CN102523799A - 窝眼切向振动式排种方法及装置 - Google Patents
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Abstract
窝眼切向振动式排种方法及装置涉及播种机械领域，具体为播种机上的排种部件。在排种部件的光滑表面开若干个与种子形状相似，比种子略大的窝眼，把排种部件表面倾斜，保持窝眼口面向上，埋在排种室的种子里面，使排种室和排种部件沿窝眼口面切向振动，振动的振幅和频率大到促以使排种部件表面上的种子滑移，同时，使排种部件沿表面切线方向向上移动，则窝眼从排种室中移出，每个窝眼中将卧一粒种子，窝眼口面外没有种子。若种子大小相差不大，则充种率、单粒率均可达100％，且不伤种。这是一种精度高，结构简单，操作容易、效率高的排种方法。
Description
一.技术领域
窝眼切向振动式排种方法及装置涉及播种机械领域，具体为播种机上的排种部件。
二.背景技术
目前，国内外的播种机械排种方式主要有窝槽轮式(窝眼轮式槽轮式)、筛板式、气吸式、电磁式、钳夹式等。这些机械都存在一些缺陷。如窝槽轮式仅利用种子重力充种，空穴率、重籽率、伤种率高；气吸式、电磁式结构复杂，造价高，故障多，且由于很难产生和保持均匀恒定的力场，排列种子的定位精度也不高；筛板式虽精度高，但操作麻烦，不能连续播种，效率低。由本人发明的“一种水稻种子位置和姿势精准排列方法(申请号201010115077.5)”，虽定位精度高，不伤种，效率高，但排种部件体积大，造价高，且振动时，排种带频繁切变，损坏较快。
三.发明内容
发明目的：提供一种精度高，结构简单，操作容易、效率高的排种方法和装置。
技术方案：在排种部件的光滑表面开若干个与种子形状相似，比种子大的窝眼，把排种部件表面倾斜，保持窝眼口面向上，埋在排种室的种子里面，使排种室和排种部件沿窝眼口面切向振动，振动的振幅和频率大到促以使排种部件表面上的种子滑移，同时，使排种部件沿表面切线方向向上移动，则窝眼从排种室中移出，每个窝眼中将卧一粒种子，窝眼口面外没有种子。若种子大小相差不大，则充种率、单粒率均可达100％，且不伤种。这是因为埋在排种室种子中的窝眼，在排种部件未振动时，大部分窝眼中会有种子，但种子位置可能不正(不在窝眼的正中央)，少部分窝眼中是空的(种子位于口面边缘或由于种子的拱桥效应，种子架在窝眼口面上)，对于长形种子，空窝眼会多一些，且一个窝眼中会竖立几粒种子。这就是传统窝槽轮式排种器充种效果差的原因。当排种部件振动时，在空窝眼口面边缘位于振动方向两边的种子，在惯性力的作用下移动到窝眼上方，落在窝眼中。对于竖立的种子，下端约束在窝眼中，上端在自身惯性力的作用和口面上其它种子的挤碰下歪倒，平卧于窝眼中。对于不在窝眼正中央的种子，在惯性力、重力和窝眼侧壁的约束下摄动，逐渐摆正位置。从而精确定位。这一点是窝槽轮式、气吸式、电磁式排种方式所不及的。当窝眼向上移出排种室时，窝眼外的种子受振动的惯性力，重力，摩擦力，而运动，相互挤压碰撞，呈流体状，不会随窝眼上移，不需强制清种，也就不存在伤种缺陷。另外，窝眼中的种子受到的惯性力是沿口面切向方向的，这种力不会使种子跳出窝眼。采用在排种室中设置高频电磁振动装置或气力振动装置，也可提高了种子的流动性，这种结构简单，但效果不如本发明好，且由于振动方向不规则，常将已充入窝槽中的种子震出来。
实现以上技术方案的一种水稻排种装置的具体结构为：
2.一种窝眼切向振动式排种装置，其特征是：由排种盒(1)，振动架(2)、机架(3)和驱动装置构成；排种盒(1)呈前高后低的倾斜状，底部是园形底板(6)，边缘有护种边堰(7)，中心固连与底板垂直的轴承(8)，轴(8)下端穿过底板铰接在轴承(12)上，顶端固连伞轮一(4)，底板周线上均匀排列至少一周排种孔(5)，排种孔上面有清种针(25)，清种针有弹性，尖端紧压在排种孔口面上，尾端固连在振动架(2)上；排种孔下面有投种门(9)，投种门铰接在底板上，下端指向轴承(12)，上端固连在弹簧(10)的右端上，弹簧的另一端固连在底板上；轴承(12)上固连拔爪(11)，拔爪(11)位于底板(6)较高的位置，下端指向周缘；振动架(2)左端与安装在轴(8)上的轴承(12)固连，上面与安装在传动轴(16)上的轴承(12)固连，右边与曲柄连杆机构铰连，中间从机架(3)的滑套(19)中穿过；驱动装置由电机(13)、伞轮二(15)、伞轮三(20)、滑移轴套(17)、传动轴(16)、曲柄连杆机构(14)构成；伞轮三(20)、曲柄、电机安装在机架上(3)，滑移轴套(17)固连在伞轮三(20)的轴上，传动轴(16)的轴心线与伞轮三(20)的轴的轴心线在同一直线上，其右端匹配伸入滑移轴套(17)的滑道(18)中，并可在滑道中左右串动；滑道长度、滑移行程与曲轴的旋转直径匹配；传动轴(16)左端固连伞轮二(15)，伞轮二(15)与伞轮一(4)啮合；伞轮四(36)固连在电机(13)的轴上，并与伞轮三(20)啮合。
工作过程：如图1所示，启动电机，振动架(2)、排种盒(1)、传动轴(16)在曲柄连杆机构的推动下左右晃动，排种盒中的种子(24)充入排种孔(5)，多余种子在重力和惯性力的作用下向低处流动，储存在护种边堰较低的那边。同时，电机输出的动力经伞轮四(36)、伞轮三(20)、滑移轴套(17)、传动轴(16)、伞轮二(15)传递到伞轮一(4)，使排种盒逆时针方向转动，将排种孔中的种子带到拔爪(11)处时，排种门打开，种子在重力和清种针(25)的压力下落下，而后排种门被弹簧拉回，封闭排种孔。
以上方案的有益效果在于：
(1)比气力式、磁力式充种精度高，结构简单 由于采用重力、和惯性力充种，重力场均匀且恒定不变，惯性力可通过调节振动频率和振幅调节，种子在重力、惯性力和摩擦力的共同作用下，流动性好，转动灵活，从而提高充种率和清种效果，气力式、磁力式由于不易产生均匀恒定的力场，不能保证高精度充种。且产生磁力和气吸力的装置复杂，造价高。
(2)充种精度高于窝槽轮式、且不伤种.由于窝槽轮式仅利用重力充种，对于流动性差的种子，充种效果差，且清种时容易伤种。
(3)比抽屉式播种器效率高 抽屉式播种器虽然是利用重力和惯性力排种，但由于存在难于克服的夹种(卡籽)故障，且排种和播种是间断进行的，播种效率很低。
(4)可实现对非球形种子的定向排列，从而定向播种，提高作物产量，这是气力式、磁力式排种器无法办到的。
四.附图说明
图1是一种窝眼切向振动式排种装置结构示意图；图2是图1排种盒仰视图；
图3是滑移轴套(17)剖切图； 图5是图4左端仰视图；
图6是种子围堰结构示意图；
图7是单向轴承排种装置结构示意图；
图8是一种单向轴承(26)剖切结构示意图。
图9是一种窝眼切向振动式排种装置结构示意图；图10是窝眼轮导种管示意图；
图11是清种针清种示意图；
图12是环状排种带安装示意图。
图中1排种盒，2振动架，3机架，4伞轮一，5排种孔，6底板，7边堰，8轴，9投种门，10弹簧，11拔爪，12轴承，13电机，14曲柄连杆机构，15伞轮二，16传动轴，17滑移轴套，18滑道，19滑套，20伞轮三，21投种板，22投种孔，23围板，24种子，25清种针，26单向轴承，27单向轴承驱动连杆，29单向轴承驱动曲柄，30振动架驱动曲柄，31棘齿轮，32活动卡销，33活动卡销弹簧，34棘齿，35环套，36伞轮四，41窝眼轮，42排种室，43供种箱，44护种轮，45护种带，46导种管，47清种针，48机架，49振动架，50窝眼，51种子，52清种槽，53轴，54轮缘，55滑杆，56柔性环状带，57、58柔性环状带支撑轮。
五.具体实施方式
方式一：一种窝眼切向振动式排种装置，其特征是：由排种盒(1)，振动架(2)、机架(3)和驱动装置构成；排种盒(1)呈前高后低的倾斜状，底部是园形底板(6)，边缘有护种边堰(7)，中心固连与底板垂直的轴承(8)，轴(8)下端穿过底板铰接在轴承(12)上，顶端固连伞轮一(4)，底板周线上均匀排列至少一周排种孔(5)，排种孔上面有清种针(25)，清种针有弹性，尖端紧压在排种孔口面上，尾端固连在振动架(2)上；排种孔下面有投种门(9)，投种门铰接在底板上，下端指向轴承(12)，上端固连在弹簧(10)的右端上，弹簧的另一端固连在底板上；轴承(12)上固连拔爪(11)，拔爪(11)位于底板(6)较高的位置，下端指向周缘；振动架(2)左端与安装在轴(8)上的轴承(12)固连，上面与安装在传动轴(16)上的轴承(12)固连，右边与曲柄连杆机构铰连，中间从机架(3)的滑套(19)中穿过；驱动装置由电机(13)、伞轮二(15)、伞轮三(20)、滑移轴套(17)、传动轴(16)、曲柄连杆机构(14)构成；伞轮三(20)、曲柄、电机安装在机架上(3)，滑移轴套(17)固连在伞轮三(20)的轴上，传动轴(16)的轴心线与伞轮三(20)的轴的轴心线在同一直线上，其右端匹配伸入滑移轴套(17)的滑道(18)中，并可在滑道中左右串动；滑道长度、滑移行程与曲轴的旋转直径匹配；传动轴(16)左端固连伞轮二(15)，伞轮二(15)与伞轮一(4)啮合；伞轮四(36)固连在电机(13)的轴上，并与伞轮三(20)啮合。
以上方式，在排种孔较多的情况下，投种门排布困难，结构复杂，用下面的方法可克服这一缺陷：
方式二：与方式1所述基本相同，所不同的是底板(6)的底部没有投种门(9)和拔爪(11)，但有投种板(21)，投种板固连在振动架上，其上表面紧贴在底板的下表面上，周缘有与底板上排种孔匹配的投种孔(22)，每周排种孔匹配1个投种孔。有投种孔的那边处于较高位置。这种方式简化了结构，排种孔可紧密排布，从而提高效率。
方式一与方式二中，投种门或投种孔都处于较高位置，种子落下的距离大，容易漂移，从而影响播种定位精度，用下面的方法可克服这一缺陷：
方式三：结构与方式一和方式二基本相同，所不同的是在底板(6)的上表面再安装一个种子围堰，围堰由与底板垂直的围板(23)通过支架板(24)固连在振动架上构成，围板的下边缘匹配紧贴在底板的上表面，右边缘紧贴在护种边堰(7)上；拔爪(11)所在的方向或投种孔(22)所在的方向位于较低位置。这样种子下落的距离可减小到1厘米以内，从而保证播种时，种子的姿势和位置精准。调整投种的位置和时间，使种子落下时的水平速度与播种载体的水平速度相同，可实现相对速度为零速的播种，从而减小种子落到载体上弹跳滚动的距离。保证播种精度。
方式四：在排种盒(1)的底板(6)的排种孔(5)的口面中间、沿排种盒周向有环槽，清种针尖端匹配伸入环槽中。这有利于清种。
以上方式中排种盘的转动是通过传动轴、伞轮等驱动的，不仅结构复杂，且体积大，下面的方式可解决以上问题：
方式五：如图7所示，用单向轴承(26)，单向轴承驱动连杆(27)，单向轴承驱动曲柄(29)取代伞轮、传动轴、滑移轴套、滑道等，单向轴承驱动连杆(27)左端与与单向轴承(26)的环套(35)铰接，右端与单向轴承驱动曲柄(29)铰接。工作过程是(参见图8)：当电机旋转时，曲柄(29)使连杆(27)左右往复运动(假设曲柄30不转动)，当连杆向左运动时，推动环套(35)向左运动，在环套凹穴中的活动卡销(32)被弹簧(33)弹出，卡住棘齿轮(31)的棘齿(34)，迫使棘齿轮及与之固连的排种盒沿逆时针方向转动；当连杆向右运动时，拉动环套(35)向右运动，在环套凹穴中的活动卡销(32)在棘齿轮(31)的棘齿(34)右边的斜面上滑移，此时排种盒由于受到清种针等的阻力，停止转动。这样循环往复，排种盒就间断地沿逆时针方向转动。
实际上曲柄(30)和曲柄(29)是同时转动的，但只要它们的旋转半径不同，环套(35)与棘齿轮(31)之间就会有相对运动，从而环套就会驱动排种盒做间断的逆时针转动。两曲轴的旋转半径差越大，每次排种盒转动的角度越大，每次播出的种子越多。
方式六：一种窝眼切向振动式排种装置，由窝眼轮(41)、排种室(42)、供种箱(43)、护种带支撑轮(44)、护种带(45)、导种管(46)、清种针(47)、机架(48)、振动架(49)及驱动电机组成；窝眼轮表面紧密排布至少1列种形窝眼(50)，位于同一列上的窝眼中间有清种槽(52)贯通；窝眼轮两端有向外凸出的轮缘(54)，中心有固连的轴(53)：排种室(42)由三块竖起的围板和位于左下方的窝眼轮(41)围成，围板底部匹配紧贴在窝眼轮上；护种带(45)紧绷在支撑轮(44)上，且压在窝眼轮的窝眼上；导种管(46)为可伸缩的软管，上口呈漏斗形，与上方的窝眼相对，固定在振动架(49)上，下端固定在机架(48)上；清种针(47)的尖端伸入清种槽(52)中，尾部固定在振动架(49)上；振动架(49)与窝眼轮的轴承(53)、排种室(42)的围板、护种轮(44)的轴承固连，振动架的四角有与窝眼轮轴平行的滑杆(55)，滑杆伸入机架(48)的滑孔中；驱动电机固定在机架上，通过曲柄连杆机构与振动架相连；驱动电机还通过变速装置、伞形齿轮，滑移轴与窝眼轮上的轴(53)连接；供种箱(42)固定在机架上，下部出种口伸入到排种室中。
方式七：一种窝眼切向振动式排种装置，把表面开有窝眼和清种槽的柔性环状带(56)紧绷在处于高处的支撑轮(57)和处于低处的支撑轮(58)上，用这一装置替代方式六中的窝眼轮(41)：将支撑轮(57)、(58)的轴承固定在振动架(49)上；用低处的支撑轮(58)的轴替代窝眼轮(41)的轴；在支撑轮(58)上方的柔性环状带表面设置排种室(42)；高处的支撑轮(57)与护种带、清种针、导种管匹配安装，这样可减小装置的重量，提高排种精度。
方式八：使排种部件的沿水平方向的作间歇振动，排种部件向上移动也是间歇的，当振动停止时，排种部件向上移动，当振动进行时，排种部件停止向上移动。如用步进电机驱动排种盒振动架，使振动架向左右移动的端点时暂停片刻，此时用另一步进电机驱动排种盒转动一个小角度，则排种孔中的种子排出播种，这可避免由于振动导致的播种定位精度变差。
Claims (10)
1.窝眼切向振动式排种方法，在排种部件的光滑表面上开若干个与种子形状相似，比种子略大的窝眼，把排种部件表面倾斜，保持窝眼口面向上，埋在排种室的种子里面，其特征是：使排种室和排种部件沿窝眼口面切向振动，振动的振幅和频率大到促以使排种部件表面上的种子滑移，同时，使排种部件沿表面切线方向向上移动，将窝眼从排种室中移出。
2.一种窝眼切向振动式排种装置，其特征是：由排种盒(1)，振动架(2)、机架(3)和驱动装置构成；排种盒(1)呈前高后低的倾斜状，底部是园形底板(6)，边缘有护种边堰(7)，中心固连与底板垂直的轴承(8)，轴(8)下端穿过底板铰接在轴承(12)上，顶端固连伞轮一(4)，底板周线上均匀排列至少一周排种孔(5)，排种孔上面有清种针(25)，清种针有弹性，尖端紧压在排种孔口面上，尾端固连在振动架(2)上；排种孔下面有投种门(9)，投种门铰接在底板上，下端指向轴承(12)，上端固连在弹簧(10)的右端上，弹簧的另一端固连在底板上；轴承(12)上固连拔爪(11)，拔爪(11)位于底板(6)较高的位置，下端指向周缘；振动架(2)左端与安装在轴(8)上的轴承(12)固连，上面与安装在传动轴(16)上的轴承(12)固连，右边与曲柄连杆机构铰连，中间从机架(3)的滑套(19)中穿过；驱动装置由电机(13)、伞轮二(15)、伞轮三(20)、滑移轴套(17)、传动轴(16)、曲柄连杆机构(14)构成；伞轮三(20)、曲柄、电机安装在机架上(3)，滑移轴套(17)固连在伞轮三(20)的轴上，传动轴(16)的轴心线与伞轮三(20)的轴的轴心线在同一直线上，其右端匹配伸入滑移轴套(17)的滑道(18)中，并可在滑道中左右串动；滑道长度、滑移行程与曲轴的旋转直径匹配；传动轴(16)左端固连伞轮二(15)，伞轮二(15)与伞轮一(4)啮合；伞轮四(36)固连在电机(13)的轴上，并与伞轮三(20)啮合。
3.一种如权利要求2所述的窝眼切向振动式排种装置，其特征是：结构与权利要求2所述基本相同，所不同的是底板(6)的底部没有投种门(9)、弹簧和拔爪(11)，但有投种板(21)，投种板固连在振动架上，其上表面紧贴在底板的下表面上，周缘有与底板上排种孔匹配的投种孔(22)，每周排种孔匹配1个投种孔。有投种孔的那边处于较高位置。
4.一种如权利要求2所述的窝眼切向振动式排种装置，其特征是：结构与权利要求2或3所述基本相同，所不同的是在底板(6)的上表面再安装一个种子围堰，围堰由与底板垂直的围板(23)通过支架板(24)固连在振动架上构成，围板的下边缘匹配紧贴在底板的上表面，右边缘紧贴在护种边堰(7)上；拔爪(11)所在的方向或投种孔(22)所在的方向位于较低位置。
5.一种根据权利要求2、3、4所述的窝眼切向振动式排种装置，其特征是：排种盒(1)的底板(6)的排种孔(5)的口面中间、沿排种盒周向有环槽，清种针尖端匹配伸入环槽中。
6.一种如权利要求2所述的窝眼切向振动式排种装置，其特征是：结构与权利要求2所述基本相同，所不同的是没有伞轮、传动轴、滑移轴套、滑道，取而代之的是单向轴承(26)，单向轴承驱动连杆(27)，单向轴承驱动曲柄(29)；单向轴承驱动连杆(27)左端与与单向轴承(26)的环套(35)铰接，右端与单向轴承驱动曲柄(29)铰接，单向轴承(26)的棘齿轮(31)与轴(8)固连。
7.一种窝眼切向振动式排种装置，其特征是：由窝眼轮(41)、排种室(42)、供种箱(43)、护种带支撑轮(44)、护种带(45)、导种管(46)、清种针(47)、机架(48)、振动架(49)及驱动电机组成；窝眼轮表面紧密排布至少1列种形窝眼(50)，位于同一列上的窝眼中间有清种槽(52)贯通；窝眼轮两端有向外凸出的轮缘(54)，中心有固连的轴(53)：排种室(42)由三块竖起的围板和位于左下方的窝眼轮(41)围成，围板底部匹配紧贴在窝眼轮上；护种带(45)紧绷在支撑轮(44)上，且压在窝眼轮的窝眼上；导种管(46)为可伸缩的软管，上口呈漏斗形，与上方的窝眼相对，固定在振动架(49)上，下端固定在机架(48)上；清种针(47)的尖端伸入清种槽(52)中，尾部固定在振动架(49)上；振动架(49)与窝眼轮的轴承(53)、排种室(42)的围板、护种轮(44)的轴承固连，振动架的四角有与窝眼轮轴平行的滑杆(55)，滑杆伸入机架(48)的滑孔中；驱动电机固定在机架上，通过曲柄连杆机构与振动架相连；驱动电机还通过变速装置、伞形齿轮，滑移轴与窝眼轮上的轴(53)连接；供种箱(42)固定在机架上，下部出种口伸入到排种室中。
8.一种根据权利要求7所述的窝眼切向振动式排种装置，其特征是：把表面开有窝眼和清种槽的柔性环状带(56)紧绷在处于高处的支撑轮(57)和处于低处的支撑轮(58)上，用这一装置替代权利要求7中的窝眼轮(41)：将支撑轮(57)、(58)的轴承固定在振动架(49)上；用低处的支撑轮(58)的轴替代窝眼轮(41)的轴；在支撑轮(58)上方的柔性环状带表面设置排种室(42)；高处的支撑轮(57)与护种带、清种针、导种管匹配安装。
9.一种如权利要求2所述的窝眼切向振动式排种方法，其特征是所述振动是沿水平方向的间歇振动，所述排种部件向移动也是间歇的，当振动停止时，排种部件向上移动，当振动进行时，排种部件停止向上移动。
10.一种根据权利要求9所述的窝眼切向振动式排种方法的方法，其特征是用步进电机来实现所述的间歇振动和排种部件的间歇向上移动。
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