液压系统在农业机械化中的应用及优势分析

张圣光

摘要 该文概述液压技术的原理及发展过程，例举了典型液压系统在农机上的应用，并总结分析了液压系统在农机上的优势。

关键词 液压系统；农业机械化；典型应用；优势

中图分类号 S232.8 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）20-06872-02

液压元件具有质量小、体积小、容易获得大力矩、可实现无级变速、防止过载容易等突出优点，被喻为工业的“肌肉”，可直接应用于生产，解决许多工程实际问题。农机液压则集成了这些优点，随着各种标准的制订，使得农机液压元件广泛地应用在现代化的联合收割机、拖拉机等农用机械上，极大地提高了机械生产力和适应性。

1 液压传动技术概述

1.1 液压技术的发展历程

液压技术起源于17世纪中叶，由帕斯卡提出的静压传动原理而发展起来的一门新兴技术。1795年英国约瑟夫·布拉曼，用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，从此诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，使液压传动工况又进一步得到改善。19 世纪末至20 世纪初的20年间液压技术开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。二战期间又广泛被应用于制造飞机、坦克、军舰和大炮，二战后几十年间液压技术得到迅速的发展。

1.2 液压传动的原理

以千斤顶的工作原理为例（图1），设大液压缸活塞面积为A2，作用在活塞上的负载为F2，该力在液压缸中产生的液体压为：

1.3 液压系统的组成

液压系统由动力元件、控制元件、执行元件和辅助元件组成（如图2）。

2 典型液压系统在农业机械化中的应用

2.1 液压行走驱动典型回路

液压行走驱动是利用高压液体驱动马达带动行走轮。包括高速方案和低速2种方案。高速方案是变量泵驱动高速定量马达，然后再通过变速箱驱动行走轮；低速方案是变量泵通过变量马达直接驱动行走轮。

John Deere—4440型静液压前驱动高速方案则是典型的高速方案（图3a），是靠改变泵的排量qp来实现无极调速的回路[1]。由图3可知，马达2 的回油又回到油泵1的入口时，油液不经油箱而在系统内循环，可减少空气渗入系统而引起的气蚀现象等一系列问题。高压回路的安全阀3起过载保护作用，补油泵10和单向阀6可补偿马达和油泵泄露，补油泵还能控制该回路中油液升温，工作压力由溢流阀调定。在不考虑泄露和摩擦损失时马达的转速nM和转矩M分别为：

2.2 液压悬挂升降回路

液压悬挂是农业机械化生产中广泛代替人力的控制装置，主要用于控制农具的升降和调节农具的耕作深度。图4为典型压力补偿笔芯式液压系统。换向阀6的中位机能为O型，变量泵3和液压缸7保压。泵的初始压力最高。改变换向阀的位置，系统压力下降，降到和负载液压缸的压力相等，压力补偿器2 使泵的流量随液压缸需求而改变。压力补偿器小活塞A与弹簧抗衡，等于工作压力，弹簧B使泵压箱较大排量。移动换向阀时，系统所需流量超出泵的输出量，泵的输出压力下降，小活塞左移，从而使泵排量增加，直到压力通过小活塞与弹簧平衡。相反，当阀关闭时，泵的供油量会超过系统所需油量，使泵的输出压力增加，小活塞右移，泵的供油量减小。这种系统的优点不仅可以同时进行多负载操作，还能持续以最大流量供应系统[2]。

3 农机液压系统的优势分析

农业是国民经济的基础，广泛采用液压技术是现代化农业机械的典型标志，没有液压技术就没有现代化农业机械。加快农业科技创新，推进农业技术集成化、劳动过程机械化是我国“十二·五”期间要达到的目标。随着农业机械化进程的加快，我国联合收割机保有量还将以每年10%的比率增长，因此中国具有巨大的液压市场潜力。

3.1 机械传动装备农机的特点

目前，我国大部分地区的农民，采用的收割机主要以机械传动为主。据有关部门对自走式联合收割机进行的抽样调查显示，这种收割机平均无故障工作时间仅为19.1 h，那么是什么原因导致这么高的故障率呢？原因有3个方面：第一，机械传动地盘的传动装置结构复杂，在作业中有三分之一的故障来自于机械传动装置；第二，机械传动的部件大都暴露在外部，作业环境差会对这些零件造成侵蚀，直接影响了机械传动的正常运作；第三，高故障率加重了农民的负担，间接影响了现代化农业的进程。由于我国地域广阔，各地自然条件和作物状况差异较大，需求的农机产品也较大。

3.2 液压系统装备农机的优势

3.2.1 传动平稳。在液压传动装置中，由于油液的压縮量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压