液壓傳動與控制技術在農機上的應用研究

馮羚青

（安徽省農業(yè)機械試驗鑒定站，安徽 合肥 230000）

相比以往應用的機械傳動技術來講，液壓技術發(fā)揮出的優(yōu)勢較多，例如故障概率較低、功率高、維護便捷性高，以及方便進行過載保護等。隨著國家科學技術水平的提升，傳感器技術、液壓技術等有效結合，促使液壓技術的發(fā)展愈發(fā)優(yōu)越，在農機相關領域中的應用也日益廣泛。

1 液壓技術其他國家農機上的應用

現(xiàn)代農機的實效性發(fā)揮，是無法脫離液壓控制而實現(xiàn)的，部分發(fā)達國家在農機領域，研究和應用液壓技術的時間較早，推動了這些國家農機的自動化發(fā)展進程，大幅減輕了相關技術人員的工作壓力。上世紀六十年代，其他國家中超過一大半的大型收割型農機，均已經實現(xiàn)了對液壓驅動的應用。二十世紀八十年代四輪驅動自走式聯(lián)合收割機出現(xiàn)，實現(xiàn)了農機的無極變速以及全液壓轉向[1]。隨著時代的發(fā)展，液壓技術在農業(yè)機械領域的應用愈發(fā)廣泛，且通過和傳感器等技術有效融合的方式，使得機具自動化控制及實時監(jiān)控成為可能，推動了農機自動化、智能化發(fā)展。

在收割型農機中，實現(xiàn)了對多個操控及智能調節(jié)系統(tǒng)的有效應用，大幅提升了此類農機的實際應用效果，且優(yōu)化了其駕駛環(huán)境。其他國家針對收割類農機，研發(fā)了較多實效性較高的脫粒系統(tǒng)以及行走系統(tǒng)等，控制系統(tǒng)可基于農機內部驅動馬達的液壓油壓力，對農機的行駛速度進行控制，以確保收割的量始終保持在設置范圍中。其他國家農機自動化、智能化發(fā)展速度加快，重視大量、大范圍的應用各種現(xiàn)代化科學技術，力求能夠有效推動農機環(huán)?；⑹孢m化發(fā)展。因此，我國在具體開展農機研發(fā)和使用操作的過程中，也應借鑒其成功經驗，重視積極應用各類現(xiàn)代化科學技術，以便更好地推動我國農業(yè)現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。

2 液壓技術在我國農機上的具體應用分析

2.1 電液比例控制系統(tǒng)特點

基于工程應用角度，該系統(tǒng)的特點主要包括：第一，控制作用較為優(yōu)良，應用實效性高，可以將液壓、電的優(yōu)勢特點有效融合起來，基于相應信號的具體數值，對液壓的速度及執(zhí)行力度等進行控制。第二，控制準確性及穩(wěn)定性高，控制系統(tǒng)可發(fā)揮反饋作用，優(yōu)化控制的準確性，或者對特定的目標開展有效控制。第三，結構簡單，布局科學。系統(tǒng)內部減少了很多占地面積較大，設計較為繁瑣的模塊，和傳統(tǒng)控制閥相比，對元件的使用也有所減少，有效提升了系統(tǒng)的設計和運行操作便捷性。第四，遙控功能，通過控制電信號的方式，可對系統(tǒng)進行遠距離控制[2]。

2.2 實際應用

（1）拖拉機懸掛系統(tǒng)。以往應用的液壓懸掛具體需要依靠內部的分配器發(fā)揮作用，利用推桿設備對分配器位置的調控，使得油液的流向和流量等保持在理想狀態(tài)下，使農機發(fā)揮出多種不同的功能。我國農業(yè)發(fā)展速度加快，對農業(yè)作業(yè)提出的要求大幅提升，實際的作業(yè)部位也發(fā)生了變化，基于此條件下，以往應用的液壓懸掛難以充分發(fā)揮實效性。通過有效應用電液控制的方式，不僅可良好地規(guī)避傳統(tǒng)技術的弊端和缺陷，還能夠隨意進行速度、高度及位置等的調控操作，操作的準確性也相對更高[3]。

隨著時代的進步，越來越多的研究人員對懸掛電液控制提起了關注，并進行了研究，此主要依靠電液比例換向閥發(fā)揮作用，取代了傳統(tǒng)的主控制閥，實現(xiàn)了電液控制。該閥門在懸掛系統(tǒng)發(fā)揮的作用十分重要，相應的控制設備可基于牽引力及系統(tǒng)所需部位等參數，輸出對應的電壓信號，實現(xiàn)對系統(tǒng)流向及流量的控制。一些學者在研究過程中，設計出了可發(fā)揮綜合調節(jié)作用的拖拉機電子液壓懸掛系統(tǒng)，使得力和耕深位移的自由調節(jié)成為了可能；部分學者通過2個電液比例閥取代了主控制閥門，如此一來，在實際工作過程中，便可以實現(xiàn)在位置調節(jié)及力位綜合調節(jié)間自由切換。

（2）施肥播種機。我國針對化肥的應用，存在較多不合理的行為。其中，包括施肥量過大等，直接導致了作物營養(yǎng)不均衡，收獲經濟效益降低等問題。與此同時，對周邊環(huán)境及水體的影響也較為嚴重。但我國現(xiàn)階段生產的多數施肥農機，均是依靠機械傳動發(fā)揮作用，難以自由調控施肥的量，針對相關技術的研發(fā)尚未取得可觀成果，個別機具依靠替換內部傳動零件的方式，達到調控施肥播種數量的目的，但涉及的流程和操作均十分復雜，取得效果也不太明顯。

其他國家在研究變量施肥技術上，已經持續(xù)了一段時間，某些知名企業(yè)已經開展了新型施肥播種農機的生產，此類農機的體積較大，且能夠經由控制系統(tǒng)，結合相應種植區(qū)域、作物特點及其對施肥量的要求，開展自動化的施肥量控制操作。此類控制手段通常需要依靠電控液壓馬達或者步進電機驅動等發(fā)揮作用，前者已經投入在現(xiàn)階段部分變量施肥播種農機的應用過程中，應用效果較為優(yōu)良。但后者的應用對電源的要求較為苛刻，多數農用拖拉機無法達到相應要求，因此，實際生產過程中，使用頻率較低。依靠電控液壓馬達發(fā)揮作用的控制系統(tǒng)的應用較為廣泛，可經由相應驅動設備控制電機的運行速度，促使馬達工作，進而實現(xiàn)對排肥軸的控制，完成變量施肥操作。國家科學技術水平不斷提升，針對相關技術的研究取得的成果越來越多，現(xiàn)階段可經由直接控制比例閥的方式，對系統(tǒng)開展流量的控制操作，達到調節(jié)馬達轉速的目的，發(fā)揮變量施肥的作用。

我國對此項技術展開研究的機構較多，現(xiàn)今開展的施肥量變化控制，通常是依靠GPS采集地理數據，依據相應地理位置的施肥示范圖紙，將相應數據輸送到農機的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)對所施用肥量的控制。一些學者經由實驗得出，施肥軸運行的速度和相應控制設備PWM（Pulse Width Modulation）間存在密切聯(lián)系，基于具體的施肥需求，結合機具的運行速度，對PWM占空比電壓開展自主控制，通過調節(jié)液壓閥的方式，完成對肥量變化的控制。此外，部分學者通過研究，發(fā)明了一種依靠單機片發(fā)揮作用的施肥系統(tǒng)，該系統(tǒng)的中心控制模塊可基于具體的施肥需求發(fā)出差異化的信號，實現(xiàn)對比例閥以及馬達運轉速度的控制，進而對排肥軸運轉速度進行合理調節(jié)，達到靈活控制化肥施用量的目的。

（3）其他農機。我國工程機械領域對該技術的應用已經持續(xù)較長的一段時間，其自身存在的各種優(yōu)勢，也促使其在各相關領域中的應用日益廣泛化，且現(xiàn)階段已經生產出了可發(fā)揮較高實效性的技術產品。但對于農機來講，針對此項技術的應用依舊停留在研究階段，現(xiàn)如今開展的相關研究具體以拖拉機懸掛系統(tǒng)以及變量施肥農機為主，對其農機展開的相關研究尚未取得可觀成效[4]。個別學者在聯(lián)合收割機中應用電液比例控制系統(tǒng)，經由超聲傳感器，達到有效把握割臺高度的目的，利用控制系統(tǒng)對輸出信號的調控，達到控制比例閥流量的目的，再確定最后的割臺高度，確保割臺高度始終保持在規(guī)定范圍內。

3 結 論

通過上述對液壓技術在農機中的應用進行的分析，可以得知，此項技術對于推動我國農機的現(xiàn)代化及智能化發(fā)展至關重要，是促進我國農業(yè)發(fā)展水平提升的關鍵技術之一，因此，有必要借鑒其他優(yōu)秀經驗，重視應用多種現(xiàn)代化的科學技術手段，開展相關技術及設備的研發(fā)及應用，對提升我國綜合國力存在積極影響。