小松液壓挖掘機(jī)電控操縱系統(tǒng)控制原理與故障分析

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[tr][td]  近年來隨著電液控制技術(shù)的發(fā)展，電控操縱系統(tǒng)已成為電子負(fù)荷傳感控制系統(tǒng)的組成部分，在發(fā)達(dá)國家的工程機(jī)械領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。小松各系列履帶式液壓挖掘機(jī)在我國工程領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，其中PC200-6、PC120-6等部分機(jī)型配置有電控操縱系統(tǒng)。本文系統(tǒng)介紹小松電控操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理和調(diào)整，并對其常見故障進(jìn)行分析，以有助于對此類系統(tǒng)的了解。 

　　1、電控操縱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理和調(diào)整 

　　小松電控操縱系統(tǒng)與其他控制系統(tǒng)有數(shù)據(jù)信息傳送但相對獨(dú)立，硬件系統(tǒng)包括左、右電控操縱手柄、控制裝置ECU、先導(dǎo)控制比例閥。 

　　1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

　　(1)操縱手柄。 

　　該操縱手柄為電阻式電控手柄，其結(jié)構(gòu)為X、Y每軸各有2個(gè)同軸相連電位式傳感器，分別作為每軸正、反向操作的位置信號(hào)，每個(gè)手柄共有4路模擬信號(hào)輸出，主要向控制ECU輸出操縱手柄4個(gè)操作位的位置指令信號(hào)。操縱手柄位于中位時(shí)每個(gè)傳感器電壓為2.5±0.2V，操作時(shí)，被操作位的傳感器輸出在 2.5～4.6V間，而相反位傳感器輸出在2.5～0.6V間，它們的輸出信號(hào)隨操作位置的變化而變化。 

　　(2)控制裝置ECU。 

　　控制裝置ECU除接收左、右操縱手柄8個(gè)操作位置指令信號(hào)之外，還從動(dòng)力控制ECU獲取發(fā)動(dòng)機(jī)和泵運(yùn)行狀態(tài)信息，向顯示器傳遞系統(tǒng)控制和故障信息；利用各控制信息對回轉(zhuǎn)、動(dòng)臂、斗桿、鏟斗等4個(gè)動(dòng)作機(jī)構(gòu)的8個(gè)動(dòng)作先導(dǎo)控制比例閥進(jìn)行控制。 

　　(3)先導(dǎo)控制比例閥。 

　　先導(dǎo)控制比例閥為電磁控制式，在控制裝置ECU電流的控制下，控制各動(dòng)作的先導(dǎo)濁壓，從而控制各換向閥的開度和換向。 

　　1.2控制原理 

　　(1)操縱手柄位置傳感器發(fā)出的信號(hào)隨其操縱位置的變化而變化，當(dāng)手柄位于中位或反位操作時(shí)，其輸出信號(hào)在0.6～2.8V之間，ECU控制相應(yīng)比例閥電流約90mA左右，該比例閥處于關(guān)閉狀態(tài)，相應(yīng)的先導(dǎo)控制油壓為零(不動(dòng)作)；當(dāng)操作該操縱位時(shí)，其輸出信號(hào)在3.0～4.4V之間，隨操作幅度增大而增大，ECU控制相應(yīng)比例閥電流隨之按比例在300～1000mA間變化，相應(yīng)的先導(dǎo)控制油壓在0.5～2.9MPa間變化，從而控制相應(yīng)的動(dòng)作換向閥開度。 

　　(2)操縱手柄X軸(或Y軸)的正、反向2個(gè)位置傳感器輸出信號(hào)電壓應(yīng)在0.4～4.6V范圍內(nèi)，并存在U正=5-U反的關(guān)系，其關(guān)系誤差應(yīng)在0.3V之內(nèi)，否則認(rèn)定該軸的傳感器有故障，控制器ECU將對該動(dòng)作機(jī)構(gòu)的2個(gè)控制比例閥電流進(jìn)行安全鎖定，使該動(dòng)作機(jī)構(gòu)無法工作，并進(jìn)行故障報(bào)警。 

　　(3)為確保安全，在打開電源和起動(dòng)前，控制裝置ECU需確認(rèn)各操縱位置位于中位(8個(gè)位置傳感信號(hào)電壓均應(yīng)為2.5±0.3V)，否則以操縱手柄不在中位而對動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)等所有動(dòng)作的控制比例閥電流進(jìn)行鎖定保護(hù)，禁止其工作。 

　　1.3系統(tǒng)調(diào)整 

　　系統(tǒng)的調(diào)整主要是操縱手柄位置傳感器的調(diào)整和先導(dǎo)油壓力的調(diào)整。 

　　位置傳感器為電位式，其電源為5V，其軸可360°旋轉(zhuǎn)，每個(gè)操縱手柄有4個(gè)位置傳感器，調(diào)整時(shí)使手柄立于中位，首先調(diào)整手柄圓盤與柱塞間的間距 (1～2mm)，然后分別調(diào)整各位的傳感器輸出信號(hào)電壓在2.5±0.2V范圍。分別操作每位到最大，檢測其傳感器輸出信號(hào)電壓應(yīng)大于4.2V，否則應(yīng)再次檢查手柄圓盤與柱塞間的間距和手柄萬向節(jié)的磨損度并進(jìn)行修復(fù)。 

　　先導(dǎo)油壓正常與否關(guān)系到系統(tǒng)動(dòng)作先導(dǎo)控制油壓是否正常，其標(biāo)準(zhǔn)值為2.9MPa。 

　　2、故障診斷系統(tǒng)　　 

　　故障診斷系統(tǒng)通過顯示器進(jìn)入，分為服務(wù)程序和故障診斷程序。通過服務(wù)程序可檢測系統(tǒng)各傳感器的輸出電壓信號(hào)參數(shù)和電磁閥控制電流參數(shù)；通過故障診斷程序可查詢過去的故障或現(xiàn)故障的故障代碼(見表1)。 

　　3、常見故障分析 

　　(1)常見故障一：鏟斗、斗桿、動(dòng)臂、回轉(zhuǎn)均不能動(dòng)作，并有故障報(bào)警?！　?

　　故障分析：①誤操作。打開鑰匙和起動(dòng)前操縱手柄不在中位，引起控制裝置ECU進(jìn)行安全鎖定保護(hù)，只要使2個(gè)操縱手柄位于中位后，再重新開電門起動(dòng)即可恢復(fù)正常。②操縱手柄故障。如某組位置傳感器搖臂斷裂或變形，即使操縱手柄在中位，該組的傳感器并不在中位(輸送信號(hào)不在2.5±0.2V范圍內(nèi))，引起控制裝置ECU進(jìn)行安全鎖定保護(hù)。 

　　故障檢測方法：左右2個(gè)操作手柄均在中位時(shí)，進(jìn)入服務(wù)程序，檢查各操作位服務(wù)代碼[50、51(動(dòng)臂)；52、53(鏟斗)；54、55(回轉(zhuǎn))；56、57(斗桿)]，檢查其位置傳感器的輸出電壓，正常值應(yīng)為2.5±0.3V，從而判斷故障點(diǎn)并進(jìn)行更換或修復(fù)。 

　　由于行走操作為傳統(tǒng)液壓控制式，不受系統(tǒng)影響。 

　　(2)常見故障二：個(gè)別動(dòng)作不能動(dòng)作，并有故障報(bào)警。 

　　故障分析：①該動(dòng)作機(jī)構(gòu)操作手柄的2個(gè)傳感器線路短路或斷路。②該動(dòng)作機(jī)構(gòu)的2個(gè)先導(dǎo)控制比例閥故障或其電路故障。具體可通過調(diào)取故障代碼結(jié)合實(shí)際測量對故障點(diǎn)進(jìn)行判斷，并進(jìn)行修復(fù)或更換。 

　　(3)常見故障三：鏟斗、斗桿、動(dòng)臂、回轉(zhuǎn)等動(dòng)作比較慢。 

　　故障分析：最可能的故障是先導(dǎo)總油壓低于正常值，由于行走操作為傳統(tǒng)液壓式，所受影響不明顯，而其他動(dòng)作先導(dǎo)壓力通過比例閥控制，其影響比較明顯，通過檢測先導(dǎo)油壓后確定。 

　　(4)常見故障四：個(gè)別動(dòng)作比較慢。 

　　①該動(dòng)作位置傳感器最大輸出信號(hào)電壓不夠，造成其動(dòng)作的先導(dǎo)控制油壓過低。通過服務(wù)代碼檢查該動(dòng)作傳感器輸出電壓，當(dāng)操縱桿在最大值時(shí)電壓應(yīng)大于4.2V，否則應(yīng)調(diào)整位置傳感器軸搖臂與活動(dòng)柱塞的間距。 

　?、诒壤姶砰y堵塞或參數(shù)變化。在排除以上可能后，對相應(yīng)的比例電磁閥進(jìn)行清洗或更換。 

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