工程机械电气系统培训教材Word文档下载推荐.docx
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在筑路机械制动或减速时，向车后的车辆或行人发出制动信号，以保证安全。
（4）指示灯：
为驾驶员提供准确的标识信号。
（5）报警信号灯：
当筑路机械工作过程中出现异常情况时，相应的报警信号灯便发亮，通知驾驶员立即使筑路机械停止工作，并排除故障。
在照明设备中，前大灯具有特殊的光学结构要求和标准，而其他灯具在光学方面则无严格要求，可视筑路机械的用途增减其配置个数。
ZL50C型装载机照明系的配置见表6-1。
ZL50C型装载机照明系的配置表6-1
序号
名称
数量
灯泡规格
1
前大灯
2
24V35/50W
后大灯及工作灯
4
24V35W
3
前小灯及前转向灯
24V21W
后转向灯及制动灯
5
后小灯
24V10W
6
顶灯
24V5W
7
仪表灯
8
指示灯及内照明灯
24V2W
1.1.1报警灯电路
现代筑路机械仪表盘上安装了许多报警装置如机油压力过低报警灯、水温过高报警灯、真空度过低报警灯和空气滤清气堵塞报警灯等。
其作用是及时提醒驾驶员排查筑路机械运行中出现的有关故障。
报警灯一般与电源和传感器串联，传感器为开关式，出现异常时，传感器便接通报警灯的电路。
有的筑路机械除了有灯光报警外，还有声音报警。
1.机油压力过低报警灯
其传感器有弹簧管式和膜片式油压报警传感器两种。
弹簧式传感器结构外形为盒形，内有已管形弹簧，管形弹簧一端经管接头与润滑系主油道相通，另已端则与动触点相接，静触点经接触片与接线柱相连。
当机油压力过低时，管形弹簧变形很小，触点闭合，电路接通使报警灯发亮。
膜片式传感器的工作原理是：
当润滑系油压降倒一定值时，其活动触点下降并与固定触点相接触，电路通电，使报警灯发亮。
2.水温报警灯
水温报警灯的作用是：
当冷却系水温升高倒一定限度时，报警灯自动发亮，以示警告。
传感器密封套管内装有条形双金属片，双金属片自由端焊有动触点，而静触点直接搭铁。
当水温高出一定限度时，双金属向静触点方向弯曲，使两触点闭合，报警灯亮。
3.真空度报警灯
真空增压器可以使筑路机械（尤其是自行式机械）的车论制动力增大数倍。
为了指示真空筒内的真空度，在仪表板上装有红色真空度报警灯，它由装在真空筒上的真空度报警传感器控制。
当真空筒的真空度下降到一定限度时，在压力弹簧的作用下，膜片向上拱曲，使触点与接线柱接触，报警灯亮。
4.空气滤清器堵塞报警灯
筑路机械经常在空气含尘量非常高的恶劣条件下工作，为提醒操作人员及时保养滤芯，在空气滤清器出口端装有空气滤清器堵塞报警传感器。
传感器外壳接地，报警灯置于仪表板上。
当空气滤清器受阻，真空度超过5.9kPa~6.4kPa时，报警传感器接通电路，报警灯亮。
5.冷却水、制动液等液面过低报警灯
当浮子随液面下降到规定值以下时，永久磁铁吸动舌簧开关使之闭合，接通电路，使报警灯发亮。
反之，舌簧开关在自身弹力作用下，使电路断开，报警灯熄灭。
6.气压不足报警灯
气压不足报警传感器（开关）装在储器筒或制动阀空气输入管中。
接通电源，当储气筒内的气压下降到0.35MPa~0.38Mpa时，膜片向下移动而使触点闭合，电路接通，报警灯发亮；
当储气筒内的气压上升到0.45Mpa时，膜片向上移动而使触点断开，电路切断，报警灯熄灭。
1.1.2前大灯的基本要求
为确保筑路机械夜间行驶安全，对前大灯的基本要求是：
（1）前大灯应保证车前有明亮而均匀的照明，能使驾驶员辨明车前100m以内路面上的情况。
（2）前大灯应具有防止眩目的功能，以免夜间会车时使对方驾驶员产生眩目，影响安全。
1.1.3转向灯及闪光继电器
转向灯系统一般由转向S灯、闪光继电器（简称闪光器）、转向灯开关、转向指示灯等组成。
其做用是当自行试筑路机械的运行方向有较大改变时，通过闪光器使转向信号灯闪烁发光，以标示筑路机械的转弯方向。
常用的闪光器它有电热丝式、翼片式、电容式和晶体管式等多种型式。
电热丝式闪光器结构简单、制造成本低，但闪光频率不够稳定、使用寿命短、信号灯的亮暗不够明显，今后将趋于淘汰。
其中翼片式和电容式闪光器控制作用明显、工作时伴有响声；
晶体管式闪光器闪光频率稳定而被广泛应用。
一、闪光器结构和工作原理
1.电热丝式闪光器
1）结构
在胶木底板上固定着工字形的铁心，其上绕有线圈，线圈的一端与固定触点相连，另一端与接线柱相连。
镍铬丝具有较大的线膨胀系数，一端与活动触点相连，另一端固定在调节片的玻璃球上。
附加电阻也由镍铬丝组成。
不工作时，活动触点在镍铬丝的拉紧作用下与固定触点分开。
2）工作原理
假设转向开关板向右侧，转向信号灯先表现为暗。
其电流回路为：
电源正极→接线柱→活动触点臂→镍铬丝→附加电阻→接线柱→转向开关→右（前、后）转向信号灯和仪表板上的右转向指示灯→搭铁→电源负极。
转向信号灯亮时的电流回路为：
电源正极→接线柱→活动触点臂→触点闭合→线圈→接线柱→转向开关→右（前、后）转向信号灯和右转向指示灯→搭铁→电源负极。
明暗的转换原理是靠镍铬丝的热胀冷缩，使触点时开时闭，附加电阻交替地被接入或短路，引起转向灯电路的电流大小发生变化。
其中线圈产生的电磁吸力可以使触点之间闭合更紧密，以获得较亮的光。
2.翼片式闪光器
翼片式闪光器也是利用电流的热效应，以热胀条的热胀冷缩为动力，使翼片产生突然动作而接通或断开触点，，从而使转向灯闪烁。
根据热胀条加热情况不同，结构上分为直热式和旁热式两种。
3.电容式闪光器
电容式闪光器根据铁心线圈的接线不同分为电压型和电流型两类。
电压型是指铁心线圈与转向灯并联；
电流型就是铁心线圈与转向灯串联工作。
其中电流型电容闪光器的结构主要是由一个双线圈继电器和一个电容器组成，在继电器的铁心上绕有串联线圈和并联线圈，电容器采用大容量的电解电容器。
电容式闪光器是利用电容器的充、放电延时特性，使继电器两个线圈产生的电磁吸力时而相加，时而相减，继电器触点便产生周期的开关动作，从而使转向信号灯闪烁。
4.晶体管式闪光器
晶体管式闪光器是利用电容器的充、放电延时特性，控制晶体三极管的导通或截止，从而使转向灯闪烁。
1.2仪表电路
为了准确的了解筑路机械发动机的工作情况，及时发现和排除可能出现的故障，筑路机械上装置有电流表、机油压力表、水温度、燃油表、转速表、记时器等检视仪表。
根据各仪表显示值（或显示区域）可以判断筑路机械运行的技术状况好坏。
1.2.1常见仪表的构造及工作原理
1.电流表
电流表按结构不同分为电磁式和动磁式电流表（见图6-18）两种，两者结构的主要不同点是：
电磁式电流表的永久磁铁是静止的，而动磁式电流表的永久磁铁是转动的。
电磁式电流表和动磁式电流表的工作原理基本相同，即当电流通过电流表时，永久磁铁（或导电板）会产生新的磁场，新磁场将与永久磁铁的磁场相互作用形成一个合成磁场，在合成磁场的作用下，电流表指针偏转一定角度。
而电流表指针偏转的方向和角度与通过电流表的直流电方向和大小有关，电流值越大，偏转角度就越大。
2.机油压力表
机油压力表用来指示发动机润滑系机油压力的大小。
它由装在仪表板上的油压指示表和装在发动机主油道中（或粗滤器上）的传感器两部分组成。
双金属片是由两种不同热膨胀系数的金属材料制成，电流流过双金属片上的加热线圈，使双金属片受热后产生弯曲变形。
当油压很低时，传感器中的膜片几乎没有变形，触点压力小，当电流流过而温度略有上升时，触点就断开。
触点开闭频率约5次/min~20次/min，则双金属片触点闭合时间短，打开时间长。
因此，通过油压表双金属片加热线圈的电流平均值就下降，双金属片弯曲变形小，指针偏转角很小，即指示出较低的机油压力值。
当油压升高时，膜片向上拱曲使触点压力增大，触点闭合机会增多，断开时间变短，流过油压表双属片的加热线圈平均电流值增大，双金属片变形增大，带动指针偏向机油压力值较高的一侧。
安装油压传感器时，为保证油压表的指示值准确，必须使盒上的箭头（安装记号）向上，且不能偏出垂直位置30°
。
3.水温表
水温表是用来指示发动机冷却系的工作温度高低。
它由装在仪表扳上的水温指示表和装在发动机气缸盖水套上的水温传感器两部分组成。
常用的水温指示表有双金属片式和电磁式两种，传感器为双金属片式或热敏电阻式。
其中双金属片式水温表和双金属片式传感器工作原理与机油压力表电路的工作原理相同，只是表的刻度值相反。
下面主要介绍电磁式水温表与热敏电阻式传感器配套使用的工作原理。
电磁式水温表内有左、右两只铁心，铁心上分别有左线圈和右线圈，左线圈与电源并联，右线圈与传感器串联两个线圈的中间置有铁转子，转子上连有指针。
当电源开关接通时，电流回路为：
蓄电池正极——→左线圈→搭铁→蓄电池负极
右线圈→热敏电阻→搭铁→蓄电池负极
这时左、右线圈各形成一个磁场，同时作用在铁转子上，转子便在合成磁场的作用下转动，使指针指在某一刻度。
并联线圈（左线圈）的磁场强度可以认为是一个定值，串联线圈（右线圈）的磁场强度随与它串联的传感器热敏电阻值的变化，热敏电阻为负温度系数。
4.燃油表
燃油表是用来指示燃油箱内储存燃油的多少。
它和指示表和传感器组成，指示表有电磁式和双金属片式（电热式）两种，传感器均为可变阻式。
电磁式燃油表接线柱有极性，双金属片式燃油表接线柱无极性。
1）电磁式燃油表的两个线圈分别与传感器并联和串联，工作原理与电磁式水温表相似，当燃油箱位高低变化时，浮子带动滑片移动，从而改变了电阻大小（浮子上升时传感器阻值逐渐变大），这时左、右线圈各形成一个磁场，转子便在合成磁场的作用下转动，使指针指在某一刻度。
2）双金属片式燃油表的工作原理与电热式水温表相似，只是刻度不同。
它是通过油位高低变化，改变可变电阻大小（浮子上升时传感器阻值逐渐变小），从而改变与之串联的加热线圈电流，双金属片变形推动指针，指示相应的燃油多少。
5.车速里程表
车速里程表是用来指示筑路机械行驶速度和累计行驶里程的仪表，它由车速表和里程表两部分组成。
6.发动机转速表
发动机转速表的作用是为了检查和调整发动机以及监视发动机的工作情况。
它有机械式和电子式两种，由于电子式转速表指示平静、结构简单、安装方便，所以被广泛采用。
汽油机电子式转速表一般是用点火系的点火脉冲信号为触发信号。
对于柴油机，则应单独安装无触点传感器产生触发信号，也可用交流发电机的脉冲电压作为触发信号。
柴油机转速表的工作原理是：
通过转速传感器（或交流发电机的信号）将曲轴转动的角位移转化为脉冲信号，然后经整形放大，驱动磁电式指示仪表而指示出相应的转速。
7.测速记时机构
柴油机测速记时机构用于测量柴油机的转速和记录柴油机的工作时间。
机械式测速记时机构由角传动器、软轴和转速表（带记时器）组成。
另外，还有一种电子记时器与发电机相连，按发电机工作小时多少来记录柴油机的实际工作时间，它由同步电机及振荡记时集成电路等组成。
当发动机起动以后，发电机开始发电，记时器内部的同步电动机开始转动，经计时集成电路使数字指示器开始运转，反应出发动机的工作时间。
测量范围为0~9999.9h，显示单位为0.1h。
2.充电系
充电系的作用是向筑路机械各用电设备提供直流低压电能。
如图3-1所示为一压路机的充电系，它由蓄电池、发电机、电压调节器等组成。
蓄电池与发电机并联连接；
电压调节器与发电机配套使用，使发电机在转速变化时能保持其输出电压的恒定。
筑路机械充电系有以下特点：
（1）工作电压一般为12V、24V或12V/24V三种。
如PY160B平地机的电源电压为24V（两个12V蓄电池串联）；
有些筑路机械（如沥青混凝土摊铺机）采用两个12V蓄电池混联，充电系和其他电系采用12V电源，而起动系则采用24V电源。
（2）为了保证整个电气系统的安全，在蓄电池的负极搭铁线或正极连线中加装蓄电池继电器。
（3）多采用带磁场继电器的双联电压调节器。
2.1铅蓄电池
2.1.1铅蓄电池的作用
蓄电池是一种既能将化学能转化成电能，又能将电能转化成化学能的可逆低压直流电源。
铅蓄电池具有结构简单、内阻小、起动性能好、价格低廉等优点，在筑路机械上被广泛使用。
铅蓄电池的作用：
（1）起动发动机时，向起动机提供强大电流（有的柴油机起动电流可高达1000A），同时向其他用电设备提供电能。
（2）发电机不发电或输出电压较低时，向用电设备供电。
（3）发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。
（4）发电机端电压高于蓄电池电动势时，蓄电池以被充电状态吸收发电机剩余电能，并将其转化成化学能储存起来。
（5）蓄电池能吸收电路中出现的瞬时过电压，还具有稳定充电系电压和保护晶体管元件不被损坏的作用。
2.1.2铅蓄电池的结构
普通铅蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液、外壳、联条和极桩等部分组成。
1.极板
极板是蓄电池的核心，蓄电池的充、放电过程就是依靠极板上活性物质和电解液中硫酸的化学反应来实现的。
正、负极板均由栅架和活性物质组成。
2.隔板
隔板的作用是使正、负极板尽量靠近而不至于短路。
隔板的结构形状有槽沟状、袋状等。
3.电解液
电解液的作用是形成电离，促使极板活性物质溶离，产生可逆的电化学反应。
它是由密度为1.84g/cm3的化学纯净硫酸和蒸馏水按一定比例配制而成。
其相对密度一般在1.24~1.30（25℃时），使用时应根据当地最低气温或制造厂的推荐进行选择（见表3-1）
表3-1不同气温下的电解液相对密度（25℃）
使用地区最低气温（℃）
冬季
夏季
≤-40
1.30
1.26
-40~-30
1.28
1.24
-30~-20
1.27
-20~0
1.23
4.外壳
蓄电池的外壳是用来盛放电解液和极板组的。
壳内用间壁分隔成多个互不相通的单格，每个单格放入一对极板组，组成一个单格电池。
蓄电池盖上开有加液孔，是用来添加电解液及检查电解液液面高度和相对密度的。
加液孔螺塞上的通气孔应经常保持通畅，使蓄电池化学反应产生的气体能顺利逸出。
5.联条
铅蓄电池一般由若干单格电池串联而成，每个单格电池的额定电压为2V。
联条的作用是将单格电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。
传统外露式联条由铅锑合金浇铸而成，新型蓄电池则采用穿壁式或跨越式的连接方式。
6极桩
蓄电池的正、负极桩分为侧孔形、锥形和L形三种。
为了便于区分，正极桩上或旁边标有“+”记号；
负极桩上标有“-”记号。
使用过的蓄电池标记不清时，可用直流电压表测定。
2.1.3铅蓄电池的容量及其影响因素
铅蓄电池的容量是指在规定的放电条件下，完全充足电的蓄电池所能提供的电量，用C表示，大小等于放电电流和放电时间的乘积，单位为“安·
时”，记作Ah。
它是选用蓄电池和衡量蓄电池优劣的重要性能指标。
（1）额定容量（C20）
额定容量用20h放电率的容量表示。
GB5008.1—91《起动用铅酸蓄电池技术要求和试验方法》规定：
充足电的新蓄电池，在电解液温度为25℃时，以20h放电率的放电电流连续放电至12V蓄电池端电压达10.50V±
0.05V、6V蓄电池端电压达5.025V±
0.02V所输出的电量成为额定容量。
（2）储备容量（Cr.n）
储备容量是指充足电的新蓄电池，在电解液温度为25℃±
2℃时，以25A放电电流放电至12V蓄电池端电压达10.50V±
0.02V时所持续的时间，单位为分钟（min）。
储备容量表明当筑路机械充电系统失效时，蓄电池能提供25A电流的能力。
影响蓄电池容量的因素有结构因素和使用因素两大方面。
其中使用中放电电流、电解液温度和相对密度的大小对容量影响较大。
2.1.4新型铅蓄电池
（一）免维护蓄电池
免维护蓄电池又叫MF蓄电池，这种蓄电池在使用过程中不需作任何维护或只需少量的维护工作，就能保证蓄电池良好的技术状况。
由于MF蓄电池在极板材料及结构上作了改进，使其与普通铅蓄电池相比有如下优点：
（1）使用中不需添加蒸馏水。
（2）自放电少，容量保持时间长，可湿式贮存2年以上。
（3）内阻小，起动性能好。
（4）极桩腐蚀小，寿命长，一般在4年左右，为普通蓄电池的2~3倍。
1.MF蓄电池材料及结构特点
MF蓄电池极板的栅架采用的是无锑或低锑合金材料，从而消除了锑的副作用，达到了免维护的目的。
另外，MF蓄电池在结构上也作了如下改进：
（1）采用袋式隔板将正极板包住。
（2）单格电池采用穿壁式连接，使内阻减小，输出能量增大。
（3）设计有内装式密度计，可使MF蓄电池成为无加液孔的全密封蓄电池。
（4）采用新型安全的通气装置，如图3-8所示。
有的MF蓄电池通气装置中还装有催化剂钯，使绝大部分氢气和氧气再结合成水返回蓄电池内部，在很大程度上减小了水的消耗。
3.起动系
3.1起动系的作用与组成
起动系的作用是产生更起动转矩，带动发动机曲轴由静止转变为自行运转状态。
发动机常用的起动方式有人力起动、辅助汽油机起动和电力起动三种。
在个别筑机械（如推土机）的柴油发动机上用辅助汽油机起动，其功率为主发动机功率的5%～20%。
电力起动是由直流电动机经传动机构拖动发动机曲轴而起动的。
电力起动迅速可靠、操纵轻便、又具有重复起动能力，被筑路机械发动机广泛采用。
电力起动系统是由蓄电池、起动机、起动开关、起动继电器等组成，如图所示。
3.1.1.起动机的组成
起动机一般由三部分组成，如图所示。
1.直流电动机：
其作用是产生电磁转矩。
2.转动机构：
其作用是在发动机起动时使起动机的驱动小齿轮啮入飞轮齿圈，将起动机的电磁转矩传递给发动机曲轴；
在发动机起动后又能使起动机的驱动小齿轮与飞轮齿圈自动脱开。
3.操纵机构：
其作用是接通或切断起动机与蓄电池的主电路，并驱动拔叉运动。
有些起动机操纵机构还有辅助开关，能在起动时将与点火线圈相连的附加电阻短路，以增大起动时的点火能量。
3.1.2起动机的分类
起动机通常按传动机构和操纵机构的不同来分类。
按传动机构的啮合方式不同可分为：
1、惯性啮合式起动机：
其驱动小齿轮借助惯性力自动啮入或脱离飞轮齿圈12
2、移动电枢式起动机：
靠起动机磁极磁通的吸力，使电枢沿轴想移动，将驱动小齿轮、啮入飞轮齿圈。
3、强制啮合式起动机：
靠人力或电磁力拉动拨叉，强制拨动驱动小齿轮啮入或脱离飞轮齿圈。
按操纵机构不同可分为：
1、直接操纵式起动机：
由脚踏或手拉杠杆联动机构，直接控制起动机的主电路开关来接通或切断主电路。
2、电磁操纵式起动机：
先由起动按钮或点火开关控制起动机电磁开关，再由电磁开关控制主电路开关来接通或切断主电路。
3.2起动机
3.2.1直流串励式电动机
（1）直流串励式电动机的结构
励磁绕组与电枢绕组呈串联连接的电动机称为直流串励式电动机。
它主要由磁极、电枢、电刷及电刷架、机壳和端盖等组成。
1、磁极：
磁极（或定子）由磁极铁心和励磁绕组组成。
其作用是产生电磁场。
为增大起动机的转矩，磁极的数量较多，一般为4级，功率超过7.35kW（10马力）的起动机有用6个磁极的。
励磁绕组由扁铜带（矩形截面）绕制而成，其匝数一般为6—10匝，铜带之间用绝缘纸绝缘，并用白布带以半叠包扎法包好浸上绝缘漆烘干。
磁极安装后要保证N极和S极相间排列。
2.电枢：
电枢（或端子）由电枢轴、铁心、电枢绕组和换向器组成。
电枢铁心由硅钢片叠成后固定在电枢轴上。
电枢绕组由较大矩形截面的裸铜带或粗铜线绕制而成，在铁心片线槽口两侧，用轧纹将电枢绕组挤紧，以免转子高速运转时将绕组甩出（俗称“飞散”现象）。
电枢绕组的端头均匀地焊在换向器铜片上。
为防止铜制电枢绕组间短路，在铜线与铜线之间，均用绝缘纸隔开。
串励式电动机的电枢绕组与励磁绕组成串联连接。
其中，每两极线圈分别串联后在并联的接法可以在导线截面相同的情况下增大起动电流，提高起动转矩。
普通起动机转子换向器的结构如图4—7所示，它由铜片云母片叠压而成压装于电枢轴前端，铜片之间以及铜片与轴之间均为绝缘，换向片与线头采用锡焊连接。
其作用是维持转子定向转动。
3、电刷及电刷架
电刷的作用是将电流导入电枢。
电刷由铜粉（80%—90%）和石墨粉压制而成。
电刷架上有盘型弹簧，用以压紧电刷。
四个电刷及电刷架装载电刷端盖上，其中两个搭铁电刷利用端盖相通的电刷架搭铁，另外两只电刷与端盖绝缘。
4．机壳与端盖
机壳用钢管制成，壳内装有磁极。
驱动端盖上有拨叉座和驱动小齿轮行程调整螺钉，轴承一般采用青铜石墨轴承或铁基含油轴承。
两端盖与机壳体间结合面上一般有对位用的安装记号，他们靠两个穿心连接螺栓组装成一个整体。
（2）直流串励式电动机的工作原理
直流串励式电动机是将电能转变为机械能的装置。
他是根据带电导体在磁场中受到电磁力做用这一原理为基础而制成的，由左手定则可以判定：
励磁绕组通电后形成了电磁场，电枢绕组通电后受到电磁作用力产生旋转运动。
换向片和电刷的作用是确保电枢绕组某有效边导体从一个磁极范围转到另一个异性磁极范围时，该有效边导体中的电流方向也同时改变（如ab边处于图示上方时的电流方向为b→a；
转到图示下方时的电流方向为a→b），而电磁转矩的方向保持不变。
即实现了转子的定向连续转动，又防止了运动干涉。
电磁转矩的大小与电枢电流以及磁极磁通的的大小成正比，当电枢绕组受到电磁转矩作用而旋转时，由于电枢绕组在磁场中运动切割了磁力线，因而在电枢绕组中产生感应电动势，感应电动势方向始终与外加电压和电流的方向相反，故称为反动电势。
反动电势与电枢绕组转速和磁极通成正比。
（3）串励式电动机的工作特性
1．转矩特性
当串励式电动机磁路为饱和时，电磁转矩与电枢电流的平方成正比。
在起动瞬间（磁路未饱和），由于阻力矩很大，电动机处于完全制动状态，反动势等于零，此时电枢电流达到最大值（称为制动电流），电磁转矩也达到最大值（称为制动转矩），这样便于起动发动机。
2．转速特性
直流串励式电动机的电枢转速与电磁转矩成反比，它具有轻载转速高、重载转速低的特点。
重载转速低可使起动在安全可靠，但轻载以及空载时转速增高，容易造成“飞散”事故而损坏电动机。
所以，常采用单向离合
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