摘要：我公司新研制的某型靜液壓推土機在使用過程中，其行走液壓系統出現嚴重跑偏故障，本文就此類故障進行原因排查分析，可作為后續推土機故障處理及質量穩定性的依據。

　　關鍵詞：靜液壓推土機;行走液壓系統;嚴重跑偏;同步;

　　1 故障現象

　　我公司新研制的某型靜液壓推土機具有操作舒適、機動性強，高效等優點，目前已批量投入市場，備受客戶認可。在市場投入初期該型推土機多次出現行走嚴重跑偏故障，嚴重影響用戶使用及市場銷售情況。嚴重跑偏是指推土機操作行走手柄下達直線行駛命令后，推土機在行走短距離內就發生大角度的偏離情況，如下圖所示。

圖1 推土機嚴重跑偏示意圖

　　2 靜液壓推土機行走功能介紹

　　我公司靜液壓推土機行走液壓系統采用兩套獨立閉式液壓系統進行左右兩側動力驅動，如圖2所示。每套閉式系統包括一個電控變量泵、一個電控變量馬達等，馬達帶有速度傳感器，用于監測馬達實際輸出轉數，泵和馬達上面帶有控制排量變化的比例電磁閥，其根據接受到控制器的電流信號來完成泵和馬達排量的調節，其中泵排量與控制電流成正比例關系，馬達排量與電流成反比例關系。也就是閉式液壓系統根據控制器信號進行相關車速的輸出，在整車開始行走時隨檔位的變化(一般情況下F1~F10代表前進的10檔位)，泵的排量從0 開始增大，同時馬達的排量保持為最大以提供最大的扭矩。隨著車速增大，泵的排量逐漸增加到最大后，開始減小馬達的排量以獲得更高的車速，此時泵的排量維持最大不變，其中泵馬達排量隨車速變化趨勢如圖3所示，從圖可知泵和馬達銜接點在4檔 (泵排量達到最大,馬達排量開始減小)。

圖2 靜液壓驅動系統分布

圖3 變量泵、變量馬達排量與車速關系

　　靜液壓推土機行走功能的完成除了液壓系統部件外，電氣零部件是必不可少的，比如行走電控手柄，顯示器(從中可以查看發動機轉數、檔位信息及左右馬達輸出轉數等信息)、控制器等，他們與液壓系統結合共同完成推土機行走動作輸出過程。簡化的行走操縱控制原理如圖4所示。

圖4 控制原理

　　為了防止兩套閉式系統輸出不一致問題，在整機控制策略中設置了同步同能，其作用就是整車直線行駛時，保證兩側變量馬達輸出轉速同步，防止跑偏，也就是所謂糾偏功能。其方法就是：行駛時，控制器對左右側變量馬達轉速傳感器的輸出脈沖分別進行計數累加，并持續比較，一旦出現差值，將通過控制器進行調節快的那一側的電流來消除差異，原理如圖所示：

圖5 同步功能

　　3 故障分析

　　根據市場故障反饋統計可知嚴重跑偏現象又存在不同的表現形式，通過對嚴重跑偏故障總結主要分為三種情況，下面主要通過三個案例進行相關分析。

　　3.1低速時嚴重跑偏

　　在推土機驗證推土時出現嚴重左跑偏現象。并且測試左右側行走液壓系統壓力，F4檔時左側壓力正常，右側(后泵)達到36Mpa正常情況約8MPA左右。同時同步功能處于開啟狀態。

　　為了排除外在負載對液壓系統的影響及更準確測試輸出數據，需將推土機支車(關閉同步功能)進行測試，發現F4/R4檔時，右側履帶轉速明顯高于左側。通過讀取馬達轉速發現，在大油門、F4檔情況下,馬達已經達到了最高轉速3300多轉/分，為最大車速時馬達正常輸出轉數。測試F1到F3時，右馬達轉速隨著檔位升高而升高(F2時，右馬達2300、左馬達650)，說明泵排量隨檔位變化而變化，泵本身調節不存在問題，此時右側馬達轉速一直遠高于左側馬達。同時測試F4到F9過程右側馬達轉速不再變化，一直維持在最高轉速上，說明右馬達排量F4檔后不再根據信號變化進行排量調節。判定為右馬達一直處在最小排量沒有復位，馬達排量控制機構存在卡滯問題如圖6位置所示，經過對馬達電磁閥拆檢發現電磁閥閥芯處存在鐵屑，導致閥芯卡滯，馬達維持最小排量無法復位。支車狀態下測試右泵壓力10.5Mpa，遠小于不支車壓力值 ，是由于推土機處于非正常性轉彎狀態下，左側馬達相當于加載狀態，導致右側系統高壓。

圖6 馬達控制機構

　　3.2高速時嚴重跑偏

　　從市場反饋某臺靜液壓推土機工作2000h出現嚴重右跑偏故障。此類故障與案例一現象相反，低速時車速正常，當行駛速度在F4當以上時出現跑偏現象，并且隨著車速檔位升高跑偏程度越嚴重。

　　支車后測試發現在F4檔位以下時，左右馬達輸出轉數基本一致，說明泵排量調節整正常，并且馬達都處于最大排量狀態。但隨著檔位升高后兩側馬達差據變大，左側馬達速度繼續升高，右側速度隨著檔位升高變化不大維持在1400r左右。當達到最高F10時，左側馬達輸出為2600r/min。為了更準準的反應左右兩側閉式液壓系統輸出情況將整車同步功能關閉，結果是右側速度不變，左側達到約3000r/min屬于最高速的正常范圍，將同步功能關閉后可以判定左側系統無問題，至于兩次測試速度相差400r/min是由于同步同能將左側液壓系統的電流進行糾偏處理(正常情況下糾偏功能糾偏能力是有限的)的結果。對于右側閉式系統故障可以判定為馬達變量機構無動作。再進一步分析與馬達變量機構動作有關的部件。可能的原因有兩個，1為電磁閥閥芯卡滯在原位不動作。2.電磁鐵故障，導致電磁力不夠導致閥芯不動作。綜合分析及檢測方便性來進行，首先排查電磁鐵是否故障，通過檢測電磁鐵電阻發現現場電阻無窮大，正常值28歐姆左右。現場經過更換電磁鐵后，恢復正常。此故障原因即為電磁鐵故障導致馬達不能變量，導致高速時嚴重跑偏。

　　3.3高低速時嚴重跑偏

　　此類故障發生在對推土機其他機械故障檢修恢復后，起車行走推土機向左嚴重跑偏，推土機低速、高速全過程都存在，并且此類故障已經發生好幾例。

　　針對此故障，現場低速(低于F4)試車觀察推土機實際輸出情況，右側馬達輸出能達到理論值，可認為右側低速時正常，而左側馬達實際輸出小于理論值，可判定泵輸出流量有問題(馬達處于小排量，左側輸出會比右側塊，與實際現象相悖)。讀取故障時泵電流，發現左側泵電流明顯小于理論值，導致泵排量達不到要求值。

　　為了進一步確認是否控制器或泵內部硬件問題，進行了高速(泵最大排量，馬達最小)F10檔試車，同時檢測控制器電流輸出，發現電流能夠達到最大排量時對應電流，而左馬達電流要大于理論電流值，即馬達排量比理論大，而右泵和馬達電流基本正常。從高速試車及F4-F10區間車速是變化的，說明泵、馬達硬件本身不存在問題。綜上所述，低速時左泵電流低于理論值，高速時左馬達電流高于理論值，并且右泵馬達與理論值保持一致，這與控制策略中同步功能相矛盾，從圖5可知同步功能會根據左右馬達輸出轉數差別，進行電流調節，而現實情況右側閉式系統電流與正常值一致，沒有發生變化，從而有理由懷疑是否由于同步功能故障導致此類現象。進而將同步功能關閉試車，發現嚴重跑偏現象基本消失，長距離試車，發現輕微偏移，可認為跑偏原因是同步功能故障導致。但更換控制器后(同步功能程序是在控制器內部)，開啟同步試車故障依然存在，關閉同步功能后功能基本正常，說明同步功能故障不是由于控制器控制內部原因，進一步分析導致同步異常原因也可能是輸入信號錯誤導致，即傳感器采集信號有問題。最終檢查發現左右馬達速度傳感器線束插反，即在完成推土機維修后對馬達線束恢復時插反。由于線束插反，右側速度比左側快，導致控制器端口接收信號是左側比右側塊，在進行糾偏調整時，對左側進行了降速處理(正確應對右側調整)，在同步功能糾偏作用下推土機越糾越偏。其中取消同步，長距離測試有輕微偏移，也說明左右側閉式系統輸出是有差別的。

　　4.結論

　　通過市場反饋，目前靜液壓推土機嚴重跑偏主要由以上原因導致，重要對象主要集中在馬達本身的排查。其中對于電磁閥閥芯卡滯主要是油液清潔度不過關導致，油液清潔度要重點關注。對于電磁鐵故障導致高速跑偏故障，根據行業統計電磁鐵本身發生的故障非常低，但在市場中用戶經常對推土機改裝進行焊接操作，存在焊接時大電流對電磁鐵損壞的可能性。所以焊接時需要將電器件接插件拔掉。第三種主要是人為原因導致的，零部件本身不存在問題。針對這種原因建議在對設備進行維護時對涉及到的線束進行標記，防止恢復時插錯。