液压挖掘机OLSS控制系统故障排除方法

日本日立EX系列和小松PC系列液压挖掘机均采用OLSS控制系统作为两主泵的变量控制系统。此两系列挖掘机是一种集成度较高的机电一体化产品，通过采用OLSS控制系统可使挖掘机获得较高的工作效率，又能减少安全阀在高压和低压溢流时的能量损失，从而达到节能的目的。OLSS控制系统的组成如图8-25所示，系统若出现问题，挖掘机会出现三种故障：①发动机负荷过大，表现为发动机转速下降过大或停止转动；②工作、行走、回转装置不能动或速度低；③系统液压油温度过高，液压泵噪声大。

下面以小松PC200-5型挖掘机为例，对上述三种故障的排除方法做一简单的介绍。

图8-25 OLSS控制系统的组成

1.发动机转速下降过大或停止转动

首先应排除发动机本身的故障，使问题局限在主液压泵控制系统上。为了最大限度地利用发动机功率，该系列挖掘机采用恒功率控制系统，因而主液压泵具有自动调节输出动力的性能。当系统负载压力上升时，主液压泵输出流量减少；当负载压力下降时，主液压泵输出流量就增加，从而使系统压力p和流量q的乘积pq保持为常数（见图8-26），因此保证发动机总是在恒功率输出的最佳工况下工作。通过恒功率控制，发动机的功率几乎全部能被利用，较好地解决了发动机功率与液压泵的匹配问题，为液压系统实现高效节能奠定了基础。此恒功率控制功能是由转矩控制阀TVC来实现的。若该阀出现故障，将会使发动机超负荷运转。TVC阀的检查、调整过程如下：

测试条件：发动机处于高速空转；液压系统油温为45～55℃；先导压力正常；系统主安全阀溢流压力也正常。

操纵动臂操纵杆，分别将其置于空挡和满行程两种状态，然后测量TVC阀在此两种状态下的输出压力，看是否均在规定范围内，否则应对TVC阀进行调整：松开该阀上的锁紧螺母，转动调节螺钉（顺时针转动时压力升高，逆时针转动时压力降低），调节螺钉每转动一圈，压力调整量约为0.35MPa。调整后仍须再次重复上述检测步骤，直至输出压力正常为止。

2.工作、行走、回转装置不能动或速度过低

首先应排除主控制阀、先导压力系统、主安全阀等处的故障，这样故障原因就在NC阀和喷射压力传感器上了。NC阀和喷射压力传感器可使液压系统中的流量信号转变成压力信号，并影响主泵变量系统的工作。NC阀的输出压力只与压差（p_t-p_d）成反比，压差是在控制阀体上喷射压力传感器处形成的（见图8-25中的p_t和p_d）。此压差可控制NC阀的输出压力p_i的大小，即当挖掘机所有操纵杆均在空挡时，系统中的液压油经两主控制阀的中路油道全部流回液压油箱，这时喷射压力传感器处的压差（p_t-p_d）值最大，此压差作用于NC阀，使其输出的先导压力p_i值最小，所以主液压泵旋转斜盘倾角最小，从而主液压泵的流量最小，因此系统中能量损失最小；相反，当操纵挖掘机上某一操纵杆时，（p_t-p_d）值变成最小，则p_i值就最大，泵的排量也就达到最大，从而使挖掘机工作装置的工作速度也加快。当NC阀或喷射压力传感器出现故障使NC阀的输出压力p_i值较小时，主液压泵旋转斜盘倾角也随之变得最小，导致系统中的流量不足，因此造成挖掘机工作、行走、回转装置不能动或速度过低。

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图8-26 恒功率特性曲线

当出现上述故障时，应对NC阀和喷射压力传感器进行检查和调整。首先对喷射压力传感器做检查和调整，其测试条件：系统液压油温度为45～55℃；解除油箱内压力（慢慢松开加油口）；利用压力表适配器接好高压表（6MPa）和低压表（2.5MPa）；让发动机高速空转。然后，利用挖掘机的工作装置将履带一侧支起，在履带自由转动的条件下测量作用于NC阀上的压差（p_t-p_d）值，当挖掘机操纵杆在空挡（履带不转动）位置时，此压差应为1.3～1.9MPa，当操纵杆在其行程末端位置时，其压差应为0.2MPa。如果压差不在此标准范围内，应进行调整：松开喷射压力传感器喷口卸载阀上的锁紧螺母，转动调节螺钉（顺时针转动螺钉时压力升高，逆时针转动时压力降低），此螺钉每转动一圈，压力调整量为1.66MPa。调整后，应再次检查此压差。待传感器的压差调整好后，再检查NC阀的输出压力p_i值，若不符合要求，应对NC阀进行调整：松开NC阀上的锁紧螺母，转动调节螺钉（顺时针转动时压力升高，逆时针转动时压力降低），螺钉每转动一圈，压力调整量为0.43MPa。

3.液压系统油温高，液压泵噪声大

首先排除引起此类故障的原因：泵体磨损；液压油散热效果不良；主安全阀调整不当。这样，故障原因应出自截断阀CO了。微机控制作业的挖掘机，它一般在功率特性曲线的c段上工作（见图8-27）。

图8-27 功率特性曲线

当压力上升至p₂后，流量就按直线b变化。由图8-27中可知，功率减少了近似一个三角形的面积，如同被切除了一部分，故称直线b为CO（CUT-OFF）直线。当液压系统工作压力达到安全阀的设定压力时，CO阀的p_co1值（见图8-25）就变小，主液压泵的流量也就减少。这样，就可减小主安全阀溢流时引起的功率损失，从而减小挖掘机超载时因溢流过多引起系统发热的不良后果，以及降低系统的温升和液压泵的噪声。CO阀的调整方法如下：

测试条件：液压系统油温为45～55℃；压力表（6MPa）已接好；发动机处于高速空转状态。然后操纵挖掘机的操纵杆，使动臂（下降除外）、斗杆或铲斗三者中任一部件处于卸载状态，此时测量CO阀的输出油压应不大于0.55MPa。如果CO阀的限定压力偏高，致使液压系统主安全阀出现溢流时液压泵的排量并未减少，此状况下应对NC阀做调整：松开NC阀上的锁紧螺母，调节其上的调节螺钉（顺时针转动为压力提高，逆时针转动为压力降低）。若调整后油压仍不下降，则是CO阀损坏了。

由以上分析可知，OLSS控制系统的工作程序是由先导压力通过TVC阀→CO阀→NC阀（由喷射压力传感器控制）→伺服阀，从而控制变量柱塞泵斜盘的倾角，即控制液压泵的流量和压力。

挖掘机出现的故障有时是多方面的，以上仅是针对某一项故障而言的排除方法，在进行故障排除时应综合考虑。例如，某一台日立EX270型挖掘机在施工中出现发动机功率严重不足的故障，表现为发动机空转时一切正常，但稍带负荷时发动机就严重冒黑烟甚至熄火。由于维修人员在对存在问题判断不准确的情况下就维修发动机，结果故障依然存在。于是又更换了两台主液压泵，但问题仍没有解决。最后，在查对了有关技术资料后，对先导压力、TVC阀的输出压力p_ic、CO阀的输出压力p_co、nC阀的输出压力p_i进行了测量，才发现是压力值严重超出了其规定数值，在排除了NC阀本身故障后，断定问题出在喷射压力传感器上。经检查发现，引起此故障的原因是过滤器（由于喷射传感器的喷嘴口较小，为防止其堵塞而特设的）堵塞，清洗后故障排除。