聯合收割機液壓系統結構故障分析與判斷

摘 要：對小麥收割機稍加改動，就可以兼收油菜、大豆;換裝割臺后，對脫粒、清選部分裝置稍做互換，便可以收獲玉米籽粒。小麥聯合收割機因能為多種農作物機械化收獲提供服務而越來越受農民朋友的歡迎。隨著小麥收獲機使用頻率的提高，伴隨而來的是小麥收獲機的維修問題，特別是液壓系統的維修，成為許多機手十分頭痛的問題。面對液壓系統故障，只要了解收割機液壓系統油路結構、工作原理、各部件功用，液壓系統故障的排查是有規律可循的。基于此，本文主要就聯合收割機液壓系統結構故障分析與判斷進行綜述，為農機手提供借鑒。

關鍵詞：聯合收割機;液壓系統;故障

一、聯合收割機液壓系統結構組成

聯合收割機的液壓系統因能安全可靠地實現遠距離傳遞動力和能量，完成遠距離機械運動的自動控制，成為聯合收割機上不可或缺的重要組成部分。聯合收割機的液壓系統組成與其他機械的液壓控制系統一樣，均由以下5個部分構成。

（一）動力源

動力源就是能將原動力輸出的機械能轉換為推動液壓油做功的壓力能。這個動力源一般由液壓泵完成。

（二）控制元件

控制元件是指對系統中的液壓油壓力、流量和去向進行控制和調節的元件，主要指各類閥件，大家稱之為液壓控制器、控制閥或液壓分配器。具體到收割機上有2個重要控制元件：液壓轉向器（或稱為方向機、轉向閥）、多路閥。

（三）執行元件

執行元件是指把液壓油的壓力能變成機械能，推動負載運動，滿足機械使用者的需要，主要指液壓油缸等。

（四）工作介質

小麥收割機一般采用68號抗磨液壓油，利用其進行能量傳遞和信號傳遞。

（五）輔助元件

輔助元件主要是指動力、控制、執行元件以外的液壓器件，在液壓系統中起儲存、輸送、過濾、加熱、冷卻和測量等作用的器件，包括油管、接頭、油箱、過濾器、散熱器、儲能器、各種測試儀表和安全閥等。

二、聯合收割機液壓系統主要組成部分功能及常見故障

（一）動力源——齒輪泵

聯合收割機多采用齒輪泵作為液壓油的動力源。其構造為有一對幾何參數相同的主、被動齒輪，被封閉在齒廓殼體和側蓋板組成的封閉空間內。工作原理是當齒輪泵主動齒輪運轉時，帶動從動齒輪與之嚙合并一起運轉，在吸油腔內由于兩齒輪脫離時，齒間容積變大出現真空，而從油箱中吸油。吸入的油液由旋轉的齒谷攜帶到排油腔，在排油腔由于齒間容積減小而將液壓油擠出泵體。由于齒輪的齒頂和殼體內孔表面間及齒輪端面和蓋板間間隙小，而且嚙合齒的接觸面接觸緊密，起到密封作用，并把吸、壓油區隔開，因此齒輪轉動時泵便連續不斷地將液壓油排出，為系統提供高壓油源[1]。

現在的聯合收割機上大都配有雙聯齒輪泵（既裝備有2個這樣的齒輪油泵，兩泵主軸由聯軸器相連），雙聯泵中2個油泵雖然轉向相同，同為左旋轉泵，但排量不同。一個泵向轉向機構提供高壓油源的叫恒流泵，另一個泵向全車部位如割臺、無級變速、液壓卸糧等提供高壓油源，其油泵排量較大。

齒輪泵常見故障有油封漏油、殼體炸裂、噪聲過大并有振動、高溫過高以及元件速度不夠。其中，油封漏油的原因有油封件老化、油封唇口損壞、泵軸與聯軸器同心度差（易引起中間斷軸）以及泵體內部磨損嚴重、高低壓腔串通。油泵殼體炸裂的原因有安全閥壓力調得過高、安全閥卡死、油泵出油口管路堵死、執行元限位機構反應不靈敏以及油缸啟動時活塞抵死端蓋導致油環面積不夠。噪聲過大并有震動的原因有低壓管路及法蘭處漏氣、油箱油位過低、進油管路有折癟現象導致局部區域形成節流，進而造成通徑不夠、安裝位置不牢或同軸度差太大以及進油濾清器堵塞。油溫過高的原因有系統壓力過高，內泄漏油造成能量損失;系統壓力過載，安全閥打開;管道不通暢，節流孔堵塞，阻力太大;油箱油位太低。

（二）控制元件——液壓控制閥

液壓閥通常也稱液壓分配器，從字典中可查到“閥”者，活動的門也。既然是可活動的門，自然可以打開和關閉。操作者通過打開和關閉這個“門”，可實現油源分配，改變系統管道油的流量大小、方向，進而滿足機械使用者的需求。液壓閥的基本結構主要包括閥芯、閥體和驅動閥芯在閥體內做相對運動的裝置。閥芯的主要結構形式有滑閥、錐閥和球閥。閥體上除有與閥芯配合的閥套孔外，還有與外界連接的油管進出油口以及驅動閥芯與閥體做相對運動的裝置，可以是手動機構，也可用彈簧配合機動機構。液壓系統有轉向和操縱兩部分組成。2個分系統共用一個油箱和齒輪泵，通過單路穩定分流閥（或使用雙聯泵）分成兩部分。轉向部分用于控制收割機轉向，主要工作部件是全液壓轉向器、轉向油缸等;操縱部分用于控制工作裝置，如割臺、撥禾輪、糧倉和無級變速裝置，主要工作部件是多路閥、無級變速油缸等。現在就聯合收割機上的2個重要的液壓控制器做一介紹：控制轉向的閥（也稱轉向器）、控制如割臺、撥禾輪、無極變速等功能的多路閥。

1.液壓轉向器（閥）

小麥收獲機上一般都采用一種轉閥式全液壓轉向器，與組合閥分體設計，可根據需要直接連接不同組合閥塊，形成不同的閥功能，操作者通過轉動方向盤來改變轉向閥內油的流動方向、流量，滿足系統轉向要求。當轉向器中位，閥芯處于初始狀態。即當轉向器不工作時，液壓油通過轉向器內部直接回油箱[2]。

聯合收割機轉向器安裝應注意的問題：（1）保證零件清潔，防止臟物進入轉向器內部及液壓系統;（2）油管口對接時，不能用生料帶代替密封圈密封;（3）轉向器安裝時要避免轉向器輸入端受軸向力;（4）轉向器負荷口應排氣;（5）不要輕易拆開轉向器;（6）裝配時注意標記點的對應。

聯合收割機轉向部分常見故障如下：（1）方向盤空行程大;（2）方向盤無論快轉或慢轉均沉重;（3）車輛不走直線，轉向輪發飄;（4）、方向盤終點感小;

（5）方向盤有卡滯點;（6）方向盤慢轉不沉，快轉沉或沒有動力轉向;（7）方向盤可轉動，轉向輪不動或運動過慢無壓力;（8）方向盤反復震蕩或自轉。

產生如上故障的原因主要如下：

（1）轉向泵效率低，不能達到所需壓力，或系統內有空氣;（2）液壓油不足，安全閥壓力低，閥芯卡滯或卡死;（3）轉向系統回油不通暢;（4）轉向系統負荷過大;（5）阻尼孔堵塞或轉向單向閥不能復位;（6）轉向油缸內漏;（7）轉向輪連接桿間隙大或彎曲、銷子松動，轉向機構有機械干涉點。

2.多路閥

小麥收割機、玉米收割機液壓系統中使用的是整體多路閥。如有的裝配“四路閥”，有的裝配“五路閥”。這幾路閥并聯在一起，如同家庭中使用的并排聯在一起的指形電路開關一樣，各管一路，互不干涉，并通過各自的執行元件——油缸完成各自負責的收割機特定的一項功能。當然，多路閥中每路閥可以是單作用，也可以是雙作用（用于控制單作用油缸或雙作用油缸）。同時，多路閥上配有安全液流閥。閥芯結構形式為滑閥，操縱方式為手動操作，彈簧復位。需要注意的是，小麥收割機上的多路閥中，每路閥的閥芯與閥體配合都經過配對研磨，屬于精密偶件，并各自獨立起作用，安裝維修時一般不應互換。在農忙服務時，經常會遇到一臺收割機多路閥中一路出現了問題，導致整臺收割機無法進行正常作業。一時附近的服務站又沒有多余的多路閥可更換，這時為了不誤農時、為了應急，往往嘗試使用從其他車上換下的多路閥，從沒有出問題的單元閥中小心取出與之互換，結果故障排除，該車后期的作業中再沒有重復出現類似的毛病。分析發現可能是廠方規范化生產、加工精度高度一致的原因。這對機手來說無疑是一個利好選擇。

控制閥以前是裝在收割機齒輪泵后面，齒輪泵產生的高壓油首先流經該閥。其工作原理是工作時齒輪泵輸來的壓力油經該閥進油孔流入，經分流：一路為優先恒定流量6 L/min經閥側口流出，供液壓轉向器使用，以保證轉向系統可靠工作;另一路剩余流量，經閥下部油口流向多路閥進油口，供操縱系統工作。現在收割機上裝的是雙聯泵，每個泵各司其職，則無需單路穩定分流閥[3]。

（三）執行元件——液壓缸

液壓缸類型繁多，但按工作特點可分為單作用油缸、雙作用油缸、組合式缸三大類。其中，單作用液壓油缸又可分為活塞式缸、柱塞式缸;雙作用液壓缸活塞桿雙向運動，產生推力和拉力。收割機上液壓缸主要有單作用柱塞式油缸和雙作用活塞式油缸兩大類。其工作原理是液壓缸內柱塞或活塞一側受液壓力作用后向另一側移動，同時帶動柱塞或活塞推桿另一端的物體同時移動。單作用油缸推桿回位時依靠端頭的支撐物重力回位，如割臺油缸、撥禾輪油缸;雙作用油缸，液壓缸內活塞可雙向受力，液壓缸外壁上有2個油管接口，一個進油口，一個為出油口，功用可根據需要相互轉換，靠液壓力實現推桿伸縮，對外做功，如糧倉翻轉油缸、無級變速油缸等。

液壓缸的主要故障是內部柱塞或活塞上密封圈損壞，高低壓油腔串通內泄，無法工作。排除方法自然是更換密封圈或更換新油缸。

（四）工作介質——液壓油

收割機液壓系統的工作介質是液壓油。在選擇液壓油牌號時，首先考慮的應是液壓油黏度。如果黏度太低，泄漏的情況會增加，降低效率，降低潤滑性，增加磨損。但是，如果黏度太大，液壓油流動阻力增加，磨損增大，泵的吸油阻力增大。小麥收割機液壓系統通常使用的是L-HM46、L-HM68抗磨液壓油。需要注意的是，要定期清洗或更換回油濾清器和液壓油箱、空氣濾清器。清洗時，不可隨意調整，回油濾清器內安全閥彈簧預緊力。

（五）輔助元件——油管

（1）使用收割機時，要經常檢查各支路油管的泄露情況，發現后必須立即進行維修。需要注意的是，實踐證明鋼質油管開裂后，采用銅焊效果往往不理想，可采用截取膠質（內含銅網或鋼絲網的）液壓油管，兩端壓裝相同接頭的方法應急。

（2）油路中的排空。一般油路中的空氣在機械運動中通過板動換向閥手柄和轉動方向盤后，各閥和管路內的空氣能自動排出;也可將油缸的油管接頭擰松，讓含有空氣的泡沫油隨之流出，直到排盡為止，然后將各油缸接頭螺母擰緊，繼續扳動換向手柄和方向盤排氣，排氣完成后將油箱液壓油補充到規定油面。

（3）管路的連接。卡套管路接頭安裝時，應先將被連接管子接頭體內正端面對準，膠管連接時不準扭轉管子。現在很多收割機液壓油箱上都安裝有回油濾清器堵塞報警開關，當回油濾清器堵塞時儀表上報警燈常亮，此時必須清洗濾清器或更換濾清器。

三、聯合收割機液壓系統的檢修及故障查尋

（一）聯合收割機液壓系統檢修時應注意的事項

任何時候保證人身安全是第一位的。為了保障機械維修時的人員保證，首先維修者應熟悉系統各部件的組成結構及工作原理。聯合收割機液壓系統中的高壓油液是具有足夠能量的，其能穿透和擊傷人們的手、眼、皮膚。因此，在進行油路檢查時，應在解除液壓系統壓力后，用紙板或木板去遮擋檢查可疑的泄漏處，使眼、手和身體免受高壓油液的損害。

（二）廢棄油液、廢物的放置

排放廢棄的液壓油應使用防漏容器，廢棄物處理不當會造成污染，影響生態。嚴格禁止將廢棄物倒在地面或就地點燃，或倒入下水道，或排入其他水源中。廢棄液壓油存在潛在危害，請不要隨意丟棄，最好交付當地回收站。

（三）聯合收割機液壓系統故障查尋

維修者在掌握了收割機各液壓件的結構及工作原理后，分析、查找液壓部分的病根就輕松多了，排查液壓故障的方法為望、聞、問、切。如同大家排查家庭電路故障一樣，都是由簡單到復雜、由表及里，逐步深入進行查找，快速鎖定病源。例如，家庭客廳燈突然熄滅，大家的第一反應是查看其他室內燈是否亮，如不亮，查看家庭配電盒空氣開關是否跳閘，如不是跳閘，詢問鄰居是否停電，然后查看保險等，最終找到原因，進行解決。液壓系統故障排查也是如此，如發動機運轉正常，液壓出現問題，首先檢查液壓箱油量是否達標，如全車液壓部分均有問題，則可能是源頭油泵問題;查看油泵體是否過熱等，如某一功能不起作用，查看相關液壓閥功能，如方向功能喪失，其他功能正常，則可能雙聯泵中間軸折斷……經過分析最終鎖定故障部位，進行維修排除。

又如部分機手反映收割機割臺升降速度過慢，提升無力，這個問題包括兩方面：液壓部件反應快慢只與液壓油的流速有關;液壓部件的堅挺力度只與液壓油的壓力有關。這是兩個不同概念。收割機割臺升降反應快慢只與液壓油流速有關，這是在設計收割機割臺升降時，專家們考慮到安全性，防止割臺猛升、猛降易造成危險，在割臺油缸接頭內設計了一個防止液壓油快速流動的阻尼孔，降低了液壓油的流速，限制了割臺的猛升猛降，由于阻尼孔的作用造成割臺升降時有的收割機油缸發出吱吱的尖叫聲，這并不影響使用。實際上，有的機手為節約時間，私自把阻尼孔擴大，隨意改變割臺升降速度，這會帶來一定危險，應堅決反對。至于收割機割臺提升無力，則應考慮油路的壓力問題：安全閥壓力調的是否過低，源頭液壓泵產生的油壓力是否過低。

參考文獻：

[1]李宏.專用汽車液壓與氣動技術[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2014.

[2]許菁，劉振興.液壓與氣動技術[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]范存德.液壓技術手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2004.