農業機械常見故障的診斷方法及原因分析

隨著科學技術發展以及農業生產技術的進步，越來越多的農業機械設備得到推廣并投入使用，但是很多農業機械設備還處于完善階段，因此在應用時會出現不同形式的故障問題，這就需要相關研究人員對農業機械設備故障診斷方式進行研究，及時發現故障問題避免損失進一步擴大，并研究相應的修復方法保證機械設備的使用壽命。

農業機械在作業時因各種原因會出現各種故障，嚴重影響農機的作業效率和運行穩定性，這也限制了我國農業快速發展的腳步。對此，在使用農機時要嚴格按照相關規定進行操作并且熟練掌握一些常見故障的排除方法，盡量減少因故障造成作業延誤及影響農機使用壽命。因此要加大對農機使用過程中故障的預防、分析和判斷，結合多種技術預防與排除故障是迫切需要的，通常情況下采用“望、聞、問、切”四步法進行常見故障診斷。

一、推進機械化生產的重要意義

1、實現農業規模化生產

當前，農村地區嚴重的老齡化和人員外流現象使農村勞動力不斷減少，土地經營的專業化與集約化趨勢越發明顯。農業生產主要依靠分散的農戶經營，這些農戶受到經濟和生產模式限制，通常不會將農業機械應用到實際生產中，難以實現規模化生產。分散的農戶經營不僅消耗大量人力，還制約農作物產量及品質提升。要促進農業經濟良好發展，就要積極轉變以往的農業經濟模式，運用現代化技術推動規模化生產。農業現代生產經營借助機械化設備提升農業生產種植的整體效率，使農業生產模式擁有更多技術支持，從而逐漸轉變以往的小農經濟。農業機械化發展可以將分散的農業經營集中起來，整合資源，促進農業的規模化生產。合理運用農業機械推進農業生產與經營，能夠優化傳統農業經濟發展模式，不僅可以大幅度提升農業生產的總體水平，還能夠保證農業生產的綜合質量，有利于實現農業經濟的現代化健康發展。

2、發展新型經營主體

農業機械化設備的廣泛應用為現代化農業發展提供了堅實基礎。如今，合作社與家庭農場等新型經營主體逐漸走入人們視野，現代化農業發展擁有了新的發展動力。在新型農業經營主體生產模式中，農業機械化生產占據較大比重，是新型經營主體的主要生產模式。廣泛應用農業機械化設備，可以降低以往農業生產對人力的依賴，加快農業生產速度。借助農業機械作業可以準確搶占農時，更好更快地完成農業經濟生產目標。如果沒有合理運用農業機械化設備，新型經營主體難以運用自身力量完成經營目標，無法保證農業生產經濟效益。因此，實現農業機械化生產可以為新型經營主體的發展提供支撐力量。

3、推動農業綠色穩定發展

農業綠色發展能夠有效促進農業經濟模式改善，提升農業生產效率與質量，實現農業良性發展。2017年，農業農村部頒布了《農業綠色生產方案》，強調農業機械設備與農業技術的作用，要求積極促進農業機械化設備的合理運用，為農業綠色發展提供基礎保障。由于農業機械化設備在農業可持續發展與綠色發展中占據重要地位，推進綠色環保與智能農機有效運用，能夠降低農業經濟發展壓力，促進農產品數量及資源重復利用率提升，從而構建綠色農業生產模式。

二、農業機械的常見故障分析

1、發動機故障

①發動機異響

發動機在運行過程中發生異響，可能是因為活塞和缸壁配合間隙過大導致活塞敲缸響、活塞磨損導致活塞銷與周圍零部件配合間隙松曠、連桿軸承合金燒毀或脫落、連桿軸承與軸頸磨損配合間隙過大、氣門桿與挺桿端面磨損、氣門間隙調整過大、齒輪的嚙合間隙過大或過小、齒輪的個別齒牙損壞或脫落、活塞環與氣缸壁接觸不嚴密、活塞環開口重疊在一起、活塞環質量不良、活塞環尺寸超過氣缸尺寸等而造成的。

②發動機溫度升高

農業機械發動機高溫主要是由冷卻系統問題或者發動機異常運轉所導致的。發動機冷卻系統的冷卻液如果質量過差或者液量過少，空氣可能導致冷卻散熱作用受影響，進而導致發動機高溫。冷卻系統節溫器的彈簧卡滯或石蠟泄露，則會導致發動機水溫達到節溫器開啟溫度后，節溫器無法正常打開或者打開量過小，相應的冷卻液難以實現大量循環，冷卻效果受到影響并導致發動機高溫。冷卻系統的散熱器表面如果被泥土、樹葉、雜草等雜物堵塞，或者散熱器長期使用后散熱片出現變形、粘連等情況，則會影響散熱器正常運行，進而導致發動機高溫。散熱器風扇皮帶過緊會導致水泵損壞，風扇皮帶過松或皮帶上有油污漬會導致風扇使用時出現皮帶打滑現象，進而影響風扇運行效果。發動機冷卻系統的水泵在長期使用后可能會出現水泵軸松動、水泵葉輪磨損等情況，影響水泵作用并導致冷卻作用大打折扣。渦輪增壓發動機的中冷器如果冷卻效果較差，那么會導致進入發動機燃燒室的空氣溫度過高，進而導致發動機溫度過高，甚至可能導致發動機爆震或損傷熄火。從異常運轉所導致的發動機溫度過高，發動機供油提前角過小會導致發動機燃燒不完全，排氣冒黑煙;而發動機供油提前角過大則會導致發動機工作粗暴、反轉、功率下降，而且缸內燃燒溫度過高會使得冷卻液溫度迅速提高，相應的冷卻效果影響嚴重。發動機空濾表面、空濾濾芯等被堵住或者進氣管和增壓器連接處漏氣，則會導致發動機進氣不足、排氣不暢，出現發動機不完全燃燒、高溫空氣排出困難等問題，進而導致發動機溫度過高。

2、漏油

①機械部件松動

農業機械部件可能會松動，進而影響機械設備正常運行，甚至可能引發安全事故。一方面，農業機械長期使用后容易老化、磨損，進而導致部件松動;另一方面，農業機械長期在道路條件較差的環境下，很容易因為振動等導致部件磨損或松動。

②摩擦磨損

農業機械運行過程中各部件會相互摩擦，長期運行后容易出現磨料磨損與粘附磨損。其中磨料磨損指農業機械運行時部件表面和硬的磨料顆粒進行摩擦而導致的損傷;粘附磨損則是指兩個部件的摩擦表面在長期運行的過程中相互磨損并咬合粘連。

③零件疲勞損壞

農業機械的零件在長期運行后往往會老化并產生疲勞損壞。農業機械的長期使用，會使得其中的零件受到交變循環載荷作用，而在交變應力或者循環次數超過零件疲勞極限后，零件會受到損壞，進而出現微小裂紋、麻點、凹坑乃至斷裂等問題。這不僅會對農業機械的穩定、高效運行造成影響，還會導致機械運行使用的安全風險加大。

④人為故障

人為原因所導致的故障同樣是農業機械故障中不可忽視的部分。操作人員在使用農業機械時違規操作或者沒有按照相關要求和規定對機械進行保養，都可能導致機械設備在使用過程中產生故障。譬如長期超負荷運行、沒有對新機械進行正確磨合等，均是較為常見的人為故障原因。

3、振動與噪聲

由于農業機械使用環境比較復雜，在操作過程中長時間受地形波動等因素影響，導致農業機械出現振動與噪音。例如，旋耕機在工作時伴有金屬的敲打聲或齒輪箱內發生噪音，其原因主要是旋耕機固定犁刀的螺釘發生松動，犁刀晃動產生雜音，如果未能及時對松動的螺釘進行固定，就會導致犁刀損壞，甚至會因為旋耕機車速過快而致使犁刀飛出，發生嚴重的安全事故。此外，旋耕機噪音也可能是由犁刀磨損變形后與側板發生碰撞產生的。

三、農業機械常見故障的診斷方法

1、望：農業機械常見的外觀故障現象

農業機械能直觀觀察的故障現象，通常有發動機排氣顏色異常（黑煙、藍煙、白煙）、發動機油箱及相關管路漏油、冷卻水箱破損滲漏等。農業機械所選用的發動機一般為柴油機，當正常工作時，發動機主要排放物為二氧化碳和少量水汽，二氧化碳和水汽都是無色無味的，所以正常尾氣應該是無色氣體和少量水汽。如果發動機排出的氣體是黑色的，說明發動機燃燒室內混合氣沒有完全燃燒，從而導致工作不正常;如果排出的氣體是白色的，說明燃料中混有少量的水，或者由發動機工作溫度過低及燃油霧化效果較差等原因引起;如果排出的氣體是藍色的，表明燃燒室內竄入少量機油。

2、聞：故障導致的異常氣味和機械結構在工作過程中的異響

農業機械常見故障也能通過氣味和異響來判斷。“聞”可分為“嗅覺”的“聞”和“聽覺”的“聞”。一是“聞”是否有氣體、油液等油氣味及焦煳味。如果排氣有油氣味道，通常是因為燃燒室內有未完全氧化的油液排出;如果離合器處有焦煳味，表明離合器較長時間保持結合狀態，產生了離合器從動盤摩擦片燒蝕的現象;如果是車輪處有焦煳味，一般為制動系統過度工作，出現了制動片燒焦的氣味。此外，電池短路、高溫燒線也會出現刺鼻的燒焦味。二是“聞”是否有異常的響聲。通常農業機械在工作時，不會產生尖銳的摩擦聲。如果聽到有明顯的異響，可以結合異響的位置來判斷產生異響的原因。在農業機械正常作業過程中，操作員一旦聞到異常氣味、聽到異常響動，應立即停機、斷電，檢查產生異常氣味或者出現異常響動的原因，及時進行保養或者送檢、維修。

3、問：操作員的操作情況

農機故障現象通常是由操作員在操作、使用過程中發現的，操作員是故障第一發現人，對故障的現象、形成時間等信息了解比較多，一些在帶負荷運行過程中的故障尤其如此。這就需要維修人員與操作員進行詳細溝通，了解故障發生的時間、狀態等相關信息，從而可以更加精準地判斷故障原因。

4、切：農機常見故障診斷

①故障原因分析：農機運行時的自然原因。農業機械在工作過程中會有多種因素引發各類故障，是由零件的磨損、機身的震動、外界對金屬的腐蝕和使用年限長導致的老化等因素造成的。因農業機械大小零部件之間的不斷接觸甚至摩擦、運行時作業環境的影響、全負荷下產生的震動、空氣中的酸堿鹽等水溶液對金屬的腐蝕、零件長期不更換產生的塑性變形，零部件之間的連接強度被削弱，縮短使用壽命，埋下故障點。②故障產生的人為原因：人為因素是指操作員經驗不足或工作失誤、違規操作與維護、不正確的駕駛習慣、操作不當和故障發生后維修時的錯誤操作等。據統計，操作行為不當導致農業機械發生故障的比例非常高，因此操作員要重視正確操作。

5、農機故障的診斷方法

①抽樣分析。在農忙季節經常使用農業機械，并且經常遇到惡劣天氣，農業機械作業時會將一些沙土卷進機械零部件中，通過齒輪的轉動將沙土與潤滑油完全混合，致使齒輪嚙合時的摩擦增大產生鐵屑。定期抽取油樣，并確定油樣中磨損顆粒的特征，分析零部件的損壞情況，從而有效預防可能發生的故障，提前進行修護。②紅外測溫。紅外測溫是一項對機械進行實時監測的技術，能夠及時反映農機當前運行狀態。相比傳統的測溫技術，其效率更高，非常適合遠距離監測，為農業機械的安全運行提供有效的保障。紅外測溫技術是由多種信息技術融合發展而成的，主要技術包括計算機網絡技術、圖像數據處理相關技術、光電成像技術，并通過紅外線的接受將溫度變為電信號顯示在顯示屏上，能夠監測到物體表面的溫度分布，可以有效預判故障的發生，以及提高檢修效率。③震動的診斷。農業機械在正常運行時不可避免會產生震動，如內部齒輪嚙合產生震動并發出聲音。操作員可以通過農機所發出的聲音判斷有無發生故障。例如，零件松動、高速旋轉零件不平衡、零件損壞或失效、零件磨損后尺寸超過允許公差等將造成機械振動。一旦出現異常震動，立即結合其他技術進行進一步的故障分析。這也是我國推行的最簡便的診斷方法，應用極其廣泛。④噪聲檢測技術。農業機械噪聲是由機械設備在力的作用下震動或相互作用而產生的。每種震動都會伴隨不同的聲音，農機發生故障時所發出的噪聲不同于正常噪聲。故障較為明顯時一般可以利用最簡單的人耳來進行識別，但效果較差。可采用儀器進行測量，收集精確的噪聲數據，通過測試識別主要噪聲源，分析噪聲產生的原因和影響因素，為該噪聲指明具體故障點。⑤遠程智能化模塊診斷。農機面臨較為復雜的作業環境，隨著外界環境的改變其運行性能也稍有改變，因此會出現各種各樣的故障。在運行過程中只有發生較為明顯的故障，操作員才會意識到，但對一些農機內部的故障無法感知，更無法做到預防，這樣極有可能降低農機安全性能。針對這些問題，傳統的檢測與維修方式已經無法解決，因此提出模塊式的智能遠程檢測法。農機結構較為復雜，內部零件組合緊密，在診斷過程中很難確定故障零件的具體位置，加大了檢測難度，嚴重影響農機故障診斷的效率。將整個機體零件進行模塊式標簽管理，為每個零件設置固定的代碼，便于快速尋找。農機在農忙季節長時間作業，采用傳統的現場檢修嚴重影響農機的工作效率。作業環境可變性強，隨時都有可能發生故障，所以推出遠程實時檢測，以模塊式的標簽管理中的代碼為基礎，結合震動、溫度、噪聲、電控、傳動檢測及5G網絡等技術，將實時檢測到的故障代碼傳輸至電腦端，能有效預防、快速檢測。模塊標簽管理和遠程監測只是將故障點明確指出，但對于最終的具體維修還需要人工，費時費力，對此需要建立大數據庫。將各種環境下可能出現的所有故障信息及具體的維修方式上傳至數據庫中，當出現故障時能瞬間讀取故障點及匹配維修方法，避免農機在故障狀態下的二次損壞，減少故障診斷時間，做到科學維修。

農機維修中，維修人員的素質與能力影響著農機能否正常使用，因此有必要加強農業機械維修人員技能培訓，加強對農機故障的診斷分析和維修的重視。農戶在遇到不影響正常工作的小故障時，都會選擇繼續使用，最終導致故障更加嚴重，農戶的農機保養維修意識嚴重不足。應在農閑時對農機進行保養，有些該更換的零件需選擇正規廠家產品，以免購買到劣質產品。傳統的故障檢測方法已經不適用于現代農業機械。為了進一步有效降低維修成本，延長農機的使用壽命，應結合現代多種技術，打造遠程模塊智能診斷技術，從而更加充分地發揮出現代農業機械在農業發展中的作用。

（作者單位：122000遼寧省朝陽市農業綜合行政執法隊）