電控型挖掘機行走異常故障分析與排查

王茄任，李文新，劉建，畢金敏

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州 545007）

1 故障表現(xiàn)

某20t級電控型挖掘機在工作200小時后出現(xiàn)行走跑偏故障，表現(xiàn)為左邊履帶快，右邊履帶慢，其他動作無明顯異常，可正常進行挖掘，整機也無任何報警信息。行走跑偏雖然對挖掘機正常作業(yè)影響較小，但在挖掘機移動過程中尤其是上下拖車時存在較大的安全隱患，極易造成翻車事故，客戶抱怨較大，需要盡快進行修復(fù)。

2 故障原因分析

挖掘機由左右2個馬達分別驅(qū)動兩側(cè)履帶實現(xiàn)直線行走，如果2個馬達轉(zhuǎn)速差異較大則會出現(xiàn)行走跑偏現(xiàn)象，而馬達轉(zhuǎn)速差異一般由以下三大系統(tǒng)原因造成：①液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)2個馬達輸入的流量有差異，導(dǎo)致馬達轉(zhuǎn)速不一致；②結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)件機械故障使2個馬達外載荷有差異，導(dǎo)致馬達轉(zhuǎn)速不一致；③電氣系統(tǒng)，由于該挖掘機采用電控排量主泵，電氣故障或控制程序BUG也有可能會引起左右泵輸出流量有差異，導(dǎo)致馬達轉(zhuǎn)速不一致[1]。

采用魚骨圖對三大系統(tǒng)進行分解，找出所有可能導(dǎo)致行走跑偏的子部件（見圖1）。

圖1 挖掘機行走跑偏故障分析魚骨圖

其中，液壓系統(tǒng)故障點可能為主泵、主閥、行走馬達、中心回轉(zhuǎn)接頭和行走先導(dǎo)閥；結(jié)構(gòu)件故障點可能為履帶、張緊輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪或者車架；電氣系統(tǒng)故障點可能為控制器、整車線束、傳感器和控制程序。

3 故障原因排查

由于涉及多個系統(tǒng)，可能的故障點較多，按照先易后難，以及優(yōu)先排查行走跑偏高頻故障點的原則對各系統(tǒng)進行分析。

3.1 結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)排查

①檢查兩側(cè)履帶張緊度，用鋼尺檢測托鏈輪與驅(qū)動輪之間履帶的最大下垂量，符合技術(shù)要求；②操作挖掘機用工作裝置將整機單邊撐起，操作行走馬達進行運轉(zhuǎn)，檢查托鏈輪和引導(dǎo)輪，運轉(zhuǎn)正常無卡滯；③對車架進行檢查，未發(fā)現(xiàn)磕碰、損壞等異常情況。經(jīng)上述排查后基本可確認結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)正常。

3.2 液壓系統(tǒng)排查

①用壓力表檢測行走先導(dǎo)閥二次壓力，在3.5～4MPa的范圍內(nèi)，符合技術(shù)要求，行走先導(dǎo)閥正常；②操作整機進行雙邊直線行走，同時操縱上部機構(gòu)進行動作，因為執(zhí)行此復(fù)合動作，液壓系統(tǒng)會自動切換至分泵供油模式，即左泵給2個行走馬達供油，右泵給上部機構(gòu)供油，此時2個馬達進油量相同，整機行走無跑偏，由此可判斷行走馬達正常；③對調(diào)中心回轉(zhuǎn)接頭至2個回轉(zhuǎn)馬達的管路，故障轉(zhuǎn)移，變成右邊履帶快，左邊履帶慢，判定為往2個行走馬達的流量不一致，但檢查中心回轉(zhuǎn)接頭未發(fā)現(xiàn)有漏油，損壞等異常，需要繼續(xù)往上一級部件排查；④將中心回轉(zhuǎn)接頭管路恢復(fù)后，再對調(diào)主閥至中心回轉(zhuǎn)接頭的管路，故障同樣出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，對2根行走馬達閥芯進行拆檢，閥芯表面無較大磨損，活動順暢，將2根閥芯互換安裝試車，故障未轉(zhuǎn)移，可確認主閥工作正常，恢復(fù)主閥閥芯與管路，繼續(xù)往上一級部件排查；⑤將主泵至主閥2根管路進行互換，同時將左右泵比例電磁閥、壓力傳感器和斜盤角度傳感器的插頭進行互換后試車，故障轉(zhuǎn)移，由此可判定左右泵輸出的流量不一致，互換比例電磁閥后故障依舊，由于該機工作時長較短，泵內(nèi)元件磨損過大可能性較低，且拆檢泵體較為復(fù)雜和困難，決定暫不進行拆檢，繼續(xù)排查其他故障點。

3.3 電氣系統(tǒng)排查

①檢查泵比例電磁閥、壓力傳感器和角度傳感器的線束及插頭，未發(fā)現(xiàn)異常；②將壓力傳感器與角度傳感器進行拆檢，輸入輸出信號正常；③用斷路盒串接控制器與整車線束進行檢測，控制器輸出信號正常；④重新刷寫控制程序，故障依舊。

至此，根據(jù)魚骨圖列出的所有故障點均已排查完畢，未發(fā)現(xiàn)異常，只能對主泵進行拆檢。將泵拆開后檢查缸體、柱塞、配油盤等部件，均為正常磨損，未發(fā)現(xiàn)異常；檢查各個傳感器安裝孔，在右泵角度傳感器安裝孔中發(fā)現(xiàn)存在較大顆粒鐵屑，清理干凈后將泵復(fù)原進行試車，故障排除[2]。

4 原理分析

該型號挖掘機控制原理如圖2所示。控制器采集泵輸出壓力、泵斜盤角度、先導(dǎo)壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號等進行運算，并輸出控制電流至泵比例電磁閥，對泵的排量進行動態(tài)調(diào)節(jié)。先導(dǎo)壓力與泵輸出流量成正比例關(guān)系，雙邊直線行走時控制器根據(jù)腳先導(dǎo)壓力計算出系統(tǒng)所需流量，并輸出左右泵比例電磁閥控制電流，控制泵的斜盤擺角，同時控制器還監(jiān)測泵斜盤擺角、泵輸出壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，對泵進行恒功率控制，確保發(fā)動機不出現(xiàn)掉速、熄火。

圖2 控制原理圖

右泵角度傳感器為霍爾傳感器，當右泵角度傳感器安裝孔處混入鐵屑后，對傳感器磁場信號造成了干擾，使傳感器輸出的斜盤角度值較實際值偏大，此時根據(jù)控制算法，右泵的計算功率也變大，進入恒功率調(diào)節(jié)，控制器減小右泵比例電磁閥控制電流，使右泵的流量降低，造成左右泵輸出流量不一致，出現(xiàn)行走跑偏。

5 結(jié)語

隨著行業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展，為了獲得更優(yōu)的操控性和燃油經(jīng)濟性，挖掘機產(chǎn)品也越來越多地采用各種傳感器、電液控制等技術(shù)手段對整機進行更加精確的監(jiān)測和控制，需要對挖掘機電氣、液壓和控制等多系統(tǒng)進行綜合分析排查，大大增加了故障處理的難度，對維修人員提出了更高的要求。