挖掘機(jī)負(fù)流量反饋的典型故障分析與處理

林金英

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建福州 350007）

0 引言

EC210B 是VOLVO 履帶式挖掘機(jī)的一個(gè)典型機(jī)型，市場(chǎng)占有率高，設(shè)備可靠。因該型號(hào)設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，大部分設(shè)備已進(jìn)入故障頻發(fā)期。挖掘機(jī)故障的現(xiàn)象多種多樣，故障原因五花八門(mén)。對(duì)于新入職的工程機(jī)械技術(shù)人員，最大的困惑是碰到故障時(shí)，不知道要如何正確分析故障，快速處理故障。

介紹一個(gè)因負(fù)流量反饋閥的故障導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)的故障處理方法。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)有負(fù)流量反饋及正流量反饋兩種模式，VOLVO B 系列挖掘機(jī)采用的是負(fù)流量反饋，隨著B(niǎo) 系列挖掘機(jī)使用年限的增加，一些看似簡(jiǎn)單的故障卻難倒了經(jīng)驗(yàn)豐富的老師傅，以典型故障進(jìn)行分析，以供挖掘機(jī)同行參考討論。要理清故障原因，首先要對(duì)該機(jī)型的液壓泵控制原理有清楚正確的分析。

1 負(fù)流量反饋的的液壓泵控制原理

EC210B 的主泵是川崎K3V112DT 變量柱塞泵，川崎K3V 型號(hào)變量柱塞泵被廣泛使用在各大知名品牌的挖掘機(jī)等工程機(jī)械上，K3V112DT變量柱塞泵由兩個(gè)串聯(lián)斜盤(pán)式軸向柱塞變量泵加一個(gè)先導(dǎo)齒輪泵組成，柱塞泵的最大排量為2×105 mL，額定壓力330/350（增壓）MPa，先導(dǎo)齒輪泵的額定工作壓力為40 kgf/cm2，主泵原理如圖1 所示。

主泵的斜盤(pán)傾角有三種控制模式：負(fù)流量控制、功率變化控制和全馬力控制三種。負(fù)流量控制原理如圖2 所示。當(dāng)司機(jī)沒(méi)有操作任何動(dòng)作時(shí)，主泵P1、P2 分別通過(guò)主控閥（MCV）左、右閥組的中路回油箱，實(shí)現(xiàn)泵卸荷。與一般的多路閥中位泵卸荷不同的是，在中路與油箱之間串聯(lián)有流量傳感閥，即圖2 中畫(huà)圈的閥，左、右閥組各一個(gè)，由溢流閥和節(jié)流閥并聯(lián)組合而成，當(dāng)泵卸荷時(shí)，流過(guò)節(jié)流閥的流量大，節(jié)流閥前后壓差大，即負(fù)反饋壓力信號(hào)Pi1、Pi2 大，這時(shí)變量伺服閥左位，見(jiàn)圖1，變量缸大腔進(jìn)壓力油，通過(guò)活塞上的銷(xiāo)推動(dòng)泵的斜盤(pán)角度變小，同時(shí)反饋桿反向推動(dòng)伺服滑閥閥芯移動(dòng)，伺服閥回到中位，變量活塞固定在相應(yīng)的位置。負(fù)流量反饋的作用是使無(wú)負(fù)載工況時(shí)，泵的排量最小，泵的輸出功率最小，起到節(jié)能的作用。

圖1 主泵原理

圖2 主泵與主控閥關(guān)聯(lián)圖

功率變化控制的原理是：由司機(jī)控制功率選擇開(kāi)關(guān)選擇功率模式（相等于電子油門(mén)），VECU 根據(jù)功率模式給Psv 閥相應(yīng)的比例電流，發(fā)動(dòng)機(jī)速度越低Psv 閥的電流值越大，怠速模式時(shí)電流為555 mA，二次減壓的壓力最大，為28.1 kgf/cm2，使變量伺服閥左位，泵的斜盤(pán)角減小到最小位置；全馬力控制的原理則是P1 和P2 泵的工作壓力大時(shí)同樣通過(guò)伺服閥控制泵的斜盤(pán)角變小，保證泵的功率與發(fā)動(dòng)機(jī)功率匹配，免得憋車(chē)熄火。

2 故障現(xiàn)象

2019 年7 月，在福建福州有客戶的一臺(tái)工作15 891 h 的EC210B 挖掘機(jī)，客戶報(bào)無(wú)法啟動(dòng)故障，維修工程師到現(xiàn)場(chǎng)后，首先對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查排除，該機(jī)型配置的是VOLVO D6D 的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油系統(tǒng)是電控單體泵燃油系統(tǒng)，工程師在排查啟動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)及電子控制單元和傳感器、執(zhí)行器，前后花了2 d 時(shí)間，該查的都檢查了，沒(méi)有找到任何故障點(diǎn)。

3 故障處理方法

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油油路及控制系統(tǒng)全面排查無(wú)果后，工程師對(duì)整機(jī)的幾個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)要正常啟動(dòng)，除了安全鎖定桿要處于垂直位置，同時(shí)整機(jī)也必須處于空載狀態(tài)，挖掘機(jī)的負(fù)載是液壓系統(tǒng)，車(chē)輛要啟動(dòng)必須使車(chē)輛處于空擋位置。同樣的，挖掘機(jī)啟動(dòng)時(shí)，液壓系統(tǒng)必須是沒(méi)有負(fù)載的。負(fù)流量控制的反饋壓力則是對(duì)液壓系統(tǒng)的載荷的反饋，如果流量傳感閥有問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致泵的斜盤(pán)角變化。挖掘機(jī)無(wú)任何動(dòng)作時(shí)，負(fù)流量反饋的壓力應(yīng)該是3 MPa，而這個(gè)壓力值是由流量傳感閥的溢流閥設(shè)定，如果溢流閥故障無(wú)法關(guān)閉出現(xiàn)直接導(dǎo)通，則F1 或F2 的壓力值為0，這時(shí)泵的斜盤(pán)角處于最大角度，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)因泵的負(fù)載過(guò)大而無(wú)法著車(chē)。工程師查故障時(shí)，讓司機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，工程師在主泵上對(duì)F1 和F2 進(jìn)行測(cè)壓，負(fù)流量反饋壓力測(cè)量如圖3 所示，發(fā)現(xiàn)F1 的壓力值為0。懷疑流量傳感閥1 有故障，打開(kāi)圖2 中的底部溢流閥，發(fā)現(xiàn)溢流閥彈簧折斷閥芯磨損如圖4 所示，閥芯處于打開(kāi)位置。更換流量傳感閥，故障解除。

圖3 負(fù)流量反饋壓力測(cè)量

圖4 流量傳感閥分解圖

4 結(jié)束語(yǔ)

挖掘機(jī)在工程機(jī)械中的份額越來(lái)越大，其液壓控制技術(shù)先進(jìn)，做為一名挖掘機(jī)維修工程師，除了要有善于分析推理的能力，同時(shí)對(duì)于整機(jī)液壓系統(tǒng)組成與工作原理、每個(gè)液壓閥的結(jié)構(gòu)與作用都要吃透。另外，還要對(duì)整機(jī)的主要部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓和電子控制單元ECU 間的邏輯關(guān)系要理順，不能孤立看問(wèn)題，一臺(tái)設(shè)備就是一個(gè)整體，部件出現(xiàn)故障不一定就是該部件存在問(wèn)題，只有用整體的思路思考才能更高效地解決問(wèn)題。另外，故障的發(fā)生也是有章可循的，彈簧在液壓控制閥中的應(yīng)用可以說(shuō)是無(wú)處不在，彈簧長(zhǎng)年累月被壓縮，會(huì)引起疲勞折斷，閥芯磨損則更多時(shí)候是液壓油不干凈引起的，要想快速有效找到故障點(diǎn)，檢測(cè)壓力是個(gè)非常必要的手段，而要保證整機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠，液壓油的品質(zhì)是關(guān)鍵。做好定期更換液壓油濾芯和更換液壓油，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，尤其是油溫的異常是工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)危險(xiǎn)源。