PC220LC-7型液壓挖掘機液壓系統(tǒng)控制原理與檢測

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

關(guān)鍵詞

液壓挖掘機 液壓系統(tǒng) 控制原理 檢測
1 概述

PC220LC-7型履帶式液壓挖掘機是日本小松制作所與中國山推公司合資制造的最新款式的挖 掘機，該機的反鏟斗容量為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，額定功率為107KW/2200r/min。其液壓系統(tǒng)采用閉式中心負荷 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,實現(xiàn)恒功率控制,并且該機裝 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網(wǎng)絡(luò)隨時對機器跟蹤服務(wù)，使管理 人員對機械的工作狀態(tài)了如指掌；對柴油機和液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)情況、故障情況及時向操作人員提 出建議，并可對故障原因分析，使故障排除工作準備更充分，縮短故障排除時間。同時，可以根據(jù)需 求進行特定時間段或者完全的遠程鎖車控制，從而有效防止機械被盜和使用者的無意破壞行為。

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閥是感知負荷，對輸出流量進行控制的閥,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LS閥的壓差△Pls比LS閥的設(shè)定壓力低時(設(shè)定壓力為:2.2Mpa)，油泵斜盤角度朝增大 方向變化；當比設(shè)定壓力高時,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)動機不同級別功率的設(shè)定,使泵的驅(qū)動功率不超過發(fā)動機的功率,實現(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，可減少一個先導油泵。                                   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(見圖1)。①當執(zhí)行元件負荷小，油泵壓力Pp1（左泵壓力）和Pp2（右泵壓力）低時，在PC-EPC電磁閥1中，有從泵控制器傳來的指令電流。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)動機轉(zhuǎn)速設(shè)定以及實際轉(zhuǎn)速。指令電流X的大小可以改變 活塞2的推力?；钊?的推力、油泵壓力Pp1、 Pp2與彈簧4、6的預(yù)緊力組成推動滑閥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，連接在滑塊8上的活塞7左右移動，活塞7向左移 動時彈簧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，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， 泵的流量增大。隨著伺服活塞9的移動，連接在滑塊8上的活塞7向右移動，彈簧4和6伸長，彈 簧力變?nèi)?，滑閥3向右移動，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當負荷變大，泵輸出壓力高時，滑閥3向右移動， 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閥進入大徑活塞一側(cè)，伺服活 塞9向左移動，泵的流量變小。隨意伺服活塞9的移動，彈簧4、6被壓縮，彈簧力增大，滑閥3向 左移動，C孔與D孔接通，導致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 動停止。因為彈簧4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)動機功率的多模式設(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泵的流量為定值，此時指令電流X增大，提供給滑閥3 的力Fs也增大，導致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。當泵控制器出現(xiàn)故障時，將PC備用開關(guān)置于ON（開）的位置，可對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。此時指令電流成為恒量，因此活 塞推動滑閥的推力也是固定的。工作過程與泵控制器正常時類同。PC備用開關(guān)置于NO時的曲線 是比泵控制器正常時的曲線（X=0.26A）更靠左的曲線?！?

3 系統(tǒng)檢測

挖掘機一般都是在惡劣條件下工作，為了更好地掌握挖掘 機各系統(tǒng)工作性能，及時地發(fā)現(xiàn)故障給予排除，使挖掘機運行良好， 延長挖掘機使用壽命，提高工作效益，一般挖掘機每工作 5000h左右或系統(tǒng)出現(xiàn)無力、動作偏慢或出現(xiàn)某些異?，F(xiàn)象時，應(yīng) 對挖掘機功能檢測一次。

3.1 工作裝置、回轉(zhuǎn)、行走回路油壓的檢測

1) 安裝油壓測試表。把工作裝置放在地面上，停止發(fā)動機運轉(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，從被測回路上卸下測壓螺塞（直徑10mm、P=1.25mm)，安 裝壓力表(58.8MPa)。

2 )卸荷油壓的檢測。發(fā)動機高速空轉(zhuǎn)狀態(tài),測量全部操作桿在中位時的油壓。

3)泵溢流壓力的檢測①低壓設(shè)定（油壓31.9MPa），發(fā)動機高速空轉(zhuǎn),除行走以外,各工作裝置 均溢流時，測量油壓.但是回轉(zhuǎn)馬達、動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 量值為安全閥溢流壓。要在回轉(zhuǎn)鎖定開關(guān)置于NO時，測量回轉(zhuǎn)溢流壓力。②高壓設(shè)定34.8MPa、行 走操作時，發(fā)動機高速空轉(zhuǎn)，分別讓每側(cè)行走溢流時測量油壓。測試條件是：在履帶下面放置墊塊或 在驅(qū)動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

1) 安裝油壓測試表。卸下測壓螺塞，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) 檢測油壓。發(fā)動機高速空轉(zhuǎn)，測量斗桿(挖掘)溢流時的油壓 ；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，側(cè)伺服活塞輸入壓力將與泵輸出壓力相同或為零。

3.3 LS閥輸出壓力和LS閥壓差的檢測

1) LS輸出壓力(伺服活塞輸入壓力)的檢測。卸下測壓螺塞，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)時的油壓：①用工作裝置支起一側(cè)履帶 總成。②發(fā)動機高速空轉(zhuǎn)，按表1測量泵輸出壓力和伺服活塞輸入壓力。③測量前泵和測量后泵的油 壓。

表1 泵輸出壓力和伺服活塞輸入壓力的測量

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。①用壓力差計檢測，卸下測壓螺塞，在軟管上安裝接頭，將壓差計安裝在 前泵和后泵的回路上，壓差計的高壓側(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 件測定LS閥的壓差。②卸下測壓螺塞，在軟管上安裝接頭，在油泵輸出壓力的測壓螺塞處安裝壓力表，按表2的條件測量操作閥輸出壓力Pls，LS的壓差＝油泵輸出壓－Pls。

表2 LS閥的壓差測定

發(fā)動機油門操縱桿	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 電磁閥輸出壓力測定

電磁閥名稱
測定條件
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”側(cè)	PPC閥回路有壓力	ON	
2.7以上
/
安全鎖定桿“鎖定”側(cè)	PPC閥回路無壓力	OFF	
0
2
回轉(zhuǎn)停車制動	操作回轉(zhuǎn)或工作裝置操縱桿	制動器解除	ON	
2.7以上
/
除行走外所有操縱桿都在中位	制動器工作	OFF	
0
3
行走速度(可選)	行走速度切換開關(guān)Hi	行走速度Hi	ON	
2.7以上
馬達斜盤角度最小
行走速度切換開并Ho	行走速度Ho	OFF	
0
馬達斜盤角度最大
4
二次溢流	操作行走操縱桿	升壓	ON	
2.7以上
/
3.4 先導控制油路油壓的檢測

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

3.5 電磁閥輸出壓力的檢測

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壓螺塞處安裝壓力表，按表3 條件測量電磁閥的輸出壓力。

3.6 PPC閥輸出壓力的檢測

拆下要測的軟管并安裝壓力表，發(fā)動機高速空轉(zhuǎn),操縱要檢測回路的操縱桿，測量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

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檢查動臂油缸和鏟斗油缸，測量自然下降量；將動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。如沒有變化，則是動 臂保持閥（動臂）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)動機熄 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；如沒有變化，則是主閥損 壞（若蓄能器內(nèi)的壓力已沒有，則運轉(zhuǎn)發(fā)動機約10s，再給蓄能器充壓后進行）。

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

3) 檢查PPC閥。發(fā)動機運轉(zhuǎn),安全鎖定操縱桿在鎖定位置或松開時，若自然下降不相同，則是 PPC閥的故障。