یکی از فنی‌ترین و دقیق‌ترین اجزای کنترلی در یک پمپ هیدرولیک بسیار محبوب، یعنی کاوازاکی K3V112 اشاره کردید. درک عملکرد شیر EPR برای عیب‌یابی صحیح سیستم هیدرولیک بیل‌های مکانیکی که از این پمپ استفاده می‌کنند، کاملاً حیاتی است.

در ادامه، یک تحلیل فنی کامل، ساختاریافته و با جزئیات در مورد EPR Valve در پمپ هیدرولیک Kawasaki K3V112 ارائه می‌شود.

تحلیل جامع شیر EPR در پمپ هیدرولیک کاوازاکی K3V112

مقدمه: پمپ K3V112 و سیستم کنترل آن

پمپ K3V112DT یک پمپ هیدرولیک پیستونی محوری با جابجایی متغیر (Variable Displacement Axial Piston Pump) است که به صورت گسترده در بیل‌های مکانیکی میان‌رده (حدود 20 تا 25 تن) مانند هیوندای R210، دوسان DX225، ولوو EC210 و بسیاری دیگر استفاده می‌شود. عبارت “DT” در انتهای نام آن به معنای Tandem است، یعنی این پمپ در واقع شامل دو پمپ مجزا (P1 و P2) است که روی یک شفت مشترک نصب شده‌اند.

سیستم کنترل این پمپ‌ها برای بهینه‌سازی قدرت و سرعت طراحی شده و شامل چندین شیر کنترلی است که روی خود پمپ نصب شده‌اند. یکی از مهم‌ترین این شیرها، شیر EPR است.EPR Valve پمپ هیدرولیک K3V112

EPR Valve چیست؟

EPR مخفف عبارت Electronic Proportional Reducing Valve است. بیایید این عبارت را کلمه به کلمه تحلیل کنیم:

• Electronic (الکترونیکی): این شیر با یک سیگنال الکتریکی کنترل می‌شود. این سیگنال (معمولاً یک جریان متغیر یا سیگنال PWM) از کامپیوتر اصلی دستگاه (MCU یا V-ECU) صادر می‌شود.
• Proportional (تناسبی): عملکرد شیر متناسب با سیگنال الکتریکی ورودی است. یعنی با افزایش یا کاهش جریان الکتریکی، فشار خروجی شیر نیز به همان نسبت (و نه به صورت قطع و وصل ساده) افزایش یا کاهش می‌یابد.
• Reducing (کاهنده فشار): وظیفه اصلی این شیر، گرفتن یک فشار روغن بالا (فشار پایلوت یا Pilot Pressure) از یک منبع و کاهش آن به یک فشار کنترل شده و دقیق‌تر (فشار سیگنال یا Signal Pressure) است.

بنابراین، شیر EPR یک شیر برقی تناسبی کاهنده فشار است که فشار روغن سیگنال را برای کنترل دبی خروجی پمپ هیدرولیک تنظیم می‌کند.EPR Valve پمپ هیدرولیک K3V112

بخش ۱: نقش و عملکرد EPR Valve در سیستم کنترل پمپ

در پمپ K3V112، دبی خروجی (میزان جریان روغن) توسط تغییر زاویه صفحه انحراف (Sash Plate یا Swash Plate) کنترل می‌شود. هرچه زاویه این صفحه بیشتر باشد، کورس پیستون‌ها بلندتر شده و دبی خروجی پمپ افزایش می‌یابد. کنترل این زاویه توسط یک سروو پیستون (Servo Piston) انجام می‌شود.

نقش اصلی شیر EPR در اینجا، کنترل “توان ثابت” یا “Horsepower Control” است.

عملکرد گام به گام:

1. دریافت سیگنال از کامپیوتر (MCU):

• کامپیوتر دستگاه به طور مداوم دور موتور (از طریق ECM) و مد کاری انتخابی اپراتور (از طریق نمایشگر) را پایش می‌کند.
• بر اساس این اطلاعات، MCU یک سیگنال الکتریکی دقیق به سلونوئید (Solenoid) شیر EPR ارسال می‌کند.

2. تولید فشار سیگنال:

• شیر EPR این سیگنال الکتریکی را به یک نیروی مکانیکی تبدیل می‌کند که به اسپول داخلی شیر فشار می‌آورد.
• این شیر، فشار پایلوت ورودی را گرفته و آن را به یک فشار سیگنال خروجی متناسب با جریان الکتریکی ورودی، کاهش می‌دهد.
• قانون کلیدی:
• جریان الکتریکی بیشتر به EPR Valve ← فشار سیگنال خروجی کمتر.
• جریان الکتریکی کمتر به EPR Valve ← فشار سیگنال خروجی بیشتر.

3. تأثیر بر رگلاتور پمپ:

• فشار سیگنال تولید شده توسط شیر EPR به رگلاتور (Regulator) اصلی پمپ اعمال می‌شود. رگلاتور یک مغز هیدرو-مکانیکی است که بر اساس فشارهای ورودی مختلف، زاویه صفحه انحراف را تنظیم می‌کند.
• فشار سیگنال کمتر به رگلاتور اجازه می‌دهد تا زاویه صفحه انحراف را افزایش دهد (افزایش دبی یا Up-Stroke).
• فشار سیگنال بیشتر به رگلاتور فرمان می‌دهد تا زاویه صفحه انحراف را کاهش دهد (کاهش دبی یا De-Stroke).

سناریوی عملی (سیستم کنترل توان ثابت):

• فرض کنید اپراتور یک حرکت سنگین (مانند حفاری) را آغاز می‌کند. فشار در سیستم هیدرولیک به شدت بالا می‌رود.
• سنسورهای فشار پمپ این افزایش فشار را به MCU گزارش می‌دهند.
• MCU برای جلوگیری از افت دور شدید یا خاموش شدن موتور (Engine Stall)، باید توان مصرفی پمپ را محدود کند. (توان = فشار × دبی).
• از آنجایی که فشار بالا رفته است، MCU برای ثابت نگه داشتن توان، باید دبی را کاهش دهد.
• برای کاهش دبی، MCU جریان الکتریکی به شیر EPR را کاهش می‌دهد.
• این کار باعث افزایش فشار سیگنال خروجی از شیر EPR می‌شود.
• این فشار سیگنال بالاتر به رگلاتور پمپ اعمال شده و آن را وادار به کاهش زاویه صفحه انحراف می‌کند.
• در نتیجه، دبی پمپ کاهش یافته، بار روی موتور کم می‌شود و از افت دور آن جلوگیری می‌گردد.

به طور خلاصه، شیر EPR ابزار الکترونیکی کامپیوتر برای کنترل هیدرو-مکانیکی دبی پمپ است تا توان مصرفی آن همیشه در محدوده توان قابل ارائه موتور باقی بماند.

(یک نمای شماتیک از محل قرارگیری رگلاتور و شیرهای کنترلی بر روی پمپ K3V112)

بخش ۲: عیب‌یابی و مشکلات شایع EPR Valve

خرابی یا عملکرد نادرست شیر EPR می‌تواند منجر به مشکلات جدی در عملکرد بیل مکانیکی شود.

علائم شایع خرابی:

1. کندی شدید دستگاه (Sluggish Operation): این شایع‌ترین علامت است. اگر شیر EPR خراب شود و به طور دائم یک فشار سیگنال بالا تولید کند، پمپ همیشه در حالت دبی کم (De-Stroke) باقی می‌ماند و دستگاه بسیار کند خواهد بود.
2. خاموش کردن موتور زیر بار (Engine Stall): اگر شیر EPR به صورت الکتریکی یا مکانیکی گیر کند و نتواند فشار سیگنال را افزایش دهد (یعنی همیشه فشار سیگنال پایینی تولید کند)، پمپ همیشه در حالت حداکثر دبی (Full Stroke) باقی می‌ماند. به محض اینکه اپراتور یک حرکت سنگین انجام دهد، بار بیش از حد به موتور تحمیل شده و موتور خاموش می‌شود.
3. عدم تطابق بین مدهای کاری: اگر تغییر مد کاری (مثلاً از Economy به Power) هیچ تأثیر محسوسی بر سرعت و قدرت دستگاه نداشته باشد، یکی از مظنونین اصلی، شیر EPR است که به سیگنال‌های متغیر از سوی MCU پاسخ نمی‌دهد.
4. کد خطای مربوط به EPR Valve: اکثر بیل‌های مکانیکی مدرن دارای سنسورهایی برای نظارت بر جریان الکتریکی به شیر EPR هستند. در صورت وجود قطعی یا اتصال کوتاه در سلونوئید، MCU یک کد خطای مشخص را روی مانیتور نمایش خواهد داد (مانند “EPR Valve Open Circuit” یا “EPR Valve Short Circuit”).

مراحل عیب‌یابی:

1. بررسی کدهای خطا: اولین قدم همیشه چک کردن نمایشگر دستگاه برای کدهای خطای مربوطه است.
2. بازرسی الکتریکی:

• دستگاه را خاموش کرده و کانکتور شیر EPR را جدا کنید. آن را از نظر تمیزی و عدم وجود سولفاته بررسی نمایید.
• با استفاده از یک مولتی‌متر، مقاومت سلونوئید (بوبین) شیر را اندازه‌گیری کنید. این مقدار باید در محدوده مشخص شده در کتابچه تعمیرات دستگاه باشد (معمولاً بین 10 تا 30 اهم). مقاومت بی‌نهایت به معنای قطعی و مقاومت صفر به معنای اتصال کوتاه در بوبین است.

3. تست مکانیکی (فشارگیری):

• یک گیج فشارسنج دقیق را به پورت خروجی شیر EPR (پورت فشار سیگنال) متصل کنید.
• با استفاده از دستگاه دیاگ یا منوی سرویس، به صورت دستی جریان‌های مختلفی را به شیر EPR ارسال کنید و تغییرات فشار را روی گیج مشاهده نمایید. فشار باید به طور معکوس و متناسب با جریان تغییر کند. اگر فشار هیچ تغییری نکند یا در یک مقدار ثابت بماند، شیر از نظر مکانیکی گیر کرده است.

4. بازرسی داخلی: در صورت اطمینان از خرابی، می‌توان شیر را از روی بلوک رگلاتور باز کرد و اجزای داخلی آن (اسپول، فنر، فیلتر توری کوچک ورودی) را از نظر گرفتگی، شکستگی یا ساییدگی بررسی نمود.

نکته مهم: قبل از محکوم کردن شیر EPR، همیشه از سلامت فشار پایلوت ورودی به آن و همچنین سلامت سیم‌کشی بین شیر و MCU اطمینان حاصل کنید.

نتیجه‌گیری:

شیر EPR یک قطعه کوچک اما فوق‌العاده مهم در پمپ K3V112 است که به عنوان پل ارتباطی بین دنیای الکترونیک (کامپیوتر) و دنیای هیدرولیک (رگلاتور پمپ) عمل می‌کند. این شیر با کنترل دقیق دبی پمپ، به بیل مکانیکی اجازه می‌دهد تا در هر لحظه، تعادل بهینه‌ای بین سرعت، قدرت و بار موتور برقرار کند و عملکردی روان، کارآمد و ایمن را به ارمغان آورد.