湯振周

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州350007）

1 概述

液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。液壓系統(tǒng)由主泵、先導(dǎo)泵、主控制閥、鏟斗液壓缸、斗桿液壓缸、2個(gè)動(dòng)臂液壓缸、行走馬達(dá)、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、液壓油箱和一些管道等輔件組成。液壓油路由主油路和先導(dǎo)油路組成。主油路把主泵的壓力油輸送給各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓缸和液壓馬達(dá)，以進(jìn)行挖掘、行走和回轉(zhuǎn)。而先導(dǎo)油路是通過(guò)操縱桿和踏板的運(yùn)動(dòng)把先導(dǎo)油傳送到主控閥，從而通過(guò)先導(dǎo)系統(tǒng)控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。先導(dǎo)油路主要由先導(dǎo)泵、電磁閥總成、先導(dǎo)式轉(zhuǎn)閥、先導(dǎo)操縱閥和泵位移電磁閥組成。

圖1 EX220－3挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

而EX220－3型挖掘機(jī)的PVC（泵閥控制器）和EC（發(fā)動(dòng)機(jī)控制器）各自裝有一臺(tái)微型機(jī)，用于控制液壓泵的流量。來(lái)自各種傳感器和開(kāi)關(guān)的信號(hào)被輸入到控制器。控制器處理這些信息后，然后把處理過(guò)的信息送到各執(zhí)行元件，通過(guò)控制主泵、各種閥和其他元件來(lái)調(diào)整液壓系統(tǒng)各回路的流量。

2 流量分配控制

2.1 可變壓力補(bǔ)償閥的控制

可變壓力補(bǔ)償閥如圖2所示。

圖2 可變壓力補(bǔ)償閥

挖掘機(jī)流量分配控制系統(tǒng)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)負(fù)載的變化情況，對(duì)可變壓力補(bǔ)嘗閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以可變壓力補(bǔ)償閥是一種調(diào)節(jié)流量的閥，它的功能是泵輸出的壓力油適量地輸送到每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該閥位移于控制閥閥芯1的上方。當(dāng)可變壓力補(bǔ)償閥接收到先導(dǎo)油PZ和PC的壓力信號(hào)時(shí)，它就減少泵的輸出流量，而當(dāng)可變壓力補(bǔ)償閥在凹槽d外接收到先導(dǎo)油PL和PI的壓力信號(hào)時(shí)，它就增加泵的輸出流量。先導(dǎo)油PZ是與可變壓力補(bǔ)償閥相通的，液壓油通過(guò)通道e而流過(guò)負(fù)荷單向閥3，以減少泵的輸出流量。

當(dāng)控制閥閥芯被操作時(shí)，先導(dǎo)油PL經(jīng)由通道f與可變壓力補(bǔ)償閥相通，在提高泵輸出流量的同時(shí)，PL也通過(guò)往復(fù)閥與壓差傳感器、卸載溢流閥相通，當(dāng)進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)并且斗桿液壓缸的負(fù)載壓力低于鏟斗液壓缸的壓力時(shí)，較大量的壓力油就通過(guò)斗桿油路的可變壓力補(bǔ)償閥，直到斗桿油路與鏟斗油路的先導(dǎo)油PZ和PL之間的壓力差相等，所以，壓力油能夠等量地供應(yīng)到斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸。

先導(dǎo)油PC通過(guò)電磁閥總成中的比例電磁閥與可變壓力補(bǔ)償閥相通，可以減少泵的輸出流量。先導(dǎo)油的壓力是由泵閥控制器發(fā)出的信號(hào)控制的，因此能滿足所選擇的工作方式或聯(lián)合作業(yè)條件。而先導(dǎo)油PI通過(guò)電磁閥總成的減壓閥的可變壓力補(bǔ)償閥相通，可以增加泵的輸出流量。

2.2 工作方式選擇系統(tǒng)

工作方式選擇系統(tǒng)是一種流量分配控制系統(tǒng)，并通過(guò)可變壓力補(bǔ)償閥的控制，以獲得適合各種工作方式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度。挖掘機(jī)工作方式如表1所示。

表1 挖掘機(jī)工作方式

2.3 流量分配控制

流量控制分配可以同時(shí)有效地操作幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的載荷可以不同，但只使用一個(gè)主泵。泵閥控制閥（PVC）控制比例電磁閥，比例電磁閥控制先導(dǎo)油壓力，以控制可變壓力補(bǔ)償閥。如果在進(jìn)行聯(lián)合操作時(shí)，當(dāng)某個(gè)工作機(jī)構(gòu)的工作壓力高，而別的工作機(jī)構(gòu)工作壓力低時(shí)，可變壓力補(bǔ)償閥將打開(kāi)，以提供更多的流量，而需要較低壓力時(shí)，可變壓力補(bǔ)償閥則限制流量；如果不進(jìn)行流量分配，則主泵的壓力油首先流到負(fù)載較底的液壓缸，不能進(jìn)行聯(lián)合操作。

而各工作機(jī)構(gòu)之間分配液壓泵的流量是流量分配控制電路的作用，流量分配控制電路如圖3所示。從圖3可以看出當(dāng)挖掘機(jī)做復(fù)合動(dòng)作時(shí)，壓差傳感器根據(jù)來(lái)自主油泵壓力與來(lái)自執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最大負(fù)載的壓差值向PVC（泵閥控制器）發(fā)出信號(hào)；同時(shí)壓力開(kāi)關(guān)回路也向PVC（泵閥控制器）傳送正在工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)微機(jī)內(nèi)部處理后，給主油泵、高速電磁閥發(fā)出信號(hào)，通過(guò)改變主油泵的擺角來(lái)增加或減少排量，以適應(yīng)各工況對(duì)壓力油的需求。PVC（泵閥控制器）同時(shí)還給相應(yīng)的電磁比例閥發(fā)出信號(hào)，通過(guò)改變電磁化例閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)進(jìn)入可變壓力補(bǔ)償閥的Pc壓力，使進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油液流量得到調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)流量的精確分配。

3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè)不協(xié)調(diào)的故障診斷與排除

從上面分析可知，當(dāng)電磁比例閥控制的可變壓力補(bǔ)償閥、壓力開(kāi)關(guān)回路、壓差傳感器、PVC（泵閥控制器）及主油泵的控制系統(tǒng)若出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)對(duì)挖掘機(jī)的聯(lián)合作業(yè)性能產(chǎn)生影響。聯(lián)合作業(yè)性能差其實(shí)就是通往各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的油液流量未能被精確分配，致使各執(zhí)行機(jī)構(gòu)未能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行動(dòng)作。

圖3 流量分配控制電路

如果單各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作沒(méi)有問(wèn)題，但液壓油只能到達(dá)載荷比較小的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，載荷比較大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作或速度變慢，但發(fā)動(dòng)機(jī)不停。這種現(xiàn)象是典型的流量分配控制系統(tǒng)問(wèn)題，在排除故障前，需要先操作挖掘機(jī)，并詳細(xì)檢查。檢查方法是：選擇一般用途工作方式，同時(shí)操作2個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作裝置，進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸或馬達(dá)）中的某一動(dòng)作達(dá)不到要求缸或馬達(dá)，觀察哪個(gè)缸或馬達(dá)的動(dòng)作速度比較慢。對(duì)故障的部位做初步的判斷，并對(duì)可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

（1）當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè)時(shí)，油缸和馬達(dá)中的某一個(gè)動(dòng)作達(dá)不到要求，則可按下列方法檢查：

（a）根據(jù)工況和工作方式，檢查壓差傳感器的壓差值是否處于在規(guī)定的范圍內(nèi)，如果在規(guī)定的范圍內(nèi)，則檢查泵位移電磁閥的開(kāi)關(guān)電路是否有故障。否則應(yīng)拆下清洗、修配或更換。

（b）檢查先導(dǎo)油路中所對(duì)應(yīng)的壓力開(kāi)關(guān)是否正常。由于壓力開(kāi)關(guān)是用來(lái)檢測(cè)先導(dǎo)油路油壓的，當(dāng)先導(dǎo)油壓上升到一定值時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)就接通，將信號(hào)送到PVC（泵閥控制器）；壓力開(kāi)關(guān)若有故障，PVC（泵閥控制器）就得不到正在工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，也就不能精確地控制泵的排量，導(dǎo)致聯(lián)合作業(yè)性能變差。

（c）檢查有故障的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁比例閥及可變壓力補(bǔ)償閥。若發(fā)現(xiàn)有卡阻現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行清洗、修配或更換。

（2）當(dāng)執(zhí)行不同的操作時(shí)，只是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特定油缸或馬達(dá)異常，則可按下列方法檢查：

檢查油缸的壓力開(kāi)關(guān)電路是否正常，如需要，則修理，否則檢查位移電磁閥的開(kāi)關(guān)電路。

如果檢查都不是上述問(wèn)題，則可能是電控系統(tǒng)問(wèn)題。檢查電磁閥、壓力傳感器、壓力開(kāi)關(guān)與PVC（泵閥控制器）之間的線束是否正常，壓力開(kāi)關(guān)回路是否正常。如果線束正常和壓力開(kāi)關(guān)回路，則應(yīng)是PVC（泵閥控制器）有故障。

4 結(jié)語(yǔ)

總之EX220－3型挖掘機(jī)典型的機(jī)電化一體產(chǎn)品，系統(tǒng)比較復(fù)雜，只有熟悉這挖掘機(jī)的泵控原理、流量分配控制系統(tǒng)等內(nèi)容，并對(duì)它進(jìn)行仔細(xì)分析，然后根據(jù)故障現(xiàn)象，先列出可能原因，然后采取逐一排除，從外到內(nèi)地逐步檢查，一般就能順利排除。這對(duì)EX220－3型挖掘機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)合作業(yè)不協(xié)調(diào)的故障診斷與排除具有一定的參考作用。

［1］張風(fēng)山，張春華.挖掘機(jī)實(shí)用維修手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010：1.

［2］張鐵.液壓挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及使用［M］.東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2002.

［3］朱齊平.進(jìn)口工程機(jī)械使用維修手冊(cè)［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

［4］楊國(guó)平.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障診斷排除及實(shí)例［M］.湖南：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.