挖掘機負流量反饋的典型故障分析與處理

林金英

（福建船政交通職業學院，福建福州 350007）

0 引言

EC210B 是VOLVO 履帶式挖掘機的一個典型機型，市場占有率高，設備可靠。因該型號設備使用年限較長，大部分設備已進入故障頻發期。挖掘機故障的現象多種多樣，故障原因五花八門。對于新入職的工程機械技術人員，最大的困惑是碰到故障時，不知道要如何正確分析故障，快速處理故障。

介紹一個因負流量反饋閥的故障導致的發動機無法起動的故障處理方法。挖掘機液壓系統有負流量反饋及正流量反饋兩種模式，VOLVO B 系列挖掘機采用的是負流量反饋，隨著B 系列挖掘機使用年限的增加，一些看似簡單的故障卻難倒了經驗豐富的老師傅，以典型故障進行分析，以供挖掘機同行參考討論。要理清故障原因，首先要對該機型的液壓泵控制原理有清楚正確的分析。

1 負流量反饋的的液壓泵控制原理

EC210B 的主泵是川崎K3V112DT 變量柱塞泵，川崎K3V 型號變量柱塞泵被廣泛使用在各大知名品牌的挖掘機等工程機械上，K3V112DT變量柱塞泵由兩個串聯斜盤式軸向柱塞變量泵加一個先導齒輪泵組成，柱塞泵的最大排量為2×105 mL，額定壓力330/350（增壓）MPa，先導齒輪泵的額定工作壓力為40 kgf/cm2，主泵原理如圖1 所示。

主泵的斜盤傾角有三種控制模式：負流量控制、功率變化控制和全馬力控制三種。負流量控制原理如圖2 所示。當司機沒有操作任何動作時，主泵P1、P2 分別通過主控閥（MCV）左、右閥組的中路回油箱，實現泵卸荷。與一般的多路閥中位泵卸荷不同的是，在中路與油箱之間串聯有流量傳感閥，即圖2 中畫圈的閥，左、右閥組各一個，由溢流閥和節流閥并聯組合而成，當泵卸荷時，流過節流閥的流量大，節流閥前后壓差大，即負反饋壓力信號Pi1、Pi2 大，這時變量伺服閥左位，見圖1，變量缸大腔進壓力油，通過活塞上的銷推動泵的斜盤角度變小，同時反饋桿反向推動伺服滑閥閥芯移動，伺服閥回到中位，變量活塞固定在相應的位置。負流量反饋的作用是使無負載工況時，泵的排量最小，泵的輸出功率最小，起到節能的作用。

圖1 主泵原理

圖2 主泵與主控閥關聯圖

功率變化控制的原理是：由司機控制功率選擇開關選擇功率模式（相等于電子油門），VECU 根據功率模式給Psv 閥相應的比例電流，發動機速度越低Psv 閥的電流值越大，怠速模式時電流為555 mA，二次減壓的壓力最大，為28.1 kgf/cm2，使變量伺服閥左位，泵的斜盤角減小到最小位置；全馬力控制的原理則是P1 和P2 泵的工作壓力大時同樣通過伺服閥控制泵的斜盤角變小，保證泵的功率與發動機功率匹配，免得憋車熄火。

2 故障現象

2019 年7 月，在福建福州有客戶的一臺工作15 891 h 的EC210B 挖掘機，客戶報無法啟動故障，維修工程師到現場后，首先對發動機進行檢查排除，該機型配置的是VOLVO D6D 的電噴發動機，燃油系統是電控單體泵燃油系統，工程師在排查啟動系統、燃油系統及電子控制單元和傳感器、執行器，前后花了2 d 時間，該查的都檢查了，沒有找到任何故障點。

3 故障處理方法

在對發動機的燃油油路及控制系統全面排查無果后，工程師對整機的幾個系統進行分析，挖掘機的發動機要正常啟動，除了安全鎖定桿要處于垂直位置，同時整機也必須處于空載狀態，挖掘機的負載是液壓系統，車輛要啟動必須使車輛處于空擋位置。同樣的，挖掘機啟動時，液壓系統必須是沒有負載的。負流量控制的反饋壓力則是對液壓系統的載荷的反饋，如果流量傳感閥有問題，則會導致泵的斜盤角變化。挖掘機無任何動作時，負流量反饋的壓力應該是3 MPa，而這個壓力值是由流量傳感閥的溢流閥設定，如果溢流閥故障無法關閉出現直接導通，則F1 或F2 的壓力值為0，這時泵的斜盤角處于最大角度，發動機啟動時因泵的負載過大而無法著車。工程師查故障時，讓司機啟動發動機，工程師在主泵上對F1 和F2 進行測壓，負流量反饋壓力測量如圖3 所示，發現F1 的壓力值為0。懷疑流量傳感閥1 有故障，打開圖2 中的底部溢流閥，發現溢流閥彈簧折斷閥芯磨損如圖4 所示，閥芯處于打開位置。更換流量傳感閥，故障解除。

圖3 負流量反饋壓力測量

圖4 流量傳感閥分解圖

4 結束語

挖掘機在工程機械中的份額越來越大，其液壓控制技術先進，做為一名挖掘機維修工程師，除了要有善于分析推理的能力，同時對于整機液壓系統組成與工作原理、每個液壓閥的結構與作用都要吃透。另外，還要對整機的主要部件，如發動機、液壓和電子控制單元ECU 間的邏輯關系要理順，不能孤立看問題，一臺設備就是一個整體，部件出現故障不一定就是該部件存在問題，只有用整體的思路思考才能更高效地解決問題。另外，故障的發生也是有章可循的，彈簧在液壓控制閥中的應用可以說是無處不在，彈簧長年累月被壓縮，會引起疲勞折斷，閥芯磨損則更多時候是液壓油不干凈引起的，要想快速有效找到故障點，檢測壓力是個非常必要的手段，而要保證整機液壓系統的可靠，液壓油的品質是關鍵。做好定期更換液壓油濾芯和更換液壓油，及時發現異常，尤其是油溫的異常是工程機械的液壓系統危險源。