大馬力拖拉機電氣控制系統原理及故障維修

李清友

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

近年來，我國農業機械化生產得到了快速發展，在農機購置補貼政策的支持下，農業生產對于農機產品的需求量明顯提升，同時也對農業機械的作業能力有了更高要求。一直以來，拖拉機都是農業生產中最重要的機械產品，在農業生產的耕整地、植保、收獲、運輸等多個領域發揮著重要作用。在大面積連片化的生產條件下，為進一步提升工作效率，大馬力拖拉機的應用量明顯增加，其不僅具有更大的配套動力，而且在性能、駕駛品質、產品質量上也具有一定優勢，大馬力拖拉機在大面積農田的高效率生產得到了農民的高度認可。在實際生產作業過程中，大馬力拖拉機由于電子設備應用較多、電氣回路結構復雜，加之駕駛員駕駛習慣和農業生產復雜環境的共同影響，其電氣控制系統可能會出現一定概率的故障問題，影響大馬力拖拉機的正常使用，因此對大馬力拖拉機電氣系統故障展開合理維修十分必要。

1 大馬力拖拉機電氣控制系統組成及功能

1.1 組成與原理

大馬力拖拉機電氣控制系統主要由電源系統、啟動系統、儀表系統、燈光照明系統及附屬裝置組成。電氣控制系統的工作流程是利用蓄電池提供的電源帶動起動機運轉，進而將動力傳遞給單向離合器齒輪，通過嚙合作用帶動發動機飛輪旋轉使發動機啟動，發動機的運轉過程一部分輸出動力用于帶動發電機運轉，產生電能，并將其轉換成為直流電，共大馬力拖拉機各個電氣元件用電使用，并將多余的電能儲存于蓄電池中，為再次啟動大馬力拖拉機提供電能儲備。

1.2 各系統功能

1.2.1 電源系統

電源系統是大馬力拖拉機整機供電的關鍵，是各個電氣元件正常使用的基礎。電源系統主要由蓄電池、發電機、整流器、附屬線路等組成，發動機運轉能為蓄電池供電，蓄電池為發動機提供啟動電能，當發動機低速運轉供電不穩定時，蓄電池也能為各個電氣元件進行供電。整流器多配套于發電機內部，用于將產生的電能轉換為直流電，并保證電能傳輸和轉換過程的穩定性。

圖1 電源系統的功能關系

1.2.2 啟動系統

啟動系統具有輔助拖拉機啟動的功能，其主要包括起動機、繼電器、點火裝置、預熱裝置等。其中起動機是將電能轉換為機械能并為發動機提供初始動力的裝置；繼電器是對啟動系統進行保護的裝置，以避免啟動瞬間電流過大造成點火裝置損壞；點火裝置是控制啟動過程的裝置，包括鑰匙啟動和按鍵啟動兩種形式，其功能較為豐富，包括接通或關閉整車電路電源，接通暖風、雨刮等輔助電器元件，發動機預熱、啟動發動機等功能；預熱裝置是為提升發動機啟動成功率的附屬裝置，能夠更好保證發動機啟動時的溫度環境，包括電預熱及燃燒預熱等多種形式[1]。

1.2.3 儀表系統

儀表系統是駕駛員掌握拖拉機使用狀態的電氣設備，其通過傳感器設備獲取拖拉機的轉速、水溫、機油壓力、剩余油量等數據，并在儀表系統中進行顯示。常規的儀表組成包括轉速表、水溫表、機油壓力表、油量表、電壓表及故障警示標識等。駕駛員在使用大馬力拖拉機過程中，通過儀表顯示的轉速、水溫等可隨時調整駕駛狀態，并通過電壓表、機油壓力表、故障警示標識查看拖拉機是否存在故障問題。其中拖拉機常用的儀表故障警示標識如圖2所示。

圖2 拖拉機常用的故障警示標識

1.2.4 燈光照明系統

燈光照明系統是拖拉機道路行駛、夜間作業的保證。燈光照明系統包括遠光燈、近光燈、轉向燈、示寬燈、霧燈、儀表照明、駕駛室照明等。通過燈光照明系統能夠使拖拉機更安全地在夜間作業和行駛，在道路駕駛時配合轉向燈進行變道、轉彎等操作，是拖拉機使用的必須系統。

1.2.5 附屬裝置組成

附屬裝置主要指除上述系統外的電控功能系統，包括電液控制系統、空調系統、雨刷等。電液控制系統是拖拉機控制配套機具的重要系統，其中安裝有ECU、多種傳感器、電控液壓閥門等設備，能夠實現與配套的耕整地機械、植保機械、收獲機械、秸稈打捆機等設備進行電氣化控制，實現通過電氣控制液壓系統的升降、液壓馬達轉速等功能，用于調整配套機具的高度、位置、受力狀態等參數。空調系統、雨刷是拖拉機的附屬功能，對于封閉駕駛室而言，雨刷與空調能夠更好地保證駕駛舒適性和便捷性。

2 常見故障及維修

2.1 電源系統故障

2.1.1 發電機不發電

發電機不發電可能是發動機自身原因導致的，也可能是由于電壓調節器故障導致的。此時，可使用萬用表檢查發電機激磁電路的電阻值是否正常，若電阻值偏大，說明激磁電路接觸不良，應對其進行重接或維修，若電阻值偏小，說明電磁繞組可能存在斷路，應對短路位置進行維修。此外，若發電機功能正常，可用萬用表直流電壓檔測量蓄電池端電壓，啟動發動機后，若電壓未上升可能是由于電壓調節器損壞導致的。對于需要拆卸零件進行檢修的過程，應注意在拖拉機徹底斷電后進行，避免帶電作業造成人身安全事故。

2.1.2 發電機輸出電流不穩定

該故障表現為在使用電流表測量充電線路電流時，指針往復擺動明顯，說明發電機所輸出的電流忽高忽低，導致這種問題的原因可能是發動機與發電機的傳動結構磨損，造成傳動不穩定，也可能是由于充電線路接觸不良或碳刷接觸不良導致的。因此，應對發電機與發動機之間的嚙合結構或皮帶裝置進行檢查，修復磨損或松動的傳動件，檢查碳刷、充電線路的接觸狀態，修復接觸不良的配合結構[2]。

2.1.3 蓄電池故障

該故障主要表現在以下幾方面：一是蓄電池虧電，表現為蓄電池所能存儲的電能不足或充電后不能長時間維持電量充足，常導致啟動時電量不足造成啟動困難。此時應檢查蓄電池內部的電解液是否不足，或因長時間使用而密度降低，及時更換或補充電解液，同時還應注意檢查是否存在電池極板脫落、臟污等問題，及時進行維護清理；二是蓄電池過熱，主要是由于電解液質量不合格導致的，此時應更換優質電解液；此外蓄電池過熱還可能是電壓調節器故障導致的，此時應對電壓調節器進行修復或更換。

2.2 啟動系統故障

2.2.1 起動機失效

該故障表現為開啟點火開關后，起動機不運轉，導致啟動失效。導致這一故障的原因主要包括蓄電池的供電量不足或沒有供電；起動機連接線路斷路；起動機內部損壞。此時應首先檢查蓄電池的電量是否充足，確保蓄電池充滿電，其次，檢查電池與起動機之間的連接線路是否存在斷路，重新緊固各個接頭，確保連接可靠，修復損壞的線路，最后，對于損壞的起動機要及時維修或更換[3]。

2.2.2 起動機動力不足

該故障表現為啟動后起動機可以運轉，并帶動柴油機曲軸運轉，但運轉動力較弱或轉速明顯偏低，造成啟動困難。造成這一故障的原因包括蓄電池電量不足；電刷磨損導致接觸不良；磁場線圈或電樞線圈短路；整流子表面燒損或臟污；軸承磨損阻力增大等。此時，可通過萬用表檢查蓄電池狀態，也可通過開啟大燈后觀察大燈亮度分析蓄電池是否電力不足，并進行適當充電；修復接觸不良或損壞的電刷、線圈、整流子、軸承，或進行更換新件。

2.2.3 驅動功能失效

該故障表現為起動機啟動后正常運轉，但不能有效帶動柴油機飛輪轉動，導致起動機不能驅動發動機啟動。這多是由于起動機與發動機之間的傳動結構損壞導致的，常見原因包括齒輪配合不當造成嚙合不良或因磨損出現傳動打滑或傳動失效；單向離合器打滑等都會造成起動機空轉而致使驅動功能失效。此時應重點檢查傳動結構，成套更換磨損的齒輪，修復或更換磨損的單向離合器楔形槽和滾柱，確保傳動有效[4]。

2.3 儀表系統故障

儀表系統的故障原因包括以下幾個方面：一是用于數據檢測的傳感器出現故障，例如水溫傳感器的熱敏電阻損壞、轉速傳感器內部短路等，都會造成數據檢測功能失效，此外，傳感器具有一定使用壽命，若傳感器長時間使用，也可能因為老化而使測量精度下降甚至失效，此時應及時更換損壞的傳感器；二是儀表設備損壞，主要指儀表的機械結構受到長期的振動、粉塵、降雨、日曬等影響，其內外部結構老化或損壞，使儀表的轉動或指示功能失效，此時應更換損壞的儀表；三是儀表的供電線路損壞，導致故障警示標識或儀表指針失效，應檢查并修復損壞的線路。

2.4 燈光照明系統故障

燈光照明系統故障常表現為照明光源不亮，主要由于供電線路斷路、短路或光源損壞造成的。首先應檢查光源是否損壞，及時更換損壞的光源，排除光源本身的故障原因。其次檢查供電線路是否存在斷路或短路問題，可通過人眼檢查各個主要線路是否存在保險燒損、線路破損、接點斷開等問題，排除可見故障，然后可用電流表、萬用表檢測疑似故障的線路或原件，或通過導線將某電路短接，查看被短接的電路是否有斷電故障，以及通過將疑似故障的線路斷開，分析斷開前后設備的工作狀態來判斷線路是否存在故障，明確故障問題后對斷路、短路等故障進行維修[5]。

3 結語

綜上所述，電氣控制系統對于大馬力拖拉機功能的正常使用影響很大，其能有效協調拖拉機的各個功能系統，并實現對拖拉機整體狀態的檢測和控制，電氣控制系統故障會在很大程度上影響拖拉機的使用體驗，嚴重時甚至造成拖拉機無法使用，尤其對于大馬力拖拉機而言，其配套的技術更為先進，使用的電氣元件比傳統拖拉機明顯增多，針對大馬力拖拉機的電氣系統進行合理的維修意義重大。此外，駕駛員也應注意對大馬力拖拉機的電氣系統進行規范的使用與保養維護，盡量降低故障的發生概率，當故障發生時尋求正規的維修機構進行維修，確保電氣控制系統處于良好的狀態下工作。