拖拉機(jī)液壓懸掛系統(tǒng)的主要功能與常見(jiàn)故障維護(hù)

周鳳春

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

0 引言

隨著我國(guó)農(nóng)機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展與普及，農(nóng)業(yè)機(jī)械的保有量得到快速提升，農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)面積不斷擴(kuò)大使農(nóng)民對(duì)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的需求量不斷上升。拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最常見(jiàn)的農(nóng)機(jī)類型，其具有牽引能力強(qiáng)、可配套機(jī)型多的特點(diǎn)，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(jī)具進(jìn)行有效配套，拖拉機(jī)的后懸掛技術(shù)不斷得到升級(jí)與功能優(yōu)化，現(xiàn)階段，通過(guò)拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)能夠有效與播種機(jī)、整地機(jī)、收割機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行配套安裝，并優(yōu)質(zhì)完成多種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。可見(jiàn)，拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)實(shí)施重要功能部件，也是拖拉機(jī)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(hù)對(duì)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(jī)液壓懸掛系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)是拖拉機(jī)功能擴(kuò)展的重要組件，傳統(tǒng)的拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具的配套多采用牽引式作業(yè)或兩點(diǎn)式懸掛，由于配套結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，拖拉機(jī)更多的起到牽引動(dòng)力的作用，而對(duì)于配套農(nóng)機(jī)具的控制、結(jié)構(gòu)調(diào)整、功能實(shí)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(jī)產(chǎn)品基本都配套了更先進(jìn)的三點(diǎn)式液壓懸掛系統(tǒng)，部分先進(jìn)機(jī)型更是配套了電液懸掛技術(shù)，使拖拉機(jī)的擴(kuò)展功能更為豐富[2]。與此同時(shí)，在農(nóng)機(jī)自動(dòng)化和智能化的不斷發(fā)展下，新的農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品也利用拖拉機(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)功能進(jìn)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(jī)組作業(yè)中，使拖拉機(jī)的生產(chǎn)效率得到了進(jìn)一步提升，生產(chǎn)質(zhì)量和便捷性也顯著增強(qiáng)。

為進(jìn)一步提高拖拉機(jī)液壓懸掛系統(tǒng)的功能與適用性，我國(guó)針對(duì)液壓懸掛系統(tǒng)展開(kāi)了豐富的研究與試驗(yàn)工作。劉存昊等[3]為提高犁耕機(jī)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(jì)了耕深直接和間接測(cè)量裝置，選用Kalman和線性擬合對(duì)耕深直接和間接測(cè)量誤差進(jìn)行修正，對(duì)耕作過(guò)程進(jìn)行了自動(dòng)模糊控制，有效提高了犁耕機(jī)組作業(yè)效率和牽引性能。馬勇等[4]對(duì)作業(yè)機(jī)組中的電液比例控制閥、液壓系統(tǒng)、傳感器等核心元件進(jìn)行選型與設(shè)計(jì)，同時(shí)借助Matlab/Simulink軟件平臺(tái)對(duì)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(jī)懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，建立了拖拉機(jī)液壓懸掛系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)模型與懸掛機(jī)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(jī)配套耕整機(jī)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(jī)的液壓懸掛系統(tǒng)可配套安裝于拖拉機(jī)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(shí)根據(jù)農(nóng)機(jī)具的安裝要求進(jìn)行裝配。現(xiàn)階段應(yīng)用的拖拉機(jī)產(chǎn)品以三點(diǎn)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(jī)具的固接，液壓系統(tǒng)用于液壓力提供和機(jī)具位置調(diào)節(jié)，控制系統(tǒng)用于對(duì)后懸掛和配套機(jī)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(jī)，整體式液壓系統(tǒng)多應(yīng)用于小型拖拉機(jī)[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(wú)論哪種拖拉機(jī)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(jī)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(diǎn)等液壓和固接結(jié)構(gòu)。

1.上拉桿；2.上懸掛點(diǎn)；3.提升桿；4液壓油路；5.下拉桿；6.下懸掛點(diǎn)

2.2 液壓懸掛系統(tǒng)的功能

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

液壓系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)主要是以液壓泵為動(dòng)力、液壓油為載體，實(shí)現(xiàn)不同液壓元件之間的動(dòng)力傳遞，拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)主要通過(guò)電控裝置進(jìn)行控制，通過(guò)控制液壓閥和分配器，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同位置液壓油缸等液壓元件的開(kāi)關(guān)控制。以液壓油缸為例，當(dāng)動(dòng)力接通，液壓能推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行機(jī)具提升或部件位置調(diào)整，機(jī)械能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，當(dāng)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(shí)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(guò)高度調(diào)節(jié)法、力調(diào)節(jié)法、位調(diào)節(jié)法三種方式實(shí)現(xiàn)，分別應(yīng)對(duì)機(jī)具作業(yè)高度浮動(dòng)、機(jī)具作業(yè)高度根據(jù)牽引力大小自動(dòng)調(diào)節(jié)、機(jī)具作業(yè)高度相對(duì)固定三種模式[7]。

圖2所示為拖拉機(jī)配套旋耕機(jī)的作業(yè)狀態(tài)，通過(guò)三點(diǎn)式懸掛使旋耕機(jī)與拖拉機(jī)可靠連接，并能夠通過(guò)調(diào)整左右拉桿及上拉桿實(shí)現(xiàn)對(duì)旋耕機(jī)的水平狀態(tài)調(diào)整，同時(shí)利用萬(wàn)向節(jié)軸將拖拉機(jī)后動(dòng)力輸出軸與旋耕機(jī)變速箱連接，由拖拉機(jī)為旋耕機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力，將液壓泵兩側(cè)分別與拖拉機(jī)和旋耕機(jī)連接，并將液壓管路連接至拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)，能夠通過(guò)液壓控制手柄控制旋耕機(jī)的水平位置，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同的耕作浮動(dòng)模式。此外功能更先進(jìn)的電液后懸掛系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)獲取旋耕機(jī)作業(yè)過(guò)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(jī)裝配狀態(tài)

3 液壓懸掛系統(tǒng)常見(jiàn)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(wèn)題，通常來(lái)說(shuō)液壓系統(tǒng)的管路、接頭等位置因長(zhǎng)期使用和老化易出現(xiàn)破損、裂紋和松動(dòng)等問(wèn)題，或是拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具的液壓元件連接時(shí)安裝不牢靠，都可能導(dǎo)致液壓油的外部滲漏，這也是液壓系統(tǒng)最常見(jiàn)的泄漏問(wèn)題；而液壓元件在使用過(guò)程中也會(huì)因液壓油的流動(dòng)和反復(fù)開(kāi)閉造成磨損，導(dǎo)致液壓閥和開(kāi)關(guān)等出現(xiàn)封閉不嚴(yán)的問(wèn)題，從而出現(xiàn)液壓油在系統(tǒng)內(nèi)部反向流動(dòng)的現(xiàn)象，稱之為內(nèi)滲漏。無(wú)論是外滲漏還是內(nèi)滲漏，都會(huì)對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)力下降的影響。當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏問(wèn)題時(shí)，需優(yōu)先檢查外部接頭和管路有無(wú)漏油點(diǎn)，對(duì)于老化和失效的管路及接頭應(yīng)及時(shí)更換，液壓系統(tǒng)的內(nèi)部泄漏需要通過(guò)專用的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合維修經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，判斷滲漏的具體位置，對(duì)于分配閥等精密元件應(yīng)以更換為主進(jìn)行維修，對(duì)于液壓缸等執(zhí)行元件可通過(guò)局部修復(fù)或局部更換的方法進(jìn)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(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)液壓油的定向流動(dòng)，通過(guò)改變液壓控制手柄的位置能夠改變液壓控制閥的開(kāi)閉關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)具配套農(nóng)機(jī)元件的提升、下降或高度保持等功能[8]。液壓控制閥最常見(jiàn)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(kāi)位置時(shí)，油道無(wú)法有效建立起足夠的油壓，就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)機(jī)具無(wú)法提升；若閥體卡在回油孔關(guān)閉位置，會(huì)造成安全閥常期開(kāi)啟，液壓油溫度升高，油泵將在重負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)而導(dǎo)致磨損加劇。二是液壓控制閥的嚴(yán)重磨損或偏磨所造成的造成封閉不嚴(yán)問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)泄漏故障。閥體卡滯問(wèn)題可通過(guò)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(dòng)力源，其常見(jiàn)的故障問(wèn)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(wèn)題造成，應(yīng)做到及時(shí)補(bǔ)充液壓油并清洗濾網(wǎng)，不吸油問(wèn)題也可能是吸油管道密封不嚴(yán)或管道堵塞造成的，此時(shí)油泵處于空程狀態(tài)，應(yīng)及時(shí)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(wèn)題造成的，應(yīng)檢測(cè)齒輪泵的工作狀態(tài)并對(duì)內(nèi)滲漏位置進(jìn)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(dǎo)致的，此時(shí)應(yīng)對(duì)密封圈或自緊油封進(jìn)行及時(shí)更換。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著拖拉機(jī)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(jī)作業(yè)形式相比，現(xiàn)階段拖拉機(jī)配套農(nóng)機(jī)具時(shí)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(shí)，也是液壓懸掛系統(tǒng)的故障呈現(xiàn)多樣化和交錯(cuò)性特點(diǎn)。面對(duì)液壓懸掛的故障問(wèn)題，拖拉機(jī)駕駛員應(yīng)具備一定的故障處置和判斷能力，復(fù)雜問(wèn)題應(yīng)尋求專業(yè)維修機(jī)構(gòu)進(jìn)行維修，避免自行對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維修造成設(shè)備損壞或人身安全危害。農(nóng)機(jī)維修機(jī)構(gòu)針對(duì)復(fù)雜的液壓懸掛故障問(wèn)題也應(yīng)利用現(xiàn)代化設(shè)備結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)認(rèn)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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