CN100998281B - 多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业机械领域，针对小籽粒精少量播种的排种装置，具体为一种适用于谷子、糜子、苜蓿、蔬菜等小籽粒谷物的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，解决当前用于精密播种的机械式排种器对种子尺寸要求严格、破损率高，而气力式排种器结构复杂、成本高等问题，包括套筒，套筒内安装有螺旋排种轴，排种轴上设有螺旋槽，套筒一端上方开有进种口，另一端下方开有卸种口。本发明实现了小籽粒的精少量播种，省时、省力、省种，而且结构精巧、简单，能够减轻整个播种机的重量，排种均匀，播量稳定，通用性好，为谷子、苜蓿、糜子等小籽粒作物的精少量排种提供了一种理想的装备，具有良好的推广应用前景。

Description

多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置

技术领域

本发明涉及农业机械领域，针对小籽粒精少量播种的排种装置，具体为一种适用于谷子、糜子、苜蓿、蔬菜等小籽粒谷物的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置。

背景技术

随着农业产业结构的调整，小杂粮机械化生产技术提到了议事日程，谷子、糜子、苜蓿、蔬菜等作物的机械化生产中，精少量播种是一项关键技术。精少量播种可节省种子，使其在土壤中合理分布，利于壮苗，减少间苗、定苗用工，减少肥料和光能损失，增产增收，经济效益显著。目前，用于玉米、大豆、小麦等中耕作物的精密播种机已日趋完善并得到了广泛的应用，而对于谷子、苜蓿和牧草等小籽粒作物，由于种子粒径小、流动性好，实现精少量播种难度较大。在实际生产中小籽粒播种用的大多是条播排种器，其缺点是播量大、浪费种子，虽然用了掺砂和秕粒等办法，但由于质量、密度差异，效果较差。

排种器是播种机上的关键部件，其性能优劣对播种机作业质量和效率的提高起着决定作用。精密排种器按其工作原理可分为机械式和气力式。气力式排种器包括气吸式、气吹式、气压式三种；机械式主要有窝眼轮式、圆盘式、指夹式等。气力式排种器具有对种子适应性强、损伤轻等优点，但其结构复杂，成本和技术要求高。而机械式排种器，结构简单，但还存在着对种子尺寸要求严格，无法适应高速作业及种子破损率高等问题，目前还没有成熟的适用于小籽粒精少量播种的机械式排种器。

发明内容

本发明为了解决当前用于精密播种的机械式排种器对种子尺寸要求严格、破损率高，而气力式排种器结构复杂、成本高等问题，提供一种结构简单、可实现精少量播种的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，包括套筒，套筒内安装有螺旋排种轴，排种轴上设有螺旋槽，套筒一端上方开有进种口，另一端下方开有卸种口。本发明所述的异型螺旋槽大小为使得小籽粒谷物在槽内均匀排列且工作时不损伤籽粒为宜。

使用时，将种子箱的落种料口与排种器的进种口对接，排种轴与驱动装置的驱动轴连接。排种主要分为四个过程：1、种子从种子箱落入套筒上的进种口，随着排种轴的旋转，种子在重力、离心力及种子间的推力作用下，从螺旋槽的外侧充入到螺旋槽中，此过程为充种过程；2、螺旋槽内的种子随着排种轴旋转，至进种口的一侧时，靠套筒内壁将超出螺旋槽表层的种子刮除，只留存螺旋槽内的定量种子，此过程为清种过程，清种是保证排种器工作性能的重要因素，其中排种均匀性、种子用量、种子破碎率等均由这一阶段来决定；3、螺旋槽中的种子经清种定量后，进入由套筒和排种轴形成的封闭空间内，在套筒内壁的保护下，螺旋槽中的种子经过螺旋推送而到达卸种口，此过程为护种过程；4、在卸种口处，种子在重力、离心力和种子间作用力的作用下落入导种管，此过程为投种过程。在上述四个过程中通过控制排种轴的转速来调整播种粒距及播种量。

本发明所述的进种口上方设有固定板，便于将种子箱固定在固定板上，固定板上开有与进种口相对应的落种口，固定板一端开有与落种口相通的条形凹槽，条形凹槽内安装“L”型挡板，“L”型挡板的一边位于进种口内，用于隔离充种区和清种区，也可用作刮种器，同时通过调节“L”型挡板可调整充种区和清种区的大小，保证充种充分和避免清种时伤种。

本发明所述的螺旋槽的倾角为10°≤α≤15°，是保证螺旋槽内种子有轴向运动的基本条件，经过以下理论分析得出α的取值范围：

如图10所示，当螺旋排种轴以ω角速度旋转，则在0点处物料的运动速度将由以下两速度合成，即螺旋叶片上的0点的牵连运动速度v₀和物料沿螺旋叶面的滑动形成的相对速度V_AB，合成速度为v_n。但由于物料与螺旋槽之间有摩擦力存在，故合成的速度应较原值偏转一摩擦角

而成为v_f，此即为种子在螺旋槽作用下的绝对速度。它在Z时的分量为v_z：

故

因

而 $v_0=\mathrm{\ωr}=\frac{\mathrm{sn}}{60\mathrm{tg\α}}$

所以 $v_z=\frac{\mathrm{sn}}{60}{\cos }^2\mathrm{\α}(1-\mathrm{ftg\α})$

式中f，

-钢铁与谷物的摩擦系数，摩擦角。

当1-ftgα≤0时，v_z≤0，物料将不能作轴向运动，也就是

得出理论结果后，和实际试验相结合，经多次实际分析计算和物料物理机械特性的测定，可以确定：10°≤α≤15°，这是本领域的普通技术人员需经大量的实验来确定的。

本发明所述的螺旋槽的数目为4-6个，排种轴直径为50mm。从保证排种均匀性来说，应采用螺旋槽头数较多的排种轴，但是螺旋槽数目的增加受到其它条件的制约，如果增加螺旋槽头数，可以通过加大螺旋倾角

和增加排种轴外径来实现，但是为保证螺旋槽内种子有轴向运动的基本条件，倾角

经过分析可知必须满足10°≤α≤15°，而增加排种轴外径，将会造成整个排种器庞大和笨重。所以，为了提高播种的均匀性，在条件允许的情况下我们应尽量增加螺旋槽的数目，本发明根据整个排种装置的体积、排种轴的尺寸以及种子大小，经过结构优化和大量试验得出螺旋槽的数目为4-6个。同时由于排种轴直径发生变化，将会影响螺旋槽数目、螺旋倾角的变化，甚至整个播种机的结构都要发生变化，本发明考虑到该排种器的实用性、通用性和可靠性，选用排种轴直径为50mm。

为了保证种子在护种过程中不会在螺旋槽中发生卡滞现象而影响排种性能，本发明所采用的螺旋槽横截面形状为底部圆角过渡的锥形，锥形角度γ为17°-19°，深度为2.5-3.5mm，上端面开口宽度为2.5-3.5mm。螺旋槽的精确尺寸可以根据所播物料的尺寸来选择。这种槽型有利于种子的均匀排列和避免产生卡滞现象。

本发明所述的进种口为矩形，沿排种轴轴向方向的长度为25-35mm，宽度为15-25mm。进种口是种子从种子箱进入排种器的运输通道，其大小、位置和形状对提高种子的充种和清种质量有一定的影响，并决定该播种机的播种均匀性及种子的破碎率等。进种口太小，则充种不充分，排种不均匀而造成漏播；反之，进种口过大，虽然充种率会好些，但破碎率会增大。

本发明所述的卸种口沿排种轴轴向方向的长度为10-20mm，卸种口两侧边与套筒圆心之间的夹角β为120°，这样就确定了种子下落的区域。卸种口是种子从排种器螺旋槽中将种子排出并经由输种管传递到土壤中的一个通道，卸种口的大小直接影响种子排出。卸种口过小，则螺旋槽中的一部分种子来不及投种就被螺旋带走而进入第二次排种，因而出现投种不完全，产生漏播或播量减少；卸种口太大，则会发生由于重力影响而造成涌流现象，使排种不均匀。

为了保证排种的均匀性，使进种口和卸种口在轴向上有一定的距离，本发明所述的进种口与卸种口之间的距离至少为半个螺圈，以保证足够的密封区段，避免种子自流，实现对排种过程的有效控制。

本发明所述的排种轴两端与套筒之间通过滚动轴承支承，套筒两端的滚动轴承外侧设有卡簧，套筒与排种轴之间的配合间隙不大于0.01mm，在护种过程中，种子受自身重力、法向反力、离心力、摩擦力等七个力而处于动态平衡状态，螺旋槽中的种子随排种轴的转动向卸种口移动，在这一阶段如果种子中掺和有谷糠、小石子等杂质而可能造成排种器堵塞，因此，除了播种时应注意种子的精选，排种轴与套筒之间合适的间隙也是非常重要的因素，本发明经过多次试验，根据不同种类的小籽粒得出套筒与排种轴之间的配合间隙不大于0.01mm，以避免小籽粒种子进入工作间隙而堵塞排种器，同时也可避免造成伤种。

本发明所述的每条螺旋槽末端且位于卸种口端部增设2.5-3.5mm的轴向过渡槽，其截面形状和尺寸同螺旋槽，当种子运行至卸种口处时，轴向过渡槽可起到缓冲作用，避免种子涌流排出，实现均匀排种。

本发明可通过调整排种轴的转速，以控制种子的播量以及种子与种子之间的间距。

与现有技术相比，本发明由套筒及安装在其中的异型螺旋槽排种轴构成，实现了小籽粒的精少量播种，省时、省力、省种，而且结构精巧、简单，能够减轻整个播种机的重量，排种均匀，播量稳定，通用性好，为谷子、苜蓿、糜子等小籽粒作物的精少量排种提供了一种理想的装备，具有良好的推广应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图2为图1的俯视图

图3为排种轴的结构示意图

图4为图3的侧视图

图5为图3的A-A剖视图

图6为套筒与固定板的结构示意图

图7为图6的B-B剖视图

图8为固定板的俯视图

图9为图8的纵向剖视图

图10为种子在螺旋槽内运动的受力分析图

图中：1-套筒  2-排种轴  3-螺旋槽  4-进种口  5-卸种口  6-固定板7-落种口  8-条形凹槽  9-“L”型挡板  10-滚动轴承  11-卡簧  12-轴向过渡槽

具体实施方式

多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，包括套筒1，套筒1内安装有螺旋排种轴2，排种轴2上设有螺旋槽3，螺旋槽3的倾角为10°≤α≤15°，螺旋槽3的数目为4-6个，排种轴2直径为50mm，如图5所示，螺旋槽3横截面形状为底部圆角过渡的锥形，锥形角度γ为17°-19°，底部圆角半径R＝1mm，深度为2.5-3.5mm，上端面开口宽度为2.5-3.5mm；套筒1一端上方开有进种口4，进种口4为矩形，沿排种轴2轴向方向的长度为25-35mm，宽度为15-25mm；另一端下方开有卸种口5，卸种口5沿排种轴2轴向方向的长度为10-20mm，如图7所示，卸种口5两侧边与套筒1圆心之间的夹角β为120°；进种口4与卸种口5之间的距离至少为半个螺圈；进种口4上方设有固定板6，固定板6上开有与进种口4相对应的落种口7，固定板6一端开有与落种口7相通的条形凹槽8，条形凹槽8内安装有“L”型挡板9，“L”型挡板9的一边位于进种口4内；排种轴2两端与套筒1之间通过滚动轴承10支承，套筒1两端的滚动轴承外侧设有卡簧11，套筒1与排种轴2之间的配合间隙不大于0.01mm；每条螺旋槽3末端且位于卸种口5端部增设2.5-3.5mm的轴向过渡槽12，其截面形状和尺寸同螺旋槽。

如用于谷子排种时，螺旋槽的倾角α＝11.5°，螺旋槽横截面形状为底部圆角过渡的锥形，锥形角度γ为18°，底部圆角半径R＝1mm，深度为2.5mm，上端面开口宽度为2.5mm；如用于糜子排种时，螺旋槽的倾角α＝14°，螺旋槽横截面形状为底部圆角过渡的锥形，锥形角度γ为19°，底部圆角半径R＝1mm，深度为3.2mm，上端面开口宽度为3.2mm。

具体使用时，将种子箱的落种口与套筒上的进种口对接，排种轴与驱动装置的驱动轴连接，排种器工作时，排种轴随驱动轴转动(不允许反转)，首先种子箱内种子通过进种口进入充种区内，其中充入螺旋槽中的种子紧密有序的排列并随排种轴进入到清种区，如图7所示，当排种轴顺时针旋转时，位于进种口内的挡板将冒出螺旋槽表层的种子阻挡以避免伤种，之后螺旋槽内种子进入到由套筒和排种轴所形成的护种区内，最后种子经排种轴上的轴向过度槽被输送到投种口排出，从而实现精少量播种。上述过程中通过调整排种轴的转速，以控制种子的播量以及种子与种子之间的间距。

Claims (8)

1.一种多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，包括套筒(1)，套筒(1)内安装有螺旋排种轴(2)，排种轴(2)上设有螺旋槽(3)，套筒(1)一端上方开有进种口(4)，另一端下方开有卸种口(5)，其特征是：排种轴(2)两端与套筒(1)之间通过滚动轴承(10)支承，套筒(1)两端的滚动轴承外侧设有卡簧(11)，套筒(1)与排种轴(2)之间的配合间隙不大于0.01mm。

2.根据权利要求1所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是进种口(4)上方设有固定板(6)，固定板(6)上开有与进种口(4)相对应的落种口(7)，固定板(6)一端开有与落种口(7)相通的条形凹槽(8)，条形凹槽(8)内安装“L”型挡板(9)，“L”型挡板(9)的一边位于进种口(4)内。

3.根据权利要求1或2所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是螺旋槽(3)的倾角为10°≤α≤15°，螺旋槽(3)的数目为4-6个，排种轴(2)直径为50mm。

4.根据权利要求1或2所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是螺旋槽(3)横截面形状为底部圆角过渡的锥形，锥形角度γ为17°-19°，深度为2.5-3.5mm，上端面开口宽度为2.5-3.5mm。

5.根据权利要求1或2所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是进种口(4)为矩形，沿排种轴(2)轴向方向的长度为25-35mm，宽度为15-25mm。

6.根据权利要求1或2所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是卸种口(5)沿排种轴(2)轴向方向的长度为10-20mm，卸种口(5)两侧边与套筒(1)圆心之间的夹角β为120°。

7.根据权利要求1或2所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是进种口(4)与卸种口(5)之间的距离至少为半个螺圈。

8.根据权利要求1或2所述的多头异型螺旋槽小籽粒精少量排种装置，其特征是每条螺旋槽(3)末端且位于卸种口(5)端部增设2.5-3.5mm的轴向过渡槽(12)。

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