輪式拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向助力技術(shù)特征與常見故障

于金玲，賈文革

(梨樹縣萬發(fā)鎮(zhèn)綜合服務(wù)中心農(nóng)機(jī)服務(wù)站，吉林 梨樹 136514)

0 引言

拖拉機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械設(shè)備，能夠配套多種農(nóng)機(jī)具實現(xiàn)耕整地、播種、植保、收割、運輸?shù)裙ぷ鳎侠瓩C(jī)的操控性能對于生產(chǎn)效率和作業(yè)質(zhì)量影響很大。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為駕駛拖拉機(jī)的重要系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)方向盤與車輪之間的連接和控制關(guān)系，為提高拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向控制的便捷性，在20世紀(jì)50年代開始，拖拉機(jī)設(shè)備逐漸應(yīng)用了液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)，且該技術(shù)一直應(yīng)用至今。隨著電子和自動化技術(shù)的快速發(fā)展，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中應(yīng)用了更多的電子元件，逐漸產(chǎn)生了電控液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)，使拖拉機(jī)的行駛轉(zhuǎn)向控制更加便捷。技術(shù)提升的同時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在長期使用過程中也可能出現(xiàn)各種各樣的故障問題，需通過科學(xué)的維修保證拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的良好性能。

1 轉(zhuǎn)向助力技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展情況

現(xiàn)階段的拖拉機(jī)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用了電動液壓助力技術(shù)，且該技術(shù)的種類和特點逐漸豐富。總體上看，電動液壓助力技術(shù)大體上是在傳統(tǒng)的液壓助力基礎(chǔ)上，在拖拉機(jī)前軸或車輪位置增設(shè)轉(zhuǎn)速傳感器，系統(tǒng)通過分析拖拉機(jī)的實時轉(zhuǎn)速隨時改變助力結(jié)構(gòu)中液壓油流量和壓力，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力的合理分配。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，部分先進(jìn)的拖拉機(jī)利用電動機(jī)替代了傳統(tǒng)的液壓泵，使轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)更加簡單可靠，同時在ECU模塊的控制下，傳感器還能實時獲取行駛過程中的方向盤阻力轉(zhuǎn)矩，使阻力轉(zhuǎn)矩也成為轉(zhuǎn)向助力控制的分析因素，根據(jù)轉(zhuǎn)矩的不同，ECU控制電機(jī)轉(zhuǎn)速改變，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力的大小隨阻力轉(zhuǎn)矩變化而變化[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)及原理

電液控制轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)能夠為拖拉機(jī)提供更加精確合理的助力功能，其主要功能部件與位置配合關(guān)系如圖1所示。主要的轉(zhuǎn)向功能結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向臂、橫拉桿、從動轉(zhuǎn)向臂、液壓油缸等，這些部件為傳統(tǒng)的液壓助力元件，電液助力在此基礎(chǔ)上增設(shè)了步進(jìn)電機(jī)、電磁換向閥、電磁溢流閥、電機(jī)驅(qū)動器及部分供電通訊線路，實現(xiàn)了根據(jù)拖拉機(jī)行駛狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)向助力調(diào)整功能[2]。

1.方向盤；2.蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)；3.車輪；4.轉(zhuǎn)向臂；5.換向閥；6.密封套；7.連桿；8.橫拉桿；9.從動轉(zhuǎn)向臂；10.從動輪；10.車架；11.液壓油缸；12.電磁溢流閥；13.液壓齒輪泵；14.步進(jìn)電機(jī)；15.液壓油箱

在轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)工作過程中，傳感器實時獲取拖拉機(jī)行駛速度和方向盤轉(zhuǎn)矩阻力扭矩，并通過ECU判斷是否提供轉(zhuǎn)向助力，當(dāng)達(dá)到助力條件時，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)啟動，系統(tǒng)根據(jù)車速和方向盤轉(zhuǎn)動量控制電磁換向閥和步進(jìn)電機(jī)工作，液壓系統(tǒng)向助力裝置提供液壓力，液壓油缸伸出并提供助力支持。當(dāng)行駛速度平穩(wěn)，方向盤阻力轉(zhuǎn)矩較小時，電磁換向閥與步進(jìn)電機(jī)停止工作，系統(tǒng)不提供液壓助力。在拖拉機(jī)行駛到某些復(fù)雜路面時，往往需要左右頻繁修正方向，以保證行駛路線的正確性，此時，ECU會通過分析駕駛方式控制三位四通電磁換向閥頻繁換位，實現(xiàn)頻繁的換向助力，并有效避免電機(jī)的反轉(zhuǎn)，降低控制難度，提高步進(jìn)電機(jī)使用壽命。

2 轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的常見故障

2.1 怠速或慢速行駛時轉(zhuǎn)向沉重

2.1.1 導(dǎo)致故障的原因

怠速或慢速行駛時轉(zhuǎn)向沉重的主要原因有：1)潤滑油缺失或潤滑油污染變質(zhì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向機(jī)運轉(zhuǎn)不靈活；2)液壓系統(tǒng)故障，出現(xiàn)壓力不足、液壓油缸密封性能下降、液壓油泄露等問題；3)蝸桿軸承磨損導(dǎo)致配合間隙過大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向費力；4)安全閥泄漏或安全閥調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致安全閥易開啟。

2.1.2 故障維修方法

首先，要保證轉(zhuǎn)向機(jī)內(nèi)部潤滑油充足，及時更換使用時間較長或含雜質(zhì)較多的潤滑油，必要時對轉(zhuǎn)向機(jī)內(nèi)部進(jìn)行清洗；其次，檢查液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)，查看液壓泵是否正常建立壓力，及時調(diào)整或修復(fù)工作性能下降的液壓泵，檢查液壓系統(tǒng)的分配器、轉(zhuǎn)向器、液壓油缸等密封裝置是否存在液壓油泄漏問題，及時排除液壓管路中的空氣；再次，對于安全閥因長時間使用而導(dǎo)致彈簧性能下降，應(yīng)及時更換優(yōu)質(zhì)安全閥或更換安全閥彈簧；最后，檢查蝸桿軸承配合間隙，上下左右晃動蝸桿分析是否存在明顯竄動問題，若竄動量大說明配合間隙不當(dāng)，應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整、更換軸承或機(jī)械加工維修。調(diào)整或維修完成后，啟動拖拉機(jī)，在怠速狀態(tài)修正方向盤，檢查轉(zhuǎn)向沉重問題是否得到解決。

2.2 高速行駛時轉(zhuǎn)向助力不足

2.2.1 導(dǎo)致故障的原因

高速行駛時轉(zhuǎn)向助力不足主要是以下原因?qū)е碌模?)速度傳感器功能失效或通訊線路故障，導(dǎo)致ECU無法接收拖拉機(jī)的行駛速度信息；2)蝸輪蝸桿傳動副配合面磨損，導(dǎo)致在高速行駛狀態(tài)下頻繁修正方向盤時感覺阻力很大，方向修正不靈活；3)流量調(diào)節(jié)閥失效導(dǎo)致液壓油的供給量不足，無法提供足夠的助力；4)液壓油中混入過多空氣形成氣泡，影響助力的連續(xù)性。

2.2.2 故障維修方法

利用萬用表或電壓表檢測速度傳感器功能是否正常，及時更換損壞的傳感器，并修復(fù)信息傳輸線路的故障；檢查液壓油狀態(tài)，若液壓油中產(chǎn)生大量泡沫，說明低壓油管路存在泄漏，有空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)，應(yīng)及時修復(fù)滲漏位置，并排出液壓系統(tǒng)內(nèi)部的空氣；檢查蝸輪蝸桿配合面的磨損狀態(tài)，正常情況下，當(dāng)方向盤左右方向修正約5°時，蝸輪蝸桿即產(chǎn)生明顯的聯(lián)動傳動，若聯(lián)動傳動遲緩或效率降低，則說明配合狀態(tài)已不符合使用要求，應(yīng)對其進(jìn)行調(diào)整或更換，此外蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的潤滑油質(zhì)量下降，也可能造成高速行駛時的轉(zhuǎn)向沉重，應(yīng)注意對潤滑油的更換；檢查流量調(diào)節(jié)閥狀態(tài)，可將其拆下試驗彈簧彈性和伸縮長度等性能，發(fā)現(xiàn)彈簧性能不良，及時對其進(jìn)行更換[3]。

2.3 轉(zhuǎn)向過程存在噪音

2.3.1 導(dǎo)致故障的原因

轉(zhuǎn)向過程出現(xiàn)明顯噪音的原因包括以下幾點：1)轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)損壞，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向到某一位置后出現(xiàn)異響；2)液壓濾網(wǎng)阻塞或油管阻塞或液壓泵損壞也可能造成轉(zhuǎn)向過程中產(chǎn)生異響。

2.3.2 故障維修方法

檢查蝸輪蝸桿、連桿等結(jié)構(gòu)是否存在損壞或配合關(guān)系失效問題，及時調(diào)整間隙過大的配合面，修復(fù)或更換損壞的輪齒、軸承等；檢查液壓泵的工作狀態(tài)，避免出現(xiàn)液壓泵吸空產(chǎn)生噪音，及時清理濾網(wǎng)及油管，避免出現(xiàn)堵塞問題而造成供油不暢，修復(fù)損壞的液壓油缸[4]。

2.4 左右轉(zhuǎn)向助力差異

2.4.1 導(dǎo)致故障的原因

當(dāng)向左側(cè)轉(zhuǎn)動方向盤和向右側(cè)轉(zhuǎn)動方向盤時，感覺轉(zhuǎn)向助力的程度并不相同，這主要是由于轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)中的分配閥功能異常造成的，如分配閥的滑閥偏離中心位置，滑閥內(nèi)存在雜質(zhì)造成左右運動某一方向受阻，滑閥與閥體臺肩兩側(cè)配合間隙不一致等[5]。

2.4.2 故障維修方法

檢查分配閥內(nèi)部是否存在臟污或雜物，及時清除影響滑閥功能的雜質(zhì)，并更換用于滑閥潤滑的潤滑油；調(diào)整分配閥內(nèi)滑閥的狀態(tài)，使其位于滑閥中心，及時處理閥體臺肩位置的毛刺，使滑閥處于良好的狀態(tài)下工作。

2.5 方向盤轉(zhuǎn)向虛浮

2.5.1 導(dǎo)致故障的原因

轉(zhuǎn)向虛浮主要是指駕駛員在轉(zhuǎn)動方向盤的過程中前輪的轉(zhuǎn)動角度與駕駛員的預(yù)期不相符，導(dǎo)致拖拉機(jī)駕駛的精確性下降，造成這一問題的原因主要包括：轉(zhuǎn)向聯(lián)動機(jī)構(gòu)連接松動；轉(zhuǎn)向助力過于靈敏；前輪軸承磨損；轉(zhuǎn)向器磨損等[6]。

2.5.2 故障維修方法

對于方向盤轉(zhuǎn)向虛浮的問題，首先要從磨損的角度進(jìn)行排查，在停車的狀態(tài)下左右控制方向盤轉(zhuǎn)動，觀查前輪的轉(zhuǎn)向靈敏度，判斷與車輪相連的轉(zhuǎn)向聯(lián)動機(jī)構(gòu)狀態(tài)。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動量較大但轉(zhuǎn)向臂變動量較小時，最可能是轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生了嚴(yán)重的磨損，此時應(yīng)對轉(zhuǎn)向器進(jìn)行拆卸檢查，必要時對其進(jìn)行更換。若轉(zhuǎn)動方向盤時，轉(zhuǎn)向臂的狀態(tài)正常，則可能是轉(zhuǎn)向聯(lián)動機(jī)構(gòu)的連接裝置出現(xiàn)損壞，常見的原因包括球節(jié)松動、緊固螺母松動導(dǎo)致車輪與轉(zhuǎn)向臂的連接不牢靠，此時應(yīng)重新調(diào)整轉(zhuǎn)向聯(lián)動機(jī)構(gòu)，確保其性能可靠。轉(zhuǎn)向虛浮還可能是轉(zhuǎn)向助力過于靈敏導(dǎo)致的，這可能是由于拖拉機(jī)ECU對于轉(zhuǎn)向助力的設(shè)置不合理。導(dǎo)致液壓對于助力的力度過大，造成方向盤虛浮，影響拖拉機(jī)的精確控制。除以上問題外，還要檢查前輪軸承的磨損狀態(tài)，當(dāng)軸承松曠，應(yīng)對軸承進(jìn)行及時更換。

2.6 直線行駛左右擺動

2.6.1 導(dǎo)致故障的原因

拖拉機(jī)直線行駛時，在地況較好的情況下，方向盤出現(xiàn)不受駕駛員的控制而左右擺動的問題，會造成拖拉機(jī)配套機(jī)具作業(yè)過程的質(zhì)量下降，駕駛員還會感到拖拉機(jī)不受控。導(dǎo)致這一問題的原因主要包括以下幾種情況：橫、直拉桿變形或球銷松曠；主銷與襯套間隙過大；前束過大；前軸變形；鋼板撓度不良；轉(zhuǎn)向螺桿上下軸承間隙過大；轉(zhuǎn)向助力分配閥位置偏移等[7]。

2.6.2 故障維修方法

該故障的檢查方法與轉(zhuǎn)向虛浮類似，首先在拖拉機(jī)停車的狀態(tài)下，若發(fā)現(xiàn)橫、直拉桿變形應(yīng)進(jìn)行校正處理；若發(fā)現(xiàn)球銷松曠應(yīng)對其間隙進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)主銷與襯套因磨損而間隙過大，應(yīng)對其進(jìn)行成套更換；當(dāng)前束過大會造成前輪定位不準(zhǔn)而引起直線行駛的左右擺動，應(yīng)對前束進(jìn)行調(diào)整，并重新進(jìn)行前輪定位；若發(fā)現(xiàn)前軸變形，應(yīng)視情況對其進(jìn)行校正，校正后的前軸應(yīng)進(jìn)行平衡試驗后方可裝回，且前軸變形嚴(yán)重的，應(yīng)對其進(jìn)行整體更換；若鋼板撓度不良而影響前輪狀態(tài)時，應(yīng)對鋼板彈簧進(jìn)行調(diào)整或更換，并進(jìn)行重新安裝；若發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向螺桿上下軸承間隙過大，應(yīng)對磨損嚴(yán)重的軸承進(jìn)行及時更換。此外，轉(zhuǎn)向動力系統(tǒng)中的位置偏移，會造成直線行駛時前輪的左右兩側(cè)受力不均衡，此時應(yīng)對分配閥位置進(jìn)行調(diào)整使其回到中心處。

3 結(jié)語

綜上所述，轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)對于改善拖拉機(jī)的駕駛性能，降低駕駛員的勞動強(qiáng)度具有重要作用。轉(zhuǎn)向技術(shù)的應(yīng)用不僅改善了駕駛過程的體驗，更有利于提升拖拉機(jī)操作過程的精確性，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程作業(yè)質(zhì)量提升的基礎(chǔ)和保證。在拖拉機(jī)的使用過程中，拖拉機(jī)駕駛員應(yīng)掌握轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，重視轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)，掌握常見的轉(zhuǎn)向助力故障問題的維修技巧，對于疑難問題要及時尋求專業(yè)維修機(jī)構(gòu)的幫助，確保轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)更好的應(yīng)用于拖拉機(jī)使用過程。