拖拉机液压悬挂系统的主要功能与常见故障维护
2022-01-25周凤春
周凤春
(绥滨县农业机械服务中心,黑龙江 绥滨 156200)
0 引言
随着我国农机技术的快速发展与普及,农业机械的保有量得到快速提升,农业机械的作业面积不断扩大使农民对农机产品的需求量不断上升。拖拉机作为农业生产最常见的农机类型,其具有牵引能力强、可配套机型多的特点,能够完成多种农业生产的工作任务[1]。为与现代化的农机具进行有效配套,拖拉机的后悬挂技术不断得到升级与功能优化,现阶段,通过拖拉机的液压悬挂系统能够有效与播种机、整地机、收割机等农业机械进行配套安装,并优质完成多种农业生产任务。可见,拖拉机的液压悬挂系统是农业机械化生产实施重要功能部件,也是拖拉机功能发挥的重要载体,液压悬挂系统的有效利用与功能维护对于提高农业生产的效率和质量具有重要意义。
1 拖拉机液压悬挂系统技术现状
拖拉机的液压悬挂系统是拖拉机功能扩展的重要组件,传统的拖拉机与农机具的配套多采用牵引式作业或两点式悬挂,由于配套结构过于简单,拖拉机更多的起到牵引动力的作用,而对于配套农机具的控制、结构调整、功能实施等方面缺少技术支持。随着后悬挂技术的不断提升,现阶段的拖拉机产品基本都配套了更先进的三点式液压悬挂系统,部分先进机型更是配套了电液悬挂技术,使拖拉机的扩展功能更为丰富[2]。与此同时,在农机自动化和智能化的不断发展下,新的农机具产品也利用拖拉机的液压悬挂系统功能进行了技术提升,使电子控制技术、液压技术更多地应用到配套后的机组作业中,使拖拉机的生产效率得到了进一步提升,生产质量和便捷性也显著增强。
为进一步提高拖拉机液压悬挂系统的功能与适用性,我国针对液压悬挂系统展开了丰富的研究与试验工作。刘存昊等[3]为提高犁耕机组牵引效率,分析了滑转率、牵引力及牵引效率之间的关系,设计了耕深直接和间接测量装置,选用Kalman和线性拟合对耕深直接和间接测量误差进行修正,对耕作过程进行了自动模糊控制,有效提高了犁耕机组作业效率和牵引性能。马勇等[4]对作业机组中的电液比例控制阀、液压系统、传感器等核心元件进行选型与设计,同时借助Matlab/Simulink软件平台对比分析PID控制、模糊PID控制和变论域模糊PID控制的响应特性,有效提高了液压悬挂系统的适用性。赵艮权等[5]根据拖拉机悬挂系统的结构特点设计了液压驱动系统,建立了拖拉机液压悬挂系统的液压系统模型与悬挂机构模型,提出位置-滑转率综合控制策略,将滑转率参数按照不同比例参与悬挂系统的控制,有效改善了拖拉机配套耕整机的作业效果。
2 液压悬挂系统的组成与功能
2.1 液压悬挂系统的组成
拖拉机的液压悬挂系统可配套安装于拖拉机的前、后侧面等位置,根据位置不同分为前悬挂、后悬挂、侧悬挂,配套使用时根据农机具的安装要求进行装配。现阶段应用的拖拉机产品以三点式液压悬挂系统为主,其包括了悬挂系统、控制系统和液压系统三大部分,悬挂系统用于与农机具的固接,液压系统用于液压力提供和机具位置调节,控制系统用于对后悬挂和配套机具的控制。根据液压悬挂系统液压装置布置的不同可将液压系统分为整体式液压系统、分置式液压系统、半分置式液压系统三种类型,分置式液压系统和半分置式液压系统多应用于中大马力拖拉机,整体式液压系统多应用于小型拖拉机[6]。控制系统由液压泵、分配器、液压缸、液压油箱、控制阀和油管组成。无论哪种拖拉机产品,其后悬挂系统的结构和功能原理都十分相似,如图1所示为拖拉机液压悬挂系统的结构组成,包括了上下拉杆、提升杆、悬挂点等液压和固接结构。
1.上拉杆;2.上悬挂点;3.提升杆;4液压油路;5.下拉杆;6.下悬挂点
2.2 液压悬挂系统的功能
拖拉机的液压悬挂系统主要功能是连接与控制配套农机具,从而实现农机具的高度调节、位置调整,或部分位置传动等。现阶段的液压悬挂系统具有结构简单、功能全面、适应性广、操作便捷等众多优点,能显著提高农机化生产的质量,并做到一机多用和节本增效。拖拉机的液压悬挂系统在与农机具进行装配时,首先利用悬挂点与机具连接,并连接上下拉杆,通过上下的松紧度调整实现对配套机具前后、左右的水平状态调整,通过将拖拉机的液压功能与机具进行相应结构位置的连接,实现通过拖拉机上的液压控制手柄调整机具状态和控制机具功能的目的。
液压系统的功能实现主要是以液压泵为动力、液压油为载体,实现不同液压元件之间的动力传递,拖拉机的液压系统主要通过电控装置进行控制,通过控制液压阀和分配器,实现对不同位置液压油缸等液压元件的开关控制。以液压油缸为例,当动力接通,液压能推动活塞运动,进行机具提升或部件位置调整,机械能转换为动能,当液压系统关闭,液压缸在重力作用下回缩,液压油经低压油路流回液压油箱。在实际的农业生产中,液压悬挂系统的调节主要通过高度调节法、力调节法、位调节法三种方式实现,分别应对机具作业高度浮动、机具作业高度根据牵引力大小自动调节、机具作业高度相对固定三种模式[7]。
图2所示为拖拉机配套旋耕机的作业状态,通过三点式悬挂使旋耕机与拖拉机可靠连接,并能够通过调整左右拉杆及上拉杆实现对旋耕机的水平状态调整,同时利用万向节轴将拖拉机后动力输出轴与旋耕机变速箱连接,由拖拉机为旋耕机提供运转动力,将液压泵两侧分别与拖拉机和旋耕机连接,并将液压管路连接至拖拉机的液压系统,能够通过液压控制手柄控制旋耕机的水平位置,并同时实现不同的耕作浮动模式。此外功能更先进的电液后悬挂系统还能实时获取旋耕机作业过程中的牵引阻力,提醒驾驶员调整驾驶速度或行驶挡位。
图2 液压悬挂系统配套旋耕机装配状态
3 液压悬挂系统常见故障维修
3.1 液压系统泄漏故障
液压系统的泄漏分为外泄漏和内泄漏两方面问题,通常来说液压系统的管路、接头等位置因长期使用和老化易出现破损、裂纹和松动等问题,或是拖拉机与农机具的液压元件连接时安装不牢靠,都可能导致液压油的外部渗漏,这也是液压系统最常见的泄漏问题;而液压元件在使用过程中也会因液压油的流动和反复开闭造成磨损,导致液压阀和开关等出现封闭不严的问题,从而出现液压油在系统内部反向流动的现象,称之为内渗漏。无论是外渗漏还是内渗漏,都会对液压系统产生动力下降的影响。当液压系统出现泄漏问题时,需优先检查外部接头和管路有无漏油点,对于老化和失效的管路及接头应及时更换,液压系统的内部泄漏需要通过专用的设备进行检测,并结合维修经验进行分析,判断渗漏的具体位置,对于分配阀等精密元件应以更换为主进行维修,对于液压缸等执行元件可通过局部修复或局部更换的方法进行维修。
3.2 液压控制阀故障
液压控制阀的主要功能是控制液压油路的开闭,实现液压油的定向流动,通过改变液压控制手柄的位置能够改变液压控制阀的开闭关系,从而实现农机具配套农机元件的提升、下降或高度保持等功能[8]。液压控制阀最常见的故障包括两种,一是阀体卡滞,造成农具提升或下降功能失效。如回油阀卡在回油孔打开位置时,油道无法有效建立起足够的油压,就会导致农机具无法提升;若阀体卡在回油孔关闭位置,会造成安全阀常期开启,液压油温度升高,油泵将在重负荷下运转而导致磨损加剧。二是液压控制阀的严重磨损或偏磨所造成的造成封闭不严问题,导致系统出现内泄漏故障。阀体卡滞问题可通过清洗、调整和清除杂物等方式排除,而磨损的阀体通常需要更换部分原件或整体更换才能恢复功能。
3.3 液压油泵故障
液压油泵是液压系统的动力源,其常见的故障问题包括以下三类,一是液压油泵不吸油,多是由于液压油量不足、滤网堵塞等问题造成,应做到及时补充液压油并清洗滤网,不吸油问题也可能是吸油管道密封不严或管道堵塞造成的,此时油泵处于空程状态,应及时清除堵塞物,恢复油道功能;二是液压油泵供油量不足,主要是由于内渗漏、齿轮泵磨损问题造成的,应检测齿轮泵的工作状态并对内渗漏位置进行修复;三是液压油泵外漏,多是由于油泵密封圈或轴颈自紧油封损坏导致的,此时应对密封圈或自紧油封进行及时更换。
4 结语
随着拖拉机功能的不断丰富,液压悬挂系统的使用频率明显增多,与传统的农机作业形式相比,现阶段拖拉机配套农机具时应用的液压悬挂技术更为复杂,在有效提高农业生产质量的同时,也是液压悬挂系统的故障呈现多样化和交错性特点。面对液压悬挂的故障问题,拖拉机驾驶员应具备一定的故障处置和判断能力,复杂问题应寻求专业维修机构进行维修,避免自行对液压系统进行维修造成设备损坏或人身安全危害。农机维修机构针对复杂的液压悬挂故障问题也应利用现代化设备结合自身经验认真分析,避免维修不合理影响液压悬挂系统的性能,确保液压悬挂系统的维修质量和效率。
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