摘要：随着农业现代化步伐的加快，气吸式播种机受到了普遍的关注。为此，针对气吸式播种机风机系统存在的问题，设计了液压驱动风机系统，并进行了试验研究，证明了该系统的可靠性与先进性。

    粮食安全是我国国策中的重中之重。十八大工作报告中指出，“加快发展现代化农业，增强农业综合生产力。确保国家粮食安全和重要农产品有效供给。”这一切都要求我们在农业生产中采用新机具、新技术。2011年我省粮食生产5570万t，位居全国第一，如何确保今后粮食产量稳步增加，是我们面临的最大问题。2011年我省玉米种植面积590.4万h扩，大豆346.2万h扩，占全部播种面积的68.07%，而在玉米和大豆种植上采用大型精量播种机可以大幅提高生产率，减少种子用量。

    现在市场上大型精量播种机以气吸式播种机为主。而气吸播种机在停车和调头时拖拉机后输出就会停止，这时排种器内的种子脱落，再次进行播种时有断种现象。而国外的气吸式精量播种机大多以液压马达驱动。早在三四十年前国外就已开始研制了多种形式的风机液压驱动装置。目前，美国、德国、日本、法国已在农业生产中广泛应用，从其技术发展方向看，一种是直接利用拖拉机的液压系统与驱动液压元件有机结合，使其达到驱动播种机风机的目地，另一种是利用拖拉机的液压系统，增加一套液压散热辅助系统，驱动播种机风机。但后者造价昂贵，系统复杂。而前者造价低廉，结构简单。

    国内气吸播种机的风机传动一直是由拖拉机后动力输出轴驱动。而由液压马达直接驱动的还没有见到。采用液压驱动风机的气吸播种机作业质量好，效率高，不会产生缺苗断条的现象。减少了能源消耗，降低作业成本；可以充分利用拖拉机功率，提高劳动生产率等优点。因此，已成为国内外农业机械的发展方向和必然趋势。

1效益及必要性
    从我省自然、经济情况和农机产品发展趋势分析看，气吸播种机市场前景广阔：一是该机适应在我国北方旱地大豆和玉米地区推广应用，市场范围广；二是劳动力涨价，农民工进城务工增多，造成农村劳动力减少，农工工资上涨，增加了作业成本；三是燃油价格上涨，农村经济薄弱，急需推广即节省劳动力又节省作业费用的新机具，新技术；四是当前农村生产规模小，地块小，多增加劳动力就意味着效益的降低，而采用液压驱动风机的气吸播种机播种效率高，作业成本低，保苗率高，可以解决这一矛盾，利于推广。据调查，仅黑龙江省适宜推广面积7000多万亩。按每台耕作3000亩计算，总需求量2万台，如果在我国北方旱田地区全面推广，市场将更为可观。

    与普通的气吸式播种机相比液压马达驱动的气吸式播种机一次进地播种保全苗，可以大幅度降低生产费用，减少播种后二次进地补种的用工，并可提高劳动生产率。节约用工量20％以上，增产5%；按全省每年需求2千台计算，年创产值2000万元，获利税400万元，经济效益和社会效益显着。

2研究方法、技术路线
    吸取国内外同类设备的先进技术，综合近几年我院已推广的各种播种作业机的经验和教训，将拖拉机液压系统与播种机风机有机结合，进行合理优化设计，确定最佳的作业工艺方案，在总体设计上重点解决好拖拉机液压系统与现有马达和各种液压部件之间的合理设计，提高其传动效率；在液压元件选配方面，尽量采用国内已有可靠液压元件，同时也采用进口的液压元件，重点解决好液压传动部件的可靠性技术难题，在研究方法上实行研制和开发相结合，室内模拟试验和田间生产试验相结合，搞好厂家协作，使科研成果尽快转化为生产力。

    现有气吸式播种机应用的是自产的风机，利用的是拖拉机后输出轴的动力，转速为540 r/min；我们在不大改动原有风机结构的基础上采用液压马达驱动达到转速540 r/min。
    配套元件技术指标：
    （1）液压马达选择伊顿马达MOA03A02A000A00。
排量46 mL，最大转速973  r/min，扭矩-44 N·m，压力-83 x 105 Pa，接口尺寸G7/8-14。
    （2）液压胶管，13 1 - 3000JB1885 - 77A型，接口尺寸M22 x 1. 5。

3工作原理及总体配置
    液压驱动风机系统的设计原理是液压马达的输出轴直接与大皮带轮连接，大皮带轮通过皮带与风机转子轴相连，增娜比为10:1；液压马达的进出油口通过液压胶管（带快速接头）与拖拉机液压输出口相连。当拖拉机液压系统启动输出时，液压马达旋转，从而带动风机旋转。

    为了提高设备的适应性、互换性，便于生产，我们只将大皮带轮与拖拉机后输出轴相连部分加以改动，取消万向联轴器，相应增加风机与液压马达连接件、液压马达及液压管路。这样设计尽可能实现了风机驱动在机械驱动与液压驱动间的转换。

    主要工作部件的设计与计算：
    （1）液压马达的设计计算。流量Q=g×n×η=46 ×550 ÷0. 8 = 31. 6 L/min（式中：q----排量，n----转速，η----效率）
    功率p＝pQ/60η=8. 3 ×31. 6/60 × 0. 8=5.46 kW
   （2）液压胶管的设计计算。胶管内径d=（Q/6v×10-4）1/2=（31. 6/6 × 4 ×10-4）1/2=0. 0115 m。（式中，v=4 m/s）

经计算所选的胶管符合要求。

4试验情况及结果
    根据风机的行业标准和国家有关标准的试验要求，对该驱动装置作业工艺的可行性及样机的各项技术性能指标进行性能试验和生产试验，以检查装置的各项指标是否达到了设计说明书要求。

4.1试验条件
    （1）试验地点及机具：
    沃尔公司，拖拉机采用芬特60；
    红旗乡，拖拉机采用纽荷兰90～110；
    兰西东金玉米基地，拖拉机采用纽荷兰90～110。
    （2）试验时间：2010年3月30日至6月1日。
    （3）试验样机：由农业工程咨询设计研究所提供。
（4）测试单位：农业部耕作机械质量监督检测测试中心。

4.2试验与分析
    （1）作业工艺试验。该系统与拖拉机液压系统连接，风机即能正常工作，作业时能够满足风机设计的转速。从试验情况看机具满足了播种机播种的要求，系统作业可靠、平稳。

    （2）风机转速测定。2010年3月30日-4月4日对FJM1型风机进行了转速测定。配套动力为分特60轮式拖拉机，转速测定如表1所示。

    2010年5月4日-6月1日对FJM1型风机进行了转速测定。配套动力为分特纽荷兰90-110拖拉机，转速测定见表2。

    （3）生产试验。样机制造、安装、调试后，于2010年4-6月对样机进行了生产试验，同时还对样机进行了强度考核试验。累计作业时间10 h，通过以上试验，样机完好，各部分零件、部件未发现损坏现象。

    作业中，风机在拖拉机停车、转弯过程中均能可靠工作，但当拖拉机悬挂架下放时马达转速下降，但仍能可靠工作。分析原因：拖拉机悬挂播种机后，悬挂架负重很大，在下放时靠自重即可落下，造成液压系统负荷减小，系统压力降低，造成马达转速下降。据此情况，我们认为可用两种方法解决：一是在拖拉机悬挂架油缸下放时的回油管上增加单向背压阀，通过调整背压阀的背压，控制液压系统的压力，即可解决此问题。但由此可造成拖拉机悬挂架下放速度减慢。二是在液压马达与大皮带轮间安装超越离合器。

4.3取得的成果及解决的技术关健
    (1)解决了气吸播种机在停车、调头时因拖拉机后输出动力停止，排种器内种子脱落的问题。
    (2)由于设计改动量小，在生产和使用中很容易实现风机驱动在机械驱动与液压驱动间的转换。
5结论
    (1)该项目研究选题准确，立项依据充分，符合农机市场的迫切要求，有利于科研成果的转化。
    (2)通过试验证明，液压驱动气吸式播种机在90马力以下拖拉机上使用不可行。
(3)液压驱动气吸式播种机在某些拖拉机上使用时，在拖拉机悬挂架油缸下放时的回油管上需要增加单向背压阀或在液压马达与大皮带轮间安装超越离合器。