常見全液壓挖掘機動作緩慢的故障分析及排除

曹嘉毅，宋少敏

(中國人民武裝警察部隊水電第三總隊十一支隊，四川成都 610036)

1 概述

多布項目位于西藏自治區(qū)林芝縣八一鎮(zhèn)318國道線上，距離八一鎮(zhèn)約30 km，海拔3 000 m左右，氣候較為寒冷、低氧且變化異常。在2011年施工期間，一中隊3臺新卡特挖機(2臺卡特336D、1臺卡特320D)在施工過程中相繼出現(xiàn)整機各個動作均異常緩慢(如空載回轉(zhuǎn)一圈需13 s)的現(xiàn)象;而滿負荷運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速正常，煙色也正常。

2 故障分析

以卡特320D型液壓挖掘機為例:

(1)可能是功率模式設(shè)定不正確。320D型液壓挖掘機設(shè)計有3種不同的功率模式:重載模式、普通模式以及精細模式。液壓系統(tǒng)所吸收的發(fā)動機功率分別為100%、90%和75%。如果將功率模式設(shè)置在精細模式，就有可能造成機器動作緩慢。

(2)從發(fā)動機的轉(zhuǎn)速正常和煙色正?？梢耘懦l(fā)動機有問題的可能性，故障極有可能出自液壓系統(tǒng)?？赡苁且蛞簤罕米陨淼臋C械故障造成內(nèi)泄嚴(yán)重，也可能是系統(tǒng)壓力不夠。

①先導(dǎo)系統(tǒng)控制油路壓力低。先導(dǎo)泵是為先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力油的，先導(dǎo)系統(tǒng)的作用之一就是控制主油路，使之完成相應(yīng)的動作。如果該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，先導(dǎo)系統(tǒng)壓力過低，使先導(dǎo)油無法對主控閥進行相應(yīng)的控制或主控閥閥芯行程過小，從而使主油路流量不足，也可能導(dǎo)致機器動作過緩。

②主泵電子控制系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，也可引起上述整機出現(xiàn)故障。電子控制系統(tǒng)通過主控制器控制主液壓泵從發(fā)動機吸收的功率，使發(fā)動機輸出功率與液壓泵吸收的功率相匹配，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。電子控制系統(tǒng)的主要功能是:當(dāng)機器負載很大時，系統(tǒng)使液壓泵有較大的排量，使之輸出與發(fā)動機相匹配的最大功率;根據(jù)負載情況，系統(tǒng)有3種不同的功率模式，將液壓泵的輸出功率控制在最佳狀態(tài)，減少燃油消耗;空載或負荷很小時，系統(tǒng)自動降低發(fā)動機的轉(zhuǎn)速并使主泵排量減至最小，可達到節(jié)能、降耗且降低噪聲的目的。電子控制系統(tǒng)的工作過程:電子控制系統(tǒng)的主要部件——主控制器接收來自各方面的輸入信號(如油門旋鈕的位置、監(jiān)控器設(shè)置功率模式、主泵壓力傳感器傳回的壓力信號、油門馬達的位置傳回的壓力信號、油門馬達的位置傳感器信號，以及發(fā)動機速度傳感器信號等)。主控制器在處理這些輸入信號后，輸出指令給發(fā)動機的油門馬達和主液壓泵的主要控制部件——比例減壓閥。油門馬達的相應(yīng)動作可以改變發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，而比例減壓閥的動作則可調(diào)節(jié)泵的排量，二者在主控制器的控制下，使發(fā)動機和液壓系統(tǒng)達到最佳匹配。因此，只要電子控制系統(tǒng)任何部位出現(xiàn)問題，都可能使機器無法正常工作。

③液壓泵自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能是液壓泵調(diào)節(jié)器或控制信號油壓出現(xiàn)故障所致。

3 故障的排除

眾所周知，如果液壓系統(tǒng)有故障，則不能再輕易啟動發(fā)動機，有可能造成某些液壓部件進一步損壞，從而污染整個液壓系統(tǒng)。故應(yīng)首先檢查液壓油箱的油位，若油位正常，取出液壓油箱中的主回油濾芯以及殼體泄油濾芯和先導(dǎo)油濾芯，并逐一剖開檢查，看是否有銅屑等異物。若3個濾清器均正常，再裝上新的濾芯、啟動發(fā)動機并以怠速運轉(zhuǎn)，傾聽液壓泵的聲音，若液壓泵并無異響，再測量系統(tǒng)壓力;若系統(tǒng)壓力正常，可排除液壓泵出現(xiàn)機械損壞的結(jié)論。重新設(shè)置功率模式于重載模式、試機，若動作依然緩慢，可以排除因功率模式設(shè)置不正確而出現(xiàn)故障的可能性。測試先導(dǎo)壓力，若正常，可以排除先導(dǎo)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性。在上述可能性排除后，便可驗證電子控制系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障。此故障的判斷方法比較簡單，因為系統(tǒng)上設(shè)置有手動備用開關(guān)，當(dāng)主控制器或監(jiān)控器出現(xiàn)問題時，將備用開關(guān)扳至手動位置，可使機器繼續(xù)工作。按上述方法操作機器，若動作依然緩慢，可初步認(rèn)為主控制器正常;再將開關(guān)反扳回自動位置，檢驗主控制器上的3個發(fā)光二極管，若見3個二極管均為綠光，可再次證明主控制器以及主控制器與監(jiān)控器之間的通信線路正常?？ㄌ乇死展镜耐诰驒C上監(jiān)控系統(tǒng)有很強的自檢及數(shù)據(jù)記憶功能，因此，我們可以通過監(jiān)控器了解其他電子元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，從而判斷它們工作是否正常。在監(jiān)控器上輸入密碼后，進入卡特彼勒的維修模式，先檢查各種開關(guān)的狀態(tài)，若結(jié)果表明各種開關(guān)均處于正常狀態(tài)位置，則檢查發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速以及泵在主安全閥泄流時的壓力。若監(jiān)控器顯示這項數(shù)據(jù)均為正常值，則檢查比例減壓閥的壓力變化范圍。在正常操作過程中，若監(jiān)控器顯示比例減壓閥的壓力變化正常，再檢查現(xiàn)實故障代碼和以前記錄的故障代碼。若監(jiān)控器均未顯示任何故障代碼，至此可以肯定，問題不是出在電子控制系統(tǒng)。最后，檢查液壓泵自身調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其上、下泵的調(diào)節(jié)器是分開的，由于兩泵調(diào)節(jié)器均出現(xiàn)故障的可能性較小，因此，我們先將其放在一邊，從外部控制信號查起。液壓泵調(diào)節(jié)器的外部控制信號有兩個:一個取自主控閥中心油道的壓力PN，上、下泵各一;另一個是來自同時控制上、下泵的比例減壓閥的壓力PS。先分別測量上、下泵的壓力PN值。若PN值正常，再測量 PS值。雖然通過監(jiān)控器已查看到了 PS值的變化范圍，且其壓力變化值正常，但這并不一定準(zhǔn)確。因為比例減壓閥上并沒有壓力傳感器直接給主控制器經(jīng)信號輸入，監(jiān)控器顯示的壓力值是主控制器通過對比例減壓閥的輸出電流信號經(jīng)分析轉(zhuǎn)換而成的，也就是說，此壓力值對應(yīng)主控制器對比例減壓閥輸出電流的強弱。為此，在泵體上的 PS壓力測點接上壓力表，啟動發(fā)動機并作正常操作，查看壓力表的指針指示是否正常情況，若不正常，則表明比例減壓閥的閥芯已被卡住，不能根據(jù)主控制器的輸出信號大小而移動，因而說明故障就在比例減壓閥上。

多布項目部一中隊的3臺挖機經(jīng)過售后服務(wù)公司專業(yè)人士的仔細檢查，發(fā)現(xiàn)問題出在比例減壓閥上。通過更換新的比例減壓閥，并在監(jiān)控器上對新閥進行校正，重新對機器進行測試，其結(jié)果狀態(tài)正常，挖機故障就此排除。再檢查拆換下來的、被卡住的比例減壓閥，發(fā)現(xiàn)液壓軸油中已有膠質(zhì)析出，證明液壓油已變質(zhì)，不能繼續(xù)使用。故可判斷導(dǎo)致液壓油過早變質(zhì)的原因是:機器的工作環(huán)境較為惡劣，高寒缺氧和溫升快等，這一點正符合多布項目部所處的地理環(huán)境及氣候變化。

由排查這一故障可以得到一點啟示:挖掘機電子控制系統(tǒng)也有局限性。在利用機械自身的維修模式進行故障診斷時，一定要從多方面、多角度進行綜合分析，綜合利用各種檢測手段，前后相互印證，切忌以點代面。