農業收割機專用電磁換向閥設計探討

盛燦中

摘? 要：針對農業機械對液壓換向的自動化需求，由農機主機廠及液壓閥配套企業相關人員，在參考國內外多種類似閥型基礎上，提出了切實可行的解決方案，本文結合本人參予設計完成的玉米及小麥收割機專用電磁換向閥產品，就閥的定型及設計，做出歸納總結。

關鍵詞：農機閥;閥結構;整體式

中圖分類號：S23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.11974/nyyjs.20181032021

1? ? ?概述

農業機械是提高農業生產效率、實現資源有效利用、推動農業可持續發展的不可或缺的裝備，我國農業機械裝備制造業正以國家實施的“中國制造2025”戰略為契機，培育核心競爭力，逐步實現“安全多能、自動高效、精準智能”，以發展新型高效農業機械裝備。

作為農業收割機液壓系統中核心元件之一的液壓換向閥，必須圍繞實現農業生產的自動化、智能化、專業化的目標，進行創新設計，由于農機產品以量產、耐用、性價比高為特色，因此，使用廉價可靠的專用電磁換向閥取代傳統手動換向閥，是該行業關注的命題。

2? ? ?專用電磁換向閥的定型

2.1? ? ?傳統收割機手動換向閥

通過安裝在閥上面的換向連桿實現手動換向，為便于在收割機駕駛室操縱換向閥，傳統手動換向閥的安裝位置都安排在駕駛室下方，使用現場故障維修時，受空間限制，閥拆卸難度大，因此常耽誤收割作業。

收割機對換向閥的機能要求：液壓輸出油口分別連接收割機的割臺、秸稈還田、無級變速、糧倉等執行機構的單或雙作用油缸，收割機的作業特點要求在閥中位狀態時，對各輸出油口的負載具有長久的液壓保持能力，該機能采用單或雙向液壓鎖來實現。

采用電磁換向閥，可以通過駕駛室電按鈕操縱換向，因此閥可以安裝在收割機的便于維修的位置，由于市場通用電磁換向閥只能提供液壓換向，而沒有液壓鎖機能，因此必須設計滿足收割機的作業要求的專用電磁換向閥。

2.2? ? ?電液控換向閥方案

電液控換向閥是主閥與電磁操縱的先導閥組合成一體的液動換向閥，方案的設計意圖是：借用手動換向閥的原有結構，附加電液換向機構，達到電磁換向功能。該方案保留傳統手動換向閥的所有機能，同時可實現電磁換向，但存在閥體積較大和成本較高的問題，與農機產品的低價特性有矛盾。

2.3? ? ?疊加式電磁換向閥方案

該方案的設計思路是參照疊加閥結構形式，在市場上通用電磁換向閥基礎上，增加專用液壓鎖疊塊實現所需機能。但該方案也存在閥較笨重及成本偏高的問題。

2.4? ? ?通用電磁閥集成方案

集成式電磁換向閥方案（圖1）：換向結構參照4WE6通用電磁閥，更改閥體設計，換向油道與4WE6相同，換向零件與4WE6通用，插入液壓鎖組件實現所需機能。

該方案經相關人員綜合評價，在閥結構布局、閥機能、制造成本等方面，與農機產品的要求符合，方案可行。

3? ? ?閥結構設計

3.1? ? ?片式結構專用電磁換向閥

由圖1作為單元片，多片組合，螺栓連接緊固為所需多路換向閥。

3.2? ? ?整體式結構專用電磁換向閥

片式結構存在片間油液泄漏的問題，同時，由于電動換向力相對手動換向力小得多，片間連接的螺栓緊固力造成的閥體變形易發生閥桿換向時卡滯。

整體式閥體油道流暢、無油液外泄，具備很好的整體剛性使閥孔無變形，保證了閥桿換向靈活無卡滯，本人負責設計的專用電磁換向閥采用了整體式結構（圖2）。

3.3? ? ?設計選型

專用電磁換向閥要達到的主要技術指標為：

公稱通徑 10mm、公稱流量40L/min、調定壓力 14.5MPa、中位壓力損失≤ 0.8MPa，換向位壓力損失≤ 1.3MPa。

3.3.1? ? ?換向主閥參照4WE6電磁閥

4WE6電磁閥由于采用大截面鑄造內通道減少壓力損失，提高通流能力，比常規6通徑閥通流能力大近雙倍，可滿足所需流量要求。

3.3.2? ? ?中位回油的實現

4WE6通用電磁閥的中位機能簡單價廉，可滿足專用電磁換向閥的換向要求，但為了解決專用電磁換向閥的中位回油問題，必須插入二位二通電磁插裝閥，它在不通電狀態讓專用電磁換向閥的P、T連通達到中位回油，行業中，習慣使用HYDRAFORCE的插裝閥，但價格昂貴，因此選用國產插裝閥替代。

相同流量下，國產二位二通電磁插裝閥壓損比HYDRAFORCE約大10%，后經收割機主機廠裝機，在液壓系統最大流量狀態下，HYDRAFORCE的壓損為2.9bar，國產的壓損為3.3bar，經主機廠相關人員評價認可。

3.3.3? ? ?專用電磁換向閥各路油道設計

專用電磁換向閥各路主油道相同，類比4WE6電磁閥油道設計，并列的各路之間，壓力腔P、回油腔T的聯通方式有2種：鑄造方式;打工藝深孔。由于深孔在鑄造工藝上難實現，采用打工藝孔貫通及堵頭的結構，在深孔機床上使用以換向閥孔定位的夾具保證深孔加工位置準確，同時合理選擇孔徑達到低壓損，最終達到的指標為：

測試流量40L/min（公稱流量）時，

中位壓力損失：

△P（P→t）=0.69MPa

換向位壓力損失：

△P（p→a）+△P（b→t）=1.05MPa

△P（p→b）+△P（a→t）=0.97MPa

其中：各壓降在拆除液壓鎖組件后測試。

4? ? ?運用

收割機專用電磁換向閥產品裝機后，現已通過農機主機廠蔬菜基地作業試驗，已有2款收割機小批量投放市場，農機操作者在習慣了電按鈕操縱換向后，感覺方便自如，專用電磁換向閥工作狀態良好，液壓鎖組件有個別靜沉降故障，因備有配件，操作者試著更換也很方便迅速。

5? ? ?結語

收割機專用電磁換向閥是一種新型的液壓元件，實現電按鈕操縱，主要技術指標滿足要求，可徹底取代傳統手動換向閥。

該收割機專用電磁換向閥與傳統的手動換向閥相比，可有線或無線遙控。由于以電信號為控制輸入信號，可以將計算機技術、自動控制技術引入到主機的控制之中，提高工效，提高主機產品市場競爭力。

該收割機專用電磁換向閥安裝布置柔性大、操縱維護方便、安全性好，除收割機外，還適合工程機械使用，如挖掘機、裝載機等，其推廣應用前景廣闊。

參考文獻

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