拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的主要功能與常見故障維護

周鳳春

(綏濱縣農(nóng)業(yè)機械服務(wù)中心，黑龍江 綏濱 156200)

0 引言

隨著我國農(nóng)機技術(shù)的快速發(fā)展與普及，農(nóng)業(yè)機械的保有量得到快速提升，農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)面積不斷擴大使農(nóng)民對農(nóng)機產(chǎn)品的需求量不斷上升。拖拉機作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最常見的農(nóng)機類型，其具有牽引能力強、可配套機型多的特點，能夠完成多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工作任務(wù)[1]。為與現(xiàn)代化的農(nóng)機具進行有效配套，拖拉機的后懸掛技術(shù)不斷得到升級與功能優(yōu)化，現(xiàn)階段，通過拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)能夠有效與播種機、整地機、收割機等農(nóng)業(yè)機械進行配套安裝，并優(yōu)質(zhì)完成多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)?？梢?，拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)實施重要功能部件，也是拖拉機功能發(fā)揮的重要載體，液壓懸掛系統(tǒng)的有效利用與功能維護對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量具有重要意義。

1 拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)是拖拉機功能擴展的重要組件，傳統(tǒng)的拖拉機與農(nóng)機具的配套多采用牽引式作業(yè)或兩點式懸掛，由于配套結(jié)構(gòu)過于簡單，拖拉機更多的起到牽引動力的作用，而對于配套農(nóng)機具的控制、結(jié)構(gòu)調(diào)整、功能實施等方面缺少技術(shù)支持。隨著后懸掛技術(shù)的不斷提升，現(xiàn)階段的拖拉機產(chǎn)品基本都配套了更先進的三點式液壓懸掛系統(tǒng)，部分先進機型更是配套了電液懸掛技術(shù)，使拖拉機的擴展功能更為豐富[2]。與此同時，在農(nóng)機自動化和智能化的不斷發(fā)展下，新的農(nóng)機具產(chǎn)品也利用拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)功能進行了技術(shù)提升，使電子控制技術(shù)、液壓技術(shù)更多地應(yīng)用到配套后的機組作業(yè)中，使拖拉機的生產(chǎn)效率得到了進一步提升，生產(chǎn)質(zhì)量和便捷性也顯著增強。

為進一步提高拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的功能與適用性，我國針對液壓懸掛系統(tǒng)展開了豐富的研究與試驗工作。劉存昊等[3]為提高犁耕機組牽引效率，分析了滑轉(zhuǎn)率、牽引力及牽引效率之間的關(guān)系，設(shè)計了耕深直接和間接測量裝置，選用Kalman和線性擬合對耕深直接和間接測量誤差進行修正，對耕作過程進行了自動模糊控制，有效提高了犁耕機組作業(yè)效率和牽引性能。馬勇等[4]對作業(yè)機組中的電液比例控制閥、液壓系統(tǒng)、傳感器等核心元件進行選型與設(shè)計，同時借助Matlab/Simulink軟件平臺對比分析PID控制、模糊PID控制和變論域模糊PID控制的響應(yīng)特性，有效提高了液壓懸掛系統(tǒng)的適用性。趙艮權(quán)等[5]根據(jù)拖拉機懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計了液壓驅(qū)動系統(tǒng)，建立了拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)模型與懸掛機構(gòu)模型，提出位置-滑轉(zhuǎn)率綜合控制策略，將滑轉(zhuǎn)率參數(shù)按照不同比例參與懸掛系統(tǒng)的控制，有效改善了拖拉機配套耕整機的作業(yè)效果。

2 液壓懸掛系統(tǒng)的組成與功能

2.1 液壓懸掛系統(tǒng)的組成

拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)可配套安裝于拖拉機的前、后側(cè)面等位置，根據(jù)位置不同分為前懸掛、后懸掛、側(cè)懸掛，配套使用時根據(jù)農(nóng)機具的安裝要求進行裝配?，F(xiàn)階段應(yīng)用的拖拉機產(chǎn)品以三點式液壓懸掛系統(tǒng)為主，其包括了懸掛系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)三大部分，懸掛系統(tǒng)用于與農(nóng)機具的固接，液壓系統(tǒng)用于液壓力提供和機具位置調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)用于對后懸掛和配套機具的控制。根據(jù)液壓懸掛系統(tǒng)液壓裝置布置的不同可將液壓系統(tǒng)分為整體式液壓系統(tǒng)、分置式液壓系統(tǒng)、半分置式液壓系統(tǒng)三種類型，分置式液壓系統(tǒng)和半分置式液壓系統(tǒng)多應(yīng)用于中大馬力拖拉機，整體式液壓系統(tǒng)多應(yīng)用于小型拖拉機[6]。控制系統(tǒng)由液壓泵、分配器、液壓缸、液壓油箱、控制閥和油管組成。無論哪種拖拉機產(chǎn)品，其后懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能原理都十分相似，如圖1所示為拖拉機液壓懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，包括了上下拉桿、提升桿、懸掛點等液壓和固接結(jié)構(gòu)。

1.上拉桿；2.上懸掛點；3.提升桿；4液壓油路；5.下拉桿；6.下懸掛點

2.2 液壓懸掛系統(tǒng)的功能

拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)主要功能是連接與控制配套農(nóng)機具，從而實現(xiàn)農(nóng)機具的高度調(diào)節(jié)、位置調(diào)整，或部分位置傳動等?，F(xiàn)階段的液壓懸掛系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能全面、適應(yīng)性廣、操作便捷等眾多優(yōu)點，能顯著提高農(nóng)機化生產(chǎn)的質(zhì)量，并做到一機多用和節(jié)本增效。拖拉機的液壓懸掛系統(tǒng)在與農(nóng)機具進行裝配時，首先利用懸掛點與機具連接，并連接上下拉桿，通過上下的松緊度調(diào)整實現(xiàn)對配套機具前后、左右的水平狀態(tài)調(diào)整，通過將拖拉機的液壓功能與機具進行相應(yīng)結(jié)構(gòu)位置的連接，實現(xiàn)通過拖拉機上的液壓控制手柄調(diào)整機具狀態(tài)和控制機具功能的目的。

液壓系統(tǒng)的功能實現(xiàn)主要是以液壓泵為動力、液壓油為載體，實現(xiàn)不同液壓元件之間的動力傳遞，拖拉機的液壓系統(tǒng)主要通過電控裝置進行控制，通過控制液壓閥和分配器，實現(xiàn)對不同位置液壓油缸等液壓元件的開關(guān)控制。以液壓油缸為例，當動力接通，液壓能推動活塞運動，進行機具提升或部件位置調(diào)整，機械能轉(zhuǎn)換為動能，當液壓系統(tǒng)關(guān)閉，液壓缸在重力作用下回縮，液壓油經(jīng)低壓油路流回液壓油箱。在實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，液壓懸掛系統(tǒng)的調(diào)節(jié)主要通過高度調(diào)節(jié)法、力調(diào)節(jié)法、位調(diào)節(jié)法三種方式實現(xiàn)，分別應(yīng)對機具作業(yè)高度浮動、機具作業(yè)高度根據(jù)牽引力大小自動調(diào)節(jié)、機具作業(yè)高度相對固定三種模式[7]。

圖2所示為拖拉機配套旋耕機的作業(yè)狀態(tài)，通過三點式懸掛使旋耕機與拖拉機可靠連接，并能夠通過調(diào)整左右拉桿及上拉桿實現(xiàn)對旋耕機的水平狀態(tài)調(diào)整，同時利用萬向節(jié)軸將拖拉機后動力輸出軸與旋耕機變速箱連接，由拖拉機為旋耕機提供運轉(zhuǎn)動力，將液壓泵兩側(cè)分別與拖拉機和旋耕機連接，并將液壓管路連接至拖拉機的液壓系統(tǒng)，能夠通過液壓控制手柄控制旋耕機的水平位置，并同時實現(xiàn)不同的耕作浮動模式。此外功能更先進的電液后懸掛系統(tǒng)還能實時獲取旋耕機作業(yè)過程中的牽引阻力，提醒駕駛員調(diào)整駕駛速度或行駛擋位。

圖2 液壓懸掛系統(tǒng)配套旋耕機裝配狀態(tài)

3 液壓懸掛系統(tǒng)常見故障維修

3.1 液壓系統(tǒng)泄漏故障

液壓系統(tǒng)的泄漏分為外泄漏和內(nèi)泄漏兩方面問題，通常來說液壓系統(tǒng)的管路、接頭等位置因長期使用和老化易出現(xiàn)破損、裂紋和松動等問題，或是拖拉機與農(nóng)機具的液壓元件連接時安裝不牢靠，都可能導致液壓油的外部滲漏，這也是液壓系統(tǒng)最常見的泄漏問題；而液壓元件在使用過程中也會因液壓油的流動和反復(fù)開閉造成磨損，導致液壓閥和開關(guān)等出現(xiàn)封閉不嚴的問題，從而出現(xiàn)液壓油在系統(tǒng)內(nèi)部反向流動的現(xiàn)象，稱之為內(nèi)滲漏。無論是外滲漏還是內(nèi)滲漏，都會對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動力下降的影響。當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏問題時，需優(yōu)先檢查外部接頭和管路有無漏油點，對于老化和失效的管路及接頭應(yīng)及時更換，液壓系統(tǒng)的內(nèi)部泄漏需要通過專用的設(shè)備進行檢測，并結(jié)合維修經(jīng)驗進行分析，判斷滲漏的具體位置，對于分配閥等精密元件應(yīng)以更換為主進行維修，對于液壓缸等執(zhí)行元件可通過局部修復(fù)或局部更換的方法進行維修。

3.2 液壓控制閥故障

液壓控制閥的主要功能是控制液壓油路的開閉，實現(xiàn)液壓油的定向流動，通過改變液壓控制手柄的位置能夠改變液壓控制閥的開閉關(guān)系，從而實現(xiàn)農(nóng)機具配套農(nóng)機元件的提升、下降或高度保持等功能[8]。液壓控制閥最常見的故障包括兩種，一是閥體卡滯，造成農(nóng)具提升或下降功能失效。如回油閥卡在回油孔打開位置時，油道無法有效建立起足夠的油壓，就會導致農(nóng)機具無法提升；若閥體卡在回油孔關(guān)閉位置，會造成安全閥常期開啟，液壓油溫度升高，油泵將在重負荷下運轉(zhuǎn)而導致磨損加劇。二是液壓控制閥的嚴重磨損或偏磨所造成的造成封閉不嚴問題，導致系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)泄漏故障。閥體卡滯問題可通過清洗、調(diào)整和清除雜物等方式排除，而磨損的閥體通常需要更換部分原件或整體更換才能恢復(fù)功能。

3.3 液壓油泵故障

液壓油泵是液壓系統(tǒng)的動力源，其常見的故障問題包括以下三類，一是液壓油泵不吸油，多是由于液壓油量不足、濾網(wǎng)堵塞等問題造成，應(yīng)做到及時補充液壓油并清洗濾網(wǎng)，不吸油問題也可能是吸油管道密封不嚴或管道堵塞造成的，此時油泵處于空程狀態(tài)，應(yīng)及時清除堵塞物，恢復(fù)油道功能；二是液壓油泵供油量不足，主要是由于內(nèi)滲漏、齒輪泵磨損問題造成的，應(yīng)檢測齒輪泵的工作狀態(tài)并對內(nèi)滲漏位置進行修復(fù)；三是液壓油泵外漏，多是由于油泵密封圈或軸頸自緊油封損壞導致的，此時應(yīng)對密封圈或自緊油封進行及時更換。

4 結(jié)語

隨著拖拉機功能的不斷豐富，液壓懸掛系統(tǒng)的使用頻率明顯增多，與傳統(tǒng)的農(nóng)機作業(yè)形式相比，現(xiàn)階段拖拉機配套農(nóng)機具時應(yīng)用的液壓懸掛技術(shù)更為復(fù)雜，在有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的同時，也是液壓懸掛系統(tǒng)的故障呈現(xiàn)多樣化和交錯性特點。面對液壓懸掛的故障問題，拖拉機駕駛員應(yīng)具備一定的故障處置和判斷能力，復(fù)雜問題應(yīng)尋求專業(yè)維修機構(gòu)進行維修，避免自行對液壓系統(tǒng)進行維修造成設(shè)備損壞或人身安全危害。農(nóng)機維修機構(gòu)針對復(fù)雜的液壓懸掛故障問題也應(yīng)利用現(xiàn)代化設(shè)備結(jié)合自身經(jīng)驗認真分析，避免維修不合理影響液壓懸掛系統(tǒng)的性能，確保液壓懸掛系統(tǒng)的維修質(zhì)量和效率。

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