挖掘机实训平台的设计与制作

朱江涛

(山西交通职业技术学院工程机械系，山西 太原 030031)

0 引 言

目前，国内市场上关于挖掘机的教学类设备只有挖掘机模拟驾驶仪、操作手柄和显示器等，只能提供学员的驾驶和操作的学习，附带的资料是挖掘机的操作、维修和保养手册等，还没有针对挖掘机整车电器控制原理、修理方法、故障诊断的适合教学的设备或产品。工程机械类[1]的教学书籍也一直是沿用或者是一定程度上继承发展了以前的教科书，技术与时代严重落后。虽然总的控制原理相似，但是和实际车型的结构、控制方式、检测检修方法相差太远。因此，研究新型的教学方法，已经成为当前工程机械教学改革的必经之路。

教学项目的实训是难题，比如挖掘机整车电器实训，市场上又没有单独的电器实训设备或产品，购置挖掘机整车会耗费大量的资金，同时整车只是操作方便，拆装和检测非常容易损坏电器部件或装饰部件，同时安全隐患极大，因此挖掘机实训平台的设计与制作显得尤为重要。

1 机型选择及实训平台的总体设计

小松挖掘机，是目前国内市场上常用的一款机型，其电器、电控系统元器件的控制形式比较先进。经过查阅大量原厂资料，分析其电路控制[2]特点、线束布局形式、电控系统[3]的先进程度及制作的工艺难易程度等，通过对小松挖掘机电器、电控线路图的优化，设计出《小松挖掘机电器电控实训台》的总体布局，主要由两部分组成。

1）电器设备部分：包括发电机系统、电源系统、起动机系统、雨刮系统、灯光系统、信号系统（大量传感器）、喇叭、点烟器、收音机音响系统等，这些电器设备具有普遍性，如图1所示。

2）电控设备部分：包括液压自动控制系统、发动机转速自动控制系统、自动空调系统、仪表信息系统、自诊断系统等。这些配置[4]是当今高端机型先进程度的代表，如图2所示。

综上所述，小松挖掘机电器电控实训台由两部分组成，即小松全车电器系统教学实训台和液压电控系统教学实训台。通过数据连接线完成两台设备的信息通讯，实现设备的整体功能和控制。

图1 小松挖掘机电器设备部分

图2 小松挖掘机电子控制设备部分

2 挖掘机电路图的重新设计

在原车中，全车的电器部件布置在整个车身中，靠线束进行连接和控制，线束都包在波纹管内，线束连接布置位置比较隐蔽，拆卸和检查非常困难。为了维修检测方便，厂家在设计线束布局时，只在集中位置增加了若干个系统连接点和测试点。这样就使得线束复杂，接插头多，在教学过程中，不利于学生对挖掘机线路的直观认知。图3为挖掘机原车线束。

图3 挖掘机原车（线束部分）

小松挖掘机原厂线路图由液压电控系统线路图、监控器仪表图、自动空调电路图及电源系统电路图组成，图纸达7页之多，为学生识图增加了困难。如果引导学生读这样的原厂电路图，一个单元电路就需要约4 节课时，还需要有较强的记忆力。若在展板上使用原电路图讲解，要使10 个学生看清楚，其图面估计能占满标准教室的所有墙面。这样做出的教学设备不实用，由于设备面板体积庞大、电路复杂且电器元件众多，增加了学生的理解难度，因此必须对小松挖掘机原厂电路进行合理的简化，以便设计出合理的试验平台。

3 实训平台设计及电器件布局的依据

首先是遵循原车的电路控制方式，即不改动电路，只是简化或省略掉连接转换插头线路，图4所示，同时根据电器实物元件的大小、形状、重量、位置、控制[4]特点在面板或台架上进行合理布局，并按照位置画出相应的电路图。对于一些大型的、重的电器（如：发电机、起动机、蒸发器总成等），固定到台架上，这样可防止面板变形或占用区域过大。电路图中尽可能地把电器元件的内部电路、结构画出来。

图4 电器元件的布局

4 挖掘机实训平台的应用

实践证明，小松挖掘机电器电控实训台的电器、电控系统设备全部采用原车实物,通过对系统的优化，教学效果比实车更易操作，控制功能比较完善。该实训台架采用两个台架：一个是全车电器实训台；一个是电控系统实训台。两个台架间通过线路连接，相比一个台架制作减少了重量，简化了线路，降低了成本。经过近半年的实践应用,收到了很好的应用效果,满足了工程机械检测与维护专业学生挖掘机电器、电控系统的实践教学需求,培养了学生解决挖机电器故障检修的职业能力,同时在培养教师科研与实践教学能力及培训企业工程机械修理人员等方面体现出了学校的示范性。

[1] 陈宏优，严继东.挖掘机液压元件试验台的研制[J].流体传动与控制,2007（6）:40-42.

[2] 纪云锋，陈欠根，何清华.小松液压挖掘机机电一体化控制系统分析[J].现代机械，2003（5）:4-5.

[3] 王雪艳.机电一体化技术在液压挖掘机中的应用探究[J].液压与气动,2012（5）：45-47.

[4] 伏忠和.当代液压挖掘机功率控制技术的分析[J].工程机械，2003（3）:41-45.