ZX450型挖掘机的液压和电子控制系统

ZX450型挖掘机采用了先进的电子控制技术，其特点如下：采用集中式电子控制系统；应用了具有创新意义的信号控制阀；主泵变量控制系统为全电子控制模式。

ZX450型挖掘机的液压及电子控制系统的组成如图1所示。液压控制系统主要由操纵阀、信号控制阀和主换向阀组成，用于实现基本的操纵功能；电子控制系统主要由主控制器（MC）、各种传感器、开关盒，以及主泵控制电磁阀、辅助阀控制的电磁阀和油门马达等执行元件组成。

1.电子控制系统

如图2所示，该挖掘机采用集中式电子控制系统，由MC对发动机、主泵和电控辅助阀进行统一控制。其中，输入信号包括开关选择信号、操纵状态感应信号和运行状态监视信号。输出信号主要有，发动机油门控制信号、主泵控制信号和辅助阀控制信号。机器工作时，MC对所有的输入信号进行动态处理，实时输出相应的控制信号，并通过执行元件实现各种控制功能。

图1　ZX450型挖掘机液压及电子控制系统框图

A、B——主泵　PSA、PSB——主泵比例控制压力　n——发动机转速
P1、P2——主泵输出压力　A1、A2——主泵斜盘角度　SH——回转制动解除压力
MV——行走速度控制　T——发动机水温　SW——回转信号
TR——行走信号　SL——直行阀信号

MC设有监视和诊断接口，具备系统自诊断和参数监测功能，可通过操作仪表盘或使用专用的诊断仪(Dr.ZX)读取存储的故障代码、实施运行参数监测和进行其他设定。另外，电控系统还装备了专门的信息控制器(ICX)，负责对运行参数进行记录和存储，用户可使用Dr.ZX把存储的数据下载到电脑上进行浏览和分析，若装上GPS还可实现异地数据下载。

2.先导操纵信号控制系统

先导操纵信号控制系统的作用是，感知挖掘机的各种操纵状态，输出各种控制压力信号。该机的先导操纵信号控制系统的所有功能都集中在一个高度集成化的部件——信号控制阀内，该阀的工作原理如图3所示。它安装在先导操纵阀和主换向阀组之间，通过多级组合梭阀感知挖掘机不同的操作状态，并利用集成在阀内的比例阀或开关阀输出各种控制压力。

在以往的机型中，主泵排量比例控制压力是由安装在主换向阀组空挡通道末端的泵控制阀产生的，而ZX450型挖掘机的两主泵排量比例控制压力PSA和PSB则直接由信号控制阀产生，且其值的大小与每个主泵所对应换向阀的先导操纵压力成正比。但在挖掘机作复合操纵时，则只选其中最高压力的那一路。

另外，回转制动解除压力(SH)、直行阀控制压力(SL)也由信号控制阀产生，而回转和行走动作信号(SW和TR)则由安装在此阀壳体上的压力传感器直接转换成电信号输入MC。

3.主泵控制系统

ZX450型挖掘机的主泵控制系统如图4所示。它采用全电子控制模式，即所有的控制和监视信号都转化为电子信号输入MC，再由MC向每个主泵输出控制信号(控制电流)，以实现对主泵排量的动态控制。在这种全电子控制模式下，每个主泵的排量只与其控制电流有关，且与控制电流成正比关系。主泵的控制电流为250～270 mA， 对应的排量为50～200 mL/r。

图2　ZX450型挖掘机电子控制系统框图

挖掘机工作时，MC通过监视主泵排量比例控制压力(PSA、PSB)、主泵输出压力(P1、P2)、发动机转速(n)和各种选择及操纵信号，以及实际的运行参数，实时计算出主泵排量控制电流(I1、I2)，并通过比例减压电磁阀EV1和EV2成正比地转换为伺服阀的控制压力，伺服阀再将控制压力成正比地转换为伺服活塞的工作位置(即斜盘角度)。同时，安装在泵体两侧的斜盘角度传感器又及时地把斜盘角度信号(A1、A2)反馈回MC，由此组成一个闭式控制系统。

全电子控制模式有助于实现更精确的控制和更丰富的控制特性，ZX450型挖掘机主泵控制系统所具备的控制特性包括比例控制、双泵总功率控制、恒扭矩控制、经济模式控制、恒压控制、回转功率降低控制、发动机过热保护控制和附件模式控制等共8种。

图3　ZX450型挖掘机信号控制阀

SH——回转制动解除压力　ＰSA——泵A排量比例控制压力　ＰSB——泵B排量比例控制压力　PI——控制泵压力源
PH——控制泵全流量(仅预热状态)　SW——回转信号
TR——行走信号　SL——直行阀信号

4.使用维修注意事项

由于ZX450型挖掘机采用了大量的电子及电气控制元件，而且主泵控制完全依赖于电子系统，因此在使用维修过程中应特别注意对电器元件和线路的保护。具体要求和建议如下：

(1)避免冲洗电器元件集中的驾驶室后部，以免使电子或电器元件进水失灵。

(2)在机上进行焊接时，应先拆除蓄电池的搭铁线，以避免产生感应电流损坏电子元件。

(3)不要进行交叉对调线路的试验，只能采用对调相同的电子或电器元件的方法。

(4)“发动机学习”按钮，即重新定位油门开关。此开关在正常工作时不要拨到“E”位，否则在工作中会出现油门失控现象。

(5)建议用户购置ZX系列通用的电控系统诊断仪Dr.ZX。它能够非常方便地读取故障代码，实现运行参数监视和进行部分参数的调整及设定，还可以把储存在ICX上的监视数据下载到电脑上，对用户了解机器的运转状况非常有利。

图4　ZX450型挖掘机主泵控制原理图

A、B——主泵　C——控制泵　n——转速信号　P——压力传感器　P1、P2——主泵输出压力
A1、A2——主泵斜盘角度　PSA、PSB——主泵排量比例控制压力　EV1、EV2——比例减压电磁阀
V1、V2——主泵伺服阀　I1、I2——主泵排量控制电流

(6)MC损坏时，机器将完全无法工作(主泵始终处于最小排量状态)。应急时，可直接向主泵排量电磁阀输入12 V的直流电(即单个蓄电池)使主泵处于最大排量状态，但此法只能短时间使用，否则有可能烧坏电磁阀或导致主泵损坏。

(作者地址：广东省增城市新塘镇 广东水电二局机械设备公司　511340)