PC220LC-7型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)控制原理與檢測(cè)

主要論述了小松PC220LC-7型液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)控制原理，并介紹了液壓系統(tǒng) 檢測(cè)方法和技術(shù)參數(shù)。

關(guān)鍵詞

液壓挖掘機(jī) 液壓系統(tǒng) 控制原理 檢測(cè)
1 概述

PC220LC-7型履帶式液壓挖掘機(jī)是日本小松制作所與中國(guó)山推公司合資制造的最新款式的挖 掘機(jī)，該機(jī)的反鏟斗容量為0.8m3。采用小松SA6D102E-2型四沖程、直列、立式、水冷、直噴 式、帶有渦輪增壓器的柴油機(jī)，額定功率為107KW/2200r/min。其液壓系統(tǒng)采用閉式中心負(fù)荷 傳感系統(tǒng)(CLSS),CLSS是采用控制斜盤式變量柱塞泵斜盤角度的方法,實(shí)現(xiàn)恒功率控制,并且該機(jī)裝 配有GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）管理系統(tǒng)。公司管理中心可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)對(duì)機(jī)器跟蹤服務(wù)，使管理 人員對(duì)機(jī)械的工作狀態(tài)了如指掌；對(duì)柴油機(jī)和液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)情況、故障情況及時(shí)向操作人員提 出建議，并可對(duì)故障原因分析，使故障排除工作準(zhǔn)備更充分，縮短故障排除時(shí)間。同時(shí)，可以根據(jù)需 求進(jìn)行特定時(shí)間段或者完全的遠(yuǎn)程鎖車控制，從而有效防止機(jī)械被盜和使用者的無(wú)意破壞行為。

2 液壓系統(tǒng)工作原理

2.1 組成

CLSS由主泵(兩個(gè)主泵)、操作閥和工作裝置用油缸等構(gòu)成。 其中的主泵包括液壓油泵、PC閥、LS閥等。

2.2 功能和作用

1)液壓泵為雙聯(lián)軸向柱塞泵,根據(jù)斜盤角度的變化改變壓力油的輸出流量。

2) LS閥是感知負(fù)荷，對(duì)輸出流量進(jìn)行控制的閥,LS閥依據(jù)主泵壓力Pp與操作閥輸出壓力 Pls的壓差△Pls＝Pp－Pls，控制主泵輸出流量Q， 當(dāng)LS閥的壓差△Pls比LS閥的設(shè)定壓力低時(shí)(設(shè)定壓力為:2.2Mpa)，油泵斜盤角度朝增大 方向變化；當(dāng)比設(shè)定壓力高時(shí),油泵斜盤朝減小方向變化, △Pls的大小依據(jù)分配閥桿的行程而定。

3 )PC閥的作用是適合發(fā)動(dòng)機(jī)不同級(jí)別功率的設(shè)定,使泵的驅(qū)動(dòng)功率不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率,實(shí)現(xiàn)恒 功率控制。

4 )減壓閥是由順序閥、減壓閥、溢流閥組成，其功能是減小主泵的輸出壓力，此壓力可作為電 磁閥、PPC閥等的控制壓力，可減少一個(gè)先導(dǎo)油泵。                                   2.3工作原理                1、PC-EPC電磁閥 2、活塞 3、滑閥 4、6、彈簧 5、閥座 7、活塞 8、滑塊 9、伺服活塞 A、B、C、D、E、F、G、J、油孔
1 )泵控制器正常(見(jiàn)圖1)。①當(dāng)執(zhí)行元件負(fù)荷小，油泵壓力Pp1（左泵壓力）和Pp2（右泵壓力）低時(shí)，在PC-EPC電磁閥1中，有從泵控制器傳來(lái)的指令電流。指令電流X的大小，取決于作業(yè)內(nèi) 容（操縱操作桿）、作業(yè)方式的選擇、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定以及實(shí)際轉(zhuǎn)速。指令電流X的大小可以改變 活塞2的推力。活塞2的推力、油泵壓力Pp1、 Pp2與彈簧4、6的預(yù)緊力組成推動(dòng)滑閥3的全力，在平衡位置使滑閥3停止。位置不同，從PC閥輸出 的壓力（C孔的壓力）不同。依靠伺服閥9的移動(dòng)，連接在滑塊8上的活塞7左右移動(dòng)，活塞7向左移 動(dòng)時(shí)彈簧6被壓縮。彈簧6被固定之后，只有彈簧4被壓縮。油泵壓力Pp1、 Pp2低時(shí)，滑閥3處于靠左的位置，C孔與D孔相通由于PC閥的C孔與 LS閥的E孔相連接，大徑活塞一側(cè)經(jīng)J→G→E→D孔與油箱相通，因此，伺服活塞9向右移動(dòng)， 泵的流量增大。隨著伺服活塞9的移動(dòng)，連接在滑塊8上的活塞7向右移動(dòng)，彈簧4和6伸長(zhǎng)，彈 簧力變?nèi)酰y3向右移動(dòng)，C孔與D孔的連接被切斷。與泵的輸出壓力油相通的B孔與C孔接 通，導(dǎo)致C孔壓力上升，大徑活塞一側(cè)的壓力上升，伺服活塞9向右移動(dòng)停止，即伺服活塞的停 止位置（泵的排量）取決于滑閥3的平衡位置。②當(dāng)負(fù)荷變大，泵輸出壓力高時(shí)，滑閥3向右移動(dòng)， 與泵的輸出壓力油相通的B孔與C孔接通，C孔流出的壓力油經(jīng)LS閥進(jìn)入大徑活塞一側(cè)，伺服活 塞9向左移動(dòng)，泵的流量變小。隨意伺服活塞9的移動(dòng)，彈簧4、6被壓縮，彈簧力增大，滑閥3向 左移動(dòng)，C孔與D孔接通，導(dǎo)致C孔的壓力（等于大徑活塞一側(cè)的壓力）下降，伺服活塞向左移 動(dòng)停止。因?yàn)閺椈?與6是兩段彈簧，泵的平均輸出壓力與伺服活塞9的位置（泵的排量）關(guān)系形 成折線如圖2所示。③發(fā)動(dòng)機(jī)功率的多模式設(shè)定：設(shè)指定電流X提供給滑閥3的力為Fs，泵的平均 壓力值為PD，作用面積為A，滑閥3平衡時(shí)彈簧力為F1，則Fs＋PD×A=F1。

設(shè)F1為定值，側(cè)伺服活塞的位置固定時(shí)泵的流量為定值，此時(shí)指令電流X增大，提供給滑閥3 的力Fs也增大，導(dǎo)致PD下降。因此，泵平均輸出壓力（Pp1＋ Pp2）/2與Q的關(guān)系是：隨著X的增加，折線左移，如圖2所示。

油泵平均輸出壓力(Ppl+Pp2)/2
圖2 油泵輸出壓力與流量Q的關(guān)系

2 )泵控制器異常。當(dāng)泵控制器出現(xiàn)故障時(shí)，將PC備用開(kāi)關(guān)置于ON（開(kāi)）的位置，可對(duì)PC-EPC閥輸入指令電流。電阻的作用是控制流入PC-EPC閥的電流。此時(shí)指令電流成為恒量，因此活 塞推動(dòng)滑閥的推力也是固定的。工作過(guò)程與泵控制器正常時(shí)類同。PC備用開(kāi)關(guān)置于NO時(shí)的曲線 是比泵控制器正常時(shí)的曲線（X=0.26A）更靠左的曲線?！?

3 系統(tǒng)檢測(cè)

挖掘機(jī)一般都是在惡劣條件下工作，為了更好地掌握挖掘 機(jī)各系統(tǒng)工作性能，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)故障給予排除，使挖掘機(jī)運(yùn)行良好， 延長(zhǎng)挖掘機(jī)使用壽命，提高工作效益，一般挖掘機(jī)每工作 5000h左右或系統(tǒng)出現(xiàn)無(wú)力、動(dòng)作偏慢或出現(xiàn)某些異?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng) 對(duì)挖掘機(jī)功能檢測(cè)一次。

3.1 工作裝置、回轉(zhuǎn)、行走回路油壓的檢測(cè)

1) 安裝油壓測(cè)試表。把工作裝置放在地面上，停止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，擰松加油口蓋。釋放液壓油箱的 壓力，然后將安全鎖定桿置于鎖定位置，從被測(cè)回路上卸下測(cè)壓螺塞（直徑10mm、P=1.25mm)，安 裝壓力表(58.8MPa)。

2 )卸荷油壓的檢測(cè)。發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)狀態(tài),測(cè)量全部操作桿在中位時(shí)的油壓。

3)泵溢流壓力的檢測(cè)①低壓設(shè)定（油壓31.9MPa），發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn),除行走以外,各工作裝置 均溢流時(shí)，測(cè)量油壓.但是回轉(zhuǎn)馬達(dá)、動(dòng)臂油缸頂端安全閥的設(shè)定壓力低于設(shè)定的主溢流壓力，所以測(cè) 量值為安全閥溢流壓。要在回轉(zhuǎn)鎖定開(kāi)關(guān)置于NO時(shí)，測(cè)量回轉(zhuǎn)溢流壓力。②高壓設(shè)定34.8MPa、行 走操作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)，分別讓每側(cè)行走溢流時(shí)測(cè)量油壓。測(cè)試條件是：在履帶下面放置墊塊或 在驅(qū)動(dòng)輪和履帶架之間放置墊塊.以鎖住履帶，使行走回路溢流。

3.2 PC閥輸出壓力(伺服活塞的輸入壓力)的檢測(cè)

1) 安裝油壓測(cè)試表。卸下測(cè)壓螺塞，安裝油壓表；在伺服閥側(cè)安裝39.2MPa的壓力表，在泵輸出 口安裝58.8MPa的壓力表。

2) 檢測(cè)油壓。發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)，測(cè)量斗桿(挖掘)溢流時(shí)的油壓 ；檢查伺服活塞輸入壓力是否約為泵輸出壓力的1/2；若LS閥或伺服活塞發(fā)生異常 情況時(shí)，側(cè)伺服活塞輸入壓力將與泵輸出壓力相同或?yàn)榱恪?

3.3 LS閥輸出壓力和LS閥壓差的檢測(cè)

1) LS輸出壓力(伺服活塞輸入壓力)的檢測(cè)。卸下測(cè)壓螺塞，安裝油壓表，在伺服閥側(cè)安裝39，2MPa 的壓表，在泵輸出口側(cè)安裝58.8MPa的壓力表，單側(cè)行走空轉(zhuǎn)時(shí)的油壓：①用工作裝置支起一側(cè)履帶 總成。②發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)，按表1測(cè)量泵輸出壓力和伺服活塞輸入壓力。③測(cè)量前泵和測(cè)量后泵的油 壓。

表1 泵輸出壓力和伺服活塞輸入壓力的測(cè)量

行走操作桿	油泵壓力(MPa)	伺服活塞輸入壓力(MPa)	備注
中位	3.7±0.7	3.7±0.7	壓力大致相同
半行程	6.9±1.0	3.4±1.0	約為油泵壓力的1/2
2 )LS閥壓差的檢測(cè)。①用壓力差計(jì)檢測(cè)，卸下測(cè)壓螺塞，在軟管上安裝接頭，將壓差計(jì)安裝在 前泵和后泵的回路上，壓差計(jì)的高壓側(cè)與油泵輸出口相連，低壓側(cè)與操作閥的輸出口相連，按表2條 件測(cè)定LS閥的壓差。②卸下測(cè)壓螺塞，在軟管上安裝接頭，在油泵輸出壓力的測(cè)壓螺塞處安裝壓力表，按表2的條件測(cè)量操作閥輸出壓力Pls，LS的壓差＝油泵輸出壓－Pls。

表2 LS閥的壓差測(cè)定

發(fā)動(dòng)機(jī)油門操縱桿	操作	壓差(MPa)
高速空轉(zhuǎn)	操作桿在中	2.9±1.0
行走空轉(zhuǎn)(操縱桿半行程操作)	2.2±0.1
表3 電磁閥輸出壓力測(cè)定

電磁閥名稱
測(cè)定條件
操作狀態(tài)
電磁閥狀態(tài)
壓力(MPa)
備注
1
PPC液壓鎖	安全鎖定桿“打開(kāi)”側(cè)	PPC閥回路有壓力	ON	
2.7以上
/
安全鎖定桿“鎖定”側(cè)	PPC閥回路無(wú)壓力	OFF	
0
2
回轉(zhuǎn)停車制動(dòng)	操作回轉(zhuǎn)或工作裝置操縱桿	制動(dòng)器解除	ON	
2.7以上
/
除行走外所有操縱桿都在中位	制動(dòng)器工作	OFF	
0
3
行走速度(可選)	行走速度切換開(kāi)關(guān)Hi	行走速度Hi	ON	
2.7以上
馬達(dá)斜盤角度最小
行走速度切換開(kāi)并Ho	行走速度Ho	OFF	
0
馬達(dá)斜盤角度最大
4
二次溢流	操作行走操縱桿	升壓	ON	
2.7以上
/
3.4 先導(dǎo)控制油路油壓的檢測(cè)

將工作裝置降至地面,發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,慢慢地松開(kāi)液壓油箱蓋，釋放其內(nèi)的壓力，然后將安全鎖定桿 置于鎖定位置，卸下測(cè)壓螺塞，安裝壓力表，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn)狀態(tài)下測(cè)量回路的油壓 (設(shè)定壓力為3.2MPa)。

3.5 電磁閥輸出壓力的檢測(cè)

拆下電磁閥出口軟管，在軟管上安裝接頭，在電磁閥輸出壓力的測(cè)壓螺塞處安裝壓力表，按表3 條件測(cè)量電磁閥的輸出壓力。

3.6 PPC閥輸出壓力的檢測(cè)

拆下要測(cè)的軟管并安裝壓力表，發(fā)動(dòng)機(jī)高速空轉(zhuǎn),操縱要檢測(cè)回路的操縱桿，測(cè)量PPC閥輸出壓 力(不小于2.7MPa).

3.7 工作裝置自然下降部位的檢測(cè)

若工作裝置（油缸）有自然下降的情況，則按下述方法檢查，并判斷其原因是否油缸密封圈損壞還是主閥中有內(nèi)泄漏。

1 )檢查油缸密封。①檢查動(dòng)臂油缸和鏟斗油缸，測(cè)量自然下降量；將動(dòng)臂操縱桿操作到提升位 置，將鏟斗操縱桿操作到鏟斗抬起位置，若下降速度增大，則是油缸密封不良。如沒(méi)有變化，則是動(dòng) 臂保持閥（動(dòng)臂）或主閥（控制鏟斗）有故障；②檢查斗桿油缸，斗桿油缸全部縮回，然后發(fā)動(dòng)機(jī)熄 火，將操縱桿操作到斗桿挖掘位置。若下降速度增大，則是油缸密封不良；如沒(méi)有變化，則是主閥損 壞（若蓄能器內(nèi)的壓力已沒(méi)有，則運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)約10s，再給蓄能器充壓后進(jìn)行）。

2 )動(dòng)臂保持閥的檢查。將工作裝置調(diào)至最大半徑，且動(dòng)臂頂部水平，然后發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，鎖定安全 鎖定桿，釋放液壓油箱內(nèi)的壓力；拆下動(dòng)臂保持閥的先導(dǎo)軟管，若敞開(kāi)油口漏油，則可判斷是動(dòng)臂保 持閥有故障。

3) 檢查PPC閥。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),安全鎖定操縱桿在鎖定位置或松開(kāi)時(shí)，若自然下降不相同，則是 PPC閥的故障。