大馬力拖拉機電氣控制系統(tǒng)原理及故障維修

李清友

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

近年來，我國農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，在農(nóng)機購置補貼政策的支持下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于農(nóng)機產(chǎn)品的需求量明顯提升，同時也對農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)能力有了更高要求。一直以來，拖拉機都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最重要的機械產(chǎn)品，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的耕整地、植保、收獲、運輸?shù)榷鄠€領域發(fā)揮著重要作用。在大面積連片化的生產(chǎn)條件下，為進一步提升工作效率，大馬力拖拉機的應用量明顯增加，其不僅具有更大的配套動力，而且在性能、駕駛品質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量上也具有一定優(yōu)勢，大馬力拖拉機在大面積農(nóng)田的高效率生產(chǎn)得到了農(nóng)民的高度認可。在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，大馬力拖拉機由于電子設備應用較多、電氣回路結構復雜，加之駕駛員駕駛習慣和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)復雜環(huán)境的共同影響，其電氣控制系統(tǒng)可能會出現(xiàn)一定概率的故障問題，影響大馬力拖拉機的正常使用，因此對大馬力拖拉機電氣系統(tǒng)故障展開合理維修十分必要。

1 大馬力拖拉機電氣控制系統(tǒng)組成及功能

1.1 組成與原理

大馬力拖拉機電氣控制系統(tǒng)主要由電源系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)及附屬裝置組成。電氣控制系統(tǒng)的工作流程是利用蓄電池提供的電源帶動起動機運轉(zhuǎn)，進而將動力傳遞給單向離合器齒輪，通過嚙合作用帶動發(fā)動機飛輪旋轉(zhuǎn)使發(fā)動機啟動，發(fā)動機的運轉(zhuǎn)過程一部分輸出動力用于帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能，并將其轉(zhuǎn)換成為直流電，共大馬力拖拉機各個電氣元件用電使用，并將多余的電能儲存于蓄電池中，為再次啟動大馬力拖拉機提供電能儲備。

1.2 各系統(tǒng)功能

1.2.1 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)是大馬力拖拉機整機供電的關鍵，是各個電氣元件正常使用的基礎。電源系統(tǒng)主要由蓄電池、發(fā)電機、整流器、附屬線路等組成，發(fā)動機運轉(zhuǎn)能為蓄電池供電，蓄電池為發(fā)動機提供啟動電能，當發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)供電不穩(wěn)定時，蓄電池也能為各個電氣元件進行供電。整流器多配套于發(fā)電機內(nèi)部，用于將產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為直流電，并保證電能傳輸和轉(zhuǎn)換過程的穩(wěn)定性。

圖1 電源系統(tǒng)的功能關系

1.2.2 啟動系統(tǒng)

啟動系統(tǒng)具有輔助拖拉機啟動的功能，其主要包括起動機、繼電器、點火裝置、預熱裝置等。其中起動機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能并為發(fā)動機提供初始動力的裝置；繼電器是對啟動系統(tǒng)進行保護的裝置，以避免啟動瞬間電流過大造成點火裝置損壞；點火裝置是控制啟動過程的裝置，包括鑰匙啟動和按鍵啟動兩種形式，其功能較為豐富，包括接通或關閉整車電路電源，接通暖風、雨刮等輔助電器元件，發(fā)動機預熱、啟動發(fā)動機等功能；預熱裝置是為提升發(fā)動機啟動成功率的附屬裝置，能夠更好保證發(fā)動機啟動時的溫度環(huán)境，包括電預熱及燃燒預熱等多種形式[1]。

1.2.3 儀表系統(tǒng)

儀表系統(tǒng)是駕駛員掌握拖拉機使用狀態(tài)的電氣設備，其通過傳感器設備獲取拖拉機的轉(zhuǎn)速、水溫、機油壓力、剩余油量等數(shù)據(jù)，并在儀表系統(tǒng)中進行顯示。常規(guī)的儀表組成包括轉(zhuǎn)速表、水溫表、機油壓力表、油量表、電壓表及故障警示標識等。駕駛員在使用大馬力拖拉機過程中，通過儀表顯示的轉(zhuǎn)速、水溫等可隨時調(diào)整駕駛狀態(tài)，并通過電壓表、機油壓力表、故障警示標識查看拖拉機是否存在故障問題。其中拖拉機常用的儀表故障警示標識如圖2所示。

圖2 拖拉機常用的故障警示標識

1.2.4 燈光照明系統(tǒng)

燈光照明系統(tǒng)是拖拉機道路行駛、夜間作業(yè)的保證。燈光照明系統(tǒng)包括遠光燈、近光燈、轉(zhuǎn)向燈、示寬燈、霧燈、儀表照明、駕駛室照明等。通過燈光照明系統(tǒng)能夠使拖拉機更安全地在夜間作業(yè)和行駛，在道路駕駛時配合轉(zhuǎn)向燈進行變道、轉(zhuǎn)彎等操作，是拖拉機使用的必須系統(tǒng)。

1.2.5 附屬裝置組成

附屬裝置主要指除上述系統(tǒng)外的電控功能系統(tǒng)，包括電液控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、雨刷等。電液控制系統(tǒng)是拖拉機控制配套機具的重要系統(tǒng)，其中安裝有ECU、多種傳感器、電控液壓閥門等設備，能夠?qū)崿F(xiàn)與配套的耕整地機械、植保機械、收獲機械、秸稈打捆機等設備進行電氣化控制，實現(xiàn)通過電氣控制液壓系統(tǒng)的升降、液壓馬達轉(zhuǎn)速等功能，用于調(diào)整配套機具的高度、位置、受力狀態(tài)等參數(shù)?？照{(diào)系統(tǒng)、雨刷是拖拉機的附屬功能，對于封閉駕駛室而言，雨刷與空調(diào)能夠更好地保證駕駛舒適性和便捷性。

2 常見故障及維修

2.1 電源系統(tǒng)故障

2.1.1 發(fā)電機不發(fā)電

發(fā)電機不發(fā)電可能是發(fā)動機自身原因?qū)е碌?，也可能是由于電壓調(diào)節(jié)器故障導致的。此時，可使用萬用表檢查發(fā)電機激磁電路的電阻值是否正常，若電阻值偏大，說明激磁電路接觸不良，應對其進行重接或維修，若電阻值偏小，說明電磁繞組可能存在斷路，應對短路位置進行維修。此外，若發(fā)電機功能正常，可用萬用表直流電壓檔測量蓄電池端電壓，啟動發(fā)動機后，若電壓未上升可能是由于電壓調(diào)節(jié)器損壞導致的。對于需要拆卸零件進行檢修的過程，應注意在拖拉機徹底斷電后進行，避免帶電作業(yè)造成人身安全事故。

2.1.2 發(fā)電機輸出電流不穩(wěn)定

該故障表現(xiàn)為在使用電流表測量充電線路電流時，指針往復擺動明顯，說明發(fā)電機所輸出的電流忽高忽低，導致這種問題的原因可能是發(fā)動機與發(fā)電機的傳動結構磨損，造成傳動不穩(wěn)定，也可能是由于充電線路接觸不良或碳刷接觸不良導致的。因此，應對發(fā)電機與發(fā)動機之間的嚙合結構或皮帶裝置進行檢查，修復磨損或松動的傳動件，檢查碳刷、充電線路的接觸狀態(tài)，修復接觸不良的配合結構[2]。

2.1.3 蓄電池故障

該故障主要表現(xiàn)在以下幾方面：一是蓄電池虧電，表現(xiàn)為蓄電池所能存儲的電能不足或充電后不能長時間維持電量充足，常導致啟動時電量不足造成啟動困難。此時應檢查蓄電池內(nèi)部的電解液是否不足，或因長時間使用而密度降低，及時更換或補充電解液，同時還應注意檢查是否存在電池極板脫落、臟污等問題，及時進行維護清理；二是蓄電池過熱，主要是由于電解液質(zhì)量不合格導致的，此時應更換優(yōu)質(zhì)電解液；此外蓄電池過熱還可能是電壓調(diào)節(jié)器故障導致的，此時應對電壓調(diào)節(jié)器進行修復或更換。

2.2 啟動系統(tǒng)故障

2.2.1 起動機失效

該故障表現(xiàn)為開啟點火開關后，起動機不運轉(zhuǎn)，導致啟動失效。導致這一故障的原因主要包括蓄電池的供電量不足或沒有供電；起動機連接線路斷路；起動機內(nèi)部損壞。此時應首先檢查蓄電池的電量是否充足，確保蓄電池充滿電，其次，檢查電池與起動機之間的連接線路是否存在斷路，重新緊固各個接頭，確保連接可靠，修復損壞的線路，最后，對于損壞的起動機要及時維修或更換[3]。

2.2.2 起動機動力不足

該故障表現(xiàn)為啟動后起動機可以運轉(zhuǎn)，并帶動柴油機曲軸運轉(zhuǎn)，但運轉(zhuǎn)動力較弱或轉(zhuǎn)速明顯偏低，造成啟動困難。造成這一故障的原因包括蓄電池電量不足；電刷磨損導致接觸不良；磁場線圈或電樞線圈短路；整流子表面燒損或臟污；軸承磨損阻力增大等。此時，可通過萬用表檢查蓄電池狀態(tài)，也可通過開啟大燈后觀察大燈亮度分析蓄電池是否電力不足，并進行適當充電；修復接觸不良或損壞的電刷、線圈、整流子、軸承，或進行更換新件。

2.2.3 驅(qū)動功能失效

該故障表現(xiàn)為起動機啟動后正常運轉(zhuǎn)，但不能有效帶動柴油機飛輪轉(zhuǎn)動，導致起動機不能驅(qū)動發(fā)動機啟動。這多是由于起動機與發(fā)動機之間的傳動結構損壞導致的，常見原因包括齒輪配合不當造成嚙合不良或因磨損出現(xiàn)傳動打滑或傳動失效；單向離合器打滑等都會造成起動機空轉(zhuǎn)而致使驅(qū)動功能失效。此時應重點檢查傳動結構，成套更換磨損的齒輪，修復或更換磨損的單向離合器楔形槽和滾柱，確保傳動有效[4]。

2.3 儀表系統(tǒng)故障

儀表系統(tǒng)的故障原因包括以下幾個方面：一是用于數(shù)據(jù)檢測的傳感器出現(xiàn)故障，例如水溫傳感器的熱敏電阻損壞、轉(zhuǎn)速傳感器內(nèi)部短路等，都會造成數(shù)據(jù)檢測功能失效，此外，傳感器具有一定使用壽命，若傳感器長時間使用，也可能因為老化而使測量精度下降甚至失效，此時應及時更換損壞的傳感器；二是儀表設備損壞，主要指儀表的機械結構受到長期的振動、粉塵、降雨、日曬等影響，其內(nèi)外部結構老化或損壞，使儀表的轉(zhuǎn)動或指示功能失效，此時應更換損壞的儀表；三是儀表的供電線路損壞，導致故障警示標識或儀表指針失效，應檢查并修復損壞的線路。

2.4 燈光照明系統(tǒng)故障

燈光照明系統(tǒng)故障常表現(xiàn)為照明光源不亮，主要由于供電線路斷路、短路或光源損壞造成的。首先應檢查光源是否損壞，及時更換損壞的光源，排除光源本身的故障原因。其次檢查供電線路是否存在斷路或短路問題，可通過人眼檢查各個主要線路是否存在保險燒損、線路破損、接點斷開等問題，排除可見故障，然后可用電流表、萬用表檢測疑似故障的線路或原件，或通過導線將某電路短接，查看被短接的電路是否有斷電故障，以及通過將疑似故障的線路斷開，分析斷開前后設備的工作狀態(tài)來判斷線路是否存在故障，明確故障問題后對斷路、短路等故障進行維修[5]。

3 結語

綜上所述，電氣控制系統(tǒng)對于大馬力拖拉機功能的正常使用影響很大，其能有效協(xié)調(diào)拖拉機的各個功能系統(tǒng)，并實現(xiàn)對拖拉機整體狀態(tài)的檢測和控制，電氣控制系統(tǒng)故障會在很大程度上影響拖拉機的使用體驗，嚴重時甚至造成拖拉機無法使用，尤其對于大馬力拖拉機而言，其配套的技術更為先進，使用的電氣元件比傳統(tǒng)拖拉機明顯增多，針對大馬力拖拉機的電氣系統(tǒng)進行合理的維修意義重大。此外，駕駛員也應注意對大馬力拖拉機的電氣系統(tǒng)進行規(guī)范的使用與保養(yǎng)維護，盡量降低故障的發(fā)生概率，當故障發(fā)生時尋求正規(guī)的維修機構進行維修，確保電氣控制系統(tǒng)處于良好的狀態(tài)下工作。