采棉機(jī)采摘頭高度控制系統(tǒng)及故障診斷研究

萬暢　李文春　李國禮

摘要：針對采摘頭高度控制原理，分析了地面仿形機(jī)構(gòu)的組成、原理，給出了液壓系統(tǒng)原理圖。地面仿形是采用仿形機(jī)構(gòu)控制仿形閥處于不同工作位置，通過控制仿形閥油路的通斷使油缸舉升或下降采摘頭，實(shí)現(xiàn)地面仿形；通過提升、下降電磁閥，可人工控制油缸動作，實(shí)現(xiàn)采摘頭的舉升、下降。從故障現(xiàn)象、原因、解決方法3個方面，分析了采摘頭高度控制系統(tǒng)的常見故障。

關(guān)鍵詞：采棉機(jī)；采摘頭；高度控制；地面仿形；故障診斷

中圖分類號： S225.91+1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0357-02

收稿日期：2013-08-23

基金項(xiàng)目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)科技項(xiàng)目（編號：2012BB038）。

作者簡介：萬暢（1979—），男，湖北天門人，碩士，講師，主要從事液壓與氣動教學(xué)與科研工作。E-mail：437060056@163.com。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)是全國最大的機(jī)械化采棉基地，國內(nèi)學(xué)者針對采棉機(jī)開展了一系列研究，王學(xué)農(nóng)介紹了9976型六行采棉機(jī)的棉箱結(jié)構(gòu)、卸棉方式、風(fēng)力輸送系統(tǒng)、自動對行系統(tǒng)、性能參數(shù)[1]。陳發(fā)等從工作原理、主要功能、特點(diǎn)、參數(shù)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、配置作業(yè)方式等方面，對國產(chǎn)第一臺 4MZ-2（3） 型國產(chǎn)自走式采棉機(jī)做了介紹[2]。陳發(fā)對 4MZ-2（3） 型國產(chǎn)自走式采棉機(jī)主傳動系的3種傳動方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較[3]。當(dāng)前采棉機(jī)研究熱點(diǎn)主要集中在采棉機(jī)的行走驅(qū)動系統(tǒng)[3-4]、水平摘錠[5-8]、采棉滾筒[9-10]、采頭錐齒箱[11]、新型采頭[12]、自動導(dǎo)航[13]等方面。本研究介紹了一種采摘頭高度控制系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的常見故障進(jìn)行了剖析，旨在為研發(fā)采棉機(jī)提供依據(jù)。

1采摘頭高度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采棉機(jī)采摘頭由左、右兩側(cè)雙作用單出桿活塞缸的活塞桿驅(qū)動，活塞桿舉升、下降來實(shí)現(xiàn)左、右2組采摘頭（2～3個采摘頭為一組）的高度控制；左、右油缸分別由左、右仿形閥來控制油液方向；左、右仿形閥是一種專用三位三通機(jī)液伺服換向閥，由地面仿形機(jī)構(gòu)控制其機(jī)動按鈕動作（圖1）。

采摘頭地面仿形機(jī)構(gòu)的工作原理：仿形滑履1位于采摘頭的下部，經(jīng)過調(diào)整定位螺釘組2與自重下落拉桿3，與地面貼合；采頭工作時，若地面高度變高，仿形滑履1上移，通過滑桿6，帶動杠桿5使之繞右端支點(diǎn)9順時針轉(zhuǎn)動；在仿形控制閥的機(jī)動控制手柄8處，杠桿5產(chǎn)生1個放大了的向上力，使三位三通仿形控制閥7從上位過渡到下位工作方式；隨著地面高度下降，仿形滑履1在仿形機(jī)構(gòu)自重作用下，自動下落與地面貼合，滑桿6帶動杠桿5繞其右端支點(diǎn)9逆時針轉(zhuǎn)動，仿形閥機(jī)動手柄8下落，仿形控制閥處于上位工作狀態(tài)；人工操縱使提升控制閥電磁鐵得電，油缸舉升采頭后，仿形滑履1脫離地面，在仿形機(jī)構(gòu)自重作用下，仿形控制閥也處于上位工作

狀態(tài)（圖2）。

2采摘頭高度控制液壓原理

仿形控制閥15、16下部省略了仿形機(jī)構(gòu)，左、右仿形閥

15、16是一種機(jī)液伺服三位三通閥，該閥的機(jī)能是上位時，油口B、C溝通；中位時，3個油口均不溝通；下位時，油口A、C溝通。該閥受前節(jié)所述地面仿形機(jī)構(gòu)控制，與其共同實(shí)現(xiàn)地面仿形的機(jī)液伺服控制。圖3左、右缸的控制原理一樣。以左缸為例，分析其原理。

2.1人工控制采頭高度

人工控制采頭上升：此時，閥2電磁鐵得電，閥2處于左位；閥4電磁鐵失電，閥4處于左位。油路通道：（1）泵1出口→閥2左位→單向閥3→單向閥9→單向閥17→油缸無桿腔；（2）油缸13有桿腔→油箱21。人工控制采頭下降：此時，閥2電磁鐵失電，閥2處于右位；閥4電磁鐵得電，閥4處于右位；如前節(jié)所述，仿形閥15處于上位。此時，采頭因自重而下降，油缸無桿腔回油；有桿腔油路形成真空，從油箱吸油。油路通道：（1）油缸13無桿腔→節(jié)流閥11→仿形閥15上位→閥4右位→油箱21；（2）油箱21→油缸13有桿腔。采頭停在某一高度：閥2電磁鐵失電，閥2處于右位；閥4電磁鐵失電，閥4處于左位；油缸無桿腔閉鎖。

2.2地面仿形控制采頭

初始狀態(tài)，閥2電磁鐵失電，閥2處于右位；閥4電磁鐵得電，閥4處于右位。若地面高度增加：如前節(jié)所述，地面仿形機(jī)構(gòu)使仿形閥15處于下位。油路通道：（1）泵1出口→單向閥5→仿形閥15下位→單向閥17→油缸13無桿腔；（2）油缸13有桿腔→油箱21。若地面高度下降：如前節(jié)所述，地面仿形機(jī)構(gòu)使仿形閥15處于上位。此時，采頭因自重而下降，油缸無桿腔回油；有桿腔油路形成真空，從油箱吸油。油路通道：（1）油缸13無桿腔→節(jié)流閥11→仿形閥15上位→閥4右位→油箱21；（2）油箱21→油缸13有桿腔（圖3）。

3高度控制系統(tǒng)故障診斷

以采用該高度控制系統(tǒng)的迪爾9976采棉機(jī)為例，表1是

表1迪爾9976采棉機(jī)常見故障診斷

故障現(xiàn)象1故障原因1解決方法左右采頭不能提升1相應(yīng)的電磁閥上無電流1電路診斷1電磁閥故障1更換1液壓泵待機(jī)壓力過低1調(diào)節(jié)泵壓力補(bǔ)償器1采頭仿形閥堵塞1檢查仿形閥1采頭仿形機(jī)構(gòu)調(diào)整不對1重新調(diào)整1缺少液壓油1檢查液壓油量采頭可提升但不能1下降電磁閥故障1更換保持1單向閥故障1更換左右采頭不能下降1相應(yīng)電磁閥上無電流1電路診斷1電磁閥故障1更換1仿形機(jī)構(gòu)卡在較高的位置1調(diào)整仿形機(jī)構(gòu)1仿形閥卡死1修理仿形閥1缺少液壓油1檢查液壓油量采頭油缸不提升或1缺少液壓油1檢查液壓油量提升很慢1液壓油箱內(nèi)過濾器堵塞1檢查更換1液壓泵待機(jī)壓力過低1調(diào)整泵壓力補(bǔ)償器1液壓泵磨損1檢測液壓泵1電磁閥不動作1電路診斷1液壓管路堵塞或泄漏1修理油缸泄漏1缸筒損壞1修理1油封損壞1更換1活塞桿表面刮傷1更換1活塞桿彎曲1更換

迪爾9976采棉機(jī)常見故障診斷。

4結(jié)論endprint

本研究表明，采棉機(jī)采摘頭高度控制系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)、地面仿形機(jī)構(gòu)組成，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地面仿形、人工高度控制。針對該采摘頭高度控制系統(tǒng)，分析了常見的故障現(xiàn)象、原因、解決方法。

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