工程机械车辆电线束系统研究

刘 朋， 张同生， 李国伟

（郑州宇通重工有限公司控制研究所， 河南 郑州450051）

电线束是车辆信号与能量传递的重要通道， 是车辆的 “神经线”。 工程机械车辆电线束系统因工程机械车辆自身特点及工作环境特殊性决定了其设计与安装不同于其它普通车辆。

1 工程机械车辆线束特点

设计与安装工程机械车辆线束首先考虑工程机械车辆自身特点及工况。 工程机械车辆工作环境大多很恶劣， 譬如煤厂、 矿山、 建设工地等， 其工作有以下共同特点： ①路况差， 粉尘大， 车辆运行过程中振动强烈； ②车辆运行时间不固定， 部分车辆工作时间超长， 如宽体矿用自卸车每天运行时间大多超过20个小时； ③车辆运距短， 工程机械车辆运输距离一般不超过15 km； ④工程机械车辆保养及维修频次与普通车辆相比更高。

上述特点决定工程机械车辆线束的特殊性。 与普通车辆相比， 设计与安装工程机械车辆线束应具备以下特点： ①更高可靠性， 更好密封性， 具体就是防水、 防油、 防尘、 防振、 防热、 防摩、 防落物； ②应保证线束有足够的裕量， 特别在安全线规选择上要充分考虑工程机械车辆运行的时间特性，如运行时间长、 起动频繁； ③应根据整机功能与特点做到模块化， 方便拆装， 便于维修， 节省车辆保养与维修时间。

2 线束导线的选择

2.1 型号与颜色

电气系统导线可选用汽车、 拖拉机用低压导线QVR、 QFR及QB汽车用薄壁绝缘低压电线。 导线颜色可参照JB/T 8139—1999 《公路车辆用低压电缆（电线）》 执行。 相关引用标准QC/T 730—2005 《汽车用薄壁绝缘低压电线》、 JB/T 8139—1999 《公路车辆用低压电缆 （电线）》、 QC/T 414—1999 《汽车用低压电线的颜色》。

2.2 线规的选择

矿用车供电方式及多数用电设备与载货汽车相同。 一般线路允许电压降6 V的不大于0.5 V， 12 V的不大于1 V， 24 V的不大于2 V。 据此， 我们可以计算导线截面积S

式中： ρ——导线电阻率， Ω·mm2/m； I——流过导线的电流， A； L——导线长度， m； △U——导线的电压损失， V。

应当指出， 圆整后的导线截面积大小应该考虑导线扎束后发热和机械强度， 一般导线截面积不应小于0.5 mm2。

2.3 电线截面积选择

工程机械各电器设备可根据负载电流的大小选择所用电线的截面积。 长时间工作电器设备可选用电线实际载流量的60%； 短时间工作的电器设备可用电线实际载流量的60%～100%之间。 具体参照表1与表2。

表1 汽车拖拉机用低压导线允许载流量

表2 工程机械用电系统电线截面积选择参考值

3 线束插接件的选择与安装

1） 线束插接件选择首先要满足标准QC/T 29106—2004 《汽车低压电线束技术条件》 的规定。

2） 尽量使用最少量车辆系统连接接口。 中间连接件的数量越多， 产生误连接或端头与插接件之间出毛病的可能性就越大。 选择车辆接口插接件时， 应考虑其四周密封性能， 是否具备良好的锁定机制以保证插接件之间的完全配合。

3） 由于不同连接点导线数目各不相同， 以及考虑到环境因素等， 要求用多种不同的插接件来实现线束与控制系统中其它部件的连接。 设计过程中要求做到： 各插接件尺寸不同， 插口形状也不相同， 以避免误将某个线束单元与控制系统中不相干部件相连； 少数情况下， 不同的连接点也可以采用同一种通用插接件， 但线束的长度各不相同， 以避免插接件连接错误的情况发生。

4） 所有未用的插接件端头都必须将其堵住。部分接合的端头会导致产生间歇性回路或断路。 如果插接件之间难以接合， 不要强制将它们接上， 否则会拧弯或拧断针脚。 在接合之前， 应检查插接件之间是否未对准。 所有插接件都应安装在易于接触的地方， 并具有适当的伸张回复性， 以有利将来的车辆维护。

5） 插接件防护措施： ①插接件应尽可能放置于驾驶室、 电器舱内； ②安装插接件时， 一定要将暴露于外的密封端朝5下； ③插接件两端约40 mm处用扎带固定， 这样做可以防止路面泥浆飞溅与石头撞击产生的损害， 可避免插接件内积存污物和湿气， 以阻止振动和相对运动导致的电路断断续续。

4 线束安装控制点

1） 不能让导线与尖锐、 摩擦性的表面接触或有可能接触。 尖锐面包括螺纹、 螺栓头、 支架、 尼龙电缆切口及钣金棱边等。 线束通过金属板边缘的时候必须使用橡胶护边或使用一段导管。 导线保护得不好就有可能被擦破， 导致短路或断路。 避免线束与尖锐、 摩擦性的表面接触， 或被放置于可能受到挤压的位置。

2） 布线时应绕开锐边、 绞缠、 挤压、 切割或摩擦， 每隔200～400 mm就应该用尼龙电缆束缚带或表面覆设橡胶或塑料的金属夹固定好。 由于导线捆绑在一起后直径减小， 其固定点就要近一些。 在所有控制部件和速度传感器附近的线束的固定都应提供适当的伸张回复性、 足够松开度， 以避免连挤处被拉得太紧。

3） 线束布置应以约300 mm间隔沿车身骨架或底盘大梁固定好， 避免线束固定在油路、 水管等处。考虑到运动部件可能会将接头拉离造成连接断断续续， 尽量避免将线束放置于接近运动部件的地方，如皮带、 风扇、 滑轮、 PTO轴承、 输出轴、 转向盘轴杆、 活动座椅机构、 油门踏板、 车门、 摇杆等。

4） 线束的安放位置应与热源保持不小于100 mm的距离。 热源包括： 发动机排气系统和支管、 电器散热槽、 油冷却器和水箱等。 要保护线束不遭受高温侵袭， 可采取的保护措施包括： 防热罩、 热反射带、 高温导管等。 例如， 如果线束距离排气管支路小于200 mm或与排气管端部距离小于100 mm， 就需要采取防热措施。

5） 在高频导线和高能元件 （电流量大于5 A的电磁阀和继电器， 例如电源总开关、 起动继电器等） 与控制系统的速度传感器和低电流模拟信号线（油面传感器， 温度传感器， 发动机机油压力传感器等） 之间距离不能低于0.5 m， 以避免信号传递受到干扰和影响。

6） 特殊情况处理： 允许将线束安放在变速器外壳上， 但需保证不存在拉伸。 考虑到传动系会在车架内运动， 两固定点之间的线束不能处于绷紧状态。 “绷紧” 是指超过了线束本身所具有的张力，“固定点” 为线夹、 插接件、 缠结带等。 不要拉紧插接件线排处导线， 以免使导线与线排总是处于绷紧状态。 “线排” 是插接件背面的塑料片段， 用于弯曲导线， 不使它们拉坏密封。 不要拉紧插接件导线， 以免使密封脱开或撕裂。

［1］ JB/T 8139—1999， 公路车辆用低压电缆 （电线）［S］.

［2］ QC/T 730—2005， 汽车用薄壁绝缘低压电线［S］.

［3］ QC/T 414—1999， 汽车用低压电线的颜色［S］.

［4］ QC/T 29106—2004， 汽车低压电线束技术条件［S］.