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

【摘 要】針對某電控型挖掘機在工作一定時間后出現行走異常的故障，結合液壓及電控系統原理進行綜合分析與排查，最終確認故障原因為液壓系統污染物干擾致使泵斜盤角度傳感器輸出信號異常，進而影響控制程序運算結果，導致左右泵輸出流量差異較大，出現行走跑偏。拆檢泵角度傳感器進行清潔后，故障排除。

【Abstract】In view of the abnormal walking fault of an electronically controlled excavator after working for a certain period of time， and combined with the hydraulic and electric control system principle， a comprehensive analysis and investigation are carried out. Finally， it is confirmed that the fault is caused by the disturbance of contaminants in the hydraulic system， which causes the abnormal output signal of the pump swashplate angle sensor， and then affects the calculation results of the control program， resulting in a large difference between the output flow of the left and right pumps and a running deviation. After cleaning the angle sensor of the disassembly inspection pump， the fault is solved.

【關鍵詞】挖掘機；電控；行走異常

【Keywords】excavator； electronic control； abnormal walking

【中圖分類號】TH11 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）04-0195-02

1 故障表現

某20t級電控型挖掘機在工作200小時后出現行走跑偏故障，表現為左邊履帶快，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。

2 故障原因分析

挖掘機由左右2個馬達分別驅動兩側履帶實現直線行走，如果2個馬達轉速差異較大則會出現行走跑偏現象，而馬達轉速差異一般由以下三大系統原因造成：①液壓系統，液壓系統2個馬達輸入的流量有差異，導致馬達轉速不一致；②結構件系統，由于結構件機械故障使2個馬達外載荷有差異，導致馬達轉速不一致；③電氣系統，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，導致馬達轉速不一致[1]。

采用魚骨圖對三大系統進行分解，找出所有可能導致行走跑偏的子部件（見圖1）。

其中，液壓系統故障點可能為主泵、主閥、行走馬達、中心回轉接頭和行走先導閥；結構件故障點可能為履帶、張緊輪、托鏈輪、引導輪或者車架；電氣系統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，可能的故障點較多，按照先易后難，以及優先排查行走跑偏高頻故障點的原則對各系統進行分析。

3.1 結構件系統排查

①檢查兩側履帶張緊度，用鋼尺檢測托鏈輪與驅動輪之間履帶的最大下垂量，符合技術要求；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，檢查托鏈輪和引導輪，運轉正常無卡滯；③對車架進行檢查，未發現磕碰、損壞等異常情況。經上述排查后基本可確認結構件系統正常。

3.2 液壓系統排查

①用壓力表檢測行走先導閥二次壓力，在3.5～4MPa的范圍內，符合技術要求，行走先導閥正常；②操作整機進行雙邊直線行走，同時操縱上部機構進行動作，因為執行此復合動作，液壓系統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對調中心回轉接頭至2個回轉馬達的管路，故障轉移，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，但檢查中心回轉接頭未發現有漏油，損壞等異常，需要繼續往上一級部件排查；④將中心回轉接頭管路恢復后，再對調主閥至中心回轉接頭的管路，故障同樣出現轉移，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，故障未轉移，可確認主閥工作正常，恢復主閥閥芯與管路，繼續往上一級部件排查；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，泵內元件磨損過大可能性較低，且拆檢泵體較為復雜和困難，決定暫不進行拆檢，繼續排查其他故障點。

3.3 電氣系統排查

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，未發現異常；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，根據魚骨圖列出的所有故障點均已排查完畢，未發現異常，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，未發現異常；檢查各個傳感器安裝孔，在右泵角度傳感器安裝孔中發現存在較大顆粒鐵屑，清理干凈后將泵復原進行試車，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、先導壓力和發動機轉速信號等進行運算，并輸出控制電流至泵比例電磁閥，對泵的排量進行動態調節。先導壓力與泵輸出流量成正比例關系，雙邊直線行走時控制器根據腳先導壓力計算出系統所需流量，并輸出左右泵比例電磁閥控制電流，控制泵的斜盤擺角，同時控制器還監測泵斜盤擺角、泵輸出壓力和發動機轉速信號，對泵進行恒功率控制，確保發動機不出現掉速、熄火。

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，此時根據控制算法，右泵的計算功率也變大，進入恒功率調節，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，出現行走跑偏。

5 結語

隨著行業技術水平的發展，為了獲得更優的操控性和燃油經濟性，挖掘機產品也越來越多地采用各種傳感器、電液控制等技術手段對整機進行更加精確的監測和控制，需要對挖掘機電氣、液壓和控制等多系統進行綜合分析排查，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。

【參考文獻】

【1】湯和榮.挖掘機行走跑偏故障排查[J].工程機械與維修，2019（02）：99-100.

【2】張杰，張軍勝，呂明.挖掘機行走液壓系統工作原理及行走跑偏檢修方法[J].工程機械與維修，2016（05）：86-88.