卡特CAT320型挖掘机主泵伺服变量调节原理及故障的诊断与排除

CAT320-3201。液压挖掘机采用两个并联的总功率轴向柱塞变量泵，能自动调节发动机的功率输出。其伺服变量原理如图16所示。

一、伺服变量系统的基本组成

1．伺服变量系统

伺服变量系统由伺服阀、斜盘控制柱塞、比例减压阀-AEC电子控制器（动力转换压力P_s回路）、反馈流量控制溢流阀控制孔5（反馈流量控制压力P_n回路）组成。动力转换压力P_s通过口4进入主泵的伺服阀，反馈流量控制压力P_n通过各自的口3和7进入主泵的伺服阀。压力P_s和P_n的每一变化，都会引起伺服阀的左右移动，由此产生斜盘控制柱塞左右腔的压力变化而左右移动，带动主泵斜盘角度增大或减小，从而使柱塞泵的输出流量增多或减少。

2. 动力转换压力调节P_s

AEC发动机转速自动控制回路主要由比例减压阀和电子控制器组成。电子控制器根据发动机速度旋钮的10挡不同位置和控制屏上的动力模式开关的3种不同位置的不同电压信号，进行自动检测处理，选择步进电动机促动器杆的位置，调节发动机的速度。比例减压阀由电磁线圈和阀组成，它受AEC电子控制器系统的控制。AEC电子控制器接收到发动机速度旋钮和动力模式的不同电压信号，经过处理向比例减压阀发送电压信号，阀中的电磁线圈根据信号电压的大小操作阀容，得到一定量的先导压力油（即动力转换压力P_s），经口4到主泵的伺服阀，以改变斜盘倾角，达到控制泵的排量变化的目的。它的特点为：减少（或增加）发动机转速或机械无负荷（或带载）时，电子控制器输出电压增加（或减小），比例减压阀的输出压力P_s增大（减小），由主泵压力油P_d（或弹簧力）来改变斜盘的倾角，以满足机械工作速度对流量的需求。

3．反馈流量控制压力Pn

(1)当全部操纵杆在“中位”时，后泵输出总流量经过中央通道2，通过反馈控制孔5流回油箱。由于控制孔5的节流作用，在通道6内此时的反馈流量控制压力P_n最大，即通人泵伺服阀的P_n最大，伺服阀左移，使控制柱塞左腔油流回油箱的通道开口最大，柱塞移向最左，斜盘角度最小，泵的输出流量减至最少。

(2)当某一个或部分操纵杆处在部分行程位置，泵总流量大部分用于机械的工作，少部分油经反馈控制孔5回油箱，节流作用减小了，在通道6即口3处P_n也减小，伺服阀在弹簧力作用下右移，泵输出的油（压力为P_d）从通道A经伺服阀B到控制柱塞的左腔，困左腔面积大于右腔，控制柱塞向右移动，使斜盘倾角增大，泵输出流量增加。

(3)当某一个或部分操纵杆全行程动作时，泵输出的油全部用于机械动作，P_n此时为零。伺服阀在弹簧力作用下移向最右，控制柱塞也移至最右，斜盘倾角最大，泵输出最大流量。

(4)负荷流量控制。当机械所受外载荷作用最大，主泵排出的压力P_d随之增高时，电子控制器输出电压信号同时增大，即P_s随负荷的增大而增大，两合力共同作用在伺服阀上而使阀芯左移，控制柱塞的右腔在Pd力作用下向左移动，斜盘倾角减小，泵的输出流量减小而压力增高。

二、故障诊断与排除

分析故障时要根据故障的症状，首先确定是单泵还是双泵系统，是泵还是发动机的故障，进而分析是机械系统故障或电子控制器系统故障。此时，可以把电子控制器系统的各种开关拨到“手动”位置，使电子控制器失去控加工用，用发动机的转速靠人工调节的方法来分析判断。下表列出了因泵控制系统引起的故障原因及排除方法。

因泵控制系统引起的故障原因及排除方法

故障现象	故障诊断	故障排除
整体动作缓慢	泵柱塞、配油盘磨损严重 比例减压阀电压不正常，或芯轴卡滞 电子控制器输出电压不正常 伺服阀弹簧折断、芯轴卡滞或调整不正确 先导压力不正常	拆主泵检修 检查比例减压阀电线路 检修电子控制器 更换损坏零件，重新调整 检测先导压力
单泵控制组件 动作缓慢	单组伺服阀不能正常工作，调整不当 单泵柱塞、配油盘磨损严重	检修伺服阀，正确调整 拆泵检修
发动机失速， 大负荷时熄火	AEC系统不能自动调节发动机速度 比例减压阀输出的压力，不能随负荷增加而增加，芯轴卡滞	检查电子控制器及有关文件、线路 检查比例减压阀线路、检修芯轴
液压油温过高	泵柱塞、配油盘严重磨损 电子控制器系统故障，无负荷时不能减低发动机的输出功率 反馈流量控制溢流阀卸荷，或调整不当	拆泵检修 检查电子控制器及有关文件、线路 拆开检修，并正确调整
机械不能直线行走	反馈流量控制阀压力不正常	检修反馈流量控制阀，并正确调整