液壓技術在現代農業機械中的影響及實際工作中的應用

隨著科技的飛速發展，現代農業正朝著高效、精準、智能化的方向邁進，而液壓技術作為現代機械工程的關鍵技術，在現代農業機械領域的應用日益廣泛。液壓技術憑借功率密度大、控制精度高、傳動平穩、易于實現自動化等獨特優勢，為農業機械的性能提升和功能拓展提供了強大支持。從拖拉機的懸掛系統到聯合收割機的復雜作業機構，從灌溉設備的精準控制到農產品加工機械的高效運作，液壓技術都在其中扮演著不可或缺的角色，極大地提高了農業生產效率。本文將深入研究液壓技術在現代農業機械中的應用，為實現農業現代化、智能化和精準化提供技術保障，推動著農業向著高效、可持續的方向發展。

一、液壓技術概述

液壓技術起源于17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理。1795年，英國的約瑟夫·布拉曼以水為介質制成世界上第一臺水壓機，1905年工作介質改為油，使液壓技術得到進一步改善。第一次世界大戰后液壓傳動廣泛應用，1925年維克斯發明壓力平衡式葉片泵，為液壓元件工業奠定基礎。此后，液壓技術不斷發展，逐漸成為一門成熟的技術。液壓傳動基于帕斯卡定律，利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，經控制閥和管路傳遞，借助液壓執行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能再轉換為機械能。液壓泵作為動力元件，將機械能轉換為液體壓力能，為系統提供動力。液壓馬達和液壓缸是執行元件，分別實現旋轉運動和直線運動，把液體壓力能轉換為機械能。控制閥用于控制和調節液體的壓力、流量和方向，確保系統按要求工作。液壓油的流動方向由方向控制閥控制，如換向閥等，可實現工作機構運動方向的改變。流量則由流量控制閥調節，如節流閥、調速閥等，通過改變閥口開度來控制流量，進而調節執行元件的運動速度。液壓技術能實現高壓、大功率傳輸，可滿足大型設備的動力需求。傳動平穩，能在給定范圍內平穩自動調節牽引速度，實現無級調速，且調速范圍大。在能量傳遞方面，效率相對較高，控制精度也高，能精準實現各種復雜的動作和操作要求，可廣泛應用于工業、農業、軍事等諸多領域。

二、液壓技術應用對現代農業機械的影響

1、液壓技術可提高農機作業效率

以聯合收割機為例，液壓驅動的割臺升降系統能夠迅速作出反應，依據作物的高度進行割臺高度的調整。例如，傳統的機械割臺調整可能需要停機并進行手動操作，每次操作耗時約2～3 m i n 。相比之下，液壓割臺能夠在作業過程中迅速進行調整，每次僅需 若按每日作業中需調整割臺10次計算，1d可節省約 2 0 min 的作業時間。在大型農場進行規模化作業時，一臺聯合收割機的日作業面積可達 。應用液壓技術后，作業效率顯著提升。此外，靜液壓驅動的農業機械行走裝置能夠實現無級變速，根據實際作業需求快速調整速度，相較于有級變速機械，工作效率可提升 2 0 % ～ 3 0 % 。

2、液壓技術可提升作業質量

在播種作業中，液壓技術可精確控制播種深度，如電控液壓系統通過傳感器實時監測土壤狀況和播種機的位置，自動調整播種器的入土深度，使播種深度誤差控制在 ± 1 c m 以內，相比傳統機械播種方式，深度誤差可減少 5 0 % 以上，保證了種子發芽率和出苗整齊度。在收割方面，聯合收割機的液壓控制輸送與脫粒系統，能精準控制輸送鏈速度和脫粒滾筒轉速，使收割損失率降低至 3 % 以下，而傳統機械控制的損失率可能在 5 % 以上。

3、液壓技術可增強操作舒適性

液壓操縱系統采用手柄、按鈕等輕便的操作方式，如拖拉機的液壓轉向系統，使駕駛員轉動方向盤的力大幅減小，僅需 5 ～ 10N的力，而傳統機械轉向可能需要20～30N的力，操作輕松程度大幅提升。液壓懸掛系統可通過按鈕控制農具升降，無需像傳統方式那樣費力手動操作。在長時間作業中，駕駛員的勞動強度顯著降低，操作的便捷性和舒適性大大提高，減少了疲勞感，有利于提高工作效率和作業安全性。

4、液壓技術可改善機械性能

在動力傳輸方面，液壓傳動相比機械傳動，能量傳遞效率高，可減少不必要的能量損失，傳遞效率可達 9 0 % 左右，而機械傳動在一些復雜結構中效率可能只有 7 0 % ～ 8 0 % 液壓系統還能輸出較大的扭矩，提升農業機械的負載能力，如大型液壓驅動的拖拉機可牽引更重的農具進行深耕等作業。在穩定性方面，液壓系統工作平穩，在各種負載情況下能保持穩定的傳動效果，像液壓驅動的灌溉機械，無論噴頭處于何種角度和工作壓力下，都能穩定供水和調節噴頭旋轉，保證灌溉的均勻性。

三、液壓技術在現代農業機械中的應用

1、大宗糧食作物生產使用的農機

① 拖拉機液壓技術的使用

拖拉機的液壓懸掛系統是連接農機具與拖拉機的關鍵部分。在耕地作業時，面對不同的土壤質地、濕度和地形，液壓油缸能迅速伸縮。比如在黏重土壤中，可通過液壓系統增加犁的入土深度，確保翻耕效果；在沙質土壤中，則適當減小入土深度，防止過度耕作。據實際測試，采用液壓懸掛系統的拖拉機，相比傳統機械懸掛，耕作效率可提高 2 0 % ～ 3 0 % 。液壓轉向系統讓拖拉機的轉向操作變得輕松，駕駛員僅需施加很小的力轉動方向盤，液壓油就會根據方向盤的轉動角度和速度，精準地推動轉向油缸，使車輪轉向。在狹窄的農田道路或地頭轉彎時，駕駛員能更靈活地操控，降低了勞動強度，同時也減少了輪胎磨損。靜液壓傳動的拖拉機可無級變速，在播種作業時能根據播種機的播種速度要求，精確調整行駛速度，保證播種間距均勻；在運輸作業中又能快速提升速度，提高運輸效率。與傳統機械傳動相比，液壓傳動的拖拉機在不同作業工況轉換時，無需頻繁換擋，作業效率可提升 1 5 % ～ 2 0 % 。

② 收割機液壓技術的使用

聯合收割機在收割小麥、水稻等作物時，地形起伏和作物生長高度不一致。液壓系統能實時調整收割臺高度，通過高度傳感器反饋的信息，液壓油缸快速動作。如在一塊小麥田中，有部分區域小麥生長較高，部分區域較矮，液壓控制的收割臺可在1～2s內完成高度調整，保證收割刀片始終與作物莖稈保持合適距離，減少收割損失，使收割損失率降低至 3 % 以下。且液壓控制的糧倉門操作便捷，在收割作業結束后，只需按下操作按鈕，液壓油缸驅動糧倉門打開，糧食快速卸出。而且可以精確控制糧倉門的開度，避免糧食灑漏，相比人工開閉糧倉門，效率提高了數倍，同時也降低了糧食損耗。液壓馬達為輸送鏈和脫粒滾筒提供動力。當作物產量較大時，可通過液壓系統增加馬達的輸出扭矩，提高輸送鏈的輸送速度和脫粒滾筒的轉速，保證脫粒效果和輸送的穩定性。據統計，采用液壓驅動的輸送與脫粒系統，糧食的清潔率可提高 5 % ～8 % ，提高了收獲質量。

③ 播種機液壓技術的使用

播種機的液壓系統可根據土壤的緊實度、濕度等條件，自動調整開溝器的入土深度。在硬土區域，液壓系統增加開溝器的下壓力，使開溝深度達到適宜種子發芽的深度；在軟土區域，則減小下壓力，保證播種深度均勻。這樣能使種子在土壤中處于最佳的發芽環境，提高出苗率，使出苗率提高 1 0 % ～ 1 5 % 。液壓驅動的排種器可精確控制排種量和排種速度。根據不同作物品種和種植密度要求，通過調節液壓馬達的轉速，實現精準播種。如在種植玉米時，可根據種植株數要求，精確調整排種器的排種速度，使種子間距均勻，提高土地利用率和作物產量。

2、經濟作物使用的農業機械

① 大型平移噴灌機液壓系統的應用

大型平移噴灌機的液壓系統可靈活調節噴頭角度和高度。在作物苗期，將噴頭高度降低、角度調小，使水均勻地噴灑在作物根部；在作物生長后期，提高噴頭高度、增大角度，擴大噴灑范圍，可使水資源利用率提高 3 0 %～4 0 % ，有效節約水資源。靜液壓驅動的行走裝置讓噴灌機行走平穩且調速靈活。根據灌溉區域的大小和形狀，可無級調節行走速度，確保灌溉均勻。在圓形灌溉區域，可精確控制噴灌機的行走軌跡，實現全覆蓋灌溉，避免出現灌溉死角。

② 棉花間套作機械液壓系統的應用

在棉花與其他作物間套作時，不同的種植模式對行距和株距有不同要求。液壓系統可快速調整播種或移栽裝置的行距和株距。如在棉花與大豆間套作時，可根據兩種作物的生長需求，將行距和株距調整到最佳值，提高土地利用率和作物產量，使土地利用率提高 2 0 %～3 0 % 。棉花采摘時，棉花植株高度不一，且不同生長階段的棉花對采摘壓力要求不同。液壓系統控制采摘頭的升降，使其能適應棉花植株的高度變化，同時精確調節采摘頭的壓力。在棉花成熟初期，采摘頭壓力較小，避免損傷棉桃；在棉花完全成熟后，適當增加壓力，確保高效采摘，使棉花采摘質量提高，雜質含量降低。

3、農業機械的研發與創新

① 液壓技術在農業機械自動化、智能化發展中的應用

結合衛星導航和傳感器技術，液壓轉向系統可實現農業機械的自動導航駕駛。農機按照預設的路線和軌跡行駛，在大面積農田作業時，誤差可控制在幾厘米以內。如在播種作業中，自動導航的播種機可保證播種行距均勻一致，提高播種質量，同時減少了人工操作誤差，降低駕駛員勞動強度，還能實現24h不間斷作業，提高了作業效率。傳感器實時監測作物生長狀況、土壤條件等信息，液壓系統自動調整農機工作參數。如施肥機根據土壤肥力傳感器的數據，自動調整施肥量；植保無人機根據作物病蟲害監測數據，自動調整噴灑農藥的流量和高度，實現精準作業，減少了農藥浪費和環境污染。

② 電液控制技術在農業機械研發中的創新應用

電液比例控制技術可通過電信號精確控制液壓執行元件的運動速度、力矩和位置。在果園施肥機中，能根據果樹的品種、樹齡和土壤肥力，精確控制施肥量，使施肥精度達到 ± 5 % 以內，提高了施肥的精準度，促進果樹生長，提高果實產量和品質。結合物聯網技術，操作人員可通過手機或電腦遠程控制液壓系統的啟動、停止和參數調整。在大型農場中，管理人員可在辦公室實時查看多臺農機的工作狀態和運行數據，及時發現問題并進行調整，提高了農機的管理效率和使用便利性。

③ 液壓懸掛技術在農業機械研發中的創新應用

先進的電控液壓懸掛系統采用力、位綜合控制或者力、位、滑轉率綜合電控液壓懸掛控制系統（EHR）。在耕作過程中，系統可根據耕作阻力、耕作深度和拖拉機滑轉率等多因素，實時調整懸掛的提升與下降，保證最佳的耕作狀態，提高耕作質量和效率。一些新型液壓懸掛系統具備主動減震功能。在田間作業時，傳感器感知路面顛簸和作業振動，自動調整液壓懸掛的剛度和阻尼，減少農機的振動和沖擊。如凱斯2025款Quadtrac系列拖拉機的重型懸架系統，可使操作員座椅的垂直加速度降低 4 2 % 提高了駕駛員的舒適性和農機的使用壽命。

四、液壓技術在現代農業機械中的發展趨勢

1、液壓技術的綠色環保化

傳統液壓油可能會對土壤、水體等造成污染，如今越來越多的研究集中在開發可生物降解、低毒性、高性能的環保型液壓油。如以天然油脂為基礎的液壓油，具有良好的生物降解性和潤滑性能，能減少對環境的危害。其通過優化液壓系統的結構和控制策略，提高能源利用效率，減少能量損失。如采用負載敏感系統，可根據實際負載需求自動調節液壓泵的輸出流量和壓力，避免不必要的能耗。同時優化液壓管路布局，降低管路阻力，也有助于減少能量損耗和油液泄漏的風險，從而降低對環境的污染。

2、液壓技術的智能化與自動化

液壓技術與傳感器、控制器相結合使農業機械能夠根據預設的參數和實際作業情況自動調整工作狀態。如聯合收割機可通過傳感器實時監測作物的生長情況、成熟度等，自動調節收割速度、收割臺高度等參數。智能監測利用傳感器實時采集液壓系統的壓力、流量、溫度等數據，通過控制器進行分析處理，實現對液壓系統的智能監測。一旦發現異常，可及時發出預警信號，提醒操作人員進行檢修。故障診斷基于大數據、人工智能等技術，對監測數據進行深度分析，建立故障診斷模型，準確判斷液壓系統的故障類型和位置，減少維修時間和成本。

3、液壓技術的集成化與小型化

可將多個液壓元件集成在一起，形成集成化的液壓模塊，可減少管路連接，降低泄漏風險，提高系統的可靠性和穩定性。同時集成化設計還能提高空間利用率，使農業機械的結構更加緊湊。并且通過采用先進的制造工藝和新型材料，減小液壓元件的尺寸和重量，實現液壓系統的小型化和輕量化。如濰柴雷沃的新型液壓系統專利，融合了轉向油路和提升油路的設計，實現了液壓系統的緊湊設計，顯著降低了設備的空間需求。

4、液壓技術的高性能與可靠性

需研發和應用高強度、高耐磨性、耐腐蝕的新型材料，提高液壓元件的性能和使用壽命。如采用新型合金材料制造液壓泵和液壓馬達的關鍵部件，可提高其抗磨損和抗疲勞性能。同時利用先進的制造工藝，如增材制造、精密加工等，提高液壓元件的制造精度和質量，減少制造誤差，提高元件的可靠性和穩定性；加強質量檢測和控制，確保液壓元件的性能符合要求。

液壓技術在現代農業機械中的應用成效顯著，極大地推動了農業生產的發展。從提高作業效率、提升作業質量，到增強操作舒適性、改善機械性能，液壓技術都發揮了關鍵作用。在未來，液壓技術將朝著綠色環保化、智能化與自動化、集成化與小型化、高性能與可靠性的方向持續邁進。隨著相關技術的不斷創新和突破，相信會有更多先進的液壓技術應用于農業機械，進一步提高農業生產的效率和質量，降低成本，減少對環境的影響，為農業現代化和可持續發展注入新的動力，助力農業產業不斷升級，實現更高水平的發展。

（作者單位：236600安徽省太和縣農機監理站）