液压技术在农业中的应用形式与故障分析

沈景明

摘 要：液压系统是机械行业广泛使用的动力技术，近年来，自动化控制的液压系统被广泛使用于各个行业。农机液压系统的使用在很大程度上优化了农机结构，提升了操作的便捷性。通过介绍液压技术在农业机械中的主要应用形式和特点，说明了液压系统的重要作用，并对液压系统的常见故障进行了分析与说明。

关键词：农业机械；液压系统；故障；应用形式

中图分类号：S220.3；TH137.9文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.045

液压技术作为新时期的一种便捷传动技术，其在机械行业、建筑行业、军事领域和航空航天上具有广泛的应用，液压技术在传统的响应速度快、传动功率大、布局灵活等优势基础上，近年来得益于自动控制技术和传感器技术的发展，液压传动在控制与自动化程度上有了显著提升，液压技术开始由传统的传动功能向着机械现代化控制方向转变，将液压技术应用于农业机械，不仅提高了农业机械的技术含量，更优化了农机结构，提升了产品质量，使农机在达到功能要求的基础上，更多的考虑到驾驶员的舒适性、操控性以及智能性，如今，液压技术已经成为先进农机的必备技术之一，是农业机械顺利完成生产任务不可缺少的技术力量。

1 液压技术发展及现状

1.1 液压技术的发展

液压技术的主要原理来自于液体静压力传动原理，液压技术最初的介质是水，之后逐步发展为以液压油为介质进行传动。在20世纪20年代得益于平衡式叶片泵的发明，液压元件逐渐进入了工业领域使用，这是现阶段所使用的液压技术的基础，而液压技术的广泛使用与推广是在第二次世界大战期间在发达国家进行的，经过多年的演变与相关技术的不断进步，才发展为今天的液压技术。

1.2 液压系统的组成与功能

现阶段所使用的液压系统主要由四大部分组成，即动力系统、控制系统、执行系统与辅助系统，按照液压系统的细分元件来说，液压系统的工作过程如下：通过原动机将动力传递给液压泵，在液压泵的作用下，机械能转换为液压能，并将液体压力传递至液压阀，通过液压阀控制液压油缸或液压马达进行工作，此过程将液压能再转换为机械能，从而控制最终的工作机构进行工作，同时帶动液压马达或液压油缸的液压油恢复原有压力，并流回到液压油箱，供后续动作使用，如图1所示[1]。

现阶段的液压技术，主要是利用电子技术控制液压力操作机械执行动作的过程，液压控制的精确程度是现代化液压技术发展的关键。液压系统性能的主要影响因素如下：（1）液压油是液压系统维持工作的重要介质，在液压系统中，液压油除了起介质作用外，还担任着液压系统的防锈、防腐、润滑以及冷却等许多功能，因此，液压油的质量与性能直接影响到液压系统的工作状态及相关功能的准确性。（2）液压元件是液压系统的基础组成部分，它的先进与否直接影响了液压系统的效率、复杂程度以及能源消耗，近年来，新型液压元件正向着模块化、小型化、节能化以及环保化方向发展，这不仅在很大程度上减小了驱动功率的消耗，更方便了电子控制的实施。（3）电液比例阀是液压系统中压力和流量控制的关键元件，它通过预先设定好的程序发出电信号指令，完成对液压系统压力和流量的连续成比例的控制。

2 液压技术在农业中的应用

2.1 液压技术在我国农机上的应用过程

多年的生产实践证明，将液压技术应用于农业生产，能够有效提升农机液压系统的自动化程度，并优化农机结构，改造操作的舒适程度。目前阶段，液压技术在我国的农业机械中的应用，包括了拖拉机、耕整地机械、播种施肥机械、植保机械、收获机械等绝大多数的农机领域，液压技术在拖拉机上最早的应用，是农机深松整地的升降结构，之后逐渐向液压制动、液压转向以及宽幅机具的折叠等方向扩展，现阶段，液压传动技术已经成为了农业机械上必不可少的配置，液压技术与农业机械的结合逐渐形成了众多的新机型与新成果。例如：为联合收割机和大马力拖拉机配备液压转向系统；为优化水稻插秧机的控制方式而使用的液压仿形系统；为中小型联合收割机提供行进动力的静液压传动系统等。液压系统对农业机械的优化，也使农机达到了前所未有的优秀结构形式，以联合收割机为例，液压技术在联合收割机上的应用包括了：割台与分禾、喂入结构的升降；液压转向或辅助转向；刀具回转动力或拨禾轮回转动力的提供；集粮、卸粮结构的开闭；升运器等结构位置的自动化调整等，且相关的优化和研究仍在不停地进行中。

2.2 液压技术的主要应用形式

（1）农机具工作部件的位置调整与功能实现。 现阶段农业机械应用的液压技术很多，以喷药机械为例：喷药架的展开与关闭、喷药架的高低调节、喷药的角度调节等功能，都以液压系统的技术支持来实现。又如，整地机械中耙片角度的调整、宽幅机具的折叠、双向犁的翻转，都很大程度的采用了液压进行驱动。

（2）液压系统为农业机械提供行进动力。现阶段的很多农业机械是通过液压马达带动农业机械进行行走的，这种方式中液压的行进速度分为高速和低速两类，农机高速行走是通过变量泵驱动液压马达，再由液压马达带动变速箱做提速，从而带动农机做高速行走，而低速方式主要是利用变量泵带动液压马达后直接与车轮相连，带动农机做慢速行走。液压马达基本结构如图2所示。有些先进的大型农机，为提升农机的通过性，为农机装配了全液压的四轮驱动，以满足大马力农机的作业要求。

（3）使拖拉机实现负载换挡。若拖拉机使用的是传统的齿轮变速箱，那么在换挡时必须要将离合器踩下，这时不仅行进的动力中断，其他工作部件的运转动力也同时被中断，当拖拉机做大负载作业时，由于动力的中断，挂挡后农机必须重新起步，这就在很大程度上影响了农机的生产效率，因此，很多新型的拖拉机广泛采用了液压机理的负载换挡机构，驾驶员能够在不切断动力的情况下完成挡位的变换，在一定程度提高了拖拉机的工作效率，并降低了驾驶人员的劳动强度。

（4）液压系统可以为大型农机实现无级变速。随着液压技术的不断发展，农业机械广泛配备了液压系统进行传动，由于液压技术能够轻易地实现无级变速的功能。因此，通过液压系统的控制来改变皮带轮的传动比，就能够让农机实现无级变速的功能，以玉米收割机为例，要使机械传动达到行进速度与拨禾轮的喂入速度的良好配合是很难的事，且一旦匹配不合适，调整很困难，但是通过液压系统使两者达到很好的匹配关系却十分容易，因此，液压无极调速对农业机械的设计与实际使用都有很大的好处。

（5）液压悬挂装置的广泛使用。现阶段，液压悬挂装置已经成为拖拉机不可缺少的组成部分，其悬挂的方式也从单一的后悬挂，向着前懸挂、侧悬挂以及轮间悬挂发展，并实现了自动挂接功能。拖拉机上使用液压悬挂系统，不仅能够自动的调节农机具与拖拉机的相对位置，还能够在整地作业过程中，根据土壤的阻力自动调节耕作深度，很大程度降低了操作复杂程度和劳动力资源的投入。

3 农机液压系统常见故障分析

农机液压系统的常见故障问题，主要包括液压油污染、液压系统过热以及液压系统泄露三大方面。

3.1 液压油污染

导致液压油发生污染的主要原因包括以下几点：（1）由于雨水的影响或是在清洗农机的过程中，可能出现水分混入液压油中的现象，液压油中的水分会严重腐蚀液压系统的金属内表面，使液压元件的寿命缩短、可靠性降低，同时还会导致液压油的氧化变质。（2）当油管接头松动或加油不当时，可能导致部分空气混入液压系统之中，由于系统中的空气，使液压传动过程中易出现跳动或不规律振动，严重时，会因为突发的应力导致零部件损坏，甚至整个液压系统的损坏。（3）由于液压系统的长期使用，可能会有一些金属颗粒或污物掺杂在液压油之中，这不仅会对液压元件造成严重的磨损，更可能会划伤液压油管和密封环等软质结构，造成液压系统的泄漏和失效。

3.2 液压系统过热

导致液压系统过热的原因有很多，但主要包括以下四个方面：（1）液压系统超载运行而导致的过热。（2）液压油箱内的油液过少，导致系统散热不良而温度过高。（3）液压元件出现磨损或故障导致的系统过热。（4）回油压力过高，导致的液压系统温度过高。油温过高容易使液压油加速氧化，同时分解出难溶的树脂、酸类与污泥等成分，这些污物会造成液压元件的快速腐蚀。同时，过热的液压油其密度变小，会导致液压系统的反应速度变慢，精确程度降低。

3.3 液压系统泄漏

造成液压系统泄漏的原因包括以下几点：（1）液压油管因设计或安装问题，导致工作过程中反复弯折而出现破损。（2）密封环、油管接头安装不正确，出现的油液泄漏。（3）液压零件磨损或损坏导致的油液泄漏。液压系统的泄漏会导致液压系统压力不足，还可能会污染农业生产环境，影响粮食作物的收获质量。

总之，液压系统以其独有的优势为农业机械的优化与改良提供了巨大的帮助，相关的农机设计研发人员应当认真把握好液压系统的新技术和新功能，以便为农业机械的优化升级服务。同时，农机驾驶人员也应认真做好农机液压系统的使用与维护工作，保证液压系统发挥其应有的工作效能。