卡特彼勒988H 型裝載機鏟斗故障解決方法

李廣成

（江西銅業集團德興銅礦，江西上饒 334224）

0 引言

一臺卡特彼勒988H 型裝載機在施工過程中出現鏟斗提升、翻轉緩慢的問題。操作工以為是鏟斗在重載狀態下提升力不夠，輕載試驗發現鏟斗動作依然比正常作業時緩慢，導致裝載機無法完成施工技術要求。

1 系統組成及工作原理

1.1 系統組成

卡特彼勒988H 型裝載機的機具系統主要由泵、控制閥、油缸、傳感器、ECM（Electronic Control Module，發動機電子控制模塊）、電磁閥以及連接管路、線路等組成（圖1）。

圖1 卡特彼勒988H 型裝載機電液機具系統框圖

1.2 工作原理

設備發動機啟動后，帶動機具泵、先導泵工作，在機具主系統內部產生液壓壓力。當有一個控制桿被移動時，控制鏟斗手柄位置傳感器中的一個向機具ECM 發送一個PWM（Pulse Width modulation，脈沖寬度調制）信號。ECM 分析傳感器信號和來自懸臂連桿位置傳感器或傾斜聯鎖位置傳感器的信號。然后，ECM發送一個成比例的信號使相應的先導控制裝置的電磁閥帶電，線圈組件使先導控制裝置內的閥芯移動，建立起主控閥的先導壓力，先導壓力推動主控閥的閥芯將主壓力釋放到油缸，油缸再帶動鏟斗完成相應的動作。

2 故障分析

分析導致卡特彼勒988H 型裝載機出現機具提升、翻轉緩慢現象的原因如下：

（1）液壓油缺少，導致油缸供油不足，工作裝置動作緩慢。

（2）發動機輸出功率不足，導致鏟斗動作無力。

（3）先導液壓壓力低，先導壓力不足以完全推動機具控制閥閥芯，導致主控閥未完全打開。

（4）工作機具泵輸出壓力低，導致主系統壓力低。

（5）油缸內泄。

（6）機具控制閥閥芯磨損或卡澀。

（7）電控系統故障。

3 測試排查

（1）查看液壓油箱液位指示浮標在正常區域，說明液壓油不缺少。

（2）該設備搭載卡特彼勒C18 系列6 缸柴油機，發動機正常運行高怠速為（2100±50）r/min，低怠速為（710±50）r/min。

（3）先導壓力測量（正常標準壓力（2400±100）kPa）：①將設備設置在制動位置，擋位設置為空擋，連接測壓表；②啟動發動機，將液壓油溫度提升至（63±25）℃；③發動機低怠速運轉，測量先導壓力。

（4）主泵壓力測量（鏟斗提升正常標準壓力（31 000±600）kPa，鏟斗翻轉頭端壓力（15 500±350）kPa，桿端（34 500±350）kPa）：①將設備設置在制動位置，擋位設置為空擋，連接測壓表；②啟動發動機，將液壓油溫度提升至（63±25）℃；③移動提升桿在上升位置，待工作裝置在最高位時保持提升桿在完全上升位置，高油門保持不超過10 s，并測量鏟斗提升壓力；④將工作裝置下降到地面，鑰匙開關在OFF 位置，連接測壓裝置測量鏟斗翻轉頭端和桿端壓力；⑤啟動發動機，提升鏟斗在最高位，記錄鏟斗在完全傾倒和完全回卷位置時的壓力值。

（5）檢測油缸是否有內泄：①測試鏟斗提升油缸：設置制動，啟動發動機，將鏟斗完全回卷工作提升在一定高位，將鑰匙設置到OFF 位后發動機停止，5 min 內鏟斗下降范圍在17 mm 內。提升油缸在設備行駛位油溫、時間、下降范圍關系見表1，提升油缸在設備非行駛位油溫、時間、下降范圍關系見表2；②測試鏟斗翻轉油缸：設置制動，啟動發動機，將工作裝置提升一定高度并將鏟斗完全傾倒位，將鑰匙設置到OFF 位后發動機停止，5 min內鏟斗下降范圍在60 mm 內。翻轉油缸在設備行駛位油溫、時間、下降范圍關系見表3；翻轉油缸在設備非行駛位油溫、時間、下降范圍關系見表4。

表1 提升油缸在設備行駛位油溫、時間、下降范圍關系

表2 提升油缸在設備非行駛位油溫、時間、下降范圍關系

表3 翻轉油缸在設備行駛位油溫、時間、下降范圍關系

表4 翻轉油缸在設備非行駛位油溫、時間、下降范圍關系

（6）機具控制閥閥芯磨損或卡澀。檢查機具濾清器是否有鐵屑殘留或做油樣檢測分析鐵元素含量，可以判斷出機具控制閥是否有磨損；拆卸控制閥的閥芯可以判斷閥芯是否卡澀。

（7）電控系統故障。一般而言，工作裝置部分電控系統出現的主要問題是線束的短路或斷路，根據電路圖可以很快找出相關故障。鏟斗舉升、翻轉控制原理見圖2。

4 故障確認

裝載機發生機具提升、翻轉緩慢后，查看液壓油箱液位指示在正常區域，查看駕駛室的監控面板有故障代碼出現：“082 351 13”。查閱故障代碼釋義表指示是機具系統傾斜連桿位置傳感器需要校正。

鏟斗傾斜聯鎖位置傳感器的主要功能是監控鏟斗4個底銷有無磨損。導致傾斜聯鎖位置傳感器需要校正的原因主要有：

（1）傳感器內部損壞。傾斜聯鎖位置傳感器損壞后會導致機具ECM 接收不到傳感器的信號，ECM 不能準確地發送信號給先導控制閥。

（2）鏟斗4 個底銷有磨損。988H 型裝載機傾斜聯鎖位置傳感器的作用是通過傳感器軸承角度的變化，并由機具電子控制單元（ECM）監控鏟斗底銷是否磨損，當底銷有磨損的時候，控制器給出一個故障代碼。故障代碼產生后發動機功率將下降10%，鏟斗提升、翻轉動作出現動作緩慢。仔細檢查鏟斗的4 個底銷，并沒有發現銷子或銷孔有過多的磨損。

（3）傳感器的相關線路是否完好。傳感器線路出現短路或開路時，機具ECM 會通過卡特數據鏈向監控系統發送信號產生短路或斷路的故障代碼，這與現場調取的需要校正的故障代碼不一樣，判斷不是線路問題。

（4）機具ECM 內部損壞。ECM 內部分管傳感器的單元或程序出現問題導致出現該項故障代碼，但這樣的情況概率比較小，可以最后考慮更換ECM。

5 解決措施

5.1 使用ET 對電磁閥進行校正

將安裝有卡特彼勒電子技師診斷系統（ET）的電腦通過通信適配器與數據鏈接電纜與設備駕駛室里面的維修端口連接，進行在線診斷。

調取“實時診斷”有機具模塊代碼：“351-13 傾斜聯鎖位置傳感器：超出校準”。

在ET 軟件中進入“傾斜連桿位置傳感器校準”命令，按照校準命令步驟逐步校正。校正成功后故障代碼消除，啟動設備操作手柄查看鏟斗動作情況。當鏟斗在完全回卷位置時，該故障代碼又出現。重復校正依然如此。

5.2 更換傾斜連鎖位置傳感器

首先懷疑是傳感器的問題，更換新的傳感器后再次校正仍出現此項故障，認定是鏟斗底銷確實存在磨損情況被傳感器監控到。解決的辦法是將4 個鏟斗銷孔修復，更換新銷。但仔細檢查鏟斗底銷的4 個銷子，肉眼觀察并沒有發現銷子或銷孔有過多的磨損。為了不更換銷子而解決故障，做了大量的維修與測試，最終確定維修方案。

（1）在ET 軟件中進入“傾斜連桿位置傳感器校準”命令。按照ET 的校正程序進行鏟斗校準，在每一校準步驟最后記錄“傾斜連桿位置傳感器脈寬比”的數值（表5）。

表5 傾斜連桿位置傳感器脈寬比

（2）校準結束后將傾斜聯鎖位置傳感器的U 形撥叉取下，然后重新進入“鏟斗回卷校準”程序。轉斗連桿位置傳感器實物如圖3 所示。通過手動旋轉傾斜聯鎖位置傳感器的角度軸承，模擬出校準時傳感器角度的變化，將上面記錄的脈寬比數值與現在的調試步驟一一對應，完成鏟斗回卷校準。

圖3 轉斗連桿位置傳感器

（3）在ET 中監控傾斜位置傳感器脈寬比數值，將傳感器的正常位置模擬出來。將傳感器的脈寬比手動調整至50%開始測試，啟動設備后設置停車制動器，通過手柄對鏟斗進行測試。當鏟斗在高位時如果翻轉緩慢，將測試數值向上調整；如果鏟斗在低位時翻轉緩慢，則將測試數值向下調整。通過反復調整與測試，確定出正常位置的脈寬比數值。

（4）最后在ET 中進入“配置”模塊，在機具項目中將“鏟斗回卷啟用狀態”設置為“禁用”，退出ET 完成維修與調試。

6 總結

根據故障現象，通過逐步排查，找到裝載機鏟斗提升緩慢的原因所在，提高維修效率，減少設備停機時間。通過維修與調整，已將“082 351 13”的故障代碼消除，鏟斗功能狀態恢復正常。由于設備禁用了鏟斗回卷功能，機具ECM 將不會對鏟斗的4 個底銷進行監控，這就需要維修人員在日常點檢與維修過程中注重鏟斗底銷的磨損情況，在每次保養時對斗底銷加注潤滑脂，適時安排銷孔修復和底銷更換工作。