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卡特彼勒CAT320B型挖掘機動作緩慢故障的排除
2020/6/30
CAT320B型挖掘機用于青藏鐵路第16標段，該標段位于西藏唐古拉山區，海拔高度4850m，氣候高寒、低氧，且變化異常。該機在施工過程中突然出現整機各人動作均異常緩慢（如空載回轉一圈需13s）的現象，而滿負荷運轉時，發動機轉速正常，煙色也正常。針對故障現象進行分析后，基本上可以排除來自發動機的原因，斷定故障出自液壓系統，可能是因液壓泵自身的機械故障造內泄嚴重，也可能是系統壓力不夠。別外，也可能是功率模式設定不正確。320B型液壓挖掘機設計有3種不同的功率模式：重載模式、普通模式，以及精細模式。液村系統所吸收的發動機功率分別是100%、90%和75%，如果將功率模式設置在精細模式，就有可能造成機器的動作緩慢挖掘機維修,挖掘機修理,維修挖掘機,修理挖掘機。
先導(dao)(dao)泵(beng)(beng)是(shi)為先導(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)提供壓(ya)(ya)(ya)力油(you)(you)的(de)(de)(de)(de)，先導(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)作用之(zhi)(zhi)一就是(shi)控制(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)油(you)(you)路，使(shi)之(zhi)(zhi)完成相應的(de)(de)(de)(de)動作。如(ru)果該系(xi)(xi)統(tong)(tong)出(chu)(chu)現(xian)故障，先導(dao)(dao)系(xi)(xi)統(tong)(tong)統(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)力過(guo)低，使(shi)先導(dao)(dao)油(you)(you)無法(fa)對(dui)主(zhu)(zhu)控閥進行相應的(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi)或主(zhu)(zhu)控閥閥芯行程過(guo)小，從(cong)而(er)使(shi)主(zhu)(zhu)油(you)(you)路流量(liang)不足，也(ye)可能(neng)導(dao)(dao)致(zhi)機(ji)器(qi)(qi)動作過(guo)緩(huan)。主(zhu)(zhu)泵(beng)(beng)電子控制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)如(ru)果出(chu)(chu)現(xian)故障，也(ye)可引起上述整機(ji)的(de)(de)(de)(de)故障現(xian)象，對(dui)此，可按附圖(tu)排查。電子控制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)通過(guo)主(zhu)(zhu)控制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)來控制(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)從(cong)發動機(ji)吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)，使(shi)發動機(ji)輸出(chu)(chu)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)與(yu)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)相匹配，以適應不同的(de)(de)(de)(de)工作環境(jing)。電子控制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要功(gong)(gong)(gong)(gong)能(neng)是(shi)：當機(ji)器(qi)(qi)負載很大時，系(xi)(xi)統(tong)(tong)使(shi)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)有較大的(de)(de)(de)(de)排量(liang)，使(shi)之(zhi)(zhi)輸出(chu)(chu)與(yu)發動機(ji)相匹配的(de)(de)(de)(de)最大功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)；根(gen)據(ju)負載情(qing)況，系(xi)(xi)統(tong)(tong)有3種(zhong)不同的(de)(de)(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)模(mo)式，將液(ye)壓(ya)(ya)(ya)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)(de)輸出(chu)(chu)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)控制(zhi)(zhi)在最佳狀(zhuang)態。
減少燃油(you)(you)(you)消耗；空載或負(fu)荷很小時，系(xi)(xi)統自動降低發動機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉速并使(shi)主(zhu)(zhu)泵(beng)排量減至最小，可達(da)到節能(neng)、降耗且(qie)降低噪聲。電(dian)(dian)子控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作過程：電(dian)(dian)子控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要部(bu)(bu)件(jian)——主(zhu)(zhu)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)接收來自各方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)輸(shu)入信(xin)(xin)號(hao)(hao)（如，油(you)(you)(you)門(men)(men)(men)旋(xuan)鈕(niu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)置、監(jian)控(kong)器(qi)(qi)設置功率模式、主(zhu)(zhu)泵(beng)壓(ya)(ya)力(li)(li)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)傳(chuan)(chuan)回的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)、油(you)(you)(you)門(men)(men)(men)馬(ma)達(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)置傳(chuan)(chuan)回的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)、油(you)(you)(you)門(men)(men)(men)馬(ma)達(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)置傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)，以(yi)(yi)及(ji)發動機速度傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)等）。主(zhu)(zhu)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)處理這些輸(shu)入信(xin)(xin)號(hao)(hao)后，輸(shu)出(chu)指(zhi)令(ling)給發動機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)油(you)(you)(you)門(men)(men)(men)馬(ma)達(da)和主(zhu)(zhu)液壓(ya)(ya)泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)要控(kong)制(zhi)(zhi)部(bu)(bu)件(jian)——比(bi)(bi)例減壓(ya)(ya)閥(fa)。油(you)(you)(you)門(men)(men)(men)馬(ma)達(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相應動作可以(yi)(yi)改變發動機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉速，而比(bi)(bi)例減壓(ya)(ya)閥(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)動作則可調節泵(beng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)排量，二者(zhe)在主(zhu)(zhu)控(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)下，使(shi)發動機和液壓(ya)(ya)系(xi)(xi)統達(da)到最佳匹配。因(yin)此(ci)，只要電(dian)(dian)子控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統任何部(bu)(bu)位(wei)(wei)出(chu)現問題(ti)。
都(dou)可能(neng)使機器無常工作。液(ye)壓(ya)(ya)泵自身調(diao)(diao)節系統(tong)有故(gu)障，可能(neng)是液(ye)壓(ya)(ya)泵調(diao)(diao)節器或者控(kong)制(zhi)信號油(you)壓(ya)(ya)出(chu)(chu)現故(gu)障所(suo)致。排(pai)除故(gu)障的(de)(de)(de)方(fang)法是，根據上述(shu)分析，依次進(jin)(jin)行(xing)了相應的(de)(de)(de)檢(jian)查(cha)。大家知道，如果液(ye)壓(ya)(ya)系統(tong)有故(gu)障，不能(neng)再(zai)輕易(yi)在(zai)啟動(dong)(dong)(dong)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機，因(yin)為(wei)那樣就有可能(neng)造(zao)成某些液(ye)壓(ya)(ya)部件進(jin)(jin)一(yi)步地損壞，從而污染整個液(ye)壓(ya)(ya)系統(tong)。故(gu)首先檢(jian)查(cha)了液(ye)壓(ya)(ya)油(you)箱(xiang)的(de)(de)(de)油(you)位，發(fa)(fa)現油(you)位正常；進(jin)(jin)而取出(chu)(chu)液(ye)壓(ya)(ya)油(you)箱(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)主回油(you)濾芯(xin)以(yi)及殼體泄(xie)油(you)濾芯(xin)和先導油(you)濾芯(xin)，并(bing)逐一(yi)剖開檢(jian)查(cha)，看是否(fou)有銅屑等異物，檢(jian)查(cha)結(jie)果是3個濾清器均正常。于是，裝(zhuang)上新的(de)(de)(de)濾芯(xin)，啟動(dong)(dong)(dong)發(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機并(bing)以(yi)怠速(su)運轉(zhuan)，傾聽液(ye)壓(ya)(ya)泵的(de)(de)(de)聲音，結(jie)果液(ye)壓(ya)(ya)泵并(bing)無異響(xiang)；再(zai)測量系統(tong)壓(ya)(ya)力，得到(dao)主安(an)全閥(fa)的(de)(de)(de)溢流壓(ya)(ya)力為(wei)34.3MPa，即(ji)系統(tong)壓(ya)(ya)力正常。因(yin)此，可排(pai)除液(ye)壓(ya)(ya)泵出(chu)(chu)現機械(xie)損壞的(de)(de)(de)結(jie)論。
重(zhong)新設(she)置(zhi)(zhi)功率(lv)模(mo)式(shi)于(yu)重(zhong)載模(mo)式(shi)，試(shi)機(ji)，動(dong)(dong)作(zuo)依然(ran)緩慢，以此(ci)可(ke)以排除(chu)因(yin)功率(lv)模(mo)式(shi)設(she)置(zhi)(zhi)不正(zheng)(zheng)確而出(chu)現(xian)故障的(de)(de)可(ke)能原因(yin)。測試(shi)先(xian)導(dao)壓力(li)，其值為(wei)4.1MPa，屬正(zheng)(zheng)常(chang)。因(yin)此(ci)，可(ke)以排除(chu)先(xian)導(dao)系(xi)(xi)統(tong)出(chu)現(xian)故障的(de)(de)可(ke)能性。于(yu)是(shi)(shi)，驗證電子控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統(tong)是(shi)(shi)否出(chu)現(xian)故障。此(ci)故障的(de)(de)判斷方法比較簡單，因(yin)為(wei)系(xi)(xi)統(tong)上設(she)置(zhi)(zhi)有手(shou)動(dong)(dong)備用開關(guan)，當主控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)或監控(kong)(kong)器(qi)出(chu)現(xian)問題時(shi)，將(jiang)備用開關(guan)扳至(zhi)手(shou)動(dong)(dong)位(wei)置(zhi)(zhi)，可(ke)使機(ji)器(qi)繼續工作(zuo)。按上述方法操作(zuo)機(ji)器(qi)，結果動(dong)(dong)作(zuo)依然(ran)緩慢。故可(ke)初(chu)步認為(wei)主控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)正(zheng)(zheng)常(chang)；后(hou)又將(jiang)開關(guan)反扳回自動(dong)(dong)位(wei)置(zhi)(zhi)，再(zai)(zai)檢驗主控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)上的(de)(de)3個發光二極管，見3個二極管均為(wei)綠(lv)光，再(zai)(zai)次證明主控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)以及主控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)與(yu)監控(kong)(kong)器(qi)之間的(de)(de)通信線路(lu)正(zheng)(zheng)常(chang)。卡特彼(bi)勒公司的(de)(de)挖掘機(ji)上監控(kong)(kong)系(xi)(xi)統(tong)有很(hen)強的(de)(de)自檢及數據記憶功能。
因此(ci)(ci)，我們(men)可以(yi)(yi)通過(guo)監(jian)控(kong)(kong)器(qi)(qi)(qi)了解其他(ta)電子(zi)元件的狀態和(he)(he)數據，從而(er)判(pan)斷它們(men)工作是(shi)否正(zheng)(zheng)常。從監(jian)控(kong)(kong)器(qi)(qi)(qi)上輸入(ru)密碼后，進入(ru)卡特(te)彼勒的維修模式，先(xian)檢查稆種開關(guan)的狀態，結(jie)果表明各種開關(guan)均處于正(zheng)(zheng)常狀態位置(zhi)；然后檢查發動(dong)機(ji)額(e)定(ding)轉速(su)以(yi)(yi)及泵(beng)(beng)在(zai)主安全閥泄流時的壓(ya)力(li)(li)(li)，監(jian)控(kong)(kong)器(qi)(qi)(qi)顯示這項數據為(wei)(wei)1800r/min和(he)(he)34.3MPa，均為(wei)(wei)正(zheng)(zheng)常值；檢查比例減速(su)壓(ya)閥的壓(ya)力(li)(li)(li)變(bian)化范(fan)圍，在(zai)正(zheng)(zheng)常的操作過(guo)程中(zhong)，監(jian)控(kong)(kong)器(qi)(qi)(qi)顯示比便減壓(ya)閥的壓(ya)力(li)(li)(li)變(bian)化范(fan)圍為(wei)(wei)3.2~0.76MPa，即比例減壓(ya)閥的壓(ya)力(li)(li)(li)變(bian)化正(zheng)(zheng)常。再查盾現實故(gu)障代碼和(he)(he)以(yi)(yi)前記錄(lu)的故(gu)障代碼，監(jian)控(kong)(kong)器(qi)(qi)(qi)均未(wei)顯示何故(gu)障代碼，至此(ci)(ci)可以(yi)(yi)肯定(ding)，問(wen)題不是(shi)出在(zai)電子(zi)控(kong)(kong)制(zhi)系統。最后，檢查液(ye)壓(ya)泵(beng)(beng)自身調節(jie)系統。其上、下泵(beng)(beng)的調節(jie)器(qi)(qi)(qi)是(shi)分(fen)開的。
通(tong)過(guo)對左(zuo)、右單邊行走的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)表(biao)時均(jun)存在問題(ti)，由于(yu)兩(liang)泵(beng)調節器均(jun)出(chu)現故障的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性較小(xiao)，我(wo)們先將(jiang)其放在一(yi)(yi)(yi)邊，從外部(bu)(bu)著看(kan)查(cha)起。液壓(ya)(ya)泵(beng)調節器的(de)(de)(de)外部(bu)(bu)控(kong)(kong)制(zhi)信(xin)號有兩(liang)個(ge)：一(yi)(yi)(yi)個(ge)取自主(zhu)(zhu)控(kong)(kong)閥(fa)中心油(you)道的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)PN，上、下(xia)泵(beng)各一(yi)(yi)(yi)；另(ling)一(yi)(yi)(yi)個(ge)是(shi)(shi)來自同時控(kong)(kong)制(zhi)上、下(xia)泵(beng)的(de)(de)(de)比(bi)例減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)PS。先分別測(ce)量上、下(xia)泵(beng)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)PN值，得到(dao)當主(zhu)(zhu)控(kong)(kong)閥(fa)中位(wei)時壓(ya)(ya)力(li)為(wei)4.07MPa，無論(lun)有任何一(yi)(yi)(yi)下(xia)動作(zuo)，PN即(ji)下(xia)降為(wei)0.35MPa，PN值正常。再測(ce)量PS值，雖然已經通(tong)過(guo)監控(kong)(kong)器已查(cha)看(kan)到(dao)了PS值的(de)(de)(de)變化范圍，且其壓(ya)(ya)力(li)變化值正常，但這并不(bu)一(yi)(yi)(yi)定準(zhun)確，因(yin)為(wei)比(bi)例減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)上并沒有壓(ya)(ya)力(li)傳感器直接給主(zhu)(zhu)控(kong)(kong)制(zhi)器經信(xin)號輸(shu)入，監控(kong)(kong)器顯示(shi)的(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)值是(shi)(shi)主(zhu)(zhu)控(kong)(kong)制(zhi)器通(tong)過(guo)對比(bi)例減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)電流信(xin)號經分析(xi)轉換而成的(de)(de)(de)、也就是(shi)(shi)說。
此壓(ya)(ya)力值對應主控制器對比例(li)(li)減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)輸出電(dian)流的(de)(de)(de)強弱(ruo)。為此，在(zai)泵體(ti)上的(de)(de)(de)PS壓(ya)(ya)力側(ce)點接上壓(ya)(ya)力表，啟(qi)動(dong)發動(dong)機(ji)(ji)并作正常操(cao)作，壓(ya)(ya)力表的(de)(de)(de)指針始終是(shi)1.2MPa左(zuo)右。這表明(ming)(ming)比例(li)(li)減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)的(de)(de)(de)閥(fa)芯已被卡住(zhu)，不(bu)能根(gen)據主控制器的(de)(de)(de)輸出信號大小而移動(dong)，因而說(shuo)明(ming)(ming)故(gu)障就(jiu)在(zai)比例(li)(li)減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)上。更換新的(de)(de)(de)比例(li)(li)減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)，并在(zai)監(jian)控器上對新閥(fa)進(jin)行校正，重(zhong)新對機(ji)(ji)器進(jin)行測試，結果狀態正常。檢(jian)查被卡住(zhu)的(de)(de)(de)比例(li)(li)減(jian)壓(ya)(ya)閥(fa)。發現液油中已有膠(jiao)質析出，證明(ming)(ming)液壓(ya)(ya)油已變質，不(bu)能繼續(xu)使用(yong)。導致液壓(ya)(ya)油過(guo)早(zao)變質的(de)(de)(de)原因是(shi)，機(ji)(ji)器的(de)(de)(de)工作環境惡劣，高寒缺(que)氧和溫升快等。由排查這一故(gu)障可以(yi)得到一點啟(qi)示：挖掘(jue)機(ji)(ji)電(dian)子(zi)控制系統也有局(ju)限性，在(zai)利用(yong)機(ji)(ji)械自身的(de)(de)(de)給修模式進(jin)行故(gu)障診(zhen)斷時，一定要多方面(mian)、多角度的(de)(de)(de)綜合分析。綜合利用(yong)各種檢(jian)測手段，前后相互印證，切忌以(yi)點代面(mian)。
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