李廣成

（江西銅業(yè)集團(tuán)德興銅礦，江西上饒 334224）

0 引言

一臺(tái)卡特彼勒988H 型裝載機(jī)在施工過(guò)程中出現(xiàn)鏟斗提升、翻轉(zhuǎn)緩慢的問(wèn)題。操作工以為是鏟斗在重載狀態(tài)下提升力不夠，輕載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鏟斗動(dòng)作依然比正常作業(yè)時(shí)緩慢，導(dǎo)致裝載機(jī)無(wú)法完成施工技術(shù)要求。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

卡特彼勒988H 型裝載機(jī)的機(jī)具系統(tǒng)主要由泵、控制閥、油缸、傳感器、ECM（Electronic Control Module，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制模塊）、電磁閥以及連接管路、線路等組成（圖1）。

圖1 卡特彼勒988H 型裝載機(jī)電液機(jī)具系統(tǒng)框圖

1.2 工作原理

設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)機(jī)具泵、先導(dǎo)泵工作，在機(jī)具主系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生液壓壓力。當(dāng)有一個(gè)控制桿被移動(dòng)時(shí)，控制鏟斗手柄位置傳感器中的一個(gè)向機(jī)具ECM 發(fā)送一個(gè)PWM（Pulse Width modulation，脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)。ECM 分析傳感器信號(hào)和來(lái)自懸臂連桿位置傳感器或傾斜聯(lián)鎖位置傳感器的信號(hào)。然后，ECM發(fā)送一個(gè)成比例的信號(hào)使相應(yīng)的先導(dǎo)控制裝置的電磁閥帶電，線圈組件使先導(dǎo)控制裝置內(nèi)的閥芯移動(dòng)，建立起主控閥的先導(dǎo)壓力，先導(dǎo)壓力推動(dòng)主控閥的閥芯將主壓力釋放到油缸，油缸再帶動(dòng)鏟斗完成相應(yīng)的動(dòng)作。

2 故障分析

分析導(dǎo)致卡特彼勒988H 型裝載機(jī)出現(xiàn)機(jī)具提升、翻轉(zhuǎn)緩慢現(xiàn)象的原因如下：

（1）液壓油缺少，導(dǎo)致油缸供油不足，工作裝置動(dòng)作緩慢。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不足，導(dǎo)致鏟斗動(dòng)作無(wú)力。

（3）先導(dǎo)液壓壓力低，先導(dǎo)壓力不足以完全推動(dòng)機(jī)具控制閥閥芯，導(dǎo)致主控閥未完全打開(kāi)。

（4）工作機(jī)具泵輸出壓力低，導(dǎo)致主系統(tǒng)壓力低。

（5）油缸內(nèi)泄。

（6）機(jī)具控制閥閥芯磨損或卡澀。

（7）電控系統(tǒng)故障。

3 測(cè)試排查

（1）查看液壓油箱液位指示浮標(biāo)在正常區(qū)域，說(shuō)明液壓油不缺少。

（2）該設(shè)備搭載卡特彼勒C18 系列6 缸柴油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行高怠速為（2100±50）r/min，低怠速為（710±50）r/min。

（3）先導(dǎo)壓力測(cè)量（正常標(biāo)準(zhǔn)壓力（2400±100）kPa）：①將設(shè)備設(shè)置在制動(dòng)位置，擋位設(shè)置為空擋，連接測(cè)壓表；②啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將液壓油溫度提升至（63±25）℃；③發(fā)動(dòng)機(jī)低怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)量先導(dǎo)壓力。

（4）主泵壓力測(cè)量（鏟斗提升正常標(biāo)準(zhǔn)壓力（31 000±600）kPa，鏟斗翻轉(zhuǎn)頭端壓力（15 500±350）kPa，桿端（34 500±350）kPa）：①將設(shè)備設(shè)置在制動(dòng)位置，擋位設(shè)置為空擋，連接測(cè)壓表；②啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將液壓油溫度提升至（63±25）℃；③移動(dòng)提升桿在上升位置，待工作裝置在最高位時(shí)保持提升桿在完全上升位置，高油門保持不超過(guò)10 s，并測(cè)量鏟斗提升壓力；④將工作裝置下降到地面，鑰匙開(kāi)關(guān)在OFF 位置，連接測(cè)壓裝置測(cè)量鏟斗翻轉(zhuǎn)頭端和桿端壓力；⑤啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，提升鏟斗在最高位，記錄鏟斗在完全傾倒和完全回卷位置時(shí)的壓力值。

（5）檢測(cè)油缸是否有內(nèi)泄：①測(cè)試鏟斗提升油缸：設(shè)置制動(dòng)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將鏟斗完全回卷工作提升在一定高位，將鑰匙設(shè)置到OFF 位后發(fā)動(dòng)機(jī)停止，5 min 內(nèi)鏟斗下降范圍在17 mm 內(nèi)。提升油缸在設(shè)備行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系見(jiàn)表1，提升油缸在設(shè)備非行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系見(jiàn)表2；②測(cè)試鏟斗翻轉(zhuǎn)油缸：設(shè)置制動(dòng)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將工作裝置提升一定高度并將鏟斗完全傾倒位，將鑰匙設(shè)置到OFF 位后發(fā)動(dòng)機(jī)停止，5 min內(nèi)鏟斗下降范圍在60 mm 內(nèi)。翻轉(zhuǎn)油缸在設(shè)備行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系見(jiàn)表3；翻轉(zhuǎn)油缸在設(shè)備非行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系見(jiàn)表4。

表1 提升油缸在設(shè)備行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系

表2 提升油缸在設(shè)備非行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系

表3 翻轉(zhuǎn)油缸在設(shè)備行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系

表4 翻轉(zhuǎn)油缸在設(shè)備非行駛位油溫、時(shí)間、下降范圍關(guān)系

（6）機(jī)具控制閥閥芯磨損或卡澀。檢查機(jī)具濾清器是否有鐵屑?xì)埩艋蜃鲇蜆訖z測(cè)分析鐵元素含量，可以判斷出機(jī)具控制閥是否有磨損；拆卸控制閥的閥芯可以判斷閥芯是否卡澀。

（7）電控系統(tǒng)故障。一般而言，工作裝置部分電控系統(tǒng)出現(xiàn)的主要問(wèn)題是線束的短路或斷路，根據(jù)電路圖可以很快找出相關(guān)故障。鏟斗舉升、翻轉(zhuǎn)控制原理見(jiàn)圖2。

4 故障確認(rèn)

裝載機(jī)發(fā)生機(jī)具提升、翻轉(zhuǎn)緩慢后，查看液壓油箱液位指示在正常區(qū)域，查看駕駛室的監(jiān)控面板有故障代碼出現(xiàn)：“082 351 13”。查閱故障代碼釋義表指示是機(jī)具系統(tǒng)傾斜連桿位置傳感器需要校正。

鏟斗傾斜聯(lián)鎖位置傳感器的主要功能是監(jiān)控鏟斗4個(gè)底銷有無(wú)磨損。導(dǎo)致傾斜聯(lián)鎖位置傳感器需要校正的原因主要有：

（1）傳感器內(nèi)部損壞。傾斜聯(lián)鎖位置傳感器損壞后會(huì)導(dǎo)致機(jī)具ECM 接收不到傳感器的信號(hào)，ECM 不能準(zhǔn)確地發(fā)送信號(hào)給先導(dǎo)控制閥。

（2）鏟斗4 個(gè)底銷有磨損。988H 型裝載機(jī)傾斜聯(lián)鎖位置傳感器的作用是通過(guò)傳感器軸承角度的變化，并由機(jī)具電子控制單元（ECM）監(jiān)控鏟斗底銷是否磨損，當(dāng)?shù)卒N有磨損的時(shí)候，控制器給出一個(gè)故障代碼。故障代碼產(chǎn)生后發(fā)動(dòng)機(jī)功率將下降10%，鏟斗提升、翻轉(zhuǎn)動(dòng)作出現(xiàn)動(dòng)作緩慢。仔細(xì)檢查鏟斗的4 個(gè)底銷，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)銷子或銷孔有過(guò)多的磨損。

（3）傳感器的相關(guān)線路是否完好。傳感器線路出現(xiàn)短路或開(kāi)路時(shí)，機(jī)具ECM 會(huì)通過(guò)卡特?cái)?shù)據(jù)鏈向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)產(chǎn)生短路或斷路的故障代碼，這與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)取的需要校正的故障代碼不一樣，判斷不是線路問(wèn)題。

（4）機(jī)具ECM 內(nèi)部損壞。ECM 內(nèi)部分管傳感器的單元或程序出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致出現(xiàn)該項(xiàng)故障代碼，但這樣的情況概率比較小，可以最后考慮更換ECM。

5 解決措施

5.1 使用ET 對(duì)電磁閥進(jìn)行校正

將安裝有卡特彼勒電子技師診斷系統(tǒng)（ET）的電腦通過(guò)通信適配器與數(shù)據(jù)鏈接電纜與設(shè)備駕駛室里面的維修端口連接，進(jìn)行在線診斷。

調(diào)取“實(shí)時(shí)診斷”有機(jī)具模塊代碼：“351-13 傾斜聯(lián)鎖位置傳感器：超出校準(zhǔn)”。

在ET 軟件中進(jìn)入“傾斜連桿位置傳感器校準(zhǔn)”命令，按照校準(zhǔn)命令步驟逐步校正。校正成功后故障代碼消除，啟動(dòng)設(shè)備操作手柄查看鏟斗動(dòng)作情況。當(dāng)鏟斗在完全回卷位置時(shí)，該故障代碼又出現(xiàn)。重復(fù)校正依然如此。

5.2 更換傾斜連鎖位置傳感器

首先懷疑是傳感器的問(wèn)題，更換新的傳感器后再次校正仍出現(xiàn)此項(xiàng)故障，認(rèn)定是鏟斗底銷確實(shí)存在磨損情況被傳感器監(jiān)控到。解決的辦法是將4 個(gè)鏟斗銷孔修復(fù)，更換新銷。但仔細(xì)檢查鏟斗底銷的4 個(gè)銷子，肉眼觀察并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)銷子或銷孔有過(guò)多的磨損。為了不更換銷子而解決故障，做了大量的維修與測(cè)試，最終確定維修方案。

（1）在ET 軟件中進(jìn)入“傾斜連桿位置傳感器校準(zhǔn)”命令。按照ET 的校正程序進(jìn)行鏟斗校準(zhǔn)，在每一校準(zhǔn)步驟最后記錄“傾斜連桿位置傳感器脈寬比”的數(shù)值（表5）。

表5 傾斜連桿位置傳感器脈寬比

（2）校準(zhǔn)結(jié)束后將傾斜聯(lián)鎖位置傳感器的U 形撥叉取下，然后重新進(jìn)入“鏟斗回卷校準(zhǔn)”程序。轉(zhuǎn)斗連桿位置傳感器實(shí)物如圖3 所示。通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)傾斜聯(lián)鎖位置傳感器的角度軸承，模擬出校準(zhǔn)時(shí)傳感器角度的變化，將上面記錄的脈寬比數(shù)值與現(xiàn)在的調(diào)試步驟一一對(duì)應(yīng)，完成鏟斗回卷校準(zhǔn)。

圖3 轉(zhuǎn)斗連桿位置傳感器

（3）在ET 中監(jiān)控傾斜位置傳感器脈寬比數(shù)值，將傳感器的正常位置模擬出來(lái)。將傳感器的脈寬比手動(dòng)調(diào)整至50%開(kāi)始測(cè)試，啟動(dòng)設(shè)備后設(shè)置停車制動(dòng)器，通過(guò)手柄對(duì)鏟斗進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)鏟斗在高位時(shí)如果翻轉(zhuǎn)緩慢，將測(cè)試數(shù)值向上調(diào)整；如果鏟斗在低位時(shí)翻轉(zhuǎn)緩慢，則將測(cè)試數(shù)值向下調(diào)整。通過(guò)反復(fù)調(diào)整與測(cè)試，確定出正常位置的脈寬比數(shù)值。

（4）最后在ET 中進(jìn)入“配置”模塊，在機(jī)具項(xiàng)目中將“鏟斗回卷啟用狀態(tài)”設(shè)置為“禁用”，退出ET 完成維修與調(diào)試。

6 總結(jié)

根據(jù)故障現(xiàn)象，通過(guò)逐步排查，找到裝載機(jī)鏟斗提升緩慢的原因所在，提高維修效率，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間。通過(guò)維修與調(diào)整，已將“082 351 13”的故障代碼消除，鏟斗功能狀態(tài)恢復(fù)正常。由于設(shè)備禁用了鏟斗回卷功能，機(jī)具ECM 將不會(huì)對(duì)鏟斗的4 個(gè)底銷進(jìn)行監(jiān)控，這就需要維修人員在日常點(diǎn)檢與維修過(guò)程中注重鏟斗底銷的磨損情況，在每次保養(yǎng)時(shí)對(duì)斗底銷加注潤(rùn)滑脂，適時(shí)安排銷孔修復(fù)和底銷更換工作。