挖掘机的电气原理
《纯电驱液压挖掘机电气式动臂势能回收与再利用系统研究》范文
《纯电驱液压挖掘机电气式动臂势能回收与再利用系统研究》篇一一、引言随着科技进步与环保意识的提升，纯电驱液压挖掘机在工程领域的应用日益广泛。
然而，在挖掘机作业过程中，动臂势能的浪费问题一直困扰着行业。
为了解决这一问题，本文将深入探讨电气式动臂势能回收与再利用系统的研究，以期为挖掘机的能效提升与可持续发展提供理论支持。
二、纯电驱液压挖掘机概述纯电驱液压挖掘机是一种以电力为动力源的工程机械，其动力系统主要由电池、电机、电控系统等组成。
相较于传统液压挖掘机，纯电驱液压挖掘机具有更高的能效比和更低的排放，符合现代工程建设的绿色、环保、节能需求。
三、动臂势能回收与再利用的重要性在挖掘机作业过程中，动臂势能的浪费是一个普遍存在的问题。
当动臂上升时，会产生大量的势能，而这些势能往往在动臂下降时被浪费掉。
为了实现能源的高效利用，需要研究一种能够回收和再利用这些势能的系统。
四、电气式动臂势能回收系统电气式动臂势能回收系统是利用电机和电池等设备，将动臂上升过程中产生的势能转化为电能，并储存到电池中。
该系统主要由传感器、电机、电池、电控系统等组成。
传感器用于检测动臂的运动状态，电机则用于驱动动臂的升降，电池则用于储存回收的电能。
五、电气式动臂势能再利用技术电气式动臂势能再利用技术是将储存的电能再次利用到挖掘机的作业中。
当挖掘机需要动力时，电控系统会控制电机从电池中获取电能，为挖掘机提供动力。
这样不仅可以减少能源的浪费，还可以延长挖掘机的作业时间。
六、系统研究与应用针对纯电驱液压挖掘机的电气式动臂势能回收与再利用系统，本文进行了深入的研究。
首先，通过理论分析，确定了系统的基本构成和工作原理。
其次，通过仿真实验，验证了系统的可行性和有效性。
最后，将该系统应用到实际工程中，取得了显著的节能效果。
七、结论与展望通过本文的研究，我们发现电气式动臂势能回收与再利用系统在纯电驱液压挖掘机中具有广阔的应用前景。
该系统不仅可以提高挖掘机的能效比，降低能源消耗，还可以为工程建设的可持续发展做出贡献。
挖掘机电气系统常见故障及处理
没 有 明显 的输 出变 化 ， 明磁 性 触 发器 的 内部元 件 可 能 出现 故障 ， 移 绕组 断 线 导致 ， 时也 需将 磁放 大 器更 换掉 。 证 此 此 时 需要 更换 磁性 触 发器 ， 以恢 复 电动 挖掘 机 的性 能 。 （） ６ 当控 制 器处 于 零位 时 ， 机构 爬 行 ， 而且 电机 的运 转速 度 快 、
的方 波 电源 出现 故 障 ，交流 信 号加 入 ，从 而增 大 主 回路 的 电流 波 ３ 直 流 系统 常见 故 障与 处 理 挖 掘 机 的直流 系 统常 见 故障 有 以下几 种 ： （） 升 电机 在提 升 时 劲 道 不足 ， 降的 速 度缓 慢 ， 是 由于 １提 下 这 弱 磁接 触 器未 接通 ， 时 需要 检查 接 触器 的 回路 ， 除故 障 。 此 排
（） 运 转过 程 中某 系 统 突然 停 止 ， 是 其 电压 又 正 常 ， 生 ２在 但 产
检 测 和处 理 上述 故 障可 以采 用 以下 方 法 ：静 止状 态 下在 指 定 的 回 路 串联接 入 ２ 毫 安表 ， 上 电源后 测 出电流 ， 将 ２ 毫 安 个 接 再 个 表 分 别 串联接 入位 移 绕 组 回路 ， 出 电流值 ， 测位 移 回 路是 否 正 测 检 常 ； 果上 述 检测 正 常 ， 如 则再 把提 升 电动 机 和提 升发 电机 的主 回 路 断开， １ 将 个毫 安 表 串联接 入 电压 反 馈 回路 ， 将 １ 直流 电压 表 再 个
摘 要： 主要针对挖掘机 故障的因素 。
关键词 ： 挖掘机 ； 电气 系统； 故障处理
１ 模 拟 信号 处 理装 置 故 障
电动 挖 掘 机 的 一个 最 关 键 的 部件 就 是 模 拟信 号 处 理 装 置 ， 又
履带式挖掘机结构及原理
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挖掘机械研究所
5.5.3、阀
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P2
P1
右行走
直线行走
可选
左行走
铲斗
回转
动臂1
动臂2
斗杆2
斗杆1
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1 2 3 4 5 6 7 8
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斗杆运动传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压
能）—分配阀—斗杆油缸（液压能转化为机械能）—实现斗杆运动
铲斗运动传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压 能）—分配阀—铲斗油缸（液压能转化为机械能）—实现铲斗运动
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五、挖掘机分系统简介
5.1 底盘 5.1.1 底盘组成
双泵合流，流量再生功能， 负载保持功能 先导控制
复合动作 双泵分流
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控制阀的具体功能
a. 开中位负流量控制系统；
b. 动臂和斗杆都采用双阀芯控制，阀内合流； c. 直线行走功能；
d. 斗杆阀内流量再生，实现斗杆在轻载荷时快速回收；
e. 在动臂大腔和斗杆小腔设置保持阀，确保整机的安全； f. 可实现复合动作；
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E、行走履带跳节 涨紧装置在行走时起到缓冲外界压力和保护行走机构、防止履 带脱出的作用。 涨紧装置在行走及转向时被外力积压、外力消失后不能立即恢 复原状，行走一段距离后突然弹出，造成了跳节现象的产生。 行走履带跳节会对行走个部件造成异常磨损。 处理：更换涨紧装置
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矿用挖掘机现状与发展(电气)
较先进
直流装置 成熟 无功补偿 不成熟
一般 （因动 态无功 补偿不 成熟） 成熟）
较高
较高 较高
直流 电动机
节能 10%
低
小
设置电气 间以解决 温度， 温度，防 尘、防震 设置电气 间以解决 温度， 温度，防 尘、防震变频调速 系统源自交流 调速变频 调速
先进
成熟
高
高 （具有自 高 动轻载升 频功能， 频功能， 提高10%） 提高 ）
4. 变频调速及自动化系统
AFE整流回馈单元 整流回馈单元
6KV
高压受 电器 高压负荷 开关
AFE 主 AFE 从
公共直流母线 逆变 器 提升/ 提升 行走1 行走 提升2 提升 回转 推压/ 推压 行走2 行走
隔离 主接 开关 触器
主变压器 6KV/2×0.66KV ×
M 3～ ～ M 3～ ～ M 3～ ～ M 3～ ～ M 3～ ～
2. 可控硅直流调压调速系统
可控硅反并联桥 直流 电动机 M
无功功率 补偿装置 可控硅直流调压调速系统简图
代表产品： 代表产品：
P&H-2100、2300、2800、 P&H-2100、2300、2800、4100
系统特点： 系统特点：
（1）较节电； ）较节电； （2）需要大容量的动态无功功率补偿装置， ）需要大容量的动态无功功率补偿装置， 以改善可控硅直流调速功率因素低的问题； 以改善可控硅直流调速功率因素低的问题； （3）动态无功补偿装置为特殊设计； ）动态无功补偿装置为特殊设计； （4）直流电动机故障率高； ）直流电动机故障率高； （5）可控硅直流调速有逐步被取代的趋势。 ）可控硅直流调速有逐步被取代的趋势。
三种系统性价比对照
挖掘装载机(两头忙)
最近，行业内对于挖掘装载机的市场前景给予了广泛关注，普遍认为挖掘装载机的市场已经进入预热期，几年后将进入成长期。
那么我国挖掘装载机的技术水平如何？未来市场怎样成长？能像人们期望的那样发展吗？挖掘装载机俗称“两头忙”。
因为它具有独特的构造，前端是装载装置，后端为挖掘装置。
在施工时，操作手只需要转动一下座椅，就可以完成从装载机到挖掘机的转变。
挖掘装载机主要用于城市和农村的公路建设及养护、电缆铺设、电力和机场工程、市政建设、农田水利建设、农村住宅建设、开山取石以及各种小型建筑队所从事的各种建筑施工工程。
“两头忙”属于小型多功能工程机械的一种，一般在大工程完成后的小工程中使用。
它可配多种工作装置及辅具，进行挖掘、铲装、路面破碎、平整场地、开挖沟渠、铺设管道等多种作业。
专家看好未来虽然我国挖掘装载机的发展遇到了种种问题，但近年来，随着经济水平和城市化水平的不断提高，人工作业的成本开始逐渐超出机械作业的成本。
有关部门的调查显示，从东部到西部，机械替代人工作业的进程已经明显提速。
工程对工期和效率的要求也越来越高，部分人工作业虽然在经济上可行，但在时间、效率上却不能满足工期要求，因此，机械化施工也就成为必然选择。
专家认为，随着用户需求的不断变化，挖掘装载机的适用范围也在逐步拓宽。
其灵活的工作空间、便捷的运输方式，可取代市政部门现有的不太适合市政施工的大型机械。
另外，机场、港口、码头、矿山、军用设施以及石油与煤气管道铺设等领域的建设和维护也需要使用挖掘装载机。
专家表示，目前我国挖掘装载机每年的市场容量只有800～1000台，其中出口也占相当比重。
然而，从近两年的发展来看，乐观地估计，未来几年国内挖掘装载机的市场年销量将有望达到5000台左右。
从用户需求来看，挖掘装载机中高档产品的销量会有所增加，而用拖拉机底盘生产的挖掘装载机等低档产品的销量将会逐渐下降。
因此，我国挖掘装载机的市场前景是非常广阔的。
同时业内人士也普遍认为，由于挖掘装载机在我国起步较晚，我们既不掌握核心技术，又不具备研发能力和相应的制造水平，同时，由于社会和经济发展等方面的原因，其普及程度也远远落后于发达国家。
挖掘机电气与电子控制系统的设计步骤
挖掘机电气与电子控制系统的设计步骤摘要：随着现代挖掘机对节能、环保及操作人性化的要求，对挖掘机电气控制系统提出了越来越高的要求；另一方面，电液比例控制技术、微电子技术、通信技术的发展，为挖掘机电气系统的发展提供了强大的技术支撑，从而推动了挖掘机电气与电子控制系统的飞跃发展。
关键词：电气、控制、设计、监控1引言挖掘机电气与电子控制系统的功能主要实现挖掘机的控制及工作状态监测。
包括发动机电路、液压系统、仪表电路，必要的整车电气线路（如灯具、喇叭、雨刮器、空调等的线路），随着挖掘机技术的发展，对挖掘机电气与电子控制系统的要求也越来越高，合理的设计步骤是产品质量保障的基础。
2挖掘机电气与电子控制系统的需求在设计挖掘机电气与电子控制系统之前，必须清楚挖掘机电气与电子控制系统的详细技术要求，这些要求包括以下方面：1.满足挖掘机整车安全可靠运行的要求电气与电子控制系统必须对影响整车安全可靠运行关键参数进行监测、监控，并通过电子监控系统让操作人员清楚整车运行状态是否正常。
1.满足挖掘机整车各项控制功能的要求现代挖掘机控制系统越来越复杂，许多功能都是通过电控系统实现的，如发动机的功率模式控制、液压泵功率调节、行走速度的控制等。
另外，挖掘机整车还需要配备完善的电气附件，如车灯、雨刮器，电气系统的设计必须满足这些功能要求。
1.满足操作舒适性要求操作舒适性一方面要求电气系统人机操作界面友好，易于识别，操作方便；另一方面要保障操作人员身心舒畅，如配备空调和音响系统，给操作人员创造舒适的操作环境，提高工作效率。
1.满足人机工程学的要求挖掘机电气与电子控制系统许多部件安装在司机室中，其安装、布局必须与司机室内其他部件有机结合，使司机室内整体布局美观、协调，电气与电子控制系统人机工程设计的优劣是评价系统设计水平的重要方面。
1.满足电磁兼容性要求电磁兼容性是指设备或系统在所处电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。
WK-35电气安装手册DK1832.00SM-1
WK-35挖掘机电气安装手册-S120系统共 14 页第 1 页图号：DK1832.00SM-1编制：吉孟兰互校：岳海峰审查：李芬日期：2014.4.30设计：太原重工股份有限公司 技术中心 制造：太原重工股份有限公司共 14 页第 2 页目录1. 概述 (4)2.安装前 (4)3. 安装 (5)共 14 页第 3 页1.概述这台WK-35型挖掘机是我公司为 矿山设计制造的大型采矿挖掘设备。
该电铲的主要电器设备和电器元件的选用完全适应电铲使用的技术条件、传动机械特性、工况条件、环境条件和使用条件，能够胜任电铲担负的各项工作。
2.安装前2.1 设备到达，验收，发现缺件、包装箱破损的异常情况，做好备忘录，通知有关单位，及时处理。
2.2 货物存放z电气器件与设备严禁露天堆放，安放在通风良好的库房内。
z电子器件如PLC、西门子控制柜：运输、存放温度：-25℃~+70℃工作温度： 0℃~+40℃允许的湿度： ≤85%， 不允许有凝露海拔：≤1000米，（负载能力=100%）海拔：>1000米~4000米，（负载能力<100%）z或根据电子器件的说明书的要求存放。
2.3 货物的开箱验收有关单位会同供货单位人员共同开箱验收，根据装箱单进行清点、验收，做好验收报告。
2.4 搬运和吊装必须确保安全，严禁野蛮操作。
2.5 随机资料和装箱资料（图纸、说明书、相互资料、合格证等）要统一登记、保管，以备使用，交付用户。
共 14 页第 4 页3.安装3.1 安装资料3.1.1 图纸：布置图、管线表、屏、台、箱、柜图纸。
电气部件图号如下:序号 代号 名称 数量 材料 单件 总计 备注 DK1832.00 WK-35挖掘机电气总图 1 部件 DL1 DK1832.01.00 WK-35挖掘机电气设备表 1 部件 49531.33 49531.33 DL WG2 DK1832.02.00 WK-35挖掘机电气原理图 1 部件 0 0 DL参考图3 DK1832.03.00 WK-35挖掘机电气管线表 1 部件 0 0 DL 无表4 DK1832.04.00 WK-35挖掘机电气室设备布置示意图 1 部件 165 165 DL5 DK1832.05.00 WK-35挖掘机司机室电气布置示意图 1 部件 40.038 40.038 DL6 DK1832.06.00 WK-35挖掘机回转平台电气布置示意图 1 部件 609.39 609.39 DL7 DK1832.07.00 WK-35挖掘机电气照明布置示意图 1 部件 202.6 202.6 DL8 DK1832.08.00 WK-35挖掘机电气下架布置示意图 1 部件 70.9 70.9 DL9 DK1832.09.00 WK-35挖掘机起重臂电气布置示意图 1 部件 74.39 74.39 DL10 DK1832.11.00 WK-35挖掘机除尘电气布置示意图 1 部件 115.5 115.5 DL11 DK1832.01 WK-35挖掘机识图指南 1 部件 0 0 参考图共 14 页第 5 页电气控制柜图号如下:3 DK1832.01.01 西门子调速柜 1 按图订货 7110 7110 S120系统4 DK1832.01.02 高低压滑环(厂家带线) 满足合同要求带编码器信号屏蔽环 1 按图订货 980 9805 DK1832.01.03 高压柜+1B满足江铜合同所有要求 1 按图订货 300 3006 DK1832.01.04 外部高压柜+1A满足江铜合同所有要求+40度 1 按图订货 100 1007 DK1832.01.05 联动台 1 按图订货 80 808 DK1832.01.06 开斗电阻器柜 1 按图订货 100 100 配15KW电机9 DK1832.01.07 制动电阻器柜 1 按图订货 100 100 配S120系统10 DK1832.01.08 照明变压器(带外壳) 1 按图订货 50 5011 DK1832.01.09 润滑室阀箱 1 按图订货 0 012 DK1832.01.11 下部阀箱 1 按图订货 0 0 满足合同要13 DK1832.01.12 下车控制箱 1 按图订货 20 20 满足合同要求-10~+40度14 DK1832.01.13 PLC控制柜+9N+9M 1 按图订货 200 20015 DK1832.01.14 辅助除尘控制柜+2C 1 按图订货 400 40016 DK1832.01.15 润滑室控制柜 1 按图订货 50 5017 DK1832.01.16 照明控制箱 1 按图订货 10 10共 14 页第 6 页18 DK1832.01.17 切换柜H1/P1 1 按图订货 150 15019 DK1832.01.18 切换柜H2/P2 1 按图订货 150 15020 DK1832.01.19 操作台 1 按图订货 20 2021 DK1832.01.21 开关盒 1 按图订货 1 122 DK1832.01.22 遥控器 1 按图订货 2 223 DK1832.01.23 UPS电源柜 1 按图订货 200 20024 DK1832.01.24 浪涌阻容吸收 1 按图订货 200 200 配S120系统25 DK1832.01.25 接线铜牌 1 按图订货 1 126 DK1832.01.26 220V电气便利插座(金属陶瓷5孔) 20 按图订货 0.5 1027 DK1832.01.27 安全警示牌 1 按图订货 0.05 0.0528 DK1832.01.28 高压接线箱 1 按图订货 100 100共 14 页第 7 页电气原理图图号如下:序号 代号 名称 数量 材料 单件 总计 备注DK1832.02.00 WK-35挖掘机电气原理图 1 部件 DL参考图1 DK1832.02.01 机构原理图 1 参考图2 DK1832.02.02 PLC控制器原理图 1 参考图3 DK1832.02.03 辅助柜原理图 1 参考图4 DK1832.02.04 司机室原理图 1 参考图5 DK1832.02.05 油气路原理图 1 参考图6 DK1832.02.06 上下车控制原理图 1 参考图7 DK1832.02.07 照明部分原理图 1 参考图8 DK1832.02.08 接地系统原理图 1 参考图9 DK1832.02.09 除尘系统原理图 1 参考图共 14 页第 8 页3.1.2 资料：说明书、特殊元器部件的说明书及相关资料。
液压挖掘机的控制系统
无线遥控发射机对遥控系统的控制指令信号进 行编码、载波调制以及信号放大，然后通过其 自身的发射天线以无线电波的形式进行发射； 无线遥控接收机将接收到的无线电信号放大、 解调、译码、驱动后送给输出电路。工程车辆 上的各种机械转换元件在输出电路的控制下分 别驱动相应的执行元件及其传动机构，最终完 成各功能部件的预定动作，这些预定动作应能 够满足工程车辆正常工作要求。
液压挖掘机整机控制系统
1）液压油温度控制系统 2）液压挖掘机工况监测与故障查找系统 3）自动挖掘控制系统 4）无线遥控挖掘机
液压油温度控制系统
必要性：液压系统功率损失大部分转变为热量， 引起油温升高。其结果不仅使液压系统效率下 降，也加速油质恶化。据资料介绍，液压油温 度超过55度每升高9度，油液的使用寿命将缩 短一半。因此，应尽量避免液压油温度过高。
发动机的启动、熄火与油门控制、各工作装 置的控制、挡位控制、转向与制动控制等。
EPEC它是芬兰EPEC OY公司开发的一种控制系 统模块，是基于长期恶劣环境如高振动、大 温度变化和潮湿等条件下仍能正常可靠地工 作而开发的，具有高可靠性和安全性，目前 已广泛应用于工程机械、农业机械、工业设 备等诸多领域。
ห้องสมุดไป่ตู้
现代先进工况监测与故障查找系统列举
德国 德马克公司 ETM 、 ECS 德国 O&K公司 BCS 日本 日立建机公司 Dr.EX故障诊断系统
德马克公司
中小型挖掘机采用ETM系统。优势：数字显示 向司机显示设备主要运行状况 大型矿用挖掘机采用ECS（电子监测）系统。 优势：①能使司机坐在驾驶室就能对设备所有 性能进行彻底检查。②允许维修人员进入系统 将上次维修后的故障信息记录打印分析
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挖掘机的电气原理
挖掘机的电气原理是指挖掘机的电动机和电控系统的工作原理。
1. 电动机工作原理：挖掘机采用直流电动机或交流电动机作为动力源。
电动机的工作原理是通过电流在电磁场中产生力和转矩，从而使机械部件运动。
电动机的控制可以通过调节电压、电流或频率来实现。
2. 电控系统工作原理：挖掘机的电控系统负责对电动机进行精确的控制和调节。
电控系统通常包括控制器、传感器和执行器等组成部分。
控制器接收来自传感器的信号，根据预设的程序和逻辑对电动机进行控制，实现挖掘机的各种动作。
3. 控制信号传递原理：挖掘机的电控系统通过电缆或无线信号传递控制信号。
传感器将机械部件的运动转化为电信号，通过电缆传递到控制器；控制器根据接收到的信号进行分析和处理，生成相应的控制信号，再通过电缆或无线信号传递到执行器，驱动电动机进行相应的动作。
4. 电力系统原理：挖掘机的电力系统包括发电机、电池和电源等组成部分。
发电机负责产生电能供电给电动机和电控系统；电池可以作为备用电源供应电能，以保证挖掘机在停电或紧急情况下的正常工作。
5. 安全保护原理：挖掘机的电气原理还包括各种安全保护措施，如过载保护、短路保护、漏电保护等。
这些保护装置可以监测和检测电气系统的异常情况，并
通过切断电源或其他措施来确保挖掘机的安全运行。