PC220LC-7型液压挖掘机液压系统控制原理与检测

摘 要

主要论述了小松PC220LC-7型液压挖掘机液压系统控制原理，并介绍了液压系统 检测方法和技术参数。

关键词

液压挖掘机 液压系统 控制原理 检测

1 概述

PC220LC-7型履带式液压挖掘机是日本小松制作所与中国山推公司合资制造的最新款式的挖 掘机，该机的反铲斗容量为0.8m³。采用小松SA6D102E-2型四冲程、直列、立式、水冷、直喷 式、带有涡轮增压器的柴油机，额定功率为107KW/2200r/min。其液压系统采用闭式中心负荷 传感系统(CLSS),CLSS是采用控制斜盘式变量柱塞泵斜盘角度的方法,实现恒功率控制,并且该机装 配有GPS（全球卫星定位系统）管理系统。公司管理中心可通过网络随时对机器跟踪服务，使管理 人员对机械的工作状态了如指掌；对柴油机和液压系统的保养情况、故障情况及时向操作人员提 出建议，并可对故障原因分析，使故障排除工作准备更充分，缩短故障排除时间。同时，可以根据需 求进行特定时间段或者完全的远程锁车控制，从而有效防止机械被盗和使用者的无意破坏行为。

2 液压系统工作原理

2.1 组成

CLSS由主泵(两个主泵)、操作阀和工作装置用油缸等构成。 其中的主泵包括液压油泵、PC阀、LS阀等。

2.2 功能和作用

1)液压泵为双联轴向柱塞泵,根据斜盘角度的变化改变压力油的输出流量。

2) LS阀是感知负荷，对输出流量进行控制的阀,LS阀依据主泵压力Pp与操作阀输出压力 Pls的压差△Pls＝Pp－Pls，控制主泵输出流量Q， 当LS阀的压差△Pls比LS阀的设定压力低时(设定压力为:2.2Mpa)，油泵斜盘角度朝增大 方向变化；当比设定压力高时,油泵斜盘朝减小方向变化, △Pls的大小依据分配阀杆的行程而定。

3 )PC阀的作用是适合发动机不同级别功率的设定,使泵的驱动功率不超过发动机的功率,实现恒 功率控制。

4 )减压阀是由顺序阀、减压阀、溢流阀组成，其功能是减小主泵的输出压力，此压力可作为电 磁阀、PPC阀等的控制压力，可减少一个先导油泵。

2.3工作原理

图1泵控制原理

1、PC-EPC电磁阀 2、活塞 3、滑阀 4、6、弹簧 5、阀座 7、活塞 8、滑块 9、伺服活塞 A、B、C、D、E、F、G、J、油孔

1 )泵控制器正常(见图1)。①当执行元件负荷小，油泵压力Pp1（左泵压力）和Pp2（右泵压力）低时，在PC-EPC电磁阀1中，有从泵控制器传来的指令电流。指令电流X的大小，取决于作业内 容（操纵操作杆）、作业方式的选择、发动机转速设定以及实际转速。指令电流X的大小可以改变 活塞2的推力。活塞2的推力、油泵压力Pp1、 Pp2与弹簧4、6的预紧力组成推动滑阀3的全力，在平衡位置使滑阀3停止。位置不同，从PC阀输出 的压力（C孔的压力）不同。依靠伺服阀9的移动，连接在滑块8上的活塞7左右移动，活塞7向左移 动时弹簧6被压缩。弹簧6被固定之后，只有弹簧4被压缩。油泵压力Pp1、 Pp2低时，滑阀3处于靠左的位置，C孔与D孔相通由于PC阀的C孔与 LS阀的E孔相连接，大径活塞一侧经J→G→E→D孔与油箱相通，因此，伺服活塞9向右移动， 泵的流量增大。随着伺服活塞9的移动，连接在滑块8上的活塞7向右移动，弹簧4和6伸长，弹 簧力变弱，滑阀3向右移动，C孔与D孔的连接被切断。与泵的输出压力油相通的B孔与C孔接 通，导致C孔压力上升，大径活塞一侧的压力上升，伺服活塞9向右移动停止，即伺服活塞的停 止位置（泵的排量）取决于滑阀3的平衡位置。②当负荷变大，泵输出压力高时，滑阀3向右移动， 与泵的输出压力油相通的B孔与C孔接通，C孔流出的压力油经LS阀进入大径活塞一侧，伺服活 塞9向左移动，泵的流量变小。随意伺服活塞9的移动，弹簧4、6被压缩，弹簧力增大，滑阀3向 左移动，C孔与D孔接通，导致C孔的压力（等于大径活塞一侧的压力）下降，伺服活塞向左移 动停止。因为弹簧4与6是两段弹簧，泵的平均输出压力与伺服活塞9的位置（泵的排量）关系形 成折线如图2所示。③发动机功率的多模式设定：设指定电流X提供给滑阀3的力为Fs，泵的平均 压力值为PD，作用面积为A，滑阀3平衡时弹簧力为F1，则Fs＋PD×A=F1。

设F1为定值，侧伺服活塞的位置固定时泵的流量为定值，此时指令电流X增大，提供给滑阀3 的力Fs也增大，导致PD下降。因此，泵平均输出压力（Pp1＋ Pp2）/2与Q的关系是：随着X的增加，折线左移，如图2所示。

油泵平均输出压力(Ppl+Pp2)/2
图2 油泵输出压力与流量Q的关系

2 )泵控制器异常。当泵控制器出现故障时，将PC备用开关置于ON（开）的位置，可对PC-EPC阀输入指令电流。电阻的作用是控制流入PC-EPC阀的电流。此时指令电流成为恒量，因此活 塞推动滑阀的推力也是固定的。工作过程与泵控制器正常时类同。PC备用开关置于NO时的曲线 是比泵控制器正常时的曲线（X=0.26A）更靠左的曲线。　

3 系统检测

挖掘机一般都是在恶劣条件下工作，为了更好地掌握挖掘 机各系统工作性能，及时地发现故障给予排除，使挖掘机运行良好， 延长挖掘机使用寿命，提高工作效益，一般挖掘机每工作 5000h左右或系统出现无力、动作偏慢或出现某些异常现象时，应 对挖掘机功能检测一次。

3.1 工作装置、回转、行走回路油压的检测

1) 安装油压测试表。把工作装置放在地面上，停止发动机运转，拧松加油口盖。释放液压油箱的 压力，然后将安全锁定杆置于锁定位置，从被测回路上卸下测压螺塞（直径10mm、P=1.25mm)，安 装压力表(58.8MPa)。

2 )卸荷油压的检测。发动机高速空转状态,测量全部操作杆在中位时的油压。

3)泵溢流压力的检测①低压设定（油压31.9MPa），发动机高速空转,除行走以外,各工作装置 均溢流时，测量油压.但是回转马达、动臂油缸顶端安全阀的设定压力低于设定的主溢流压力，所以测 量值为安全阀溢流压。要在回转锁定开关置于NO时，测量回转溢流压力。②高压设定34.8MPa、行 走操作时，发动机高速空转，分别让每侧行走溢流时测量油压。测试条件是：在履带下面放置垫块或 在驱动轮和履带架之间放置垫块.以锁住履带，使行走回路溢流。

3.2 PC阀输出压力(伺服活塞的输入压力)的检测

1) 安装油压测试表。卸下测压螺塞，安装油压表；在伺服阀侧安装39.2MPa的压力表，在泵输出 口安装58.8MPa的压力表。

2) 检测油压。发动机高速空转，测量斗杆(挖掘)溢流时的油压 ；检查伺服活塞输入压力是否约为泵输出压力的1/2；若LS阀或伺服活塞发生异常 情况时，侧伺服活塞输入压力将与泵输出压力相同或为零。

3.3 LS阀输出压力和LS阀压差的检测

1) LS输出压力(伺服活塞输入压力)的检测。卸下测压螺塞，安装油压表，在伺服阀侧安装39，2MPa 的压表，在泵输出口侧安装58.8MPa的压力表，单侧行走空转时的油压：①用工作装置支起一侧履带 总成。②发动机高速空转，按表1测量泵输出压力和伺服活塞输入压力。③测量前泵和测量后泵的油 压。

表1 泵输出压力和伺服活塞输入压力的测量

2 )LS阀压差的检测。①用压力差计检测，卸下测压螺塞，在软管上安装接头，将压差计安装在 前泵和后泵的回路上，压差计的高压侧与油泵输出口相连，低压侧与操作阀的输出口相连，按表2条 件测定LS阀的压差。②卸下测压螺塞，在软管上安装接头，在油泵输出压力的测压螺塞处安装压力表，按表2的条件测量操作阀输出压力Pls，LS的压差＝油泵输出压－Pls。

表2 LS阀的压差测定

表3 电磁阀输出压力测定

3.4 先导控制油路油压的检测

将工作装置降至地面,发动机熄火,慢慢地松开液压油箱盖，释放其内的压力，然后将安全锁定杆 置于锁定位置，卸下测压螺塞，安装压力表，启动发动机，在发动机高速空转状态下测量回路的油压 (设定压力为3.2MPa)。

3.5 电磁阀输出压力的检测

拆下电磁阀出口软管，在软管上安装接头，在电磁阀输出压力的测压螺塞处安装压力表，按表3 条件测量电磁阀的输出压力。

3.6 PPC阀输出压力的检测

拆下要测的软管并安装压力表，发动机高速空转,操纵要检测回路的操纵杆，测量PPC阀输出压 力(不小于2.7MPa).

3.7 工作装置自然下降部位的检测

若工作装置（油缸）有自然下降的情况，则按下述方法检查，并判断其原因是否油缸密封圈损坏还是主阀中有内泄漏。

1 )检查油缸密封。①检查动臂油缸和铲斗油缸，测量自然下降量；将动臂操纵杆操作到提升位 置，将铲斗操纵杆操作到铲斗抬起位置，若下降速度增大，则是油缸密封不良。如没有变化，则是动 臂保持阀（动臂）或主阀（控制铲斗）有故障；②检查斗杆油缸，斗杆油缸全部缩回，然后发动机熄 火，将操纵杆操作到斗杆挖掘位置。若下降速度增大，则是油缸密封不良；如没有变化，则是主阀损 坏（若蓄能器内的压力已没有，则运转发动机约10s，再给蓄能器充压后进行）。

2 )动臂保持阀的检查。将工作装置调至最大半径，且动臂顶部水平，然后发动机熄火，锁定安全 锁定杆，释放液压油箱内的压力；拆下动臂保持阀的先导软管，若敞开油口漏油，则可判断是动臂保 持阀有故障。

3) 检查PPC阀。发动机运转,安全锁定操纵杆在锁定位置或松开时，若自然下降不相同，则是 PPC阀的故障。

工程建设机械2006.NO.2

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