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  一台CAT320BL型液压挖掘机在工作了5100H后出现如下症状:当机器向前行走30m后,整机已向左偏移2m;向后行走30m后,整机也向左偏移2m。
1、分析与测试
该机是由3个系统实现驱动和控制的,分别为主液压系统、先导液压系统和电子控制系统。其液压系统的工作原理是:由发动机直接驱动上、下变量柱塞泵和先导泵,液压油自上、下泵分别进入主控制阀,机器在不进行行走和其他动作的操作时,上、下泵的液压油分别经阀体进入油箱;此时,来自主控制阀的负反馈信号反馈至上、下泵的控制器中,控制上、下泵的斜盘摆角,使机器空转时液压泵的排量减至最小;当进行行走等操作时,主控制阀在相应先导压力油的控制下,将液压泵的压力油引向左、右行走马达等执行元件。该系统为先导负反馈恒功率变量自动控制系统,其最大工作压力由主溢流阀控制,行走时设置压力为34。3Mpa。

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针对该机的故障现象,结合液压系统的工作原量,初步判断故障应出自液压系统,可能发生的部位有:上下主泵及其控制系统、先导控制阀、主控制阀、中心回转接头和行走马达等几部分。为了更快、更准确地找出故障的部位,我们进行了如下步骤的试验及测量。
(1)直线行走测试
将挖掘机停放在长约25m且平整坚硬场地上的一端(见附图),启动发动机,将速度自动控制开关(AEC)断开,并将发动机的油门放置在“10”的位置,同时推下左、右行走先导控制阀,使机器向前直线行走约25m,结果整机向左偏移了1.3m;然后,推下左、右行走先志控制阀,使机器向后直线行走约25m,发现整机也向左偏移1.3m。
(2)系统压力的测量
将铲斗油缸活塞缩回至极限位置,使液压系统压力升高,此时用压力表测得系统的压力为34.3Mpa,此为溢流阀的设定压力
(3)行走系统压力的测试
松开主溢流阀的锁紧螺纯洁,顺时针转动调整螺钉1.5圈,调高主溢流阀的压力,测试行走过载阀的压力,测试方法为:用塞挡销卡死后右侧驱动轮,同时用铲斗和动臂撑起右履带使其悬空,再向前操纵右行走操纵杆,此时压力表测得的系统压力即为下泵的压力(29.5MPa)。
(4)对换回转接头的油管
将中心回转接头下的4根主油管拆下,使左、右两对油管相互对换,拧紧后再操纵两行走操纵杆,进行测试步骤(1)的测试,发现机器向左偏移。
(5)对换上、下泵的油管
将上、下两泵的出油管拆下,使上、下两泵的出油管相互对换,拧紧后再进行步骤(1)的测试,发现机器向右偏移。
(6)复合动作的测试
当操纵行走控制阀使挖掘机直线行走时,同时操纵机器上的其他系统,让它们产生动作,结果发现机器不存在左偏的故障。
2、诊断与排除
根据以上的测试及检测结果并结合液压系统的工作原量,可以通过“排除法”推断出故障的原因:
根据:(1)、(4)、(5)、(6)步骤的测试结果,可判断中心回转接头、左右行走马达、先导控制阀及行走主控制阀不存在故障。因为测试步骤(4)的结果表时,左右行走以达、行走平衡阀、行走过载阀不存在故障,而测试步骤(5)的结果则表明先导控制阀和行走主控制阀也不存在故障。
根据(2)、(3)、(6)步骤的测试结果,可以判断上泵不存在故障,故障的根源应下泵。其依据是:通过测试步骤(2)、(3)可初步判断上泵工作是正常的,经过步骤(6)的测试后,可判断上泵不存在故障。因为当挖掘机直线行走且操纵机器的其他系统时只有上泵供油,这可进一步说明是下泵存在故障。
于是,从挖掘机上拆下液压泵总成,对下泵进行了检修,拆修后发现,泵的柱塞、柱塞套、配流盘都没有问题;泵调节器的柱塞和缸套都有磨伤痕迹,且已起了沟槽。由此可以确定,故障原因应在此处。
根据上述情况,对该机所出现的故障可解释为:当机器直线行走时,由于下泵的泵流量调节器的柱塞卡在某一位置,而此柱塞通过枢销与下泵的缸体作机械连接,这样缸体就无法转到泵调节器的最大角度位置,使下泵无法形成最大排量。同时,由于磨损较严重,内部产生泄漏,使系统压力只能达到29.5Mpa,最终致使左侧行走马达的速度变慢,机器即向左偏移。
换件修理下泵调节器后,重新安装后试机表时,故障已被排除,机器工作恢复正常。
经分析,造成该机故障的真正原因是:由于该机工作在风沙较大的沙漠地带,换油时液压油被污染;另外,卡特彼勒公司规定该机型每工作500H后须更换液压油的滤工芯,便在检查该机的维修、保养记录时发现,在一个换油周期内(2000H)曾有两次未按规定时间更换滤芯,累计超过出规定时间长达150H。由此次故障可得到如下结论:挖掘机在使用中,必须按说明书要求选用合格的油料,注意保持液压油的清洁度,防止换油时受污染;同时,应按规定及时地更换液压油和滤芯。只有这样才能保证机器少出故障,延长其使用寿命。

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