Controle de fluxo negativo e sensoriamento cruzado nas bombas principais da escavadeira: um guia de fluxo de sinal

Controle de fluxo negativo e sensoriamento cruzado nas bombas principais da escavadeira: um guia de fluxo de sinal

Pergunte a dez técnicos de escavadeiras como uma bomba Kawasaki K3V sabe destruir quando o operador solta os joysticks,e você vai obter oito respostas vagas sobre "o regulador sente pressão" e duas respostas confiantes, mas erradasA realidade é um pequeno e elegante circuito de controlo que envolve um orifício de desvio dentro da válvula de controlo principal (MCV), uma linha de sinal de baixa pressão chamada Pn,e duas portas de detecção cruzada no regulador que permitem que os dois grupos de bomba negociar binário entre si.

Este guia descobre esse ciclo passo a passo, no final saberá exatamente quais sinais viajam para onde, por que uma escavadeira com uma bomba perfeitamente boa ainda pode se recusar a produzir energia,e como o Controle de Fluxo Negativo (NFC), Controle de fluxo positivo (PFC) e Sensoriamento de carga (LS) diferem entre as três maiores arquiteturas hidráulicas do mercado: Kawasaki (Volvo, Hyundai, Kobelco, Case, Doosan), Rexroth (Liebherr,um pouco de Sany), e Komatsu CLSS.

1Por que as bombas de escavadeira precisam de um sistema de controle?
- O que é isso?

A bomba principal de uma escavadeira é uma unidade de pistão axial de deslocamento variável.0 a 224 L/min em um K3V112DT, enquanto o motor gira a uma rotação quase constanteO mecanismo é uma placa que se inclina entre 0° e cerca de 18°. O ângulo de inclinação é definido por um pequeno servo pistão cuja posição é comandada pelo regulador.

O regulador tem de responder a três perguntas, continuamente, dez vezes por segundo:

1Quanto fluxo o operador realmente quer agora?
2. Quanta pressão é exigida? (da carga sobre o braço, braço ou trilhos)
3. Quanto torque pode o motor fornecer antes de parar? (de RPM do motor e potência nominal)

A arquitetura de sinal utilizada para responder à pergunta 1 é o que separa NFC, PFC e LS.As questões 2 e 3 são tratadas por sinais de detecção cruzada e de mudança de potência que se sobrepõem a qualquer uma das três arquiteturas.

2Controle de Fluxo Negativo (NFC)
- Não, não, não.

A NFC é a filosofia de controle dominante em escavadeiras construídas com bombas tandem Kawasaki K3V e K5V que abrange quase todas as máquinas de 6 toneladas de Volvo, Hyundai, Kobelco, Case, Doosan, Sumitomo,e muitos outros.

2.1 O Orifício de Bypass

Dentro do MCV, a jusante de cada bobina de controle principal, há um orificio de sangramento calibrado (normalmente 1,8-2,5 mm) que conecta a linha de entrega da bomba à linha de retorno de baixa pressão.Quando todos os joysticks estão centrados e todos os bobinas principais estão fechados, o fluxo total da bomba não tem para onde ir, exceto através deste orifício de desvio de volta ao tanque.

A queda de pressão através desse orifício é chamada de sinal Pn. Ele sobe quando a bomba está tentando empurrar um monte de óleo através do bypass fechado (ou seja,quando o operador não está pedindo fluxo) e ele cai quando o operador abre uma bobina e desvia o fluxo para um cilindro ou motor.

2.2 A linha de sinal Pn

Uma linha hidráulica de pequeno diâmetro aproveita a pressão entre o orifício e a porta de retorno MCV e a transporta para a porta Pn no regulador da bomba.A pressão Pn saudável com joysticks centrados é de cerca de 25-35 bar; com qualquer joystick totalmente desviado, ele desce para 0-3 bar.

2.3 A resposta do regulador

Dentro do regulador, o Pn age sobre uma pequena bobina que desvia o servo pistão em direção ao deslocamento mínimo.

- Joysticks centrados → alto Pn → bomba vai para fluxo próximo de zero → muito pouca energia parasitária consumida
- Joystick puxado → orifício contornado pela bobina MCV aberta → Pn cai → os traços da bomba aumentam → o fluxo aumenta para corresponder à demanda

Isso é todo o loop NFC. Simples, mecânico, e porque o sinal é o inverso da demanda é a razão pela qual é chamado negativo.

2.4 Como a NFC falha silenciosamente

As falhas de NFC raramente desencadeiam um código de falha da máquina.

Erro NFC O que realmente aconteceu Sintoma de campo
Não, não, não, não.
Orifício de contorno alargado por desgaste ou contaminação. Pn permanece alto mesmo quando as bobinas se abrem. A bomba recusa-se a acertar → enfraquecer tudo.
O orifício de desvio obstruído. O Pn satura-se à pressão de alívio. A bomba bate ao máximo de força.
Pn sempre baixo, independentemente da demanda, bombear sempre com o curso máximo, queima de combustível, paragem do motor.
O regulador Pn pega na bobina. O sinal é ignorado. Perda aleatória ou excesso de fluxo, sem padrão.

Se o deslocamento da bomba nunca se alinha com a demanda do joystick, 80% das vezes a falha está no caminho do sinal Pn, não na própria bomba.

3. Cross-Sensing Como dois grupos de bomba compartilham um motor
- Não, não, não.

Um K3V ou K5V é uma bomba tándem: dois grupos de bomba de deslocamento variável em um eixo de entrada, compartilhando o orçamento de binário do motor.Enrolar um balde cheio (Bomba 1) enquanto balança a estrutura superior contra uma paragem dura (Bomba 2).

A detecção cruzada é a solução mecânica.

3.1 As portas P e Pi

Cada regulador K3V/K5V tem duas portas de entrada de pressão na mesma bobina de compensação:

- Ps self-pressure reada a pressão de entrega do grupo de bombas em que este regulador está montado.
- Pi - pressão cruzada - determina a pressão de entrega do outro grupo de bombas.

Quando a sua soma ultrapassa um limite (definido pela mola de limite de binário no interior do regulador),o compensador conduz o servo pistão para o deslocamento mínimo, diminuindo o fluxo da bomba e, portanto, o seu consumo de binário.

3.2 Por que isso importa

Como os dois reguladores estão interligados, os grupos de bomba negociam o binário em tempo real:

- Bomba 1 a alta pressão + Bomba 2 a baixa pressão → Bomba 2 permanece em curso completo, Bomba 1 é parcialmente destruída para proteger o binário do motor.
- Ambas as bombas a alta pressão simultaneamente → ambas destroem em quantidades iguais → o par total de absorção permanece abaixo da potência do motor.

Sem sensoriamento cruzado, todas as funções combinadas (elevação + balanço, escavação + trilha, etc.) bloqueariam o motor ou exigiriam um motor de grandes dimensões para garantir a margem.

3.3 A sobreposição de mudança de potência

Um solenoide EPPR (Electronic Proportional Pressure Reducing), accionado pela ECU da máquina, injeta uma pressão de distorção called Pf no mesmo carrete compensador.Pf aumenta ou diminui efetivamente o limiar de binário sob demanda:

- Modo de potência → ECU comanda alto Pf → limiar aumenta → bombas permanecem em deslocamento mais alto → mais força de escavação, mais combustível queima
- Modo Eco → comandos ECU baixo Pf → limiar cai → bombas destroem mais cedo → operação mais suave, melhor economia de combustível
- Anti-stall → motor RPM sensor cai abaixo de 1850 rpm → ECU corta Pf inteiramente → bombas destruem agressivamente para salvar o motor

Um solenoide EPPR morto, um arnês aberto ou um conector corroído bloquearão a bomba em qualquer modo que o Pf defina para o torque geralmente mínimo,que o operador experimenta como uma máquina que "não tem poder. "

4. NFC versus PFC versus Load Sensing
- Não, não, não.

Três filosofias de controle dominam a hidráulica móvel. Saber qual a máquina usa é importante quando você especifica bombas de substituição, reguladores de fonte, ou diagnosticar comportamento estranho.

Atribuição Controle de Fluxo Negativo (NFC) Controle de Fluxo Positivo (PFC) Sensor de Carga (LS)
- Não, não, não.
A direcção do sinal diminui à medida que a procura aumenta. O sinal aumenta à medida que a procura aumenta. A pressão de carga detectada retorna.
♫ Fonte de sinal ♫ ♫ Desvia o orificio a jusante do MCV ♫ ♫ Pressão do piloto do joystick ♫ ♫ Portão do atuador de maior carga ♫
♫ Energia de espera ♫ ♫ Muito baixa (bomba destruída) ♫ ♫ Baixa (bomba destruída) ♫ ♫ Muito baixa (bomba destruída) ♫
Velocidade de resposta Velocidade média depende do orificio Velocidade rápida lê a intenção do operador diretamente Velocidade rápida lê a carga real
Coordenação multifuncional. Bom com sensores cruzados. Excelente. Excelente.
♪ Marcas típicas ♪ Kawasaki K3V/K5V, a maioria dos OEMs asiáticos ♪ Kawasaki K3VG, Doosan Smart Power ♪ Rexroth A11VLO/A8VO, Komatsu CLSS
Complexidade do retrofit. Baixo MCV de troca e grupo de bombas. Médio precisa do toque do joystick. Alto precisa da linha LS para cada atuador.
Melhor para escavadeiras de 6-40 t. Mini escavadeiras de alta precisão. Excavadoras-carregadoras, carregadoras de rodas, guindastes.

4.1 Quando é importante para o abastecimento do mercado pós-venda

Uma bomba K3V do mercado pós-venda construída para uma máquina NFC não funcionará corretamente em uma máquina PFC, mesmo que ela se ligue e as portas se alinhem o dimensionamento do orifício interno do regulador é diferente.Sempre combinar a variante do regulador para a filosofia de controle original da máquinaEm caso de dúvida, fazer referência cruzada ao código completo da placa de identificação (por exemplo, K3V112DTP-1XER-9N-2AL, onde 1X denota uma variante do regulador NFC).

5. Diagnóstico de Campo
- Não, não, não.

O único hábito mais produtivo ao diagnosticar os bilhetes de "bomba fraca" em uma escavadeira movida por K3V / K5V é rastrear sinais nesta ordem:

1. Pn na porta de regulação
2. Ps na porta de regulação
3Uma linha Pi bloqueada desativa a sensoriamento cruzado e permite que o motor pare sob cargas combinadas.
4. Pf na porta do regulador ¥ medida com a máquina em cada modo selecionado pelo ECU. Pf deve aumentar 5-8 bar entre os modos eco e potência. Um Pf plano significa que o solenoide EPPR ou sua fiação está morto.

5. Fluxo de escoamento de caixa para o procedimento de eliminação completa dos processos.

Este fluxo de trabalho baseado no primeiro sinal fecha a maioria dos bilhetes de bomba fraca em menos de uma hora e evita substituições desnecessárias de bomba.

6Perguntas Frequentes
- O que é isso?

O Controle de Fluxo Negativo está obsoleto agora que o Load Sensing existe?
Não. A NFC domina o segmento de escavadeiras de 6-40 toneladas porque é mecanicamente mais simples, mais barata para ser mantida no campo e não requer mangueiras adicionais além da linha Pn.LS é preferido em máquinas multifunção, como retroescavadeiras e carregadoras de rodas, onde a partilha de fluxo é mais importante do que a economia de combustível.

Posso converter uma máquina NFC num sistema de detecção de carga?
Tecnicamente sim, mas a adaptação requer uma nova bomba, um novo MCV com circuitos de transporte LS e linhas de piloto LS para cada atuador.Não recomendado.

Porque é que a minha máquina tem potência total quando está fria, mas pouca potência quando está quente?
Dois suspeitos principais: (1) fugas internas que aumentam com a temperatura do óleo (verificar com um ensaio de fluxo de escoamento de caixa a 55 °C),ou (2) um solenoide EPPR cuja resistência da bobina flutua com a temperatura e reduz o sinal PfTeste a resistência da bobina tanto a frio como a quente.

Qual é a diferença entre o circuito piloto e o sinal Pn?
O circuito piloto é uma alimentação constante de 35-40 bar que empurra as bobinas principais do MCV quando o operador move um joystick.O sinal Pn é uma linha de feedback variável 0-35 bar que diz ao regulador da bomba quanto fluxo não está sendo usadoSão duas redes de baixa pressão completamente independentes.

Funciona a detecção cruzada se apenas um grupo de bombas for substituído?
Sim, desde que a bomba de substituição tenha um regulador com o tamanho correspondente da porta Ps/Pi e a taxa de mola de limite de binário.Misturar uma bomba Reman com uma variante de regulador ligeiramente diferente desequilibrará a negociação de binário e causará parada do motor ou desgaste assimétrico.

7Resumo.
- O que é?

Uma bomba hidráulica de escavadeira não é uma caixa preta. É um negociador mecânico que lê quatro sinais Pn, Ps, Pi, Pf e ajusta uma placa de espada em resposta.Compreender esses sinais transforma "a bomba é fraca" de um palpite em uma árvore de decisãoRastreia os sinais em ordem, verifica cada um e só depois procura a chave inglesa.

Para assistência técnica na selecção da bomba de substituição K3V, K5V, A8VO ou HPV correta com uma variante de regulador correspondente para a sua máquina,Contacte o nosso escritório de engenharia com o código completo da placa e o número de série da máquina.