電控型挖掘機(jī)行走異常故障分析與排查

王茄任，李文新，劉建，畢金敏

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

1 故障表現(xiàn)

某20t級(jí)電控型挖掘機(jī)在工作200小時(shí)后出現(xiàn)行走跑偏故障，表現(xiàn)為左邊履帶快，右邊履帶慢，其他動(dòng)作無(wú)明顯異常，可正常進(jìn)行挖掘，整機(jī)也無(wú)任何報(bào)警信息。行走跑偏雖然對(duì)挖掘機(jī)正常作業(yè)影響較小，但在挖掘機(jī)移動(dòng)過(guò)程中尤其是上下拖車時(shí)存在較大的安全隱患，極易造成翻車事故，客戶抱怨較大，需要盡快進(jìn)行修復(fù)。

2 故障原因分析

挖掘機(jī)由左右2個(gè)馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)履帶實(shí)現(xiàn)直線行走，如果2個(gè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速差異較大則會(huì)出現(xiàn)行走跑偏現(xiàn)象，而馬達(dá)轉(zhuǎn)速差異一般由以下三大系統(tǒng)原因造成：①液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)2個(gè)馬達(dá)輸入的流量有差異，導(dǎo)致馬達(dá)轉(zhuǎn)速不一致；②結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)件機(jī)械故障使2個(gè)馬達(dá)外載荷有差異，導(dǎo)致馬達(dá)轉(zhuǎn)速不一致；③電氣系統(tǒng)，由于該挖掘機(jī)采用電控排量主泵，電氣故障或控制程序BUG也有可能會(huì)引起左右泵輸出流量有差異，導(dǎo)致馬達(dá)轉(zhuǎn)速不一致[1]。

采用魚(yú)骨圖對(duì)三大系統(tǒng)進(jìn)行分解，找出所有可能導(dǎo)致行走跑偏的子部件（見(jiàn)圖1）。

圖1 挖掘機(jī)行走跑偏故障分析魚(yú)骨圖

其中，液壓系統(tǒng)故障點(diǎn)可能為主泵、主閥、行走馬達(dá)、中心回轉(zhuǎn)接頭和行走先導(dǎo)閥；結(jié)構(gòu)件故障點(diǎn)可能為履帶、張緊輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪或者車架；電氣系統(tǒng)故障點(diǎn)可能為控制器、整車線束、傳感器和控制程序。

3 故障原因排查

由于涉及多個(gè)系統(tǒng)，可能的故障點(diǎn)較多，按照先易后難，以及優(yōu)先排查行走跑偏高頻故障點(diǎn)的原則對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行分析。

3.1 結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)排查

①檢查兩側(cè)履帶張緊度，用鋼尺檢測(cè)托鏈輪與驅(qū)動(dòng)輪之間履帶的最大下垂量，符合技術(shù)要求；②操作挖掘機(jī)用工作裝置將整機(jī)單邊撐起，操作行走馬達(dá)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查托鏈輪和引導(dǎo)輪，運(yùn)轉(zhuǎn)正常無(wú)卡滯；③對(duì)車架進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)磕碰、損壞等異常情況。經(jīng)上述排查后基本可確認(rèn)結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)正常。

3.2 液壓系統(tǒng)排查

①用壓力表檢測(cè)行走先導(dǎo)閥二次壓力，在3.5～4MPa的范圍內(nèi)，符合技術(shù)要求，行走先導(dǎo)閥正常；②操作整機(jī)進(jìn)行雙邊直線行走，同時(shí)操縱上部機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作，因?yàn)閳?zhí)行此復(fù)合動(dòng)作，液壓系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換至分泵供油模式，即左泵給2個(gè)行走馬達(dá)供油，右泵給上部機(jī)構(gòu)供油，此時(shí)2個(gè)馬達(dá)進(jìn)油量相同，整機(jī)行走無(wú)跑偏，由此可判斷行走馬達(dá)正常；③對(duì)調(diào)中心回轉(zhuǎn)接頭至2個(gè)回轉(zhuǎn)馬達(dá)的管路，故障轉(zhuǎn)移，變成右邊履帶快，左邊履帶慢，判定為往2個(gè)行走馬達(dá)的流量不一致，但檢查中心回轉(zhuǎn)接頭未發(fā)現(xiàn)有漏油，損壞等異常，需要繼續(xù)往上一級(jí)部件排查；④將中心回轉(zhuǎn)接頭管路恢復(fù)后，再對(duì)調(diào)主閥至中心回轉(zhuǎn)接頭的管路，故障同樣出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，對(duì)2根行走馬達(dá)閥芯進(jìn)行拆檢，閥芯表面無(wú)較大磨損，活動(dòng)順暢，將2根閥芯互換安裝試車，故障未轉(zhuǎn)移，可確認(rèn)主閥工作正常，恢復(fù)主閥閥芯與管路，繼續(xù)往上一級(jí)部件排查；⑤將主泵至主閥2根管路進(jìn)行互換，同時(shí)將左右泵比例電磁閥、壓力傳感器和斜盤(pán)角度傳感器的插頭進(jìn)行互換后試車，故障轉(zhuǎn)移，由此可判定左右泵輸出的流量不一致，互換比例電磁閥后故障依舊，由于該機(jī)工作時(shí)長(zhǎng)較短，泵內(nèi)元件磨損過(guò)大可能性較低，且拆檢泵體較為復(fù)雜和困難，決定暫不進(jìn)行拆檢，繼續(xù)排查其他故障點(diǎn)。

3.3 電氣系統(tǒng)排查

①檢查泵比例電磁閥、壓力傳感器和角度傳感器的線束及插頭，未發(fā)現(xiàn)異常；②將壓力傳感器與角度傳感器進(jìn)行拆檢，輸入輸出信號(hào)正常；③用斷路盒串接控制器與整車線束進(jìn)行檢測(cè)，控制器輸出信號(hào)正常；④重新刷寫(xiě)控制程序，故障依舊。

至此，根據(jù)魚(yú)骨圖列出的所有故障點(diǎn)均已排查完畢，未發(fā)現(xiàn)異常，只能對(duì)主泵進(jìn)行拆檢。將泵拆開(kāi)后檢查缸體、柱塞、配油盤(pán)等部件，均為正常磨損，未發(fā)現(xiàn)異常；檢查各個(gè)傳感器安裝孔，在右泵角度傳感器安裝孔中發(fā)現(xiàn)存在較大顆粒鐵屑，清理干凈后將泵復(fù)原進(jìn)行試車，故障排除[2]。

4 原理分析

該型號(hào)挖掘機(jī)控制原理如圖2所示?？刂破鞑杉幂敵鰤毫Α⒈眯北P(pán)角度、先導(dǎo)壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等進(jìn)行運(yùn)算，并輸出控制電流至泵比例電磁閥，對(duì)泵的排量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。先導(dǎo)壓力與泵輸出流量成正比例關(guān)系，雙邊直線行走時(shí)控制器根據(jù)腳先導(dǎo)壓力計(jì)算出系統(tǒng)所需流量，并輸出左右泵比例電磁閥控制電流，控制泵的斜盤(pán)擺角，同時(shí)控制器還監(jiān)測(cè)泵斜盤(pán)擺角、泵輸出壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，對(duì)泵進(jìn)行恒功率控制，確保發(fā)動(dòng)機(jī)不出現(xiàn)掉速、熄火。

圖2 控制原理圖

右泵角度傳感器為霍爾傳感器，當(dāng)右泵角度傳感器安裝孔處混入鐵屑后，對(duì)傳感器磁場(chǎng)信號(hào)造成了干擾，使傳感器輸出的斜盤(pán)角度值較實(shí)際值偏大，此時(shí)根據(jù)控制算法，右泵的計(jì)算功率也變大，進(jìn)入恒功率調(diào)節(jié)，控制器減小右泵比例電磁閥控制電流，使右泵的流量降低，造成左右泵輸出流量不一致，出現(xiàn)行走跑偏。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著行業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展，為了獲得更優(yōu)的操控性和燃油經(jīng)濟(jì)性，挖掘機(jī)產(chǎn)品也越來(lái)越多地采用各種傳感器、電液控制等技術(shù)手段對(duì)整機(jī)進(jìn)行更加精確的監(jiān)測(cè)和控制，需要對(duì)挖掘機(jī)電氣、液壓和控制等多系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析排查，大大增加了故障處理的難度，對(duì)維修人員提出了更高的要求。