挖掘機線束設計及工藝優化

趙 龍

（山東臨工工程機械有限公司，山東 臨沂 276023）

1 引言

隨著非道路用的工程用車大噸位和新能源趨勢的發展，電氣系統在整車方面所占比重越來越高。以挖掘機為例，電氣部件通常包括電池、電控、顯示單元、GPS、腳踏、收音機、K-PAD、空調控制單元、攝像頭、LED燈、傳感器、電磁閥等。這些元件有些是通過傳遞電信號實現數值的測量，比如溫度、壓力、液位等，通過給傳感器一個高電位/低電位，把內部電阻值的變化轉化成電流，根據電流與這些待測參數的對應關系曲線，計算出對應的數值大小。另外一些需要CAN通信連接，比如整車ECU、顯示器、收音機等，除了供電，還有圖像、聲音等信號的關聯和傳輸。

不管是電信號還是通信傳輸，所有功能都是以線束為媒介實現傳輸的，因此，電氣連接的可靠性決定了信號傳輸的準確性、電氣系統的安全性以及整車電氣的耐久性。本文從工藝和設計兩個角度出發，列舉并驗證了提高線束品質和可操作性的方法和措施，為線束廠家和主機廠線束設計人員做線束方面的改善提供了思路和借鑒點。

2 線束設計及工藝優化

2.1 波紋管改成自卷管

除了車架線束，為了方便實際裝車，簡化裝配流程，減小裝配難度，整車線束還包括很多過渡線束，以實現電器終端與主線束的連接。由于過渡線束和小線束的長度較短，分支較少，使用波紋管往往不能靈活地布置線束的走向。波紋管和自卷管對比如圖1 所示，波紋管改成自卷管，可以完美解決上述的問題。自卷式紡織套管（SCS）采用聚酯單絲及聚酯復絲紡織而成，具有柔軟、質輕的特點，得益于其開口的結構設計，自卷管方便安裝，容易維護。正是由于自卷管的上述特點，使其可以在小線束的外包裹材料中廣泛應用。

圖1 波紋管和自卷管對比圖

2.2 波紋管末端包扎工藝改進（圖2）

圖2 波紋管末端包扎工藝改進前后對比

如圖2a所示，在線束分支的末端，波紋管與線束結合處，通常的做法是使用絕緣膠帶纏繞，以使波紋管與線束緊密配合，牢固固定在一起，防止外部的水、雜物等通過波紋管與線束間的縫隙進入線束內部，造成線束的絕緣可靠性降低。由于波紋管一般處于線束保護的最外層，主要作用是抵御外部的碰撞和摩擦，因此硬度較高。在波紋管與線束的結合處，波紋管的橫切面比較鋒利，容易在與線束的碰撞和反復摩擦過程中對線束外部絕緣皮造成損毀，造成電線之間或者電線與車架連接，引起線路短路或線路連接邏輯錯誤。

在插接器尾部線束預留一定長度的裸線，使用PVC管或者帶膠熱縮管連接波紋管與線束（圖2b），可以避免線束與波紋管的直接接觸，大大降低線束磨損的風險。為了提高插接器的防水性能，可以使用PVC管一端套住波紋管，另一端延伸到插接器根部。套在波紋管的PVC管應用絕緣膠帶纏繞固定，另一端靠近插件尾部的位置，使用小扎帶鎖緊PVC管與線束。其中，小扎帶的固定位置與插件的孔位數有關，扎帶固定位置與插件尾部的距離，2芯以下插件預留15mm，3～8芯預留30mm，8芯以上預留30～50mm。這樣做的目的是防止扎帶固定位置離插件尾部過近，造成電線的拉拖力加大，引起線束退針。同時，從成本角度考慮，PVC管相較帶膠熱縮管有優勢，在制作車架線束或者批量產品的情況下，可以降低成本。

2.3 線束分支防錯設計

整車的電氣電控單元有很多接口是一致的，而且間隔較近，比如控制油路走向的電磁閥，普遍采用的是德馳兩芯插接器對接口。雖然通過選配不同規格的兩芯插件可以做到防錯的目的，但是在兩芯插件對接口較多的情況下，此種防錯方式無法實現。從線束制作的角度，一般可以從3個方面出發，在設計階段做改進優化，以避免線束實際裝車插接器插錯，造成功能故障的問題。

一方面是顏色標記，也就是在線束分支的末端，采用不同顏色的膠帶纏繞，以此做標記區分不同的功能分支。該方法直觀簡單，可有效提高現場裝配人員對不同分支功能的識別和區分。另一方面是線束分支長度區分，根據插接器對接的具體位置和線束走向，線束分支長度結合三維數模和實際裝車做對應的設計規劃，避免線束長度一致，造成現場裝配的識別困難。最后是插接器噴碼標識，插接器根據功能不同，通常采用字母和數字的組合命名，以此給每個插接器身份認證，區分不同的插接器。線束防錯設計示意如圖3所示。

圖3 線束防錯設計示意

3 結論

線束的工藝制作和設計水平，直接決定了現場裝配的難易程度、線束使用壽命以及電氣系統的安全性。通過以上3個方面的改善，可以為總裝人員的現場裝配提供便利，減少相近分支插接器插錯的可能，提高了線束的耐磨損、絕緣防護以及防塵防水等的性能。