挖掘机线束设计及工艺优化

赵 龙

（山东临工工程机械有限公司，山东 临沂 276023）

1 引言

随着非道路用的工程用车大吨位和新能源趋势的发展，电气系统在整车方面所占比重越来越高。以挖掘机为例，电气部件通常包括电池、电控、显示单元、GPS、脚踏、收音机、K-PAD、空调控制单元、摄像头、LED灯、传感器、电磁阀等。这些元件有些是通过传递电信号实现数值的测量，比如温度、压力、液位等，通过给传感器一个高电位/低电位，把内部电阻值的变化转化成电流，根据电流与这些待测参数的对应关系曲线，计算出对应的数值大小。另外一些需要CAN通信连接，比如整车ECU、显示器、收音机等，除了供电，还有图像、声音等信号的关联和传输。

不管是电信号还是通信传输，所有功能都是以线束为媒介实现传输的，因此，电气连接的可靠性决定了信号传输的准确性、电气系统的安全性以及整车电气的耐久性。本文从工艺和设计两个角度出发，列举并验证了提高线束品质和可操作性的方法和措施，为线束厂家和主机厂线束设计人员做线束方面的改善提供了思路和借鉴点。

2 线束设计及工艺优化

2.1 波纹管改成自卷管

除了车架线束，为了方便实际装车，简化装配流程，减小装配难度，整车线束还包括很多过渡线束，以实现电器终端与主线束的连接。由于过渡线束和小线束的长度较短，分支较少，使用波纹管往往不能灵活地布置线束的走向。波纹管和自卷管对比如图1 所示，波纹管改成自卷管，可以完美解决上述的问题。自卷式纺织套管（SCS）采用聚酯单丝及聚酯复丝纺织而成，具有柔软、质轻的特点，得益于其开口的结构设计，自卷管方便安装，容易维护。正是由于自卷管的上述特点，使其可以在小线束的外包裹材料中广泛应用。

图1 波纹管和自卷管对比图

2.2 波纹管末端包扎工艺改进（图2）

图2 波纹管末端包扎工艺改进前后对比

如图2a所示，在线束分支的末端，波纹管与线束结合处，通常的做法是使用绝缘胶带缠绕，以使波纹管与线束紧密配合，牢固固定在一起，防止外部的水、杂物等通过波纹管与线束间的缝隙进入线束内部，造成线束的绝缘可靠性降低。由于波纹管一般处于线束保护的最外层，主要作用是抵御外部的碰撞和摩擦，因此硬度较高。在波纹管与线束的结合处，波纹管的横切面比较锋利，容易在与线束的碰撞和反复摩擦过程中对线束外部绝缘皮造成损毁，造成电线之间或者电线与车架连接，引起线路短路或线路连接逻辑错误。

在插接器尾部线束预留一定长度的裸线，使用PVC管或者带胶热缩管连接波纹管与线束（图2b），可以避免线束与波纹管的直接接触，大大降低线束磨损的风险。为了提高插接器的防水性能，可以使用PVC管一端套住波纹管，另一端延伸到插接器根部。套在波纹管的PVC管应用绝缘胶带缠绕固定，另一端靠近插件尾部的位置，使用小扎带锁紧PVC管与线束。其中，小扎带的固定位置与插件的孔位数有关，扎带固定位置与插件尾部的距离，2芯以下插件预留15mm，3～8芯预留30mm，8芯以上预留30～50mm。这样做的目的是防止扎带固定位置离插件尾部过近，造成电线的拉拖力加大，引起线束退针。同时，从成本角度考虑，PVC管相较带胶热缩管有优势，在制作车架线束或者批量产品的情况下，可以降低成本。

2.3 线束分支防错设计

整车的电气电控单元有很多接口是一致的，而且间隔较近，比如控制油路走向的电磁阀，普遍采用的是德驰两芯插接器对接口。虽然通过选配不同规格的两芯插件可以做到防错的目的，但是在两芯插件对接口较多的情况下，此种防错方式无法实现。从线束制作的角度，一般可以从3个方面出发，在设计阶段做改进优化，以避免线束实际装车插接器插错，造成功能故障的问题。

一方面是颜色标记，也就是在线束分支的末端，采用不同颜色的胶带缠绕，以此做标记区分不同的功能分支。该方法直观简单，可有效提高现场装配人员对不同分支功能的识别和区分。另一方面是线束分支长度区分，根据插接器对接的具体位置和线束走向，线束分支长度结合三维数模和实际装车做对应的设计规划，避免线束长度一致，造成现场装配的识别困难。最后是插接器喷码标识，插接器根据功能不同，通常采用字母和数字的组合命名，以此给每个插接器身份认证，区分不同的插接器。线束防错设计示意如图3所示。

图3 线束防错设计示意

3 结论

线束的工艺制作和设计水平，直接决定了现场装配的难易程度、线束使用寿命以及电气系统的安全性。通过以上3个方面的改善，可以为总装人员的现场装配提供便利，减少相近分支插接器插错的可能，提高了线束的耐磨损、绝缘防护以及防尘防水等的性能。