小松挖掘机全车电器教学实训台设计分析

机电一体化技术把电子元器件的信息处理和自动控制等功能运用到工程机械装置中去，在实现节能、和操作性等控制技术功能和效果的同时，对工程机械相关人员提出了更高的要求。实践与理论相结合，使相关人员的工程实践能力得到提高，将成为一项重要的课题。
1、挖掘机实训台的设计要求
通过企业调研及对工程机械维修工职业标准的分析，挖掘机电器系统维修岗位*的职业能力为：① 掌握挖掘机电路知识，能够看懂挖掘机电路图；② 掌握挖掘机电器、电控部分的工作原理、基本结构、零件名称和作用；③ 对工具和仪器设备有简单的维护和检修能力，掌握其正确使用方法；④ 了解各传感器的作用和位置，掌握常见故障的检修方法。
以上述岗位职业能力为导向，以挖掘机全车电器及控制系统仿真实训为基础，制定出的实训台设计思路是：实验台不仅要满足教学需要，拥有便捷的操控性能和良好的示教效果，而且还要进行相关辅助功能的开发，以此来锻炼学生们工程实践应用的能力。
2、挖掘机实训台研发过程
2.1机型选择
小松挖掘机是挖掘机行业的机种之一，具有节能的管理系统，其发动机控制精度高、故障率低。故选择这种机型开发实训台。
2.2实训台的总体设计
在查资料、分析电路的基础上，优化了电器、电控线路图，设计出实训台的总体方案，它主要由以下两部分组成。
（1）电器设备部分：包括电源系统、发电机系统、启动系统、灯光系统、雨刮系统、信号系统（大量传感器） 、点烟器、喇叭、收音机音响系统等，如图1所示。
（2）电控设备部分：包括液压自动控制系统、自动空调系统、发动机转速自动控制系统、自诊断系统、仪表信息系统等，如图2所示。
小松全车液压电控系统教学实训台和电器系统教学实训台两部分通过数据连接线进行信息通讯，实现设备的整体功能和控制。

图1电器设备部分

图2电子控制设备部分
3、研制过程中的难点及解决方法
3.1发电机运转与启动系统不同步
实训台由大功率交流电动机（模拟发动机动力）驱动发电机，由总开关控制电动机工作，当先打开启动开关再开电动机电源时，监控器经常报发电机故障，发电机运转与启动系统不同步。针对这一问题，设计了一套自锁控制电路，启动档作触发信号，控制电动机，实现了同步控制，符合原车控制逻辑。
3.2发动机转速的模拟与同步
用线切割技术加工曲轴信号盘一周的128个凸齿（原车信号盘与飞轮一体，体积大而笨重） ，用变频调速电动机带动，使信号轮的转速与调速器电脑预设的转速实现同步。
3.3信号的模拟
挖掘机是一台机电液一体化的精密机械设备，使用了大量传感器，实训台只采用了电控系统部件，即使连线正确，很多功能也是不能实现的 。
针对这一问题，我们在实车上采集动态的工作数据，制做了电子信号模拟器，电子模拟器产生的信号参数必须和实际工况相匹配。模拟参数包括信号的类型（直流、交流、方波、正弦波、占空比） 、信号幅度（电压的高低、电流的方向和大小） 、信号的频率等。