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1、毕 业 论 文题 目：卡特彼勒320C液压挖掘机行走系统工作原理及故障排除系 别 电子机械工程系年级专业 05级汽车检测与维修班学号 200530101116学生姓名 农达考指导教师 刘剑锋李剑功完成时间2008年5月20日贵港职业学院目录摘要2一、 卡特彼勒320C液压挖掘机简介21.1卡特彼勒挖掘机的基本结构21.2行走系统的结构组成及特点2二、 卡特彼勒320C液压挖掘机行走系统32.1行走系统的液压原理32.2行走系统高低速液压原理42.3行走速度自动变化液压原理4三、 卡特彼勒320C行走系统主要控制元件的工作原理53.1排量控制阀53.2直驶控制阀53.3柱塞马达73.4行走平衡阀
2、8四、 卡特彼勒320C挖掘机行走慢、无力的诊断与排除94.1所有执行机构均无力94.2只有行走机构无力10总结11致谢11参考文献11附录11卡特彼勒320C液压挖掘机行走系统的工作原理及故障排除摘要：本文简单介绍了卡特彼勒320C液压挖掘机的基本结构和行走系统的结构组成及特点，重点论述了行走系统的液压工作原理和主要控制元件的工作原理，及该系统所有执行机构均无力和只有行走机构无力故障及其排除方法。关键词：挖掘机；液压系统；工作原理；行走系统；故障诊断一、 卡特彼勒320C液压挖掘机简单介绍图1挖掘机系统组成1配重 2发动机罩盖 3散热器和油冷却器 4发动机 5空气过滤器 6电池 7操作者座椅
3、 8液压油箱 9操作杆 10燃油箱 11驾驶室 12回转轴承 13储物箱 14回转节 15臂油缸 16大臂.17小臂油缸 18小臂 19铲斗油缸 20连杆 21动力连杆 22铲斗 23履带 24引导轮 25履带调整器 26履带支重轮 27托带轮 28带马达的终传动 29泵 30带马达的回转驱动 31回油过滤器 32控制阀1.1卡特彼勒挖掘机的基本结构：挖掘机基本结构由发动机、液压系统、电控系统、回转系统、行走系统、监控系统等组成，如图1所示。1.2行走系统的结构组成及特点：卡特彼勒320C挖掘机的行走系统包括：行走马达；行走平衡阀；排量控制阀；行走速度电磁阀；先导泵；液压泵；液压马达；直驶比例
4、减压阀；先导阀；柱塞马达；行走停车制动器；卡特彼勒320C液压挖掘机行走装置的主要特点是：采用负流量控制系统，因为它能够充分利用发动机功率，根据负荷的大小自动调节泵的流量，自动地适应外载的变化，以降低无用的液压损失，减少系统发热、节能降耗。但是同时存在流量波动大、响应时间长及可操纵性能差等缺点。二、 卡特彼勒320C液压挖掘机行走系统2.1行走系统的液压原理320挖掘机行走速度有两个方法来控制:一是通过行走速度控制开关来调整;二是通过行走操纵杆来调整.320挖掘机行走系统的液压原理由右油泵的输出流量经回转节流到右行走马达。左油泵的输出流量经回转节流到左行走马达。油泵输送的油流使行走马达旋转，行
5、走马达的扭力传递至最终传动。最终传动中齿轮减速则行走马达的旋转速度降低。最终传动使扭力增加，旋转力通过链轮驱动履带。当操作两个行走操纵杆时，先导系统油压从行走先导控制阀经导管流到左行走控制阀和右行走控制阀。先导系统油压使两个行走控制阀中的滑块向上移动，行走控制阀让右油泵和左油泵输送的液压油流向回转节。回转节把上部旋转结构输送的液压油送到下部结构中，流到左行走马达和右行走马达。向右和向左行走控制的方式相同，以左行走控制为例，说明向右向左两种行走控制的操作。当左行走踏板移到向前行走位置上时，来自先导控制阀的先导系统油压经先导管流向左行走控制阀。左行走控制阀中的滑阀向上移动，中位旁通油道中由左油泵输
6、送的液压油流经信道、左行走控制阀、信道、管路、回转节和管路到达左行走马达。行走操纵杆移动到最大位置时会改变行走速度。行走速度开关可以设置在低速位置或者高速位置。当行走速度控制开关设置在低速位置时，监视器的预设信息显示区会显示低速标志。当行走速度控制开关设置在高速位置时，监视器的预设信息显示区会显示高速标志。在平面上行走或缓慢下坡过程中，行走速度设置在高速位置，可以获得高机动能力.左油泵输送的液压油进入左行走马达，经平衡阀（8）和信道（5）流向马达旋转组件（3）。同时，部分左油泵输送的液压油经信道（7）和制动器先导阀（6）流向停车制动器（10），停车制动器放松，马达旋转。图2 左行走马达（高速或
7、低速）2.2行走系统高低速液压原理（如图所示）当行走开关设置在低速位置时，一个电信号被送到发动机泵控制器（C）。发动机泵控制器不替行走速度电磁阀（48）通电，先导系统油压未经先导管（27）流到排量控制阀（12），因此，排量控制阀中的滑阀不移动。信道（5）中部分由左油泵输送的液压油经信道（13）和排量控制阀流（12）向斜盘控制柱塞（9）。结果，斜盘控制柱塞（9）使斜盘（2）移动到最大排量位置。同时，作用于斜盘控制柱塞（4）的液压油流进行走马达的箱体排油系统。马达旋转组件（3）旋转一周置换的液压油流增加，左行走马达转速降低，左侧履带运动减慢，使牵引力增强。当行走速度控制开关设置在高速位置时，一个电
8、信号被送到机器的发动机泵控制器（C）。压力传感器的也把一个电信号送到发动机泵控制器。如果行走负载低且油泵输送压力低于特定压力，发动机泵控制器则会替行走速度电磁阀通电，先导系统油压经行走速度电磁阀（48）和管路（27）流向排量控制阀（12），排量控制阀中的滑阀移动。部分左油泵输送的液压油经排量控制阀流向斜盘控制柱塞（4），斜盘控制柱塞（4）使斜盘（2）向最大排量位置移动。同时，作用于斜盘控制柱塞（9）的液压油流进行走马达的箱体排油系统。马达旋转组件（3）旋转一周置换的油流减少，左行走马达的转速增加，左侧履带的运动速度加快。来自马达旋转组件（3）的回油流经信道（11）、平衡阀（8）、管路和回转节，
9、然后经管路、左行走控制阀、回油信道和回油管流向液压油箱。右行走马达接收右油泵输送的液压油，它在高低速位置上运行方式与左行走马达相同.2.3行走速度自动变化液压原理当行走速度开关设置在高速位置时，用于检测到油泵输送压力的压力油泵负载的变化。如果压力传感器检测出高于负载，行走速度则会自动调整到低速。如果压力传感器测出低负载，行走速度则自动调整到高速。右油泵输油压力传感器监测右油泵的输油压力，左油泵输油压力传感器则监测左油泵输油压力。当行走速度控制开关设置在高速位置且行走负载低时，马达排量小。如果油泵负载增加，油泵输油压力也会增加。当油泵的输油压力达到某个特定压力值时，压力传感器把一个电信号送到发动
10、机泵控制器，该控制器使行走速度电磁阀断电，因而阻塞了先导系统供给排量变量阀的液压油。此时，控制泵斜盘倾角发生变化。行走马达中马达旋转组件旋转一周置换的油流增加，行走马达转速降低，行走速度自动变成低速。当油泵负载减轻且行走速度开关设置在低速位置时，压力传感器信号使发动机泵控制器接通行走速度电磁阀。先导压力使排量控制阀移动，让马达旋转组件变换到最小位置。马达旋转组件旋转一周置换的油流减少，行走速度自动转换成高速。机器自动变换行走速度的能力可达到较佳的高速运行性能和较优良的牵引控制能力。三、 CAT320C行走系统主要控制元件的工作原理3.1排量控制阀小排量变换操作：如果按下控制面板上的行走速度控制
11、开关，显示区上出现高速标志，机器则处在高速模式。在这种情况下，来自行走速度控制开关的输入信号被送到发动机泵控制器。泵输出压力传感器也提供一个输入信号送给发动机泵控制器。当行走负载小且泵输出压力低于特定值时，来自泵输出压力的传感器的输出信号低于特定值，使发动机泵控制器替行走速度电磁圈通电。在这种情况下，行走速度最高。大排量变换操作：当行走马达中的斜盘角度增加时，行走马达的排量也增加。在下述两种情况下，行走马达中的斜盘角度增加而行走速度降低：l 当油泵压力增加时，行走马达中的斜盘角度增加，行走速度降低。l 当按压行走速度控制开关使机器运行于低速模式时，行走马达中斜盘角度增加，行走速度降低。3.2
12、直驶控制阀图 直驶控制阀NEUTRAL(空档)位置在行走过程中，即使有回转节操作或机具操作，利用直驶控制阀也可以维持直线行走。直驶控制阀也可改善铺管机控制或原木铺设。当机器行走而不进行回转节操作或机具操作时，向左行走的压力开关和向右行走的压力开关处于“ON”的状态，机具、回转节压力开关处于“OFF”的状态。右侧油泵输送的机油经右行走控制阀流到右行走马达。左侧油泵输送的机油经直驶控制阀和左行走控制阀流到左行走马达。由于两个行走回路时分开的，机器继续直线行走，除非右侧履带之间的行走阻力不同。直驶系统确保在行走过程中，如果进行其它回路的操作，机器能保持直线行走。右侧油泵和左侧油泵供油给行走马达，也供
13、油给回转节操作或机具操作。在行走过程中，如果油机具操作或回转节操作，供给每个行走马达的机油将不同，使右行走马达和左行走马达以不同的速度旋转，转速不同会使机器转向。启用直驶控制阀时进行下面的动作：l 向左行走压力开关和向右行走压力开关处于ON的状态。l 机具、回转节压力开关处于ON的状态。l 右侧油泵供油给向左行走回路和向右行走回路以平行驱动两个马达。l 回转节油路和机具油路接收左侧油泵的机油。机器行走时，回转节油路和机具油路不需要大量的油流量。回转节油路和机具油路以低速运行，使机器的运转稳定。剩余的机油则由向由行走油路和向左行走油路共享。直线行走电磁阀通电，先导油流过直线行走电磁阀到达直线行走
14、控制阀的右端柱塞腔（6），先导压力克服弹簧（7）的作用力使阀芯（12）向右移动。此时右泵输出的油流过油管（10）和油道（11）到直线行走控制阀分为两路，一路经中央旁路通道（2）进入左行走控制阀，另一路经过中央旁路通道（3）进入右行走控制阀。左泵输出的油流经油管（9）和油道（8）分为三路，一路流过并行进给通道（1）进入回转、小臂I、大臂II控制阀，另外一路流过油道（16）进入并行进给通道（4）到附件、铲斗、大臂I、小臂II控制阀。另外从左泵出来的一部分油流过阀芯（12）中的节流口（18），打开单向阀（15），流过油道（17）到达中央并行通道和右泵的油结合，使左右行走加快。此时左右行走马达是由一个
15、油源供油，在左右履带阻力相同的情况下，左右行走速度相同，保证直线行走。 图() 柱塞马达3.3柱塞马达图5 柱塞马达排量变换控制油路 图6 柱塞马达配油盘行走马达可分成如下三个组件（如图4所示）：l 旋转组件，包括如下部件：主动轴(1)、滑块(5)、保持器(6)、缸筒(7)、导管(18)、分隔器(19)、弹簧(20)和活塞(21)。l 停车制动器组件，包括如下部件：活塞导引装置(8)、制动器先导阀(12)、摩擦盘(22)、分离器板(23)、制动器弹簧(26)和制动器活塞(27)，l 排量控制阀组件，包括如下部件：活塞(3)、单向阀(9)、单向阀(10)、活塞(17)和排量控制阀(34)。油泵输
16、送的油量取决于行走方向。油泵输送的机油经过孔(30)或(31)流入行走马达，再被迫经过孔(31)或(30)流出行走马达。箱体排油经过缸盖(15)的排油口(29)流向液压油箱在向前行走过程中，左侧油泵输送的机油通过孔（30）流入左行走马达。来自孔（30）的机油流经缸盖（15）上的信道（11）和气门盘（14）中的信道（25），然后流经缸筒（7）的信道（24），迫使活塞（21）向左移动。滑块（5）与活塞相连。滑块（5）和活塞顺着板（4）的表面在上止点与底部中心之间滑动，并随着缸筒（7）转动。左侧油泵输送的机油经过气门盘（14）的信道（25）进入活塞（21）的信道（11）释放，然后流经气门盘（14）的
17、信道（35），再流经孔（31）。缸筒逆时针旋转。主动轴（1）与缸筒（7）以花键配合。向前行走时，轴与左行走马达的缸筒按逆时针方向旋转。倒退行走时，孔（30）的作用类似回油口，孔（31）的作用类似供油口。左行走马达顺时针旋转。当右行走马达接收右侧油泵通过孔（30）输送的机油时，马达顺时针旋转，向前行走。当右侧油泵输送的机油流经孔（31）时，右行走马达逆时针旋转，倒退行走。3.4行走平衡阀图（）左行走马达和行车制动器阀(1)交叉溢流阀（倒退行走）（16）交叉溢流阀（向前行走）（22）孔（向前行走供油口）（28）控（倒退行走供油口）（33）平衡阀（35）行走平衡阀（36）左行走马达行走平衡阀(35)
18、包括平衡阀(33)、交叉溢流阀(1)和交叉溢流阀(16)。行走平衡阀用螺栓固定在行走马达上，具有以下四项功能：l 行走平衡阀可避免停止行走时的冲击载荷。l 行走平衡阀可避免机器在斜面上向下行走时速度过快。l 行走平衡阀可防止气蚀。l 行走平衡阀可把部分机油送到停车制动器中以松开制动器。四、 CAT320挖掘机行走慢、无力的诊断与排除4.1所有执行机构均无力 （）操作操纵手柄，如没有听到发动机加油的声音，可通过打开自动控制系统维修程序的数据输出（也可拔出压力继电器接头，操纵控制手柄，用万用表检查压力继电器，正常应接通），操纵控制手柄，检查压力继电器是否失效，如失效则更换，否则检查发动机转速，如转
19、速不正常则检查维修发动机；（）检查系统是否有空气，如有则进行排气；（）检查吸油滤清器是否堵塞，堵塞则更换滤清器；（）检查泵的出油管是否通畅；（）检查先导压力：在先导压力测压点上接上6000kpa的压力表，看压力表是否符合规定（标准为3450kpa）,如不符则调节先导压力控制阀，若调不起则检查先导压力控制阀：阀芯是否磨损（更换或维修）、调节弹簧（标准长度为53.8mm）疲劳或折断（更换弹簧）、是否卡住（清除异物），正常则可能先导齿轮泵有故障，维修或更换齿轮泵；（）检查安全阀压力：在两泵的测压口接上两个60000kpa 的压力表，然后卡住履带，操作行走先导手柄，如泵的压力不正常(标准34300kp
20、a)，则调整主安全阀压力至规定值，如压力不能提高，则检查并排除主安全阀故障，主要有：，安全阀阀芯锥面被异物卡在开的位置（清除异物）；，调节弹簧疲劳或折断（更换弹簧）；，安全阀密封锥面磨损严重，关闭不严（修复或更换），阻尼孔堵塞（清除堵塞，如泵的压力正常进行下一步：（）检查换档压力如果太高则会使泵的流量过小，造成动作缓慢无力，可在换档压力测压口接上6000kpa 的压力表，启动维修程序，看显示屏所显示的数据是否正常、与压力表的读数是否相等，如不正常，可通过维修程序进行调整，如不能调则检查清洗比例阀，排除比例阀的故障，若比例阀正常而换档压力无法调整则进行电气系统的故障排除；（）检查两条逆向流量控制
21、油管是否堵塞（或液控活塞是否被卡），如堵塞则清除（解除卡滞）；（）检查泵的流量：发动机转速1800rpm ,输出压力9800kpa ，则流量为180L/mim ,使用极限为170L/min ，如流量太小，可调节泵的流量调节螺栓来调整流量。如无法达到要求，则可能，配油盘与铜缸体配合面磨损（研磨配合面）；，压紧弹簧疲劳或折断；，柱塞与孔配合间隙太大（维修或更换柱塞与铜缸体）；，泵伺服活塞卡在小流量位置（清除异物）；，伺服阀发卡（清除异物）；，伺服阀弹簧疲劳或折断（更换）；4.2只有行走机构无力 （1）操作行走控制手柄，听发动机声音，如没有听到发动机加油的声音，可通过打开自控制系统维修程序的数据输出
22、（也可拔出压力继电器接头，操纵行走控制手柄，用万用表检查压力继电器，正常应接通），操纵行走控制手柄，检查压力继电器是否失效，如失效则更换，否则检查维修发动机；（2）行走先导油压低，检查行走先导压力，把行走压力开关接头上面的螺塞拧出，接上6000kpa的压力表，操作行走先导手柄（推到底应大于3000kpa，部分推应1800kpa左右），不正常则检查维修或更换先导阀，主要是，行程不够（调整），调压弹簧太软（更换），阀杆卡住或磨损（清除堵塞物或维修，更换）；（3）检查互射式溢流阀压力，在前后泵的测压口接上60000kpa的压力表，卡住履带，操作行走操纵杆，正常压力应发36800kpa，如压力不正常则
23、试调互射式溢流压力，如不能调高则检查互射式溢流阀，主要检查调压弹簧是否疲劳（更换）和密封锥面（研磨），如被异物卡住则清除异物，若互射式溢流阀正常而压力调不高，则进行下一步，（4）检查中央回转接头的泄漏情况，把左（右）边的两个高压管接头拆开并用堵头堵住，操纵行走操纵杆，如果回转接头的两个油口有大量的油流出，说明泄漏严重，维修更换密封件（或回转接头），正常则进行下一步；（5）检查马达泄漏：拆开马达泄油管，从泄油口接一根油管到一个容器中，操纵行走操纵杆，如泄漏严重，则维修更换马达，马达泄漏量为在20000kpa压力下，每分钟不超过15L，（也可这样检查，拆开马达高压油管，用堵住，读出压力值，如压力比
24、原来高，则为马达泄漏）。（6）检查多路阀，如果多路阀阀杆被卡在半关闭的位置或配合间隔太大泄漏严重将会造成动作无力，前一种清除异物即可排除，（后一种则需修配阀杆阀套，检查多路阀的泄漏情况也可用如下方法，拆下泵的逆向流量控制管接头，接上三通接头和6000kpa 压力表，行走操纵手柄推底，根据我的经验，压力表读数小于200400kpa仍属正常，此法仅作比较用）；（7）制动解除不彻底，不能完全解除的原因主要有：A.制动先导阀被异物卡住（清除），B.制动缸油封损坏泄漏（更换密封件），C.平衡阀至制动先导阀油道堵塞（清除），如都正常则可能马达轴承或减速机构卡滞，检查并清除异物。我们在维修实践中曾经碰到这样
25、的情况，行走无力且发动机有失速倾向，按第2中的（1）和第3中的（4）进行检查，发现压力继电器失效，回转接头密封件全部碎烂，吸油滤清器被密封件的碎片堵塞，经过更换密封件，清洗液压系统，工作正常，再有一例，有一台CAT320挖掘机出现这样的情况，当陷在泥中转弯时，即无法进行，其他都正常我们经过检查发现压力都正常，后来了解到因高压油管裂，工地的维修人员一时买不到正厂件，用其它件更换，此后就出现此故障，我们认为可能是油管通流面积略小，其他动作变化不明显，平地转弯和爬坡也正常，可是碰阻力很大的转弯时，就转不动，更换正厂件油管后工作完全正常。五、 总结在写论文过程中,也是一个学习的过程,使我对所写方面掌握
26、更全面更清楚。通过这次写作,我对卡特彼勒320C液压挖掘机的基本结构，行走系统的结构组成以及行走系统的工作原理和排量控制阀、直驶控制阀、柱塞马达、行走平衡阀等结构液压原理有了进一步的了解,也让我懂得了要在工作中不断学习不断进步.挖掘机的行走慢、无力是一种常见的故障。维修人员要在瞬间中诊断该故障，也不是个简单的问题。因为该系统故障其成因复杂，涉及面广，对维修人员诊断造成一定的困难。本文对卡特彼勒320C液压挖掘机行走慢、无力的原因进行了全面的分析，优化了诊断的程序。六、 致谢 首先，非常感谢信昌公司能给我进入信昌公司工作和提升自己平台的机会。在顺利完成此篇论文之时，我首先要感谢的是那些给予我帮助
27、和指点迷津的人，特别是信昌公司的徐正富老师、钱金永老师、李剑功老师、黄亮老师和顺德职业技术学院的范爱民老师、贵港职业学院的刘剑锋老师以及贵港职业学院电子机械工程系的领导们和老师们等，他们能在百忙中细心地指导我写论文，教会我如何查找阅读信昌公司的维修资料，并为我论文的修改提供宝贵的意见。与老师、同学进行学术交流是我人生的一大乐事，这使我懂得了学习之道，做人之道，终生受益。在此也感谢本文参考文献的所有作者和单位。同时，由于本人的水平和参与实践的机会有限。文中提到一些诊断方法可能与实际操作有出入或有错漏之处，请给予指正。谢谢！参考文献1 王定祥现代工程机械柴油机北京：机械工程出版社2 程磊工程机械与维修北京：机械工程出版社，2003,73 卡特彼勒内部资料，2002.44 农业专家在线，2008.1.13 附录1bar100000pa=100kpa11