液壓技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的影響及實(shí)際工作中的應(yīng)用

隨著科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)正朝著高效、精準(zhǔn)、智能化的方向邁進(jìn)，而液壓技術(shù)作為現(xiàn)代機(jī)械工程的關(guān)鍵技術(shù)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。液壓技術(shù)憑借功率密度大、控制精度高、傳動(dòng)平穩(wěn)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等獨(dú)特優(yōu)勢，為農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能提升和功能拓展提供了強(qiáng)大支持。從拖拉機(jī)的懸掛系統(tǒng)到聯(lián)合收割機(jī)的復(fù)雜作業(yè)機(jī)構(gòu)，從灌溉設(shè)備的精準(zhǔn)控制到農(nóng)產(chǎn)品加工機(jī)械的高效運(yùn)作，液壓技術(shù)都在其中扮演著不可或缺的角色，極大地提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。本文將深入研究液壓技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化和精準(zhǔn)化提供技術(shù)保障，推動(dòng)著農(nóng)業(yè)向著高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。

一、液壓技術(shù)概述

液壓技術(shù)起源于17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理。1795年，英國的約瑟夫·布拉曼以水為介質(zhì)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)，1905年工作介質(zhì)改為油，使液壓技術(shù)得到進(jìn)一步改善。第一次世界大戰(zhàn)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，1925年維克斯發(fā)明壓力平衡式葉片泵，為液壓元件工業(yè)奠定基礎(chǔ)。此后，液壓技術(shù)不斷發(fā)展，逐漸成為一門成熟的技術(shù)。液壓傳動(dòng)基于帕斯卡定律，利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，經(jīng)控制閥和管路傳遞，借助液壓執(zhí)行元件（液壓缸或馬達(dá)）把液體壓力能再轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。液壓泵作為動(dòng)力元件，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能，為系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓馬達(dá)和液壓缸是執(zhí)行元件，分別實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)，把液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。控制閥用于控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向，確保系統(tǒng)按要求工作。液壓油的流動(dòng)方向由方向控制閥控制，如換向閥等，可實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方向的改變。流量則由流量控制閥調(diào)節(jié)，如節(jié)流閥、調(diào)速閥等，通過改變閥口開度來控制流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。液壓技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高壓、大功率傳輸，可滿足大型設(shè)備的動(dòng)力需求。傳動(dòng)平穩(wěn)，能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大。在能量傳遞方面，效率相對(duì)較高，控制精度也高，能精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的動(dòng)作和操作要求，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等諸多領(lǐng)域。

二、液壓技術(shù)應(yīng)用對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的影響

1、液壓技術(shù)可提高農(nóng)機(jī)作業(yè)效率

以聯(lián)合收割機(jī)為例，液壓驅(qū)動(dòng)的割臺(tái)升降系統(tǒng)能夠迅速作出反應(yīng)，依據(jù)作物的高度進(jìn)行割臺(tái)高度的調(diào)整。例如，傳統(tǒng)的機(jī)械割臺(tái)調(diào)整可能需要停機(jī)并進(jìn)行手動(dòng)操作，每次操作耗時(shí)約2～3 m i n 。相比之下，液壓割臺(tái)能夠在作業(yè)過程中迅速進(jìn)行調(diào)整，每次僅需 若按每日作業(yè)中需調(diào)整割臺(tái)10次計(jì)算，1d可節(jié)省約 2 0 min 的作業(yè)時(shí)間。在大型農(nóng)場進(jìn)行規(guī)?；鳂I(yè)時(shí)，一臺(tái)聯(lián)合收割機(jī)的日作業(yè)面積可達(dá) 。應(yīng)用液壓技術(shù)后，作業(yè)效率顯著提升。此外，靜液壓驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械行走裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)變速，根據(jù)實(shí)際作業(yè)需求快速調(diào)整速度，相較于有級(jí)變速機(jī)械，工作效率可提升 2 0 % ～ 3 0 % 。

2、液壓技術(shù)可提升作業(yè)質(zhì)量

在播種作業(yè)中，液壓技術(shù)可精確控制播種深度，如電控液壓系統(tǒng)通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤狀況和播種機(jī)的位置，自動(dòng)調(diào)整播種器的入土深度，使播種深度誤差控制在 ± 1 c m 以內(nèi)，相比傳統(tǒng)機(jī)械播種方式，深度誤差可減少 5 0 % 以上，保證了種子發(fā)芽率和出苗整齊度。在收割方面，聯(lián)合收割機(jī)的液壓控制輸送與脫粒系統(tǒng)，能精準(zhǔn)控制輸送鏈速度和脫粒滾筒轉(zhuǎn)速，使收割損失率降低至 3 % 以下，而傳統(tǒng)機(jī)械控制的損失率可能在 5 % 以上。

3、液壓技術(shù)可增強(qiáng)操作舒適性

液壓操縱系統(tǒng)采用手柄、按鈕等輕便的操作方式，如拖拉機(jī)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的力大幅減小，僅需 5 ～ 10N的力，而傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向可能需要20～30N的力，操作輕松程度大幅提升。液壓懸掛系統(tǒng)可通過按鈕控制農(nóng)具升降，無需像傳統(tǒng)方式那樣費(fèi)力手動(dòng)操作。在長時(shí)間作業(yè)中，駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度顯著降低，操作的便捷性和舒適性大大提高，減少了疲勞感，有利于提高工作效率和作業(yè)安全性。

4、液壓技術(shù)可改善機(jī)械性能

在動(dòng)力傳輸方面，液壓傳動(dòng)相比機(jī)械傳動(dòng)，能量傳遞效率高，可減少不必要的能量損失，傳遞效率可達(dá) 9 0 % 左右，而機(jī)械傳動(dòng)在一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)中效率可能只有 7 0 % ～ 8 0 % 液壓系統(tǒng)還能輸出較大的扭矩，提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的負(fù)載能力，如大型液壓驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)可牽引更重的農(nóng)具進(jìn)行深耕等作業(yè)。在穩(wěn)定性方面，液壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)，在各種負(fù)載情況下能保持穩(wěn)定的傳動(dòng)效果，像液壓驅(qū)動(dòng)的灌溉機(jī)械，無論噴頭處于何種角度和工作壓力下，都能穩(wěn)定供水和調(diào)節(jié)噴頭旋轉(zhuǎn)，保證灌溉的均勻性。

三、液壓技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

1、大宗糧食作物生產(chǎn)使用的農(nóng)機(jī)

① 拖拉機(jī)液壓技術(shù)的使用

拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)是連接農(nóng)機(jī)具與拖拉機(jī)的關(guān)鍵部分。在耕地作業(yè)時(shí)，面對(duì)不同的土壤質(zhì)地、濕度和地形，液壓油缸能迅速伸縮。比如在黏重土壤中，可通過液壓系統(tǒng)增加犁的入土深度，確保翻耕效果；在沙質(zhì)土壤中，則適當(dāng)減小入土深度，防止過度耕作。據(jù)實(shí)際測試，采用液壓懸掛系統(tǒng)的拖拉機(jī)，相比傳統(tǒng)機(jī)械懸掛，耕作效率可提高 2 0 % ～ 3 0 % 。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)讓拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)向操作變得輕松，駕駛員僅需施加很小的力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，液壓油就會(huì)根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和速度，精準(zhǔn)地推動(dòng)轉(zhuǎn)向油缸，使車輪轉(zhuǎn)向。在狹窄的農(nóng)田道路或地頭轉(zhuǎn)彎時(shí)，駕駛員能更靈活地操控，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也減少了輪胎磨損。靜液壓傳動(dòng)的拖拉機(jī)可無級(jí)變速，在播種作業(yè)時(shí)能根據(jù)播種機(jī)的播種速度要求，精確調(diào)整行駛速度，保證播種間距均勻；在運(yùn)輸作業(yè)中又能快速提升速度，提高運(yùn)輸效率。與傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的拖拉機(jī)在不同作業(yè)工況轉(zhuǎn)換時(shí)，無需頻繁換擋，作業(yè)效率可提升 1 5 % ～ 2 0 % 。

② 收割機(jī)液壓技術(shù)的使用

聯(lián)合收割機(jī)在收割小麥、水稻等作物時(shí)，地形起伏和作物生長高度不一致。液壓系統(tǒng)能實(shí)時(shí)調(diào)整收割臺(tái)高度，通過高度傳感器反饋的信息，液壓油缸快速動(dòng)作。如在一塊小麥田中，有部分區(qū)域小麥生長較高，部分區(qū)域較矮，液壓控制的收割臺(tái)可在1～2s內(nèi)完成高度調(diào)整，保證收割刀片始終與作物莖稈保持合適距離，減少收割損失，使收割損失率降低至 3 % 以下。且液壓控制的糧倉門操作便捷，在收割作業(yè)結(jié)束后，只需按下操作按鈕，液壓油缸驅(qū)動(dòng)糧倉門打開，糧食快速卸出。而且可以精確控制糧倉門的開度，避免糧食灑漏，相比人工開閉糧倉門，效率提高了數(shù)倍，同時(shí)也降低了糧食損耗。液壓馬達(dá)為輸送鏈和脫粒滾筒提供動(dòng)力。當(dāng)作物產(chǎn)量較大時(shí)，可通過液壓系統(tǒng)增加馬達(dá)的輸出扭矩，提高輸送鏈的輸送速度和脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速，保證脫粒效果和輸送的穩(wěn)定性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用液壓驅(qū)動(dòng)的輸送與脫粒系統(tǒng)，糧食的清潔率可提高 5 % ～8 % ，提高了收獲質(zhì)量。

③ 播種機(jī)液壓技術(shù)的使用

播種機(jī)的液壓系統(tǒng)可根據(jù)土壤的緊實(shí)度、濕度等條件，自動(dòng)調(diào)整開溝器的入土深度。在硬土區(qū)域，液壓系統(tǒng)增加開溝器的下壓力，使開溝深度達(dá)到適宜種子發(fā)芽的深度；在軟土區(qū)域，則減小下壓力，保證播種深度均勻。這樣能使種子在土壤中處于最佳的發(fā)芽環(huán)境，提高出苗率，使出苗率提高 1 0 % ～ 1 5 % 。液壓驅(qū)動(dòng)的排種器可精確控制排種量和排種速度。根據(jù)不同作物品種和種植密度要求，通過調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)播種。如在種植玉米時(shí)，可根據(jù)種植株數(shù)要求，精確調(diào)整排種器的排種速度，使種子間距均勻，提高土地利用率和作物產(chǎn)量。

2、經(jīng)濟(jì)作物使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械

① 大型平移噴灌機(jī)液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

大型平移噴灌機(jī)的液壓系統(tǒng)可靈活調(diào)節(jié)噴頭角度和高度。在作物苗期，將噴頭高度降低、角度調(diào)小，使水均勻地噴灑在作物根部；在作物生長后期，提高噴頭高度、增大角度，擴(kuò)大噴灑范圍，可使水資源利用率提高 3 0 %～4 0 % ，有效節(jié)約水資源。靜液壓驅(qū)動(dòng)的行走裝置讓噴灌機(jī)行走平穩(wěn)且調(diào)速靈活。根據(jù)灌溉區(qū)域的大小和形狀，可無級(jí)調(diào)節(jié)行走速度，確保灌溉均勻。在圓形灌溉區(qū)域，可精確控制噴灌機(jī)的行走軌跡，實(shí)現(xiàn)全覆蓋灌溉，避免出現(xiàn)灌溉死角。

② 棉花間套作機(jī)械液壓系統(tǒng)的應(yīng)用

在棉花與其他作物間套作時(shí)，不同的種植模式對(duì)行距和株距有不同要求。液壓系統(tǒng)可快速調(diào)整播種或移栽裝置的行距和株距。如在棉花與大豆間套作時(shí)，可根據(jù)兩種作物的生長需求，將行距和株距調(diào)整到最佳值，提高土地利用率和作物產(chǎn)量，使土地利用率提高 2 0 %～3 0 % 。棉花采摘時(shí)，棉花植株高度不一，且不同生長階段的棉花對(duì)采摘壓力要求不同。液壓系統(tǒng)控制采摘頭的升降，使其能適應(yīng)棉花植株的高度變化，同時(shí)精確調(diào)節(jié)采摘頭的壓力。在棉花成熟初期，采摘頭壓力較小，避免損傷棉桃；在棉花完全成熟后，適當(dāng)增加壓力，確保高效采摘，使棉花采摘質(zhì)量提高，雜質(zhì)含量降低。

3、農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)與創(chuàng)新

① 液壓技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化、智能化發(fā)展中的應(yīng)用

結(jié)合衛(wèi)星導(dǎo)航和傳感器技術(shù)，液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)導(dǎo)航駕駛。農(nóng)機(jī)按照預(yù)設(shè)的路線和軌跡行駛，在大面積農(nóng)田作業(yè)時(shí)，誤差可控制在幾厘米以內(nèi)。如在播種作業(yè)中，自動(dòng)導(dǎo)航的播種機(jī)可保證播種行距均勻一致，提高播種質(zhì)量，同時(shí)減少了人工操作誤差，降低駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，還能實(shí)現(xiàn)24h不間斷作業(yè)，提高了作業(yè)效率。傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測作物生長狀況、土壤條件等信息，液壓系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整農(nóng)機(jī)工作參數(shù)。如施肥機(jī)根據(jù)土壤肥力傳感器的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整施肥量；植保無人機(jī)根據(jù)作物病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整噴灑農(nóng)藥的流量和高度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，減少了農(nóng)藥浪費(fèi)和環(huán)境污染。

② 電液控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)中的創(chuàng)新應(yīng)用

電液比例控制技術(shù)可通過電信號(hào)精確控制液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、力矩和位置。在果園施肥機(jī)中，能根據(jù)果樹的品種、樹齡和土壤肥力，精確控制施肥量，使施肥精度達(dá)到 ± 5 % 以內(nèi)，提高了施肥的精準(zhǔn)度，促進(jìn)果樹生長，提高果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，操作人員可通過手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程控制液壓系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和參數(shù)調(diào)整。在大型農(nóng)場中，管理人員可在辦公室實(shí)時(shí)查看多臺(tái)農(nóng)機(jī)的工作狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，提高了農(nóng)機(jī)的管理效率和使用便利性。

③ 液壓懸掛技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)中的創(chuàng)新應(yīng)用

先進(jìn)的電控液壓懸掛系統(tǒng)采用力、位綜合控制或者力、位、滑轉(zhuǎn)率綜合電控液壓懸掛控制系統(tǒng)（EHR）。在耕作過程中，系統(tǒng)可根據(jù)耕作阻力、耕作深度和拖拉機(jī)滑轉(zhuǎn)率等多因素，實(shí)時(shí)調(diào)整懸掛的提升與下降，保證最佳的耕作狀態(tài)，提高耕作質(zhì)量和效率。一些新型液壓懸掛系統(tǒng)具備主動(dòng)減震功能。在田間作業(yè)時(shí)，傳感器感知路面顛簸和作業(yè)振動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整液壓懸掛的剛度和阻尼，減少農(nóng)機(jī)的振動(dòng)和沖擊。如凱斯2025款Quadtrac系列拖拉機(jī)的重型懸架系統(tǒng)，可使操作員座椅的垂直加速度降低 4 2 % 提高了駕駛員的舒適性和農(nóng)機(jī)的使用壽命。

四、液壓技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的發(fā)展趨勢

1、液壓技術(shù)的綠色環(huán)?；?/p>

傳統(tǒng)液壓油可能會(huì)對(duì)土壤、水體等造成污染，如今越來越多的研究集中在開發(fā)可生物降解、低毒性、高性能的環(huán)保型液壓油。如以天然油脂為基礎(chǔ)的液壓油，具有良好的生物降解性和潤滑性能，能減少對(duì)環(huán)境的危害。其通過優(yōu)化液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制策略，提高能源利用效率，減少能量損失。如采用負(fù)載敏感系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際負(fù)載需求自動(dòng)調(diào)節(jié)液壓泵的輸出流量和壓力，避免不必要的能耗。同時(shí)優(yōu)化液壓管路布局，降低管路阻力，也有助于減少能量損耗和油液泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而降低對(duì)環(huán)境的污染。

2、液壓技術(shù)的智能化與自動(dòng)化

液壓技術(shù)與傳感器、控制器相結(jié)合使農(nóng)業(yè)機(jī)械能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)和實(shí)際作業(yè)情況自動(dòng)調(diào)整工作狀態(tài)。如聯(lián)合收割機(jī)可通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測作物的生長情況、成熟度等，自動(dòng)調(diào)節(jié)收割速度、收割臺(tái)高度等參數(shù)。智能監(jiān)測利用傳感器實(shí)時(shí)采集液壓系統(tǒng)的壓力、流量、溫度等數(shù)據(jù)，通過控制器進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的智能監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)異常，可及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提醒操作人員進(jìn)行檢修。故障診斷基于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，建立故障診斷模型，準(zhǔn)確判斷液壓系統(tǒng)的故障類型和位置，減少維修時(shí)間和成本。

3、液壓技術(shù)的集成化與小型化

可將多個(gè)液壓元件集成在一起，形成集成化的液壓模塊，可減少管路連接，降低泄漏風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)集成化設(shè)計(jì)還能提高空間利用率，使農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)更加緊湊。并且通過采用先進(jìn)的制造工藝和新型材料，減小液壓元件的尺寸和重量，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的小型化和輕量化。如濰柴雷沃的新型液壓系統(tǒng)專利，融合了轉(zhuǎn)向油路和提升油路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的緊湊設(shè)計(jì)，顯著降低了設(shè)備的空間需求。

4、液壓技術(shù)的高性能與可靠性

需研發(fā)和應(yīng)用高強(qiáng)度、高耐磨性、耐腐蝕的新型材料，提高液壓元件的性能和使用壽命。如采用新型合金材料制造液壓泵和液壓馬達(dá)的關(guān)鍵部件，可提高其抗磨損和抗疲勞性能。同時(shí)利用先進(jìn)的制造工藝，如增材制造、精密加工等，提高液壓元件的制造精度和質(zhì)量，減少制造誤差，提高元件的可靠性和穩(wěn)定性；加強(qiáng)質(zhì)量檢測和控制，確保液壓元件的性能符合要求。

液壓技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用成效顯著，極大地推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。從提高作業(yè)效率、提升作業(yè)質(zhì)量，到增強(qiáng)操作舒適性、改善機(jī)械性能，液壓技術(shù)都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在未來，液壓技術(shù)將朝著綠色環(huán)保化、智能化與自動(dòng)化、集成化與小型化、高性能與可靠性的方向持續(xù)邁進(jìn)。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破，相信會(huì)有更多先進(jìn)的液壓技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，降低成本，減少對(duì)環(huán)境的影響，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展注入新的動(dòng)力，助力農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)，實(shí)現(xiàn)更高水平的發(fā)展。

（作者單位：236600安徽省太和縣農(nóng)機(jī)監(jiān)理站）