电控型挖掘机行走异常故障分析与排查

王茄任 李文新 刘建 毕金敏

【摘 要】针对某电控型挖掘机在工作一定时间后出现行走异常的故障，结合液压及电控系统原理进行综合分析与排查，最终确认故障原因为液压系统污染物干扰致使泵斜盘角度传感器输出信号异常，进而影响控制程序运算结果，导致左右泵输出流量差异较大，出现行走跑偏。拆检泵角度传感器进行清洁后，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.

【关键词】挖掘机；电控；行走异常

【Keywords】excavator； electronic control； abnormal walking

【中图分类号】TH11 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2019）04-0195-02

1 故障表现

某20t级电控型挖掘机在工作200小时后出现行走跑偏故障，表现为左边履带快，右边履带慢，其他动作无明显异常，可正常进行挖掘，整机也无任何报警信息。行走跑偏虽然对挖掘机正常作业影响较小，但在挖掘机移动过程中尤其是上下拖车时存在较大的安全隐患，极易造成翻车事故，客户抱怨较大，需要尽快进行修复。

2 故障原因分析

挖掘机由左右2个马达分别驱动两侧履带实现直线行走，如果2个马达转速差异较大则会出现行走跑偏现象，而马达转速差异一般由以下三大系统原因造成：①液压系统，液压系统2个马达输入的流量有差异，导致马达转速不一致；②结构件系统，由于结构件机械故障使2个马达外载荷有差异，导致马达转速不一致；③电气系统，由于该挖掘机采用电控排量主泵，电气故障或控制程序BUG也有可能会引起左右泵输出流量有差异，导致马达转速不一致[1]。

采用鱼骨图对三大系统进行分解，找出所有可能导致行走跑偏的子部件（见图1）。

其中，液压系统故障点可能为主泵、主阀、行走马达、中心回转接头和行走先导阀；结构件故障点可能为履带、张紧轮、托链轮、引导轮或者车架；电气系统故障点可能为控制器、整车线束、传感器和控制程序。

3 故障原因排查

由于涉及多个系统，可能的故障点较多，按照先易后难，以及优先排查行走跑偏高频故障点的原则对各系统进行分析。

3.1 结构件系统排查

①检查两侧履带张紧度，用钢尺检测托链轮与驱动轮之间履带的最大下垂量，符合技术要求；②操作挖掘机用工作装置将整机单边撑起，操作行走马达进行运转，检查托链轮和引导轮，运转正常无卡滞；③对车架进行检查，未发现磕碰、损坏等异常情况。经上述排查后基本可确认结构件系统正常。

3.2 液压系统排查

①用压力表检测行走先导阀二次压力，在3.5～4MPa的范围内，符合技术要求，行走先导阀正常；②操作整机进行双边直线行走，同时操纵上部机构进行动作，因为执行此复合动作，液压系统会自动切换至分泵供油模式，即左泵给2个行走马达供油，右泵给上部机构供油，此时2个马达进油量相同，整机行走无跑偏，由此可判断行走马达正常；③对调中心回转接头至2个回转马达的管路，故障转移，变成右边履带快，左边履带慢，判定为往2个行走马达的流量不一致，但检查中心回转接头未发现有漏油，损坏等异常，需要继续往上一级部件排查；④将中心回转接头管路恢复后，再对调主阀至中心回转接头的管路，故障同样出现转移，对2根行走马达阀芯进行拆檢，阀芯表面无较大磨损，活动顺畅，将2根阀芯互换安装试车，故障未转移，可确认主阀工作正常，恢复主阀阀芯与管路，继续往上一级部件排查；⑤将主泵至主阀2根管路进行互换，同时将左右泵比例电磁阀、压力传感器和斜盘角度传感器的插头进行互换后试车，故障转移，由此可判定左右泵输出的流量不一致，互换比例电磁阀后故障依旧，由于该机工作时长较短，泵内元件磨损过大可能性较低，且拆检泵体较为复杂和困难，决定暂不进行拆检，继续排查其他故障点。

3.3 电气系统排查

①检查泵比例电磁阀、压力传感器和角度传感器的线束及插头，未发现异常；②将压力传感器与角度传感器进行拆检，输入输出信号正常；③用断路盒串接控制器与整车线束进行检测，控制器输出信号正常；④重新刷写控制程序，故障依旧。

至此，根据鱼骨图列出的所有故障点均已排查完毕，未发现异常，只能对主泵进行拆检。将泵拆开后检查缸体、柱塞、配油盘等部件，均为正常磨损，未发现异常；检查各个传感器安装孔，在右泵角度传感器安装孔中发现存在较大颗粒铁屑，清理干净后将泵复原进行试车，故障排除[2]。

4 原理分析

该型号挖掘机控制原理如图2所示。控制器采集泵输出压力、泵斜盘角度、先导压力和发动机转速信号等进行运算，并输出控制电流至泵比例电磁阀，对泵的排量进行动态调节。先导压力与泵输出流量成正比例关系，双边直线行走时控制器根据脚先导压力计算出系统所需流量，并输出左右泵比例电磁阀控制电流，控制泵的斜盘摆角，同时控制器还监测泵斜盘摆角、泵输出压力和发动机转速信号，对泵进行恒功率控制，确保发动机不出现掉速、熄火。

右泵角度传感器为霍尔传感器，当右泵角度传感器安装孔处混入铁屑后，对传感器磁场信号造成了干扰，使传感器输出的斜盘角度值较实际值偏大，此时根据控制算法，右泵的计算功率也变大，进入恒功率调节，控制器减小右泵比例电磁阀控制电流，使右泵的流量降低，造成左右泵输出流量不一致，出现行走跑偏。

5 结语

随着行业技术水平的发展，为了获得更优的操控性和燃油经济性，挖掘机产品也越来越多地采用各种传感器、电液控制等技术手段对整机进行更加精确的监测和控制，需要对挖掘机电气、液压和控制等多系统进行综合分析排查，大大增加了故障处理的难度，对维修人员提出了更高的要求。

【参考文献】

【1】汤和荣.挖掘机行走跑偏故障排查[J].工程机械与维修，2019（02）：99-100.

【2】张杰，张军胜，吕明.挖掘机行走液压系统工作原理及行走跑偏检修方法[J].工程机械与维修，2016（05）：86-88.