50A交流发电机，由发动机自带，内置硅整流电路及 发电机： 交流发电机， 交流发电机 由发动机自带， 电压调节器，带有电压输出。本交流发电机有三个端子：端子B（ 电压调节器，带有电压输出。本交流发电机有三个端子：端子 （DC 电 源输出端子）， 端子和R 端子。 ），L 源输出端子）， 端子和 端子。 端子与磁场线圈连接，所以它与R 因L 端子与磁场线圈连接，所以它与 端子一起形成初始励磁电流的输 入端子，使交流发电机开始发电。 入端子，使交流发电机开始发电。 而且它的另一功能是作电压输出端子用（电流输出量只有1 安培）。 而且它的另一功能是作电压输出端子用（电流输出量只有 安培）。 端子电压达到蓄电池电压时，它将充电指示灯关闭。 充电指示灯关闭 当L 端子电压达到蓄电池电压时，它将充电指示灯关闭。
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本篇将以30吨川崎液压系统旋挖钻机为例讲述旋挖钻机的电气系统基 本原理、基本构造、操作说明、故障分析。
• 一：概述 • 旋挖钻机基本上都以柴油机作为动力，为改善我们的生存环 境，减少污染，柴油机技术得到了飞速发展，电喷应用是最新技 术之一，供油系统由电子控制实现喷射燃油，使燃烧更适合工况 的需要，燃烧更充分、效率更高。与普通机械式供油系统相比较， 升功率增大，降低了排气污染、噪声和燃油消耗率。
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•2.7 故障诊断报警装置
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故障诊断报警装置对旋挖钻机的运行状态进行监视， 一旦发生异常能及 时报警，并指出故障部位，从而可及早清除事故隐患，减少维修时间，降 低保养和维护费用，改善作业环境，提高作业效率。其硬件主要由控制器 和显示屏为系统核心，辅以其他检测和保护控制元件，实现对控制对象的 各种监测目的，它有如下特点： 1）显示屏面板能防水、防尘，整个装置抗干扰能力强，并能防震。 2）能对机器的运行情况进行连续监测，并根据要求进行报警。 3）装置在硬件上具有光控电路，在光线阴暗时自动打开背光，照明液晶屏， 在不同温度下，自动调节液晶屏的灰度，以达到最佳视觉效果。 4）装置具有工作小时总计，系统时间显示且能对其进行调整，使其与当地 时间一致。
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4) 电源继电器：装于电瓶的正极控制总电源，由钥匙开关控制，以增加电 源系统的安全性。 a)接通：把钥匙开关打到“接通”位置以启动电路系统，此时电源继电器 接通，系统得电。在启动发动机之时，钥匙开关必须是接通的。 b)断开：把钥匙开关打到“断开”位置，电源继电器断电，以切断电路系 统。 • • 2.2 启动部分 1)启动电机：24V 4.5KW b) 31接线柱为负极搭铁。 起动电机三个接线柱的作用和连接如下： a) 50接线柱接启动马达继电器。 2) 钥匙开关：用于启动发动机。 3) 安全继电器：用于检测启动过程中发电机工作状态. 4) 液压操纵：液压操纵杆在“锁住”位置，发动机才能启动。 5)启动马达继电器: 容量100A
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3)充电指示灯 3)充电指示灯 • 当转动钥匙开关至接通位置时，该指示灯亮。钥匙开关至起动位置后， 发电机正常发电后，该指示灯会熄灭，如果该灯一直亮，则请检查发电 机是否出现故障。
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2.3.2 自动怠速系统
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旋挖钻机具有自动怠速装置，当操纵杆回中位达3秒后，发动机自动进入 低速运转，从而可减小液压系统的空流损失和发动机的磨损，起到节能和降 低噪声的作用。当扳动操纵杆重新作业时，发动机自动恢复到原来的转速状 态。
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• 冷却水达到一定温度时，控制器将执行发动机保护工作 • 当冷却水温过热达到一极报警（冷却液温度超过98度）时,控制器将限 制行走马达高速行驶 • 当冷却水温过热达到二极报警（冷却液温度超过100度）时,控制工作模 式自动降低一档，即从H模式降至S模式再至L模式、B模式。液压系统 的吸收功率将从100%降至90% 、80% • 当冷却水温过热达到三级报警（冷却液温度超过103度）时，柴油机自 动进入自动怠速工作状态（转速下降），直至冷却液温度降至正常温 度为止。
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发动机油门控制盘
• 可通过调节该发动机油门控制盘改变发动机的转速 • 速度档位对应设定的柴油机转速如下表：
速度档位 柴油机转速（转/分）速度档位 柴油机转速（转/分） 1 2 3 4 5 6 1000 1100 1300 1500 1600 1700 7 8 9 10 11 AI 1800 1900 2000 2150 2250 1400
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• 机电一体化是液压旋挖钻机的主要发展方向，其最终目的是机器 人化，实现全自动运转，这是旋挖钻机技术的又一次飞跃。作为 工程机械主导产品的液压旋挖钻机，在近几十年的研究和发展中， 已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。 人们对液压旋挖钻机的研究，逐步向机电液控制系统方向转移。 控制方式不断变革，使旋挖钻机由简单的杠杆操纵发展到液压操 纵、气压操纵、电气操纵、液压伺服操纵、无线电遥控、电液比 例操纵和计算机直接控制。所以，对旋挖钻机机电一体化的研究， 主要是集中在液压旋挖钻机的控制系统上。 • 液压旋挖钻机电气控制系统主要是对发动机、液压泵、多路换向 阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、 开关量的检测并将有关检测数据输入给旋挖钻机的专用控制器， 控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息， 对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行控制。
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310C用的柴油机AA-6HK1XQP的主要参数： 四冲程，水冷，顶置气门，直喷式，涡轮增压(可载中冷器)；配带风扇、油滤、 机滤、空滤器 在带风扇、发电机条件下额定值如下： 总排放量为 ：7．790Lit 最大输出功率：181Kw~186.8Kw kW / 2100 min-1(带风扇、发电机条件下额定) 最大扭矩 ：872.8 Nm / Approx. 1700 min-1