拖拉机电液悬挂技术应用现状与展望

王堰 魏国俊

拖拉机是实现农业现代化不可缺少的动力机械。液压悬挂系统作为拖拉机的重要工作装置，主要用于农机具的连接、悬挂、提升、下降及作业深度控制。液压悬挂系统功能的优劣直接影响着农机具的田间作业质量，也是判断拖拉机性能的重要指标。

1 电液悬挂技术优势

随着电控液压技术的日臻完善，该技术在发达国家中大功率拖拉机的悬挂系统上得到充分应用。电控液压悬挂系统以电子信号替代机械反馈信号，通过控制器接收传感器的电子信号，经过处理后输出信号给电液比例阀来控制液压油缸的升降。与传统的拖拉机液压悬挂系统相比，电控液压悬挂系统具有以下优点：

1）提高作业效率。使拖拉机在稳定的犁耕作业状态下精确控制耕深，减少燃油使用量；使拖拉机驱动轮处于最佳滑转率的前提下，实现电控液压悬挂系统的力调节、位调节、力位综合调节等多种耕深调节控制功能，以获得最大牵引力，减少驱动轮打滑，提高拖拉机耕作效率。

2）提高作业质量。拖拉机电液悬挂系统的应用可使拖拉机在最佳滑转率下工作，采用力位综合调节耕深控制策略，充分利用力调节和位调节的优势，在保证最佳耕深的同时维持发动机负荷的稳定性。适用于土壤比阻变化较大、地块起伏程度较大等各种类型的作业地块。

3）降低驾驶员作业强度。拖拉机电控液压悬挂系统采用耕深自动控制方法，耕地作业时只需在控制面板上设定目标耕深和力位综合度系数即可，大大降低了驾驶员的劳动强度，使驾驶员能够从传统的手动调节耕深的操作中解放出来，从而更专注于拖拉机的田间驾驶。

4）提升拖拉机的智能化、自动化水平。基于耕深自动控制技术的电控液压悬挂系统，与GPS导航技术、CAN总线技术、高精度传感技术等相结合，可实现拖拉机作业智能化控制，使拖拉机更适合未来精细农业的发展要求。

2 国外拖拉机电液悬挂技术应用现状

目前，电子控制耕深技术已在发达国家拖拉机上得到广泛应用，电液悬挂产品已经进入主流市场，许多知名公司的大功率拖拉机都装备了电控液压悬挂系统。如约翰迪尔（JohnDeere）、纽荷兰（NewHolland），都各自开发了相应的数字化耕深控制系统。一些公司在拖拉机液压系统中使用了负载敏感系统，以提高液压系统的操作性。还有一些拖拉机采用了基于CAN总线的多路传输网络系统，使得电液悬挂系统在拖拉机上的应用达到很高的水平。

国际市场上比较成熟的电液悬挂产品是德国BOSCH公司推出的拖拉机电控液压悬挂系统。该系统包括三部分：电气部分、液压部分和机械部分。电气部分主要由控制器、控制面板、力传感器、位置传感器、雷达传感器、驱动轮轮速传感器和压力传感器等组成。控制器通过力传感器和位置传感器得到拖拉机耕地作业时的阻力和耕深，经计算进行力调节、位调节和力位综合调节；通过雷达传感器和驱动轮轮速传感器测量拖拉机的车速和轮速，经计算得到耕地作业时的滑转率，再输出控制信号控制液压阀，实现滑转率控制。液压部分由液压泵、控制阀和液压缸组成。控制阀使用LS（LoadSensing）系统，通过负载敏感技术控制阀芯运动，提高了拖拉机液压效率。试验结果表明，该产品耕深误差小，可降低拖拉机能耗2%～3%，整体工作效率较高。

3 国内拖拉机电液悬挂技术应用现状

目前，国内大部分拖拉机仍采用传统的液压悬挂控制技术控制作业深度，部分中大马力拖拉机已开始配置电液悬挂系统［1］。我国拖拉机液压悬挂系统耕深控制方式主要有三种：高度调节、力调节、位调节。高度调节是通过驾驶员调节农机具上地轮的高低位置来改变地轮与农机具工作部件底平面之间的相对位置；力调节是通过驾驶员操纵力调节手柄，使农机具靠液压维持在某一工作状态；位调节是通过驾驶员操纵位调节手柄，使农机具相对于拖拉机的位置固定不变。

国产拖拉机的三种耕深调节方式主要存在以下问题：

1）耕深控制精度低。三种耕深控制方式均为机械式调节，误差大。

2）耕深调节方式不能随时更换。当选用某种耕深调节方式后，不能随时更换其他方式，停机后驾驶员才能选择另一种作业方式。

3）不能同时采用两种或两种以上耕深控制方式。当选用某种耕深调节方式后，就只能采用这种方式进行耕深控制，不能采用力位综合调节方式。

4）不能进行滑转率控制。耕地时，由于土壤比阻不同，若驾驶调节不当或拖拉机功率不足，则会出现拖拉机驱动轮打滑、排气管冒黑烟现象。耕深不能根据负荷自动调节，既降低了作业效率，增加了油耗，又会造成空气污染。

4 展望

电液悬挂系统不仅能够根据不同土地状况自动控制机具作业深度，使拖拉机配套农机具作业始终处于最佳工作状态，作业质量高，耗油量小，而且能够减轻操作者劳动强度，提高驾驶舒适性。随着现代农业的发展以及用户对操控舒适性、作业质量、作业效率要求的提高，拖拉机电液悬挂技术将进一步得到推广应用。

4.1 应用机型功率下延

基于成本考虑，目前电液悬挂系统的配置多以中大功率拖拉机为主，随着技术水平的提升、成本的降低，配置机型将逐步向低功率段延伸。

4.2 控制方式多元化

现已应用的电液悬挂系统控制方式多为力控制、位控制或力位综合控制，以犁耕阻力、悬挂位置为控制参数，不能有效地控制拖拉机的滑转率，因此该系统不适用于湿度较大或易打滑田块。在实际应用中，旱地作业应用较多，水田作业应用较少。一些学者针对上述问题，开展了基于力、位置、滑转率等的多参数联合控制研究，取得了一定的研究成果，旨在有效控制拖拉机滑转率，提高多种工作环境下的适用性。

4.3 实现精准作业

电液悬挂控制系统是拖拉机整机自动控制系统的重要组成部分。随着定位导航技术、自动驾驶技术的发展和应用，电液悬挂系统将汇集卫星定位技术、发动机管理技术、农机具控制技术以及物联网技术实现不同作业环境、不同作业地块、不同土壤类型条件下的精准作业。