某型液压挖掘机回转异常的原因排查及改进措施

2023-07-27

一、故障现象

某型履带式液压挖掘机回转马达出现异响。维修人员随即对该机进行测试，将发动机转速置于1~7挡，挖掘机回转速度正常，置于8~10挡回转时，回转出现明显的抖动现象，且回转速度较该机正常时的速度快15%。拆检回转马达后发现其内部磨损严重，更换新回转马达后试机，故障现象没有改善。

二、检测回转液压系统压力

根据该机回转抖动故障现象，怀疑其原因为回转液压系统压力不稳。将发动机转速设定在8挡，使用和德尼科5060型测试仪监测回转时回转马达输入压力，测试结果如图1所示，由测试结果可知，挖掘机回转后系统压力峰谷差值达0.3MPa，确认回转系统压力不稳定。

三、原因分析

回转马达磨损异常、回转系统压力不稳定及回转速度过快的原因多为回转马达流量过大，分析可能是减压阀、回转电控限速系统出现故障。

1.减压阀故障

为了减小挖掘机回转冲击，在回转液压系统中设置了减压阀，以降低液压系统至回转分支油路的压力。此外，减压阀还可保证该分支油路压力和流量的稳定。若减压阀失效，将造成回转系统压力波动。当发动机设置在7挡以下时，该挖掘机回转正常，无抖动现象，说明压力没有波动，可排除减压阀故障。

2.回转限速系统故障

为了减小挖掘机液压系统流量，以与回转速度匹配，该机采用电控回转限速比例阀，对回转速度进行限制。电控回转限速比例阀较电磁换向阀和直动式减压阀在无级调压和阶跃响应平稳性等方面更具优点，可有效避免回转限速造成的冲击和异响，还可根据发动机设定的转速改变回转马达输入流量，保证回转马达输入流量平稳且在额定范围内。如果电控回转限速比例阀有故障，可能导致回转时流量和压力异常波动，挖掘机回转时抖动。

分析认为，回转马达流量大，原因可能是限速系统未起作用。通过查看挖掘机仪表中回转限速比例阀电流得知，发动机转速在8~10挡时，限速比例阀进行回转限速时电流不稳定，这与挖掘机发生回转不稳故障时的挡位一致。

四、故障排查

1.排查电控比例阀

通过检查电控比例阀得知，该阀主要由线圈、比例电磁铁、阀芯等组成。因比例电磁铁、阀芯、阀体为一体式结构，拆解后修复难度很大，固采取更换新电控比例阀方法进行测试，故障状态没有改善，由此排除回转限速电控比例阀有故障的可能，判断为电气系统有故障。

2.排查电气系统

用万用电表对回转限速比例阀进行电流监测，回转过程中电流值波动情况与车辆抖动情况一致，仪表显示设定电流为700mA时，实际电流为1.0A，这与回转速度快故障现象相符。

控制系统引发电流过大故障的原因有控制程序异常、控制器损坏、线束故障等。因该故障为个案，固暂且排除控制程序问题的可能。依据排查难度，优先检查整车线束，该挖掘机控制器与回转限速比例阀线束连接原理如图2所从该回路电气连接原理可看出，回转限速比例阀两端增加了续流二极管，而控制器调节比例阀开度是通过PWM调制脉宽实现。

理想化的PWM脉宽调制波形如图3所示，在波峰(t1)位置，比例阀线圈得电，在波谷(t2)位置线圈失电。

在波谷时线圈感应电动势将通过续流二极管放电，使波谷电动势提升，造成PWM输出电压大于正常值，体现为输出电流会大于目标电流，即可造成回转速度变快。

拆除回路中续流二极管，进行回转操作，8~10挡无明显抖动感，回转速度符合该挖掘机的设定。通过万用电表对回转限速比例阀进行电流监测，仪表显示设定电流为700mA时，实际电流为705mA，误差符合该挖掘机的设定值。

使用和德尼科5060型测试仪监测8挡回转时回转马达输入压力情况，测试结果图4所示，挖掘机回转后系统稳定峰谷差值为0.1MPa，曲线趋于平稳，说明故障已排除。

该挖掘机回转故障原因为续流二极管应用错误所致。续流二极管作用是消除电感性负载在失电瞬间产生的感应电动势，防止感应电动势击穿一些敏感的电子元器件，避免造成元器件损坏。当在PWM控制系统中，额外增加续流二极管将改变PWM波形，从而引起所控制的器件工作异常。
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某型液压挖掘机回转异常的原因排查及改进措施

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