联合收割机液压系统结构故障分析与判断

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：对小麦收割机稍加改动，就可以兼收油菜、大豆;换装割台后，对脱粒、清选部分装置稍做互换，便可以收获玉米籽粒。小麦联合收割机因能为多种农作物机械化收获提供服务而越来越受农民朋友的欢迎。随着小麦收获机使用频率的提高，伴随而来的是小麦收获机的维修问题，特别是液压系统的维修，成为许多机手十分头痛的问题。面对液压系统故障，只要了解收割机液压系统油路结构、工作原理、各部件功用，液压系统故障的排查是有规律可循的。基于此，本文主要就联合收割机液压系统结构故障分析与判断进行综述，为农机手提供借鉴。
　　关键词：联合收割机;液压系统;故障
　　一、联合收割机液压系统结构组成
　　联合收割机的液压系统因能安全可靠地实现远距离传递动力和能量，完成远距离机械运动的自动控制，成为联合收割机上不可或缺的重要组成部分。联合收割机的液压系统组成与其他机械的液压控制系统一样，均由以下5个部分构成。
　　（一）动力源
　　动力源就是能将原动力输出的机械能转换为推动液压油做功的压力能。这个动力源一般由液压泵完成。
　　（二）控制元件
　　控制元件是指对系统中的液压油压力、流量和去向进行控制和调节的元件，主要指各类阀件，大家称之为液压控制器、控制阀或液压分配器。具体到收割机上有2个重要控制元件：液压转向器（或称为方向机、转向阀）、多路阀。
　　（三）执行元件
　　执行元件是指把液压油的压力能变成机械能，推动负载运动，满足机械使用者的需要，主要指液压油缸等。
　　（四）工作介质
　　小麦收割机一般采用68号抗磨液压油，利用其进行能量传递和信号传递。
　　（五）辅助元件
　　辅助元件主要是指动力、控制、执行元件以外的液压器件，在液压系统中起储存、输送、过滤、加热、冷却和测量等作用的器件，包括油管、接头、油箱、过滤器、散热器、储能器、各种测试仪表和安全阀等。
　　二、联合收割机液压系统主要组成部分功能及常见故障
　　（一）动力源——齿轮泵
　　联合收割机多采用齿轮泵作为液压油的动力源。其构造为有一对几何参数相同的主、被动齿轮，被封闭在齿廓壳体和侧盖板组成的封闭空间内。工作原理是当齿轮泵主动齿轮运转时，带动从动齿轮与之啮合并一起运转，在吸油腔内由于两齿轮脱离时，齿间容积变大出现真空，而从油箱中吸油。吸入的油液由旋转的齿谷携带到排油腔，在排油腔由于齿间容积减小而将液压油挤出泵体。由于齿轮的齿顶和壳体内孔表面间及齿轮端面和盖板间间隙小，而且啮合齿的接触面接触紧密，起到密封作用，并把吸、压油区隔开，因此齿轮转动时泵便连续不断地将液压油排出，为系统提供高压油源[1]。
　　现在的联合收割机上大都配有双联齿轮泵（既装备有2个这样的齿轮油泵，两泵主轴由联轴器相连），双联泵中2个油泵虽然转向相同，同为左旋转泵，但排量不同。一个泵向转向机构提供高压油源的叫恒流泵，另一个泵向全车部位如割台、无级变速、液压卸粮等提供高压油源，其油泵排量较大。
　　齿轮泵常见故障有油封漏油、壳体炸裂、噪声过大并有振动、高温过高以及元件速度不够。其中，油封漏油的原因有油封件老化、油封唇口损坏、泵轴与联轴器同心度差（易引起中间断轴）以及泵体内部磨损严重、高低压腔串通。油泵壳体炸裂的原因有安全阀压力调得过高、安全阀卡死、油泵出油口管路堵死、执行元限位机构反应不灵敏以及油缸启动时活塞抵死端盖导致油环面积不够。噪声过大并有震动的原因有低压管路及法兰处漏气、油箱油位过低、进油管路有折瘪现象导致局部区域形成节流，进而造成通径不够、安装位置不牢或同轴度差太大以及进油滤清器堵塞。油温过高的原因有系统压力过高，内泄漏油造成能量损失;系统压力过载，安全阀打开;管道不通畅，节流孔堵塞，阻力太大;油箱油位太低。
　　（二）控制元件——液压控制阀
　　液压阀通常也称液压分配器，从字典中可查到“阀”者，活动的门也。既然是可活动的门，自然可以打开和关闭。操作者通过打开和关闭这个“门”，可实现油源分配，改变系统管道油的流量大小、方向，进而满足机械使用者的需求。液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置。阀芯的主要结构形式有滑阀、锥阀和球阀。阀体上除有与阀芯配合的阀套孔外，还有与外界连接的油管进出油口以及驱动阀芯与阀体做相对运动的装置，可以是手动机构，也可用弹簧配合机动机构。液压系统有转向和操纵两部分组成。2个分系统共用一个油箱和齿轮泵，通过单路稳定分流阀（或使用双联泵）分成两部分。转向部分用于控制收割机转向，主要工作部件是全液压转向器、转向油缸等;操纵部分用于控制工作裝置，如割台、拨禾轮、粮仓和无级变速装置，主要工作部件是多路阀、无级变速油缸等。现在就联合收割机上的2个重要的液压控制器做一介绍：控制转向的阀（也称转向器）、控制如割台、拨禾轮、无极变速等功能的多路阀。
　　1.液压转向器（阀）
　　小麦收获机上一般都采用一种转阀式全液压转向器，与组合阀分体设计，可根据需要直接连接不同组合阀块，形成不同的阀功能，操作者通过转动方向盘来改变转向阀内油的流动方向、流量，满足系统转向要求。当转向器中位，阀芯处于初始状态。即当转向器不工作时，液压油通过转向器内部直接回油箱[2]。
　　联合收割机转向器安装应注意的问题：（1）保证零件清洁，防止脏物进入转向器内部及液压系统;（2）油管口对接时，不能用生料带代替密封圈密封;（3）转向器安装时要避免转向器输入端受轴向力;（4）转向器负荷口应排气;（5）不要轻易拆开转向器;（6）装配时注意标记点的对应。
　　联合收割机转向部分常见故障如下：（1）方向盘空行程大;（2）方向盘无论快转或慢转均沉重;（3）车辆不走直线，转向轮发飘;（4）、方向盘终点感小;
　　（5）方向盘有卡滞点;（6）方向盘慢转不沉，快转沉或没有动力转向;（7）方向盘可转动，转向轮不动或运动过慢无压力;（8）方向盘反复震荡或自转。 　　产生如上故障的原因主要如下：
　　（1）转向泵效率低，不能达到所需压力，或系统内有空气;（2）液压油不足，安全阀压力低，阀芯卡滞或卡死;（3）转向系统回油不通畅;（4）转向系统负荷过大;（5）阻尼孔堵塞或转向单向阀不能复位;（6）转向油缸内漏;（7）转向轮连接杆间隙大或弯曲、销子松动，转向机构有机械干涉点。
　　2.多路阀
　　小麦收割机、玉米收割机液压系统中使用的是整体多路阀。如有的装配“四路阀”，有的装配“五路阀”。这几路阀并联在一起，如同家庭中使用的并排联在一起的指形电路开关一样，各管一路，互不干涉，并通过各自的执行元件——油缸完成各自负责的收割机特定的一项功能。当然，多路阀中每路阀可以是单作用，也可以是双作用（用于控制单作用油缸或双作用油缸）。同时，多路阀上配有安全液流阀。阀芯结构形式为滑阀，操纵方式为手动操作，弹簧复位。需要注意的是，小麦收割机上的多路阀中，每路阀的阀芯与阀体配合都经过配对研磨，属于精密偶件，并各自独立起作用，安装维修时一般不应互换。在农忙服务时，经常会遇到一台收割机多路阀中一路出现了问题，导致整台收割机无法进行正常作业。一时附近的服务站又没有多余的多路阀可更换，这时为了不误农时、为了应急，往往尝试使用从其他车上换下的多路阀，从没有出问题的单元阀中小心取出与之互换，结果故障排除，该车后期的作业中再没有重复出现类似的毛病。分析发现可能是厂方规范化生产、加工精度高度一致的原因。这对机手来说无疑是一个利好选择。
　　控制阀以前是装在收割机齿轮泵后面，齿轮泵产生的高压油首先流经该阀。其工作原理是工作时齿轮泵输来的压力油经该阀进油孔流入，经分流：一路为优先恒定流量6 L/min经阀侧口流出，供液压转向器使用，以保证转向系统可靠工作;另一路剩余流量，经阀下部油口流向多路阀进油口，供操纵系统工作。现在收割机上装的是双联泵，每个泵各司其职，则无需单路稳定分流阀[3]。
　　（三）执行元件——液压缸
　　液压缸类型繁多，但按工作特点可分为单作用油缸、双作用油缸、组合式缸三大类。其中，单作用液压油缸又可分为活塞式缸、柱塞式缸;双作用液压缸活塞杆双向运动，产生推力和拉力。收割机上液压缸主要有单作用柱塞式油缸和双作用活塞式油缸两大类。其工作原理是液压缸内柱塞或活塞一侧受液压力作用后向另一侧移动，同时带动柱塞或活塞推杆另一端的物体同时移动。单作用油缸推杆回位时依靠端头的支撑物重力回位，如割台油缸、拨禾轮油缸;双作用油缸，液压缸内活塞可双向受力，液压缸外壁上有2个油管接口，一个进油口，一个为出油口，功用可根据需要相互转换，靠液压力实现推杆伸缩，对外做功，如粮仓翻转油缸、无级变速油缸等。
　　液压缸的主要故障是内部柱塞或活塞上密封圈损坏，高低压油腔串通内泄，无法工作。排除方法自然是更换密封圈或更换新油缸。
　　（四）工作介质——液压油
　　收割机液压系统的工作介质是液压油。在选择液压油牌号时，首先考虑的应是液压油黏度。如果黏度太低，泄漏的情况会增加，降低效率，降低润滑性，增加磨损。但是，如果黏度太大，液压油流动阻力增加，磨损增大，泵的吸油阻力增大。小麦收割机液压系统通常使用的是L-HM46、L-HM68抗磨液压油。需要注意的是，要定期清洗或更换回油滤清器和液压油箱、空气滤清器。清洗时，不可随意调整，回油滤清器内安全阀弹簧预紧力。
　　（五）辅助元件——油管
　　（1）使用收割机时，要经常检查各支路油管的泄露情况，发现后必须立即进行维修。需要注意的是，实践证明钢质油管开裂后，采用铜焊效果往往不理想，可采用截取胶质（内含铜网或钢丝网的）液压油管，两端压装相同接头的方法应急。
　　（2）油路中的排空。一般油路中的空气在机械运动中通过板动换向阀手柄和转动方向盘后，各阀和管路内的空气能自动排出;也可将油缸的油管接头拧松，让含有空气的泡沫油随之流出，直到排尽为止，然后将各油缸接头螺母拧紧，继续扳动换向手柄和方向盘排气，排气完成后将油箱液压油补充到规定油面。
　　（3）管路的连接。卡套管路接头安装时，应先将被连接管子接头体内正端面对准，胶管连接时不准扭转管子。现在很多收割机液压油箱上都安装有回油滤清器堵塞报警开关，当回油滤清器堵塞时仪表上报警灯常亮，此时必须清洗滤清器或更换滤清器。
　　三、联合收割机液压系统的检修及故障查寻
　　（一）联合收割机液压系统检修时应注意的事项
　　任何时候保证人身安全是第一位的。为了保障机械维修时的人员保证，首先维修者应熟悉系统各部件的组成结构及工作原理。联合收割机液压系统中的高压油液是具有足够能量的，其能穿透和击伤人们的手、眼、皮肤。因此，在进行油路检查时，应在解除液压系统压力后，用纸板或木板去遮挡检查可疑的泄漏处，使眼、手和身体免受高压油液的损害。
　　（二）废弃油液、废物的放置
　　排放废弃的液压油应使用防漏容器，废弃物处理不当会造成污染，影响生态。严格禁止将废弃物倒在地面或就地点燃，或倒入下水道，或排入其他水源中。废弃液压油存在潜在危害，请不要随意丢弃，最好交付当地回收站。
　　（三）联合收割机液压系统故障查寻
　　维修者在掌握了收割机各液压件的结构及工作原理后，分析、查找液压部分的病根就轻松多了，排查液压故障的方法为望、闻、问、切。如同大家排查家庭电路故障一样，都是由简单到复杂、由表及里，逐步深入进行查找，快速锁定病源。例如，家庭客厅灯突然熄灭，大家的第一反应是查看其他室内灯是否亮，如不亮，查看家庭配電盒空气开关是否跳闸，如不是跳闸，询问邻居是否停电，然后查看保险等，最终找到原因，进行解决。液压系统故障排查也是如此，如发动机运转正常，液压出现问题，首先检查液压箱油量是否达标，如全车液压部分均有问题，则可能是源头油泵问题;查看油泵体是否过热等，如某一功能不起作用，查看相关液压阀功能，如方向功能丧失，其他功能正常，则可能双联泵中间轴折断……经过分析最终锁定故障部位，进行维修排除。
　　又如部分机手反映收割机割台升降速度过慢，提升无力，这个问题包括两方面：液压部件反应快慢只与液压油的流速有关;液压部件的坚挺力度只与液压油的压力有关。这是两个不同概念。收割机割台升降反应快慢只与液压油流速有关，这是在设计收割机割台升降时，专家们考虑到安全性，防止割台猛升、猛降易造成危险，在割台油缸接头内设计了一个防止液压油快速流动的阻尼孔，降低了液压油的流速，限制了割台的猛升猛降，由于阻尼孔的作用造成割台升降时有的收割机油缸发出吱吱的尖叫声，这并不影响使用。实际上，有的机手为节约时间，私自把阻尼孔扩大，随意改变割台升降速度，这会带来一定危险，应坚决反对。至于收割机割台提升无力，则应考虑油路的压力问题：安全阀压力调的是否过低，源头液压泵产生的油压力是否过低。
　　参考文献：
　　[1]李宏.专用汽车液压与气动技术[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2014.
　　[2]许菁，刘振兴.液压与气动技术[M].北京：机械工业出版社，2011.
　　[3]范存德.液压技术手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14747288.htm