小松液压挖掘机电控操纵系统控制原理与故障分析

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1、小松液压挖掘机电控操纵系统控制原理与故障分析近年来随着电液控制技术的发展，电控操纵系统已成为电子负荷传感控制系统的组成部分，在发达国家的工程机械领域得到普遍应用。小松各系列履带式液压挖掘机在我国工程领域应用十分广泛，其中PC200-6、PC120-6等部分机型配置有电控操纵系统。本文系统介绍小松电控操纵系统结构、原理和调整，并对其常见故障进行分析，以有助于对此类系统的了解。　　1、电控操纵控制系统结构、原理和调整　　小松电控操纵系统与其他控制系统有数据信息传送但相对独立，硬件系统包括左、右电控操纵手柄、控制装置ECU、先导控制比例阀。　　1.1系统结构　　(1)操纵手柄。　　该操

2、纵手柄为电阻式电控手柄，其结构为X、Y每轴各有2个同轴相连电位式传感器，分别作为每轴正、反向操作的位置信号，每个手柄共有4路模拟信号输出，主要向控制ECU输出操纵手柄4个操作位的位置指令信号。操纵手柄位于中位时每个传感器电压为2.5±0.2V，操作时，被操作位的传感器输出在2.5～4.6V间，而相反位传感器输出在2.5～0.6V间，它们的输出信号随操作位置的变化而变化。　　(2)控制装置ECU。　　控制装置ECU除接收左、右操纵手柄8个操作位置指令信号之外，还从动力控制ECU获取发动机和泵运行状态信息，向显示器传递系统控制和故障信息；利用各控制信息对回转、动臂、斗杆、铲斗等4个动

3、作机构的8个动作先导控制比例阀进行控制。　　(3)先导控制比例阀。　　先导控制比例阀为电磁控制式，在控制装置ECU电流的控制下，控制各动作的先导浊压，从而控制各换向阀的开度和换向。　　1.2控制原理　　(1)操纵手柄位置传感器发出的信号随其操纵位置的变化而变化，当手柄位于中位或反位操作时，其输出信号在0.6～2.8V之间，ECU控制相应比例阀电流约90mA左右，该比例阀处于关闭状态，相应的先导控制油压为零(不动作)；当操作该操纵位时，其输出信号在3.0～4.4V之间，随操作幅度增大而增大，ECU控制相应比例阀电流随之按比例在300～1000mA间变化，相应的先导控制油压在0.5～

4、2.9MPa间变化，从而控制相应的动作换向阀开度。　　(2)操纵手柄X轴(或Y轴)的正、反向2个位置传感器输出信号电压应在0.4～4.6V范围内，并存在U正=5-U反的关系，其关系误差应在0.3V之内，否则认定该轴的传感器有故障，控制器ECU将对该动作机构的2个控制比例阀电流进行安全锁定，使该动作机构无法工作，并进行故障报警。　　(3)为确保安全，在打开电源和起动前，控制装置ECU需确认各操纵位置位于中位(8个位置传感信号电压均应为2.5±0.3V，否则以操纵手柄不在中位而对动臂、斗杆、铲斗、回转等所有动作的控制比例阀电流进行锁定保护，禁止其工作。　　1.3系统调整　　系统的调整

5、主要是操纵手柄位置传感器的调整和先导油压力的调整。　　位置传感器为电位式，其电源为5V，其轴可360°旋转，每个操纵手柄有4个位置传感器，调整时使手柄立于中位，首先调整手柄圆盘与柱塞间的间距(1～2mm)，然后分别调整各位的传感器输出信号电压在2.5±0.2V范围。分别操作每位到最大，检测其传感器输出信号电压应大于4.2V，否则应再次检查手柄圆盘与柱塞间的间距和手柄万向节的磨损度并进行修复。　　先导油压正常与否关系到系统动作先导控制油压是否正常，其标准值为2.9MPa。　　2、故障诊断系统　　　　故障诊断系统通过显示器进入，分为服务程序和故障诊断程序。通过服务程序可检测系统各传感

6、器的输出电压信号参数和电磁阀控制电流参数；通过故障诊断程序可查询过去的故障或现故障的故障代码(见表1)。表1：系统故障代码表　　3、常见故障分析　　(1)常见故障一：铲斗、斗杆、动臂、回转均不能动作，并有故障报警。　　　　故障分析：①误操作。打开钥匙和起动前操纵手柄不在中位，引起控制装置ECU进行安全锁定保护，只要使2个操纵手柄位于中位后，再重新开电门起动即可恢复正常。②操纵手柄故障。如某组位置传感器摇臂断裂或变形，即使操纵手柄在中位，该组的传感器并不在中位(输送信号不在2.5±0.2V范围内)，引起控制装置ECU进行安全锁定保护。　　故障检测方法：左右2个操作手柄均在中位时，进

7、入服务程序，检查各操作位服务代码[50、51(动臂)；52、53(铲斗)；54、55(回转)；56、57(斗杆)]，检查其位置传感器的输出电压，正常值应为2.5±0.3V，从而判断故障点并进行更换或修复。　　由于行走操作为传统液压控制式，不受系统影响。　　(2)常见故障二：个别动作不能动作，并有故障报警。　　故障分析：①该动作机构操作手柄的2个传感器线路短路或断路。②该动作机构的2个先导控制比例阀故障或其电路故障。具体可通过调取故障代码结合实际测量对故障点进行判断，并进行修复或更