Koparki Komatsu, pomimo swojej reputacji niezawodnych maszyn, mogą czasami sprawiać problemy. Jednym z często zgłaszanych problemów jest spadek wydajności i spowolnienie działania maszyny po osiągnięciu przez nią odpowiedniej temperatury roboczej. W przypadku koparki Komatsu PC200-6, problem ten objawia się osłabieniem całej maszyny i spowolnionym ruchem po rozgrzaniu. Aby zdiagnozować i rozwiązać tę usterkę, konieczne jest dogłębne zrozumienie zasady działania układu hydraulicznego oraz systematyczne badanie potencjalnych przyczyn.
1. Analiza Zasady Działania Układu Hydraulicznego
Koparka hydrauliczna Komatsu PC200-6 wyposażona jest w dwupompowy, zmienny układ hydrauliczny z dwoma obwodami. Pierwsza pompa obsługuje ruchy lewe, podnoszenie wysięgnika i ruch łyżki, podczas gdy druga pompa odpowiada za ruchy prawe, obrót i ruch ramienia. Zespół pompy głównej, składający się z dwóch pomp, zaworu PC (sterującego wydatkiem) oraz zaworu LS (sterującego obciążeniem), łączy się poprzez kolektor z głównym zaworem sterującym. Pozwala to na płynne sterowanie pracą poszczególnych elementów roboczych.
W układzie hydraulicznym koparki PC200-6 zastosowano zamknięty system wykrywania obciążenia (CLS9). Schemat zasady sterowania przepływem wyjściowym pompy głównej w takim systemie przedstawia zależność między ciśnieniem w układzie a wydatkiem pompy.
Kluczową rolę odgrywa tutaj zawór LS (wykrywający obciążenie i sterujący przepływem). Jego działanie opiera się na ciśnieniu z pompy głównej (p) oraz ciśnieniu wyjściowym z zaworu roboczego (p% Pis). Różnica ciśnień (△ pis = p% - p%s) steruje wydatkiem pompy głównej. Zjawisko to nazywane jest różnicą ciśnień zaworu LS (△ ps).
1.1. Zależność między Różnicą Ciśnień a Wydatkiem Pompy
Zależność między różnicą ciśnień na zaworze LS a wydatkiem pompy głównej (Q) jest kluczowa dla zrozumienia problemu:
- Gdy różnica ciśnień (△ pis) na zaworze LS jest niższa od zadanego ciśnienia (zwykle 2,2 MPa), kąt wychylenia mechanizmu zmiennej pompy głównej zwiększa się, co skutkuje wzrostem przepływu oleju.
- Gdy różnica ciśnień (△ pis) na zaworze LS jest wyższa od ciśnienia zadanego, kąt wychylenia mechanizmu zmiennej pompy głównej maleje, zmniejszając przepływ oleju.
Wielkość △ pi zależy od stopnia otwarcia zaworu roboczego.
1.2. Proces Pracy Pompy Głównej
Proces sterowania wydatkiem pompy głównej można opisać w następujących krokach:
- Położenie neutralne głównego zaworu roboczego: Ciśnienie pompy głównej (p) działa na jeden koniec zaworu LS, podczas gdy ciśnienie z rury spustowej (ciśnienie rufowe LS) działa na drugi koniec. W tym stanie, gdy główny zawór roboczy jest w położeniu neutralnym, różnica ciśnień na zaworze LS jest większa, co powoduje przesunięcie suwaka LS w prawo. Duża wnęka serwotłoka łączy się z kanałem olejowym pompy głównej, a kąt wychylenia mechanizmu zmiennego minimalizuje się, redukując przepływ pompy.
- Zwiększanie się otworu głównego zaworu roboczego: Wraz ze zwiększaniem się otworu głównego zaworu roboczego, różnica ciśnień na zaworze LS maleje. Ciśnienie oleju LS i siła sprężyny tworzą połączoną siłę, która przesuwa suwak LS w lewo. Duża wnęka serwotłoka łączy się ze spustem i powrotem oleju. Różnica w obszarze serwotłoka powoduje przesunięcie serwotłoka w prawo, zwiększając kąt wychylenia mechanizmu zmiennego i przepływ oleju.
- Stabilizacja przepływu: Gdy obszar otwarcia głównego zaworu roboczego zmniejsza się, ciśnienie tłoka maleje, pms wzrasta, a zawór LS przesuwa się w prawo. Gdy △ ropa osiągnie 2,2 MPa, suwak LS znajduje się w położeniu środkowym. Ciśnienie w dużej wnęce serwotłoka jest połową ciśnienia pompy głównej, a serwotłok zatrzymuje się. Kąt wychylenia mechanizmu zmiennego pozostaje niezmieniony. W tym momencie stosunek ciśnień na obu końcach serwotłoka (Ao: A1) wynosi 1:2, a stosunek ciśnień (Pr: Pex) równoważących wynosi 2:1.
- Zmniejszanie przepływu: Gdy △ ps dalej rośnie i przekracza 2,2 MPa, łączna siła ciśnienia i sprężyny jest mniejsza niż ciśnienie pompy głównej (pp). Zawór LS przesuwa się w prawo, zwiększając ciśnienie w dużej wnęce serwotłoka i popychając serwotłok w prawo. Kąt wychylenia mechanizmu zmiennego przesuwa się w kierunku zmniejszania przepływu.
2. Diagnostyka i Rozwiązywanie Problemów
Podstawową przyczyną spadku wydajności układu hydraulicznego po rozgrzaniu jest zazwyczaj wzrost wewnętrznych przecieków oleju. Wraz ze wzrostem temperatury oleju hydraulicznego, jego lepkość spada (średnio o 1/6 na każde 10°C). Zwiększa to ryzyko nieszczelności w układzie, spowodowanych zużyciem części lub zatkaniem rdzeni zaworów. Może to prowadzić do spadku ciśnienia w układzie po rozgrzaniu i osłabienia pracy maszyny.
2.1. Pomiar Ciśnień w Układzie
Pierwszym krokiem diagnostycznym jest zamontowanie manometrów na pompie głównej oraz w punktach pomiaru ciśnienia sterującego. Obserwacja ciśnień w stanie zimnym i po rozgrzaniu pozwala na wstępne zidentyfikowanie problemu:
- Stan zimny: Ciśnienie pompy głównej (np. 33 MPa) i ciśnienie sterujące (np. 4 MPa) są w normie, a prędkość maszyny jest prawidłowa.
- Stan rozgrzany (np. 70°C): Ciśnienie głównej pompy spada (np. do 23 MPa), podczas gdy ciśnienie sterujące pozostaje na poziomie 4 MPa.
Jeśli ciśnienie sterujące jest w normie, a ciśnienie głównej pompy spada, może to wskazywać na problem z zaworem redukcyjnym. Zużyty stożkowy rdzeń zaworu reduktora ciśnienia może powodować niskie ciśnienie wyjściowe po rozgrzaniu. To z kolei wpływa na ruch suwaka głównego zaworu sterującego, zmniejszając jego otwarcie i przepływ oleju do elementów roboczych, co objawia się osłabieniem całej maszyny.
2.2. Analiza Pozostałych Komponentów Układu
W przypadku podejrzenia problemów z głównym zaworem nadmiarowym, należy sprawdzić jego cewkę i gniazdo zaworu pod kątem zużycia lub naprężeń, które mogą powodować poważne wycieki w układzie hydraulicznym. Również nadmierne zużycie lub odkształcenie szczeliny między korpusem cylindra pompy hydraulicznej a płytą rozprowadzającą olej, lub między korpusem cylindra a tłokiem, może prowadzić do niskiej sprawności objętościowej pompy po rozgrzaniu. Warto zaznaczyć, że w opisanym przypadku pompa hydrauliczna była niedawno remontowana, co sugeruje, że problem leży gdzie indziej.
Sprawdzenie osiadania siłownika hydraulicznego urządzenia roboczego po rozgrzaniu maszyny może pomóc w ocenie stanu głównego zaworu sterującego. Jeśli osiadanie mieści się w normalnych granicach, główny zawór sterujący prawdopodobnie działa poprawnie.
2.3. Testowanie Obwodu LS
Precyzyjna diagnostyka wymaga montażu manometrów w punktach pomiaru ciśnienia na wylocie oleju pompy głównej, w dużej wnęce serwotłoka oraz w kanale olejowym LS.
- Stan zimny: Gdy drążek pracuje, ciśnienie w układzie i prędkość są normalne. Ciśnienie na wyjściu pompy głównej (pp) jest dwukrotnie wyższe od ciśnienia w wnęce tłoka serwa (pe). Ciśnienie w pętli LS (pis) jest zbliżone do ciśnienia pompy głównej (pp). Wskazuje to na prawidłowe działanie zaworu LS, zaworu PC i zaworu elektromagnetycznego PC-EPC.
- Stan rozgrzany: Wraz ze wzrostem temperatury, różnica ciśnień między pp i pR stopniowo maleje, a różnica między pp i pis stopniowo rośnie. Gdy temperatura oleju osiągnie około 70°C, ciśnienie pompy głównej (pp) spada do 23 MPa. Różnica ciśnień między pp i px staje się bliska zeru, a różnica między pp i pis staje się większa. Wskazuje to na zbyt wysokie ciśnienie w dużej wnęce serwotłoka (pex) i niskie ciśnienie oleju (pis).
W stanie rozgrzanym, gdy drążek pracuje w trybie przepełnienia, ciśnienie w dużej wnęce serwotłoka powinno być równe ciśnieniu pompy głównej. Różnica ciśnień △ pis przekracza ustawione 2,2 MPa, co powoduje przesunięcie zaworu LS w prawo. Duża wnęka serwotłoka łączy się z kanałem olejowym pompy głównej, a ciśnienie w niej jest równe ciśnieniu pompy głównej. Zmniejsza to kąt tarczy krzywkowej do minimum, redukując przepływ pompy głównej. Teoretycznie, ciśnienie oleju powinno być równe ciśnieniu pompy głównej podczas przepełniania. Niskie ciśnienie oleju może pośrednio powodować normalne otwarcie zaworu odciążającego, co uniemożliwia wytworzenie wysokiego ciśnienia w systemie i prowadzi do spadku ciśnienia głównego.
2.4. Identyfikacja Przyczyny Niskiego Ciśnienia Oleju
Główną przyczyną problemu jest niskie ciśnienie oleju w stanie rozgrzanym. Analiza wskazuje na wewnętrzny przeciek w rurociągu LS. Po sprawdzeniu zaworu obejściowego LS, zaworu trójdrogowego LS i zaworu odciążającego, nie stwierdzono usterek. Jednak po demontażu głównego zaworu sterującego i próbie ciśnieniowej, stwierdzono poważny wyciek powietrza między zaworem odciążającym a kanałem powrotnym oleju w obwodzie LS. Dalsza analiza wykazała, że z powodu długotrwałego zużycia, szczelina między końcem wejściowym zaworu odciążającego LS a kanałem powrotnym oleju była zbyt duża, powodując wyciek oleju LS do kanału powrotnego. Wraz ze wzrostem temperatury i spadkiem lepkości oleju, ilość wycieku rosła, prowadząc do spadku ciśnienia.
Rozwiązanie: Wymiana zużytego zaworu odciążającego natychmiast usunęła usterkę.
3. Dodatkowe Problemy i Rozwiązania
Choć głównym tematem jest spadek wydajności po rozgrzaniu, w dyskusji pojawiają się również inne problemy związane z koparkami Komatsu WB97R:
3.1. Problem z Przełożeniem Biegów
Jeden z użytkowników zgłosił problem z załączaniem się tylko 1. biegu w koparce Komatsu WB97R, z okazjonalnym załączaniem się 2. biegu. Problem pojawił się po wymianie filtra w skrzyni biegów i filtra oleju. Sugeruje się sprawdzenie rekomendowanego przez producenta oleju w skrzyni biegów, ponieważ niewłaściwy olej może powodować anomalie w pracy biegów, podobnie jak w przypadku motocykli z mokrym sprzęgłem.
Po odpięciu sterownika zmiany biegów i przeczyszczeniu styków, wystąpiło jednoczesne załączenie 1., 2. i 4. biegu, co uniemożliwiło dalszą jazdę. Może to być spowodowane uszkodzeniem cewek zmiany biegów lub problemami po przeczyszczeniu styków.
3.2. Problemy z Uruchamianiem Silnika i Dymienie
Inny użytkownik zgłasza problem z odpalaniem koparki Komatsu WB97R z 2006 roku (silnik Iveco). Koparka kręci, kopci białym dymem, ale nie odpala. Wcześniej problem występował tylko na zimnym silniku, a teraz koparka w ogóle nie odpala. Dodatkowo, obserwuje się ucieczkę płynu chłodniczego bez widocznych śladów wycieku na zewnątrz lub w oleju, co może sugerować uszkodzenie uszczelki pod głowicą.
Wymieniono filtr paliwa i pompę paliwa, jednak bez poprawy. Zasygnalizowano również wyładowanie akumulatora, mimo że jest naładowany. Potencjalne przyczyny to problemy z pompą wtryskową lub wtryskami.
Po podłączeniu naładowanego akumulatora i demontażu wyłącznika prądu od masy, koparka odpaliła natychmiast. Testy płynem reakcyjnym CO2 wykazały dobrą kondycję uszczelki pod głowicą. Dalsze działania obejmowały czyszczenie przewodów elektrycznych, styków, izolowanie przetartych przewodów oraz naprawę luźnego czujnika pod koparką. Po tych czynnościach koparka odpalała bezproblemowo, nawet w niskich temperaturach. Przyczyna problemu nie została jednoznacznie ustalona, ale podejrzewa się problemy z instalacją elektryczną lub masą.
wózek widłowy komatsu problemy z jazdą
Podsumowując, problemy z koparkami Komatsu mogą mieć różne podłoże - od złożonych usterek układu hydraulicznego po proste problemy z instalacją elektryczną czy zasilaniem. Kluczem do skutecznego rozwiązania jest metodyczne podejście diagnostyczne i dogłębna analiza działania poszczególnych komponentów maszyny.