Clasificación y mecanismo de funcionamiento del sistema de válvulas hidráulicas de las excavadoras.

Clasificación y mecanismo de funcionamiento del sistema de válvulas hidráulicas de las excavadoras.

Las diversas válvulas hidráulicas son los elementos de control principales para la presión, el caudal y la dirección del fluido en los sistemas de control. Según sus áreas de trabajo y funciones del sistema, las válvulas dentro de una excavadora se pueden dividir en control de potencia de la bomba principal, distribución de válvulas de control principal, protección del actuador y control auxiliar piloto. Comprender los mecanismos de funcionamiento y los números de pieza estándar de las diversas válvulas es de gran importancia para la adquisición precisa y el mantenimiento eficiente de la maquinaria de construcción.

 Grupo de válvulas de control de potencia de la bomba principal (regulación de la fuente de alimentación)

Estas válvulas se montan directamente en el regulador de la bomba hidráulica principal (por ejemplo, en las bombas de pistón de la serie HPV de Komatsu). Al controlar el servo pistón, modifican el ángulo del plato oscilante y, por lo tanto, determinan directamente el caudal y la potencia de la bomba principal. Los conjuntos típicos y las piezas representativas incluyen el conjunto del regulador de la bomba hidráulica principal para las series Komatsu PC56-7 y PC60-7 (números de pieza: 708-3S-03572, 708-3S-03850), el conjunto del regulador para las series PC30MR-2 y PC35MR-2 (número de pieza: 708-1S-03423), el regulador de la bomba principal (número de pieza: 708-1L-04310) y la válvula reguladora de presión de la bomba (número de pieza: 708-2K-03560).

Válvula de PC: 

Equipada internamente con un carrete accionado por resorte que detecta la presión de descarga de la bomba principal. Cuando la excavadora encuentra alta resistencia y la presión del sistema aumenta bruscamente, la válvula PC detecta la alta presión, desplaza el carrete y dirige aceite a alta presión hacia la cámara grande del pistón servo para forzar el retroceso del plato oscilante, reduciendo automáticamente el desplazamiento de la bomba. Esto garantiza que la potencia absorbida por la bomba no supere la potencia máxima del motor, evitando la sobrecarga y el calado del motor. Si el resorte de la válvula PC se fatiga o el carrete se atasca, el desplazamiento no se puede reducir bajo alta presión, lo que provoca una carga excesiva del motor, un calado severo o incluso la parada del motor. Por el contrario, si la válvula PC se abre demasiado pronto, la máquina presenta movimientos lentos y una fuerza de excavación débil.

Válvula LS: 

Como componente principal de un sistema de detección de carga de centro cerrado, el carrete de la válvula LS está sometido a la presión de salida de la bomba principal en un extremo y a la presión de carga después de la válvula de control principal en el otro, manteniendo constantemente un diferencial de presión fijo entre ambos. Cuanto mayor sea el desplazamiento de la palanca de control del operador, mayor será la apertura del carrete de la válvula de control principal, y la válvula LS ordena a la bomba principal que aumente el desplazamiento; un ligero movimiento de la palanca reduce el desplazamiento. Esto permite el suministro de aceite a demanda y reduce significativamente las pérdidas por alivio durante las operaciones de precisión. Si la válvula LS se atasca, el síntoma más evidente es un rendimiento de control de precisión extremadamente deficiente: los actuadores no se mueven o experimentan un aumento repentino de velocidad, perdiendo por completo la suavidad de funcionamiento.

Válvula solenoide proporcional EPC:

Recibe corriente (señal PWM) del controlador electrónico y la convierte en una señal hidráulica piloto que ejerce presión sobre los resortes de la válvula PC o LS. Una mayor corriente de entrada produce una señal hidráulica más fuerte, lo que permite al controlador intervenir activamente en la potencia de la bomba principal y alternar entre diferentes modos de funcionamiento (por ejemplo, modo P/H de servicio pesado, modo S estándar, modo E económico). Cuando esta válvula falla, la máquina suele mostrar códigos de error del controlador, se bloquea en un modo fijo y no puede cambiar de modo, o experimenta una ralentización general de sus movimientos.

Válvulas principales dentro de la válvula de control principal  

La válvula de control principal, como el conjunto de válvula de control principal Komatsu PC200-8MO (número de pieza: 723-46-29100), es el punto central de distribución del flujo de aceite hidráulico de toda la máquina. Integra varias secciones de válvulas de control y válvulas de seguridad. Entre los componentes relacionados se incluyen la válvula de selección LS (número de pieza: 723-30-60101) y la válvula compensada por presión (número de pieza: 723-46-40601).

Válvula de alivio principal: 

Sirve como límite de seguridad máximo para todo el sistema hidráulico, restringiendo la presión máxima de trabajo del circuito principal. Generalmente es una válvula de alivio de dos etapas operada por piloto: cuando la presión del circuito principal supera el valor ajustado, la pequeña válvula de cono piloto se abre primero; luego, el carrete principal pierde el equilibrio de presión y se abre completamente, descargando aceite a alta presión directamente al depósito. Los modelos con función de refuerzo instantáneo introducen aceite piloto a través de una electroválvula para elevar temporalmente la presión ajustada. Las piezas representativas comunes incluyen la válvula de alivio principal para PC60-7, PC70-8, PC120-6 y PC130-7 (número de pieza: 723-20-60101) y la válvula de alivio para modelos de servicio pesado (número de pieza: 700-86-58001). Si el carrete principal se atasca en la posición abierta o se rompe el resorte, todas las funciones de la máquina se debilitan considerablemente y la temperatura del aceite hidráulico aumenta bruscamente. Por el contrario, si la presión ajustada es demasiado alta, las frecuentes liberaciones de presión bajo cargas pesadas convierten la potencia del motor en calor, lo que también provoca un rápido aumento de la temperatura del sistema.

Válvula de descarga:

Cuando todas las palancas de control están en punto muerto, la señal de presión diferencial LS es cero. La presión de la bomba principal empuja la válvula de descarga hacia afuera, venciendo la fuerza del resorte, lo que permite que el caudal mínimo de reserva de la bomba principal regrese al tanque a presión ultrabaja, reduciendo así el consumo de energía en modo de espera y la temperatura del aceite. Si la válvula de descarga se atasca cerrada, se acumula alta presión en el circuito principal durante el modo de espera, lo que provoca un sonido de motor amortiguado y un rápido aumento de la temperatura del aceite. Si se atasca abierta, las funciones de los cilindros de un lado de la máquina quedan completamente inoperativas.

Carrete direccional principal:  

Impulsado por la presión del aceite piloto, el desplazamiento lineal del carrete modifica la dirección del flujo de aceite y el área del orificio, controlando directamente la dirección y la velocidad de los movimientos de la pluma, el brazo, la cuchara, el giro y el desplazamiento. En condiciones de alta temperatura y aceite oxidado, se forma fácilmente barniz viscoso dentro del cuerpo de la válvula, lo que provoca que el carrete direccional, originalmente suave, se vuelva pegajoso y lento. Como resultado, el carrete no puede completar el cambio de dirección correctamente tras recibir una orden de operación, lo que causa retrasos en los movimientos de la excavadora o una respuesta lenta de la palanca.

Válvula de recorrido recto y válvulas de confluencia/desvío: 

Las excavadoras suelen utilizar bombas dobles que alimentan las orugas izquierda y derecha de forma independiente. Cuando la máquina se desplaza y opera simultáneamente un dispositivo de trabajo (por ejemplo, elevando la pluma), la válvula de traslación detecta las señales piloto combinadas, cambia de posición e interconecta los circuitos independientes de las bombas dobles para que una bomba alimente ambos motores de traslación mientras la otra alimenta el dispositivo de trabajo, evitando así que la máquina se desvíe debido a un flujo desigual. Si esta válvula falla, se produce una desviación severa durante las operaciones combinadas. Las válvulas de confluencia y derivación combinan el aceite a alta presión de las bombas delantera y trasera para alimentar el mismo cilindro durante acciones de alto caudal, como la elevación de la pluma o la excavación del brazo, y desvían el flujo durante los ajustes finos.

Grupo de válvulas amortiguadoras y de protección del actuador

Se instalan directamente en los motores hidráulicos, en la base de los cilindros o integrados en las salidas de las válvulas de control principales para absorber fuerzas de impacto externas extremas y proteger los actuadores finales.

Válvula de sobrecarga y válvula anticavitación (de compensación):

Instaladas en los puertos de las válvulas principales conectadas a los cilindros, con una presión de ajuste superior a la de la válvula de alivio principal, limitan la presión máxima de los actuadores individuales (por ejemplo, los cilindros de la pluma o la cuchara). Cuando el carrete principal está cerrado y una roca grande impacta la cuchara, la presión del cilindro aumenta instantáneamente; la válvula de alivio secundaria se abre de forma independiente para aliviar la presión, evitando la rotura del cilindro o la rotura del mecanismo. Estas válvulas suelen integrar una válvula anticavitación que extrae rápidamente el aceite de la línea de retorno cuando un motor de giro o una pluma descendente continúa moviéndose por inercia, creando un vacío local en la línea de suministro y evitando la cavitación hidráulica. Si una válvula de alivio secundaria presenta fugas internas, su función individual se debilita o no puede mantener la posición en el aire.

Válvula de contrapeso y válvula amortiguadora oscilante:

La válvula de contrapeso suele estar integrada en el motor de traslación. Al descender una pendiente, la gravedad provoca la aceleración de la máquina y reduce la presión en la cámara de entrada del motor. La válvula de contrapeso detecta una presión insuficiente y reduce automáticamente el orificio de retorno del motor, generando una contrapresión que actúa como un freno hidráulico para evitar el descontrol. Si falla, la máquina vibra violentamente o no puede frenar en pendientes descendentes. La válvula amortiguadora de giro absorbe las grandes ondas de presión hidráulica generadas al arrancar y detener el motor de giro, protegiendo el engranaje reductor de giro y garantizando un funcionamiento suave del mismo.

Válvula de retención de la pluma: 

Se trata esencialmente de una válvula de retención pilotada instalada en los circuitos de la pluma y el brazo. Cuando la palanca de control vuelve a la posición neutral, la válvula bloquea completamente el retorno del extremo del vástago del cilindro de la pluma. Incluso si el carrete direccional principal presenta pequeñas fugas por desgaste, el aceite no puede escapar. Solo cuando el operador acciona la palanca de descenso de la pluma, el aceite piloto fuerza la apertura de la válvula de retención para permitir el descenso del cilindro. Si el sello de la válvula de retención falla, la pluma o el brazo se desplazarán visiblemente hacia abajo después de detener la máquina (caída severa de la pluma).

Grupo de válvulas de control piloto y auxiliar  

Responsable de la gestión del aceite de control piloto, la generación de señales de control y la provisión de enclavamientos de seguridad de baja presión.

Válvula auto-reductora de presión: 

El aceite a alta presión de la bomba principal no puede ser utilizado directamente por las palancas de control. La válvula reductora de presión automática utiliza el equilibrio entre la diferencia de área y la fuerza del resorte para reducir proporcionalmente el aceite a alta presión, proporcionando así una fuente estable de aceite a baja presión para todo el sistema de control piloto y las electroválvulas. Si esta válvula falla por completo, toda la máquina pierde la presión piloto y todas las palancas dejan de responder.

Válvula de control proporcional piloto:  

Se refiere a los conjuntos de palanca de control y pedal de desplazamiento en la cabina. Debajo de las palancas se encuentran varios émbolos; al mover la palanca, una leva presiona el émbolo y comprime el resorte dosificador interno, abriendo un pequeño orificio. Cuanto más se presiona la palanca, mayor es la presión piloto de salida, lo que empuja el carrete de la válvula de control principal más lejos. Las fallas comunes incluyen fugas de aceite en la base de las palancas de la cabina, un funcionamiento extremadamente duro de la palanca o una respuesta lenta o atascada en una dirección específica.

Válvula de bloqueo de seguridad del piloto y válvula de lanzadera:

La válvula de seguridad del piloto está conectada a la palanca de seguridad izquierda de la cabina. Al levantar la palanca, se cortan todos los circuitos de aceite piloto, lo que garantiza que la máquina permanezca inmóvil incluso si se tocan accidentalmente las palancas de control. Las válvulas de lanzadera, como válvulas de lógica hidráulica, se distribuyen en la red de detección de carga o en los circuitos de liberación de freno; comparan automáticamente las presiones de varias líneas y transmiten siempre la señal de aceite de mayor presión al sistema de control.

Normas de reparación y sustitución de válvulas y sistema de garantía de calidad de YIKAN KOMSU

Los bloques de válvulas de control principal y los grupos de válvulas de control de precisión están expuestos continuamente a un flujo de aceite a alta temperatura y alta presión. Las fallas iniciales suelen manifestarse como sellos internos endurecidos, debilitamiento de la fuerza del resorte y pequeñas fugas internas en los asientos de las válvulas de alivio. Estas fugas internas ocultas provocan pérdida de presión y generan calor adicional, lo que acelera el envejecimiento de los sellos, creando un círculo vicioso termodinámico de “fuga → generación de calor → envejecimiento acelerado → fuga más grave”. Durante las reparaciones, es fundamental diagnosticar con precisión la ubicación de las fallas, basándose en la estructura y los principios del equipo; se debe evitar el desmontaje a ciegas o la sustitución de piezas por ensayo y error. Antes de instalar válvulas nuevas, se deben realizar inspecciones de apariencia y funcionamiento, y verificar los números de pieza originales. La sustitución arbitraria o el uso incorrecto están estrictamente prohibidos.

YIKAN KOMSU es una empresa industrial y comercial integrada con más de 20 años de experiencia en sistemas hidráulicos, tuberías hidráulicas y componentes clave. Se especializa en I+D, producción y comercio global, proporcionando a clientes internacionales soluciones hidráulicas integrales que abarcan desde la selección de componentes, el diseño y la fabricación de bloques de válvulas a medida, la fabricación de tanques y tuberías, hasta el montaje y las pruebas del sistema. En respuesta a las tolerancias de ajuste extremadamente precisas requeridas entre los carretes y los orificios de las válvulas hidráulicas, la empresa ha establecido un estricto sistema de control de calidad independiente.

Análisis de materiales e inspección de mecanizado a nivel micrométrico: Los procesos de producción principales incluyen no solo el análisis de la composición química espectral de las materias primas, sino también la medición de alta precisión mediante CMM del diámetro del orificio del cuerpo de la válvula y la precisión posicional después del mecanizado CNC.

Ensamblaje en sala limpia y pruebas de funcionamiento completas: El ensamblaje de las válvulas hidráulicas se realiza en una sala limpia que cumple con los más altos estándares de control de limpieza. Cada producto terminado debe superar pruebas de presión de rotura, fugas internas y durabilidad antes de su envío. Las líneas de producción flexibles permiten una entrega rápida y la trazabilidad completa del ciclo de vida del producto.

YIKAN KOMSU, importante fabricante de componentes hidráulicos para el mercado global de repuestos de maquinaria de construcción, participará en bauma China en Shanghái (stand E2-149). En la feria, la empresa exhibirá su gama completa de productos Komatsu, que incluye conjuntos de válvulas de control principal, reguladores de bomba principal, válvulas de alivio, válvulas de sobrecarga, válvulas auto-reductoras de presión y componentes de carrete direccional principal de alta precisión. Equipos técnicos y de ingeniería presentes en el evento ofrecerán verificación cruzada de números de pieza, intercambio de información técnica sobre tolerancias y servicios integrales de negociación comercial para compradores internacionales.

  III. Preguntas frecuentes (FAQ)  

¿Qué fallo en una válvula suele provocar fluctuaciones repentinas y pérdida de suavidad durante las operaciones de precisión en una excavadora? 

Esto suele deberse al atascamiento de la válvula LS montada en el regulador de la bomba principal. La válvula LS detecta la diferencia de presión entre la presión de descarga de la bomba principal y la presión de carga después de la válvula de control principal para ajustar el caudal en tiempo real. Una vez que el carrete se atasca, el sistema no puede regular el caudal con precisión ante pequeños movimientos de la palanca, lo que provoca una pérdida de control fino.

  Si solo una función es débil (por ejemplo, solo el curl del cubo es débil o el cubo cae mientras está detenido en el aire) mientras que todas las demás funciones son normales, ¿qué componente se debe revisar primero?  

Concéntrese en la válvula de sobrecarga o la válvula de retención de la pluma en el puerto correspondiente de la válvula de control principal. Si todas las funciones de la máquina son débiles y la temperatura del aceite aumenta bruscamente, generalmente la válvula de alivio principal es la que falla. Si solo un actuador es débil o no puede mantener la posición, esto indica una fuga interna en la válvula de alivio secundaria que protege ese circuito del cilindro, o una falla en la función de bloqueo de la válvula de retención correspondiente.

 ¿Por qué una excavadora a veces presenta un bloqueo ocasional de cierta función después de un funcionamiento prolongado a altas temperaturas, que se puede solucionar aumentando el acelerador?  

Esta es una señal temprana de la precipitación de barniz gelatinoso dentro del bloque de válvulas de control principal debido al sobrecalentamiento prolongado y la oxidación del aceite hidráulico. El barniz pegajoso hace que el carrete direccional principal, que originalmente es liso, se vuelva adhesivo y se obstruya. Si no se limpia el circuito de aceite, no se reemplaza el aceite y no se realiza el mantenimiento oportuno del grupo de válvulas, el carrete eventualmente no podrá completar el cambio de dirección después de recibir la señal piloto, lo que provocará un retraso significativo en el movimiento.