轮式拖拉机转向助力技术特征与常见故障

于金玲，贾文革

(梨树县万发镇综合服务中心农机服务站，吉林 梨树 136514)

0 引言

拖拉机是农业生产中应用最广泛的机械设备，能够配套多种农机具实现耕整地、播种、植保、收割、运输等工作，拖拉机的操控性能对于生产效率和作业质量影响很大。转向系统作为驾驶拖拉机的重要系统，能够实现方向盘与车轮之间的连接和控制关系，为提高拖拉机转向控制的便捷性，在20世纪50年代开始，拖拉机设备逐渐应用了液压助力转向技术，且该技术一直应用至今。随着电子和自动化技术的快速发展，转向系统中应用了更多的电子元件，逐渐产生了电控液压助力转向技术，使拖拉机的行驶转向控制更加便捷。技术提升的同时，转向系统在长期使用过程中也可能出现各种各样的故障问题，需通过科学的维修保证拖拉机转向系统的良好性能。

1 转向助力技术现状

1.1 发展情况

现阶段的拖拉机产品广泛应用了电动液压助力技术，且该技术的种类和特点逐渐丰富。总体上看，电动液压助力技术大体上是在传统的液压助力基础上，在拖拉机前轴或车轮位置增设转速传感器，系统通过分析拖拉机的实时转速随时改变助力结构中液压油流量和压力，实现转向助力的合理分配。随着技术的不断发展，部分先进的拖拉机利用电动机替代了传统的液压泵，使转向助力系统更加简单可靠，同时在ECU模块的控制下，传感器还能实时获取行驶过程中的方向盘阻力转矩，使阻力转矩也成为转向助力控制的分析因素，根据转矩的不同，ECU控制电机转速改变，实现转向助力的大小随阻力转矩变化而变化[1]。

1.2 结构及原理

电液控制转向助力系统能够为拖拉机提供更加精确合理的助力功能，其主要功能部件与位置配合关系如图1所示。主要的转向功能结构包括转向臂、横拉杆、从动转向臂、液压油缸等，这些部件为传统的液压助力元件，电液助力在此基础上增设了步进电机、电磁换向阀、电磁溢流阀、电机驱动器及部分供电通讯线路，实现了根据拖拉机行驶状态的自动转向助力调整功能[2]。

1.方向盘；2.蜗轮蜗杆机构；3.车轮；4.转向臂；5.换向阀；6.密封套；7.连杆；8.横拉杆；9.从动转向臂；10.从动轮；10.车架；11.液压油缸；12.电磁溢流阀；13.液压齿轮泵；14.步进电机；15.液压油箱

在转向助力系统工作过程中，传感器实时获取拖拉机行驶速度和方向盘转矩阻力扭矩，并通过ECU判断是否提供转向助力，当达到助力条件时，转向助力系统启动，系统根据车速和方向盘转动量控制电磁换向阀和步进电机工作，液压系统向助力装置提供液压力，液压油缸伸出并提供助力支持。当行驶速度平稳，方向盘阻力转矩较小时，电磁换向阀与步进电机停止工作，系统不提供液压助力。在拖拉机行驶到某些复杂路面时，往往需要左右频繁修正方向，以保证行驶路线的正确性，此时，ECU会通过分析驾驶方式控制三位四通电磁换向阀频繁换位，实现频繁的换向助力，并有效避免电机的反转，降低控制难度，提高步进电机使用寿命。

2 转向助力系统的常见故障

2.1 怠速或慢速行驶时转向沉重

2.1.1 导致故障的原因

怠速或慢速行驶时转向沉重的主要原因有：1)润滑油缺失或润滑油污染变质导致转向机运转不灵活；2)液压系统故障，出现压力不足、液压油缸密封性能下降、液压油泄露等问题；3)蜗杆轴承磨损导致配合间隙过大，导致转向费力；4)安全阀泄漏或安全阀调整不当，导致安全阀易开启。

2.1.2 故障维修方法

首先，要保证转向机内部润滑油充足，及时更换使用时间较长或含杂质较多的润滑油，必要时对转向机内部进行清洗；其次，检查液压系统的工作状态，查看液压泵是否正常建立压力，及时调整或修复工作性能下降的液压泵，检查液压系统的分配器、转向器、液压油缸等密封装置是否存在液压油泄漏问题，及时排除液压管路中的空气；再次，对于安全阀因长时间使用而导致弹簧性能下降，应及时更换优质安全阀或更换安全阀弹簧；最后，检查蜗杆轴承配合间隙，上下左右晃动蜗杆分析是否存在明显窜动问题，若窜动量大说明配合间隙不当，应及时进行调整、更换轴承或机械加工维修。调整或维修完成后，启动拖拉机，在怠速状态修正方向盘，检查转向沉重问题是否得到解决。

2.2 高速行驶时转向助力不足

2.2.1 导致故障的原因

高速行驶时转向助力不足主要是以下原因导致的：1)速度传感器功能失效或通讯线路故障，导致ECU无法接收拖拉机的行驶速度信息；2)蜗轮蜗杆传动副配合面磨损，导致在高速行驶状态下频繁修正方向盘时感觉阻力很大，方向修正不灵活；3)流量调节阀失效导致液压油的供给量不足，无法提供足够的助力；4)液压油中混入过多空气形成气泡，影响助力的连续性。

2.2.2 故障维修方法

利用万用表或电压表检测速度传感器功能是否正常，及时更换损坏的传感器，并修复信息传输线路的故障；检查液压油状态，若液压油中产生大量泡沫，说明低压油管路存在泄漏，有空气进入液压系统，应及时修复渗漏位置，并排出液压系统内部的空气；检查蜗轮蜗杆配合面的磨损状态，正常情况下，当方向盘左右方向修正约5°时，蜗轮蜗杆即产生明显的联动传动，若联动传动迟缓或效率降低，则说明配合状态已不符合使用要求，应对其进行调整或更换，此外蜗轮蜗杆机构的润滑油质量下降，也可能造成高速行驶时的转向沉重，应注意对润滑油的更换；检查流量调节阀状态，可将其拆下试验弹簧弹性和伸缩长度等性能，发现弹簧性能不良，及时对其进行更换[3]。

2.3 转向过程存在噪音

2.3.1 导致故障的原因

转向过程出现明显噪音的原因包括以下几点：1)转向传动机构损坏，导致转向到某一位置后出现异响；2)液压滤网阻塞或油管阻塞或液压泵损坏也可能造成转向过程中产生异响。

2.3.2 故障维修方法

检查蜗轮蜗杆、连杆等结构是否存在损坏或配合关系失效问题，及时调整间隙过大的配合面，修复或更换损坏的轮齿、轴承等；检查液压泵的工作状态，避免出现液压泵吸空产生噪音，及时清理滤网及油管，避免出现堵塞问题而造成供油不畅，修复损坏的液压油缸[4]。

2.4 左右转向助力差异

2.4.1 导致故障的原因

当向左侧转动方向盘和向右侧转动方向盘时，感觉转向助力的程度并不相同，这主要是由于转向助力系统中的分配阀功能异常造成的，如分配阀的滑阀偏离中心位置，滑阀内存在杂质造成左右运动某一方向受阻，滑阀与阀体台肩两侧配合间隙不一致等[5]。

2.4.2 故障维修方法

检查分配阀内部是否存在脏污或杂物，及时清除影响滑阀功能的杂质，并更换用于滑阀润滑的润滑油；调整分配阀内滑阀的状态，使其位于滑阀中心，及时处理阀体台肩位置的毛刺，使滑阀处于良好的状态下工作。

2.5 方向盘转向虚浮

2.5.1 导致故障的原因

转向虚浮主要是指驾驶员在转动方向盘的过程中前轮的转动角度与驾驶员的预期不相符，导致拖拉机驾驶的精确性下降，造成这一问题的原因主要包括：转向联动机构连接松动；转向助力过于灵敏；前轮轴承磨损；转向器磨损等[6]。

2.5.2 故障维修方法

对于方向盘转向虚浮的问题，首先要从磨损的角度进行排查，在停车的状态下左右控制方向盘转动，观查前轮的转向灵敏度，判断与车轮相连的转向联动机构状态。当方向盘转动量较大但转向臂变动量较小时，最可能是转向器产生了严重的磨损，此时应对转向器进行拆卸检查，必要时对其进行更换。若转动方向盘时，转向臂的状态正常，则可能是转向联动机构的连接装置出现损坏，常见的原因包括球节松动、紧固螺母松动导致车轮与转向臂的连接不牢靠，此时应重新调整转向联动机构，确保其性能可靠。转向虚浮还可能是转向助力过于灵敏导致的，这可能是由于拖拉机ECU对于转向助力的设置不合理。导致液压对于助力的力度过大，造成方向盘虚浮，影响拖拉机的精确控制。除以上问题外，还要检查前轮轴承的磨损状态，当轴承松旷，应对轴承进行及时更换。

2.6 直线行驶左右摆动

2.6.1 导致故障的原因

拖拉机直线行驶时，在地况较好的情况下，方向盘出现不受驾驶员的控制而左右摆动的问题，会造成拖拉机配套机具作业过程的质量下降，驾驶员还会感到拖拉机不受控。导致这一问题的原因主要包括以下几种情况：横、直拉杆变形或球销松旷；主销与衬套间隙过大；前束过大；前轴变形；钢板挠度不良；转向螺杆上下轴承间隙过大；转向助力分配阀位置偏移等[7]。

2.6.2 故障维修方法

该故障的检查方法与转向虚浮类似，首先在拖拉机停车的状态下，若发现横、直拉杆变形应进行校正处理；若发现球销松旷应对其间隙进行调整；当主销与衬套因磨损而间隙过大，应对其进行成套更换；当前束过大会造成前轮定位不准而引起直线行驶的左右摆动，应对前束进行调整，并重新进行前轮定位；若发现前轴变形，应视情况对其进行校正，校正后的前轴应进行平衡试验后方可装回，且前轴变形严重的，应对其进行整体更换；若钢板挠度不良而影响前轮状态时，应对钢板弹簧进行调整或更换，并进行重新安装；若发现转向螺杆上下轴承间隙过大，应对磨损严重的轴承进行及时更换。此外，转向动力系统中的位置偏移，会造成直线行驶时前轮的左右两侧受力不均衡，此时应对分配阀位置进行调整使其回到中心处。

3 结语

综上所述，转向助力系统对于改善拖拉机的驾驶性能，降低驾驶员的劳动强度具有重要作用。转向技术的应用不仅改善了驾驶过程的体验，更有利于提升拖拉机操作过程的精确性，是农业生产过程作业质量提升的基础和保证。在拖拉机的使用过程中，拖拉机驾驶员应掌握转向助力系统的原理和结构，重视转向助力系统的日常维护保养，掌握常见的转向助力故障问题的维修技巧，对于疑难问题要及时寻求专业维修机构的帮助，确保转向助力系统更好的应用于拖拉机使用过程。