کوماتسو PW150 بسیار جالب است، زیرا این یک بیل مکانیکی چرخ‌لاستیکی (Wheeled Excavator) است و سیستم هیدرولیک آن تفاوت‌ها و پیچیدگی‌های خاص خود را در مقایسه با بیل‌های زنجیری مانند PC200 دارد.

اصطلاح “بالانسر” در مورد پمپ هیدرولیک کوماتسو PW150، همانند مدل PC200، به یک قطعه واحد اشاره ندارد، بلکه به مجموعه مکانیزم تنظیم دبی پمپ (Flow Rate Control Mechanism) اطلاق می‌شود. این مکانیزم وظیفه دارد دبی خروجی پمپ را بر اساس نیاز لحظه‌ای دستگاه “بالانس” یا تنظیم کند.

پمپ اصلی در کوماتسو PW150 نیز از نوع پمپ پیستونی محوری دوقلو با صفحه زاویه‌گیر (Tandem Axial Piston Swash Plate Pump) است. در ادامه، تحلیل فنی دقیقی از “بالانسر” یا همان سیستم کنترل دبی در این ماشین ارائه می‌شود.

تحلیل فنی “بالانسر” (سیستم کنترل دبی) در پمپ هیدرولیک کوماتسو PW150

سیستم کنترل در بیل‌های چرخ‌لاستیکی کمی پیچیده‌تر است، زیرا علاوه بر ادوات کاری (بوم، استیک، باکت) و گردون، باید سیستم‌های دیگری مانند فرمان (Steering) و ترمز (Braking) را نیز پشتیبانی کند که نیازمند اولویت‌بندی هیدرولیکی هستند. “بالانسر” یا سیستم کنترل پمپ، مغز متفکر این فرآیند است.

این سیستم از سه جزء اصلی تشکیل شده است:

1. صفحه زاویه‌گیر (Swash Plate): بخش مکانیکی اصلی که زاویه آن کورس پیستون را تعیین می‌کند.
2. پیستون سروو (Servo Piston): عملگر هیدرولیکی که صفحه زاویه‌گیر را حرکت می‌دهد.
3. رگلاتورها (Regulators): شیرهای کنترلی که به پیستون سروو فرمان می‌دهند. این بخش قلب “بالانسر” است.

۱. صفحه زاویه‌گیر (Swash Plate) و پیستون سروو (Servo Piston)

این دو بخش از نظر ساختاری و عملکردی بسیار شبیه به مدل PC200 هستند:

• صفحه زاویه‌گیر: یک صفحه فولادی سنگین و صیقلی که با تغییر زاویه خود، میزان حرکت رفت و برگشتی پیستون‌ها را از صفر (حداقل دبی) تا حداکثر (ماکزیمم دبی) تغییر می‌دهد.
• پیستون سروو: یک جک هیدرولیکی کوچک است که مستقیماً یا از طریق اهرم‌بندی، صفحه زاویه‌گیر را هل می‌دهد یا می‌کشد. فشار روغن ورودی به این پیستون توسط رگلاتورها کنترل می‌شود.

تفاوت اصلی در PW150 در نحوه کنترل این مکانیزم است.

۲. رگلاتورها (Regulators): مغز متفکر بالانسر

پمپ هیدرولیک PW150 دارای چندین سیستم کنترلی است که با هم کار می‌کنند تا عملکرد بهینه را در شرایط مختلف تضمین کنند. این رگلاتورها به طور مداوم فشارها و سیگنال‌های مختلف را پایش کرده و زاویه صفحه زاویه‌گیر (دبی پمپ) را تنظیم می‌کنند.

مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی که مجموعاً “بالانسر” را تشکیل می‌دهند عبارتند از:

الف) کنترل توان (Horsepower Control / Power Control)

• وظیفه: جلوگیری از خاموش شدن موتور دیزل زیر بار سنگین (Engine Stall). این سیستم یک رابطه معکوس بین فشار ($P$) و جریان ($Q$) برقرار می‌کند تا توان مصرفی پمپ ($Power=P\times Q$) هرگز از توان تولیدی موتور تجاوز نکند.
• نحوه کار:
• وقتی فشار سیستم پایین است (کار سبک)، رگلاتور به پیستون سروو اجازه می‌دهد تا صفحه زاویه‌گیر را در حداکثر زاویه قرار دهد و دبی بالا (سرعت زیاد) ایجاد کند.
• وقتی اپراتور به یک مانع سخت برخورد می‌کند و فشار سیستم به شدت بالا می‌رود (مثلاً هنگام بلند کردن بار سنگین)، رگلاتور این افزایش فشار را حس کرده و به پیستون سروو فرمان می‌دهد تا زاویه صفحه زاویه‌گیر را کاهش دهد.
• این کاهش زاویه، دبی ($Q$) پمپ را کم می‌کند. در نتیجه، حتی با وجود فشار ($P$) بالا، حاصلضرب $P\times Q$ (توان مصرفی) در محدوده توان موتور باقی می‌ماند و موتور به کار خود ادامه می‌دهد.
• اهمیت: این عملکرد “بالانس” کننده، مهم‌ترین وظیفه رگلاتور است.

ب) کنترل سنسور بار (Load Sensing Control – LS)

• وظیفه: تطبیق دقیق دبی پمپ با نیاز اپراتور برای صرفه‌جویی در مصرف سوخت و کاهش گرما.
• نحوه کار:
• سیستم LS فشار مورد نیاز عملگر (مثلاً جک باکت) را که به آن فشار LS می‌گویند، اندازه‌گیری می‌کند.
• رگلاتور، فشار خروجی پمپ را با فشار LS مقایسه می‌کند.
• وظیفه رگلاتور این است که فشار پمپ را همیشه به اندازه یک مقدار ثابت، که به آن فشار دیفرانسیل LS (ΔPLS\Delta P_{LS}ΔPLS​) می‌گویند (معمولاً حدود $20-25\text{ bar}$)، بالاتر از فشار LS نگه دارد.
• اگر اپراتور جوی استیک را کمی حرکت دهد، فشار LS کمی بالا می‌رود. رگلاتور این را حس کرده و زاویه صفحه را فقط به اندازه‌ای افزایش می‌دهد که دبی لازم برای حفظ ΔPLS\Delta P_{LS}ΔPLS​ تأمین شود.
• اگر اپراتور جوی استیک را تا انتها حرکت دهد، فشار LS به حداکثر می‌رسد و رگلاتور نیز پمپ را به حداکثر دبی می‌برد.
• اهمیت: این سیستم باعث می‌شود پمپ فقط به اندازه‌ای که لازم است روغن تولید کند. در حالت خلاص، دبی پمپ تقریباً صفر است که منجر به صرفه‌جویی فوق‌العاده در مصرف سوخت می‌شود.

ج) کنترل قطع فشار (Pressure Cut-off Control)

• وظیفه: یک ویژگی ایمنی و حفاظتی.
• نحوه کار: وقتی فشار سیستم به حداکثر مقدار تنظیم شده خود می‌رسد (مثلاً وقتی جک به انتهای کورس خود می‌رسد)، این سیستم کنترلی وارد عمل شده و به طور کامل زاویه صفحه زاویه‌گیر را به نزدیک صفر کاهش می‌دهد. این کار از فشار آوردن بی‌مورد به پمپ، موتور و اجزای هیدرولیکی جلوگیری می‌کند.

علائم خرابی “بالانسر” در کوماتسو PW150

خرابی در هر یک از این سیستم‌های کنترلی، علائم مشخصی ایجاد می‌کند:

1. دستگاه زیر بار کم می‌آورد یا موتور خاموش می‌کند:

• علت احتمالی: خرابی در رگلاتور کنترل توان (Power Control). پمپ نمی‌تواند دبی خود را هنگام افزایش فشار کاهش دهد و توان بیش از حد از موتور می‌کشد.

2. حرکت ادوات کند است، حتی در کارهای سبک:

• علت احتمالی: خرابی در سیستم LS. ممکن است رگلاتور نتواند سیگنال LS را به درستی بخواند یا پیستون سروو گیر کرده باشد و پمپ نتواند به دبی مورد نیاز برسد.

3. دستگاه در حالت خلاص (Standby) فشار بیش از حد دارد و داغ می‌کند:

• علت احتمالی: خرابی در سیستم LS یا Cut-off. پمپ به جای اینکه در حالت خلاص دبی خود را به صفر برساند، همچنان در حال تولید جریان است و روغن را از طریق شیرهای اطمینان به تانک برمی‌گرداند که باعث تولید گرمای شدید می‌شود.

4. پاسخ‌دهی دستگاه به جوی استیک‌ها با تاخیر و کندی همراه است:

• علت احتمالی: مشکل در حرکت پیستون سروو (گرفتگی یا نشتی داخلی) یا ایراد در شیرهای برقی (Solenoid) که سیگنال‌های اولیه را به رگلاتور می‌فرستند.

نتیجه‌گیری

“بالانسر” پمپ هیدرولیک کوماتسو PW150 یک مجموعه پیچیده از مکانیزم‌های مکانیکی (صفحه زاویه‌گیر) و هیدرولیکی (پیستون سروو و رگلاتورها) است که به طور هوشمند دبی و فشار پمپ را مدیریت می‌کند. این سیستم با استفاده از کنترل‌های توان، سنسور بار (LS) و قطع فشار، اطمینان می‌دهد که دستگاه هم قدرتمند، هم سریع، هم دقیق و هم کم‌مصرف باشد.

عیب‌یابی این سیستم نیازمند تخصص بالا و ابزارهای دقیق مانند گیج‌های فشار متعدد برای اندازه‌گیری همزمان فشار پمپ، فشار LS و فشارهای سیگنال کنترلی است تا بتوان مشخص کرد کدام بخش از رگلاتور دچار مشکل شده است.