小松液壓挖掘機電控操縱系統(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的發(fā)展，電控操縱系統(tǒng)已成為電子負荷傳感控制系統(tǒng)的組成部分，在發(fā)達國家的工程機械領域得到普遍應用。小松各系列履帶式液壓挖掘機在我國工程領域應用十分廣泛，其中PC200-6、PC120-6等部分機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)結構、原理和調整，并對其常見故障進行分析，以有助于對此類系統(tǒng)的了解。 

　　1、電控操縱控制系統(tǒng)結構、原理和調整 

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

　　1.1系統(tǒng)結構 

　　(1)操縱手柄。 

　　該操縱手柄為電阻式電控手柄，其結構為X、Y每軸各有2個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，每個手柄共有4路模擬信號輸出，主要向控制ECU輸出操縱手柄4個操作位的位置指令信號。操縱手柄位于中位時每個傳感器電壓為2.5±0.2V，操作時，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個操作位置指令信號之外，還從動力控制ECU獲取發(fā)動機和泵運行狀態(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、動臂、斗桿、鏟斗等4個動作機構的8個動作先導控制比例閥進行控制。 

　　(3)先導控制比例閥。 

　　先導控制比例閥為電磁控制式，在控制裝置ECU電流的控制下，控制各動作的先導濁壓，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)出的信號隨其操縱位置的變化而變化，當手柄位于中位或反位操作時，其輸出信號在0.6～2.8V之間，ECU控制相應比例閥電流約90mA左右，該比例閥處于關閉狀態(tài)，相應的先導控制油壓為零(不動作)；當操作該操縱位時，其輸出信號在3.0～4.4V之間，隨操作幅度增大而增大，ECU控制相應比例閥電流隨之按比例在300～1000mA間變化，相應的先導控制油壓在0.5～2.9MPa間變化，從而控制相應的動作換向閥開度。 

　　(2)操縱手柄X軸(或Y軸)的正、反向2個位置傳感器輸出信號電壓應在0.4～4.6V范圍內，并存在U正=5-U反的關系，其關系誤差應在0.3V之內，否則認定該軸的傳感器有故障，控制器ECU將對該動作機構的2個控制比例閥電流進行安全鎖定，使該動作機構無法工作，并進行故障報警。 

　　(3)為確保安全，在打開電源和起動前，控制裝置ECU需確認各操縱位置位于中位(8個位置傳感信號電壓均應為2.5±0.3V)，否則以操縱手柄不在中位而對動臂、斗桿、鏟斗、回轉等所有動作的控制比例閥電流進行鎖定保護，禁止其工作。 

　　1.3系統(tǒng)調整 

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

　　位置傳感器為電位式，其電源為5V，其軸可360°旋轉，每個操縱手柄有4個位置傳感器，調整時使手柄立于中位，首先調整手柄圓盤與柱塞間的間距 (1～2mm)，然后分別調整各位的傳感器輸出信號電壓在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電壓應大于4.2V，否則應再次檢查手柄圓盤與柱塞間的間距和手柄萬向節(jié)的磨損度并進行修復。 

　　先導油壓正常與否關系到系統(tǒng)動作先導控制油壓是否正常，其標準值為2.9MPa。 

　　2、故障診斷系統(tǒng)　　 

　　故障診斷系統(tǒng)通過顯示器進入，分為服務程序和故障診斷程序。通過服務程序可檢測系統(tǒng)各傳感器的輸出電壓信號參數(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、動臂、回轉均不能動作，并有故障報警?！　?

　　故障分析：①誤操作。打開鑰匙和起動前操縱手柄不在中位，引起控制裝置ECU進行安全鎖定保護，只要使2個操縱手柄位于中位后，再重新開電門起動即可恢復正常。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(輸送信號不在2.5±0.2V范圍內)，引起控制裝置ECU進行安全鎖定保護。 

　　故障檢測方法：左右2個操作手柄均在中位時，進入服務程序，檢查各操作位服務代碼[50、51(動臂)；52、53(鏟斗)；54、55(回轉)；56、57(斗桿)]，檢查其位置傳感器的輸出電壓，正常值應為2.5±0.3V，從而判斷故障點并進行更換或修復。 

　　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：個別動作不能動作，并有故障報警。 

　　故障分析：①該動作機構操作手柄的2個傳感器線路短路或斷路。②該動作機構的2個先導控制比例閥故障或其電路故障。具體可通過調取故障代碼結合實際測量對故障點進行判斷，并進行修復或更換。 

　　(3)常見故障三：鏟斗、斗桿、動臂、回轉等動作比較慢。 

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

　　(4)常見故障四：個別動作比較慢。 

　?、僭搫幼魑恢脗鞲衅髯畲筝敵鲂盘栯妷翰粔颍斐善鋭幼鞯南葘Э刂朴蛪哼^低。通過服務代碼檢查該動作傳感器輸出電壓，當操縱桿在最大值時電壓應大于4.2V，否則應調整位置傳感器軸搖臂與活動柱塞的間距。 

　　②比例電磁閥堵塞或參數(shù)變化。在排除以上可能后，對相應的比例電磁閥進行清洗或更換。 

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