程樂(lè) 張榮山 袁露華 馬駿 朱艷

0 引言

水稻栽插深度直接影響秧苗的成活率及分蘗效果［1］。液壓仿形系統(tǒng)是高速插秧機(jī)的主要結(jié)構(gòu)部件，能夠根據(jù)秧田地面高低瞬時(shí)調(diào)節(jié)載秧臺(tái)高低，從而保證插秧臂相對(duì)地面的高度保持一致。液壓仿形系統(tǒng)的好壞直接影響高速插秧機(jī)的作業(yè)性能?，F(xiàn)結(jié)合高速插秧機(jī)液壓仿形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理分析，介紹仿形系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法、常見故障及排除方法。

1 仿形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前市面上常見的國(guó)產(chǎn)高速插秧機(jī)液壓仿形系統(tǒng)主要由中央浮舟、傳感器導(dǎo)件、軟硬度傳感器拉索、軟硬度調(diào)節(jié)手柄、升降油缸、液壓控制閥、軟硬度傳感搖臂、撥桿拉桿、調(diào)節(jié)臂等組成。詳見圖1。安裝在中央浮舟上的傳感器導(dǎo)件通過(guò)軟硬度傳感器拉索、軟硬度傳感搖臂、撥桿拉桿與調(diào)節(jié)臂，將浮舟前端的壓力變化傳遞給仿形系統(tǒng)的液壓控制閥，使控制閥閥芯運(yùn)動(dòng)，從而控制升降油缸使插植部上升，直到浮舟的受力狀態(tài)恢復(fù)到初始值。

圖1 仿形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 為液壓控制閥工作原理圖。如圖2 所示，液壓控制閥有快速下降、節(jié)流下降、中立、節(jié)流上升、快速上升五個(gè)工作位置，其輸入端通過(guò)油管與液壓泵連接，輸出口通過(guò)截止閥與升降油缸連接［2］?？刂崎y閥芯處于快速下降位置時(shí)（液壓系統(tǒng)工作于圖示位置），油泵輸出的油經(jīng)換向閥的P、T 油口流回變速箱內(nèi)。升降油缸的進(jìn)油道通過(guò)換向閥與回油管連接。系統(tǒng)卸荷，載秧臺(tái)處于快速下降狀態(tài)。當(dāng)閥芯在調(diào)節(jié)臂作用下推動(dòng)至節(jié)流下降位置時(shí)，控制閥在升降油缸的進(jìn)油道與回油管連接處限制流量，載秧臺(tái)下降速度低于快速下降狀態(tài)；當(dāng)閥芯被推動(dòng)至中立位置時(shí)，油泵輸出的油經(jīng)換向閥的P、T 油口流回變速箱，而升降油缸的進(jìn)油道被換向閥關(guān)閉，油缸內(nèi)液壓油鎖定，此時(shí)載秧臺(tái)處于懸停狀態(tài)；當(dāng)閥芯繼續(xù)推動(dòng)至節(jié)流上升位置時(shí)，油泵輸出的油經(jīng)升降油缸進(jìn)油道，油缸進(jìn)油，因進(jìn)油道節(jié)流作用，推動(dòng)載秧臺(tái)以一定速度抬升；當(dāng)閥芯最終推動(dòng)至快速上升位置時(shí)，進(jìn)油道無(wú)節(jié)流作用，載秧臺(tái)快速抬升。另外，節(jié)流閥可通過(guò)升降油缸控制載秧臺(tái)下降速度。載秧臺(tái)下降速度不能過(guò)快也不能過(guò)慢，過(guò)快會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象，過(guò)慢會(huì)影響液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

圖2 液壓控制閥液壓原理圖

2 仿形系統(tǒng)工作原理

2.1 地面高低仿形工作原理

圖3 為控制閥閥芯位置圖。如圖3 所示，控制閥閥芯在中立位置時(shí)，彈簧力為F中。

圖3 控制閥閥芯位置示意圖

圖4 為仿形工作原理圖。在插秧機(jī)作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)載秧臺(tái)下降且中央浮舟接觸秧田表面時(shí)，壓入深度H，中央浮舟受到向上的托舉力F浮，傳遞給控制閥閥芯，閥芯受到調(diào)節(jié)臂給予的力F1。F浮與F1成正比。當(dāng)秧田表面平整時(shí)，浮舟沿秧田表面滑行，載秧臺(tái)處于浮動(dòng)保壓狀態(tài)，浮舟受力平衡，閥芯處于中立位置。此時(shí)，F(xiàn)浮=F0，F(xiàn)1=F中。當(dāng)浮舟遇到高地時(shí)，浮舟前端被上推，F(xiàn)浮變大，F(xiàn)?。綟0，軟硬度傳感器拉索的內(nèi)部鋼絲將被拉動(dòng)，F(xiàn)1＞F中，控制閥閥芯處于節(jié)流上升位置，隨著浮舟上移速度變慢，受到的F浮變小，F(xiàn)1隨之減小。當(dāng)F1=F中時(shí)，閥芯回到中立位置，F(xiàn)浮恢復(fù)到F0。當(dāng)浮舟遇到低洼地面時(shí)，浮舟前端下降，F(xiàn)浮變小，F(xiàn)?。糉0，軟硬度傳感器拉索的內(nèi)部鋼絲處于松弛狀態(tài)，F(xiàn)1＜F中，控制閥閥芯在閥芯彈簧的作用下處于節(jié)流下降位置。隨著浮舟下移，受到的F浮變大，F(xiàn)1隨之變大。當(dāng)F1=F中時(shí)，閥芯回到中立位置，F(xiàn)浮恢復(fù)到F0。

圖4 仿形工作原理圖

2.2 仿形系統(tǒng)中軟硬度調(diào)節(jié)原理

軟硬度調(diào)節(jié)是為了保證插植臂的栽插深度保持一致。根據(jù)秧田軟硬程度，可通過(guò)軟硬度調(diào)節(jié)手柄進(jìn)行7 級(jí)靈敏度調(diào)節(jié)，中間第四格為標(biāo)準(zhǔn)檔位。

如圖4 所示，浮舟壓深H=S+E。S 為插植臂插秧深度，E 為插植臂秧針與浮舟底面的高度差。軟硬度調(diào)節(jié)就是調(diào)節(jié)高度差E。

當(dāng)秧田地面偏軟時(shí)，地面的中央浮舟托起力小，浮舟陷入較深，H軟＞ H。若不調(diào)整，E 不變，S 變大，會(huì)導(dǎo)致秧苗栽插過(guò)深?？刹扇∫韵路椒ㄕ{(diào)整：一是通過(guò)調(diào)節(jié)插秧手柄縮小栽插深度。二是將軟硬度調(diào)節(jié)手柄推向“軟”的方向，讓檢測(cè)臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，軟硬度傳感器拉索的內(nèi)部鋼絲處于繃緊狀態(tài)，拉索行程變短，控制閥閥芯受到較小的力F1就可拉動(dòng)浮舟，使驅(qū)動(dòng)浮舟的托舉力F浮變小，浮舟上移，E 變大，保證插秧深度S 不變。此時(shí)，中央浮舟處于向前下傾的狀態(tài)，形成上升回路，系統(tǒng)檢測(cè)負(fù)載下降、靈敏度上升。

當(dāng)秧田地面偏硬時(shí)，中央浮舟托起力大，浮舟壓深 H硬＜ H。若不調(diào)整，E 不變，S 變小，會(huì)導(dǎo)致秧苗栽插過(guò)淺，引起倒秧、漂秧。可采取以下方法調(diào)整：一是通過(guò)調(diào)節(jié)插秧深淺手柄加大栽插深度。二是將軟硬度調(diào)節(jié)手柄推向“硬”的方向，讓檢測(cè)臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，軟硬度傳感器拉索的內(nèi)部鋼絲處于松弛狀態(tài)，拉索行程變長(zhǎng)，閥芯受到較大的力F1才可拉動(dòng)浮舟，使驅(qū)動(dòng)浮舟的托舉力F浮變大，浮舟下移，E 變小，保證插秧深度S 不變。此時(shí)，中央浮舟處于水平以及向前上傾的狀態(tài)，形成上升回路，系統(tǒng)檢測(cè)到的負(fù)載上升、靈敏度下降。

另外，中央浮舟軟硬度插銷孔位有“敏感”“標(biāo)準(zhǔn)”“鈍感”三個(gè)檔位。將軟硬度插銷插入最上方“敏感”位置，浮舟上移，E 變大，適用于軟地調(diào)節(jié)；將軟硬度插銷插入最下方“鈍感”位置，浮舟下移，E 變小，適用于硬地調(diào)節(jié)。

3 仿形系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法

當(dāng)插秧機(jī)液壓仿形系統(tǒng)功能失效或者更換零部件時(shí)，需對(duì)仿形系統(tǒng)重新檢查調(diào)整。調(diào)整步驟如下：

3.1 調(diào)節(jié)載秧臺(tái)下降速度

調(diào)節(jié)控制閥速度調(diào)節(jié)桿，將載秧臺(tái)從最高位置下落至最低位置時(shí)間控制在2.7～3.5 s 范圍內(nèi)。

3.2 調(diào)節(jié)載秧臺(tái)上升速度

在中央浮舟下方墊5～10 cm 高的底板，將深度調(diào)節(jié)手柄置于最“淺”檔位，軟硬度調(diào)節(jié)手柄置于中間第四格位置。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，怠速狀態(tài)下，將插植操縱手柄置于下降或者插秧位置，將載秧臺(tái)置于底板上，手推軟硬度傳感搖臂與限位螺栓接觸，測(cè)試載秧臺(tái)從最低位置上升到最高位置的時(shí)間，調(diào)節(jié)限位螺栓，保證上升時(shí)間控制在7～12 s 范圍內(nèi)。

3.3 調(diào)節(jié)軟硬度傳感器拉索長(zhǎng)度

確保軟硬度調(diào)節(jié)手柄置于中間第四格位置，將載秧臺(tái)置于底板上，正反調(diào)節(jié)軟硬度傳感器拉索長(zhǎng)短，直至載秧臺(tái)微動(dòng)（上升或下降）時(shí)，鎖緊拉索調(diào)節(jié)螺桿。

3.4 仿形功能調(diào)節(jié)效果檢查

檢查步驟：

1）手抬中央浮舟前端，查看能否輕輕抬起載秧臺(tái)、載秧臺(tái)是否能夠隨手上下移動(dòng)。

2）將軟硬度調(diào)節(jié)手柄放置在中間第四格位置，提升后再下降載秧臺(tái)，置于底板上，查看載秧臺(tái)是否上下震蕩；若偶有震蕩，應(yīng)能迅速穩(wěn)定。

3）調(diào)節(jié)軟硬度調(diào)節(jié)手柄，將手柄推向“硬”方向，載秧臺(tái)應(yīng)能略有下降；推向“軟”的方向，載秧臺(tái)應(yīng)能略有上升。

4 仿形系統(tǒng)常見故障及排除方法

在插秧機(jī)出廠時(shí)，仿形功能已按照標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)好，但是由于作業(yè)田塊的地形不同，若機(jī)具調(diào)節(jié)不到位，仿形系統(tǒng)異常損傷或磨損，則會(huì)發(fā)生彈跳、漂秧、浮舟犁地、栽插過(guò)深等現(xiàn)象，影響插秧質(zhì)量。

4.1 彈跳、漂秧

若中央浮舟受到的托舉力F浮過(guò)大，浮舟的上升速度將會(huì)加快，插植臂秧針與浮舟地面的高度差E 到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)最高點(diǎn)E0后，由于慣性，浮舟會(huì)繼續(xù)向上移動(dòng)，導(dǎo)致E 加大。當(dāng)上升速度為“0”時(shí)，浮舟開始回落?；芈渲罞0后，由于慣性，繼續(xù)向下移動(dòng)。如圖5 所示，E 曲線圖上下震蕩，載秧臺(tái)上下跳動(dòng)，造成彈跳、漂秧現(xiàn)象。

圖5 位移與時(shí)間關(guān)系曲線

調(diào)整方法如下：向“硬”的方向調(diào)節(jié)軟硬度傳感器手柄；若調(diào)整軟硬度傳感器手柄無(wú)效，則調(diào)節(jié)中央浮舟軟硬度插銷插孔至最下方“鈍感”位置，降低浮舟敏感度。

另外，秧田水大時(shí)，插秧速度快，水對(duì)浮舟的托舉力增大，使載秧臺(tái)抬升過(guò)高，也會(huì)造成彈跳、漂秧現(xiàn)象。此時(shí)，軟硬度調(diào)節(jié)手柄需要往“硬”的方向調(diào)節(jié)。

4.2 浮舟犁地

浮舟犁地即插秧機(jī)栽秧作業(yè)時(shí)浮舟在秧田表面拖出深溝。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在田地較軟、泥腳較深的秧田，往往伴隨栽秧過(guò)深問(wèn)題［3］。浮舟犁地是中央浮舟受到托舉力F浮過(guò)小，不足以驅(qū)動(dòng)仿形系統(tǒng)造成的。調(diào)整方法如下：一是將軟硬度傳感器手柄向“軟”的方向調(diào)整。 若調(diào)整軟硬度傳感器手柄無(wú)效，則調(diào)整中央浮舟軟硬度插銷插孔至最上方“敏感”位置，增加浮舟敏感度。二是檢查液壓鎖定手柄是否完全打開。三是清理浮舟上堆積的泥土，并檢查拉索聯(lián)動(dòng)件是否靈活，并在拉索聯(lián)動(dòng)件滾輪、板槽處涂抹潤(rùn)滑油。

另外，當(dāng)?shù)孛嫫洉r(shí)，會(huì)出現(xiàn)浮舟仿形功能正常但插植臂依然栽插較深的狀況。此時(shí)，可將調(diào)節(jié)臂上的撥桿拉桿調(diào)節(jié)孔掛入最下側(cè)孔，使力臂變大，F(xiàn)浮變小，浮舟上移，E 變大，保證插秧深度S 不變。

5 仿形系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)

高速插秧機(jī)在作業(yè)時(shí)，液壓仿形系統(tǒng)受到的干擾因素較多，彈性零部件的遲滯、拉索破損、自身液壓系統(tǒng)的泄露等因素都將大大降低仿形系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效果。因此，應(yīng)定期檢查各零部件、拉索、液壓油缸是否正常，注意及時(shí)清理各連接處淤泥雜物，并在相關(guān)零部件處涂抹潤(rùn)滑油。

6 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)國(guó)內(nèi)常見的一款高速插秧機(jī)插植仿形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，重點(diǎn)闡述了仿形系統(tǒng)調(diào)節(jié)方法以及常見液壓仿形系統(tǒng)引起的故障排除措施。高速插秧機(jī)仿形系統(tǒng)的正確使用和維護(hù)保養(yǎng)可以提高插秧機(jī)的插秧質(zhì)量和作業(yè)效率，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。