EX220－3型挖掘机执行机构联合作业不协调的故障诊断与排除

汤振周

（福建船政交通职业学院，福州350007）

1 概述

液压系统原理图如图1所示。液压系统由主泵、先导泵、主控制阀、铲斗液压缸、斗杆液压缸、2个动臂液压缸、行走马达、回转马达、液压油箱和一些管道等辅件组成。液压油路由主油路和先导油路组成。主油路把主泵的压力油输送给各个执行机构的液压缸和液压马达，以进行挖掘、行走和回转。而先导油路是通过操纵杆和踏板的运动把先导油传送到主控阀，从而通过先导系统控制各执行机构的动作。先导油路主要由先导泵、电磁阀总成、先导式转阀、先导操纵阀和泵位移电磁阀组成。

图1 EX220－3挖掘机液压系统原理图

而EX220－3型挖掘机的PVC（泵阀控制器）和EC（发动机控制器）各自装有一台微型机，用于控制液压泵的流量。来自各种传感器和开关的信号被输入到控制器。控制器处理这些信息后，然后把处理过的信息送到各执行元件，通过控制主泵、各种阀和其他元件来调整液压系统各回路的流量。

2 流量分配控制

2.1 可变压力补偿阀的控制

可变压力补偿阀如图2所示。

图2 可变压力补偿阀

挖掘机流量分配控制系统是执行机构根据负载的变化情况，对可变压力补尝阀的开度进行调节。所以可变压力补偿阀是一种调节流量的阀，它的功能是泵输出的压力油适量地输送到每个执行机构。该阀位移于控制阀阀芯1的上方。当可变压力补偿阀接收到先导油PZ和PC的压力信号时，它就减少泵的输出流量，而当可变压力补偿阀在凹槽d外接收到先导油PL和PI的压力信号时，它就增加泵的输出流量。先导油PZ是与可变压力补偿阀相通的，液压油通过通道e而流过负荷单向阀3，以减少泵的输出流量。

当控制阀阀芯被操作时，先导油PL经由通道f与可变压力补偿阀相通，在提高泵输出流量的同时，PL也通过往复阀与压差传感器、卸载溢流阀相通，当进行联合作业并且斗杆液压缸的负载压力低于铲斗液压缸的压力时，较大量的压力油就通过斗杆油路的可变压力补偿阀，直到斗杆油路与铲斗油路的先导油PZ和PL之间的压力差相等，所以，压力油能够等量地供应到斗杆液压缸和铲斗液压缸。

先导油PC通过电磁阀总成中的比例电磁阀与可变压力补偿阀相通，可以减少泵的输出流量。先导油的压力是由泵阀控制器发出的信号控制的，因此能满足所选择的工作方式或联合作业条件。而先导油PI通过电磁阀总成的减压阀的可变压力补偿阀相通，可以增加泵的输出流量。

2.2 工作方式选择系统

工作方式选择系统是一种流量分配控制系统，并通过可变压力补偿阀的控制，以获得适合各种工作方式的执行机构的速度。挖掘机工作方式如表1所示。

表1 挖掘机工作方式

2.3 流量分配控制

流量控制分配可以同时有效地操作几个执行机构，每个执行机构的载荷可以不同，但只使用一个主泵。泵阀控制阀（PVC）控制比例电磁阀，比例电磁阀控制先导油压力，以控制可变压力补偿阀。如果在进行联合操作时，当某个工作机构的工作压力高，而别的工作机构工作压力低时，可变压力补偿阀将打开，以提供更多的流量，而需要较低压力时，可变压力补偿阀则限制流量；如果不进行流量分配，则主泵的压力油首先流到负载较底的液压缸，不能进行联合操作。

而各工作机构之间分配液压泵的流量是流量分配控制电路的作用，流量分配控制电路如图3所示。从图3可以看出当挖掘机做复合动作时，压差传感器根据来自主油泵压力与来自执行机构的最大负载的压差值向PVC（泵阀控制器）发出信号；同时压力开关回路也向PVC（泵阀控制器）传送正在工作的执行机构的信号，这些信号经过微机内部处理后，给主油泵、高速电磁阀发出信号，通过改变主油泵的摆角来增加或减少排量，以适应各工况对压力油的需求。PVC（泵阀控制器）同时还给相应的电磁比例阀发出信号，通过改变电磁化例阀的开度调节进入可变压力补偿阀的Pc压力，使进入执行机构的油液流量得到调节，实现流量的精确分配。

3 执行机构联合作业不协调的故障诊断与排除

从上面分析可知，当电磁比例阀控制的可变压力补偿阀、压力开关回路、压差传感器、PVC（泵阀控制器）及主油泵的控制系统若出现故障时，都会对挖掘机的联合作业性能产生影响。联合作业性能差其实就是通往各执行机构的油液流量未能被精确分配，致使各执行机构未能按设计要求进行动作。

图3 流量分配控制电路

如果单各执行机构动作没有问题，但液压油只能到达载荷比较小的执行机构，载荷比较大的执行机构不动作或速度变慢，但发动机不停。这种现象是典型的流量分配控制系统问题，在排除故障前，需要先操作挖掘机，并详细检查。检查方法是：选择一般用途工作方式，同时操作2个执行机构的工作装置，进行联合作业，检查执行机构（油缸或马达）中的某一动作达不到要求缸或马达，观察哪个缸或马达的动作速度比较慢。对故障的部位做初步的判断，并对可能产生的原因进行分析。

（1）当执行机构联合作业时，油缸和马达中的某一个动作达不到要求，则可按下列方法检查：

（a）根据工况和工作方式，检查压差传感器的压差值是否处于在规定的范围内，如果在规定的范围内，则检查泵位移电磁阀的开关电路是否有故障。否则应拆下清洗、修配或更换。

（b）检查先导油路中所对应的压力开关是否正常。由于压力开关是用来检测先导油路油压的，当先导油压上升到一定值时，压力开关就接通，将信号送到PVC（泵阀控制器）；压力开关若有故障，PVC（泵阀控制器）就得不到正在工作的执行机构的信号，也就不能精确地控制泵的排量，导致联合作业性能变差。

（c）检查有故障的执行机构的电磁比例阀及可变压力补偿阀。若发现有卡阻现象，应进行清洗、修配或更换。

（2）当执行不同的操作时，只是执行机构的特定油缸或马达异常，则可按下列方法检查：

检查油缸的压力开关电路是否正常，如需要，则修理，否则检查位移电磁阀的开关电路。

如果检查都不是上述问题，则可能是电控系统问题。检查电磁阀、压力传感器、压力开关与PVC（泵阀控制器）之间的线束是否正常，压力开关回路是否正常。如果线束正常和压力开关回路，则应是PVC（泵阀控制器）有故障。

4 结语

总之EX220－3型挖掘机典型的机电化一体产品，系统比较复杂，只有熟悉这挖掘机的泵控原理、流量分配控制系统等内容，并对它进行仔细分析，然后根据故障现象，先列出可能原因，然后采取逐一排除，从外到内地逐步检查，一般就能顺利排除。这对EX220－3型挖掘机执行机构联合作业不协调的故障诊断与排除具有一定的参考作用。

［1］张风山，张春华.挖掘机实用维修手册［M］.北京：机械工业出版社，2010：1.

［2］张铁.液压挖掘机的结构、原理及使用［M］.东营：石油大学出版社，2002.

［3］朱齐平.进口工程机械使用维修手册［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2001.

［4］杨国平.工程机械液压系统的故障诊断排除及实例［M］.湖南：湖南科学技术出版社，2002.