CN103988617B - 用于小区条播机的蜂窝式分种机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小区条播机的双排蜂窝式分种机构，旨在解决现有的小区条播机分种装置行间、行内分种不均匀、播种行长不能精确控制、误差大的技术问题。该用于小区条播机的蜂窝式分种机构包括储种单元、分种单元，分种单元包括双排蜂窝式分种盘、锥体、同心轴、排种器和底板，双排蜂窝式分种盘安装在底板上，包括依次相邻的内圈格盘、外圈格盘和外部挡板；锥体通过同心轴套装在双排蜂窝式分种盘上。本发明的有益效果在于：能够实现均匀分种，满足小区播种实验所需的种子均匀度，有利于条播机的均匀播种、精确行长，能够大幅减小育种实验的误差，且分种精确可控、操作简便，适用范围更加广泛。

Description

用于小区条播机的蜂窝式分种机构

技术领域

本发明涉及科研用农业机械设备技术领域，具体涉及一种用于小区条播机的蜂窝式分种机构。

背景技术

在农业科研院所进行新品种培育、良种繁育和进行品种对比、栽培等田间试验过程中，播种是极其重要的环节，为了保证试验结果的准确性，小区育种试验对精确播种的要求极高，如需要在规定的小区长度内均匀播完一定量的种子，且同一小区中行间、行内播种均匀，不同小区间要避免品种混杂等。长期以来，我国小区试验大多采用传统的人力手工播种，不仅劳动繁重、工序烦琐，而且播种效率低下、播种质量不均衡，这些因素都严重地影响了小区试验研究的准确性、科学性和普遍性。近年来，一部分科研院所开始使用国产以及国外进口的小区条播机，使用此类小区条播机可以在一定程度上减少人力播种的劳动强度，但是该类小区条播机的播种、行长设定均采用地轮、链条、链轮、皮带、塔形齿轮等机构进行机械控制、设定及动能传递，其准确性相比于人工播种并没有实质性的提高，操作起来繁琐复杂，精准度较低，在实验过程中容易产生较大的误差，直接影响试验数据的可靠性。因此，研究一种能够精确控制播种行长，且行间、行内播种均匀度高、适应多种作物播种的小区条播机的分种装置对农业科研具有重要意义。

发明内容

本发明旨在解决现有的小区条播机分种装置行间、行内分种不均匀、播种行长不能精确控制、误差大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明用于小区条播机的蜂窝式分种机构包括储种单元和分种单元，所述储种单元包括下种漏斗、储种筒和锥体套管，所述下种漏斗的下部开口与所述储种筒的上部开口对接连通，所述锥体套管与所述储种筒共轴安装；

所述分种单元包括双排蜂窝式分种盘、锥体、同心轴、排种器和用于与条播机机架对接安装的底板，所述双排蜂窝式分种盘安装在所述底板上，包括依次相邻的内圈格盘、外圈格盘和外部挡板；所述锥体通过所述同心轴套装在所述双排蜂窝式分种盘上，所述同心轴贯穿所述底板、所述双排蜂窝式分种盘和所述锥体的轴心，所述同心轴的顶部套接于所述锥体套管内；在所述底板上设有下种口，所述排种器对应设置于所述下种口的下方，通过一个接种漏斗与所述下种口相连通，在所述排种器的下部设有排种口。

优选的，所述双排蜂窝式分种盘的外圈格盘与内圈格盘分别由内部隔板间隔成均匀分布的种子格，所述内部隔板的厚度自下向上逐渐减小。

优选的，所述内部隔板的上边缘厚度为其下边缘厚度的1/5～1/3。

优选的，所述内部隔板由金属铜制成。

优选的，在所述锥体的上部与所述储种筒接触的位置设有凹槽，所述储种筒的下边缘卡合在所述凹槽内。

优选的，所述储种单元还包括用于将所述储种筒和所述下种漏斗抬起的提升手柄，所述提升手柄的一端设有环状固定件，所述环状固定件固定于所述储种筒的外壁上，使所述提升手柄与所述储种筒固定连接；在所述提升手柄的下部设有支撑杆，所述支撑杆与所述提升手柄铰接。

优选的，在所述同心轴的下端安装有为同心轴提供转动动力的伺服电机。

优选的，在所述排种器内设有离心式分种头，在所述排种器下方设有为所述离心式分种头提供动力的调速电机。

优选的，该蜂窝式分种机构还包括控制单元，该控制单元包括PLC控制器、触摸操作屏、速度编码器、调速电机控制器和伺服电机驱动器，所述速度编码器与所述PLC控制器的输入端相连接，所述PLC控制器的输出端分别与调速电机控制器和伺服电机驱动器对应连接，所述调速电机控制器与所述调速电机对应连接，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机对应连接。

本发明用于小区条播机的蜂窝式分种机构的有益效果在于：

1.采用双排蜂窝式分种盘，外圈格盘与内圈格盘形成双排种子格，能够使种子在分种盘内均匀分布，实现均匀分种，解决了现有技术中在条播机行驶和分种盘旋转时由于离心力及车辆颠簸，造成分种盘内种子容易产生较大位移（特别是圆粒、大粒种子和及小粒种子），向四周其它种子格内位移，从而造成行间、行内种子分布不均匀、误差大，规定行长内播种量不足、行长无法控制的问题；

2.通过精确控制双排蜂窝式分种盘的转速能够控制一定行长内总的播种量，达到在规定行长内播完一定量种子的播种要求，通过排种器则能够实现行内、行间播种量的均匀分布，进而使本发明分种装置能够实现小区播种试验所需的种子均匀度，有利于条播机的均匀播种、行长精确控制，能够大幅减小试验数据的误差。

3.本发明分种装置对于不同大小、不同形状的作物种子均可适用，并且都能够做到均匀分种，行长精确控制，其适用范围更加广泛；

4.通过PLC控制单元能对分种盘和排种器进行更精准的动作控制，能够避免现有的机械式条播机通过地轮读取行驶速度，再通过链轮、链条、塔形齿轮、皮带传输给分种盘的传动方式所产生的较大误差，可使播种更加精确可控，操作更加简便。

附图说明

图1为本发明用于小区条播机的蜂窝式分种机构的结构示意图。

图2为图1中A部放大图。

图3为图1中B部放大图。

图4为双排蜂窝式分种盘的结构示意图。

图5是底板的结构示意图。

图6是双排蜂窝式分种盘、锥体和底板组装后的结构示意图。

图7是图4中C部的放大图。

图8是本发明控制单元的控制原理图。

图9是小麦播种模拟实验的效果图。

其中，1为下种漏斗；2为储种筒；3为锥体套管；4为双排蜂窝式分种盘；5为锥体；6为底板；7为同心轴；8排种器；9为内圈格盘；10为外圈格盘；11外部挡板；12为下种口；13为排种口；14为内部隔板；15为提升手柄；16为环状固定件；17为支撑杆；18为伺服电机；19调速电机；20为凹槽；21为接种漏斗。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：一种用于小区条播机的蜂窝式分种机构，包括储种单元、分种单元和控制单元，

储种单元包括下种漏斗1、储种筒2和锥体套管3，下种漏斗1的下部开口与储种筒2的上部开口固定连接并相连通，锥体套管3与储种筒2共轴安装；储种单元还包括用于将储种筒2和下种漏斗1抬起的提升手柄15，提升手柄15的一端设有环状固定件16，环状固定件16固定于所述储种筒2的外壁上，使提升手柄15与储种筒2固定连接；在提升手柄15的下部设有支撑杆17，支撑杆17与提升手柄15通过转动轴相连接。

分种单元包括双排蜂窝式分种盘4、锥体5、同心轴7、排种器8和用于与条播机机架对接安装的底板6，双排蜂窝式分种盘4安装在底板6上，包括依次相邻的内圈格盘9、外圈格盘10和外部挡板11；锥体5通过所述同心轴7套装在双排蜂窝式分种盘4上，同心轴7贯穿底板6、双排蜂窝式分种盘4和锥体5的轴心，同心轴7的顶部套接于锥体套管3内；在同心轴的7下端安装有为同心轴7提供转动动力的伺服电机18。在锥体5的上部与储种筒2接触的位置设有凹槽20，储种筒2的下边缘卡合在所述凹槽20内。双排蜂窝式分种盘4的外圈格盘9与内圈格盘10分别由内部隔板14间隔成均匀分布的种子格；内部隔板14的厚度自下向上逐渐减小，其上边缘厚度为其下边缘厚度的1/3；该内部隔板14由金属铜制成。

在底板6上设有下种口12，排种器8对应设置于下种口12的下方，通过一个接种漏斗21与下种口12相连通，在排种器8的下部设有6个排种口13。每个排种口与一个排种管相连通，每一个排种管下部设有一个对应的开沟覆土装置。在排种器8内设有离心式分种头，在排种器8下方设有为离心式分种头提供动力的调速电机19。

控制单元包括PLC控制器、触摸操作屏、速度编码器、调速电机控制器和伺服电机驱动器，速度编码器与PLC控制器的输入端相连接，PLC控制器的输出端分别与调速电机控制器和伺服电机驱动器对应连接，调速电机控制器与调速电机19对应连接，伺服电机驱动器与伺服电机18对应连接。

其中，伺服电机18的使用，能够实现分种盘转速的精确控制，也可用步进电机代替伺服电机，但步进电机精确控制分种盘转速的功能不如伺服电机，比使用伺服电机时产生的误差大，但效果也明显优于现有的机械式控制。而对离心式分种头的转速要求不需像分种盘转速那么精确，因此调速电机19使用一般调速电机、步进电机或伺服电机均可。

实施例2：与实施例1的不同之处在于，内部隔板14的上边缘厚度为其下边缘厚度的1/5；排种器8的下部设有4个排种口，每个排种口与一个排种管相连通，每一个排种管下部设有一个对应的开沟覆土装置。

实施例3：与实施例1的不同之处在于，内部隔板14的上边缘厚度为其下边缘厚度的1/4。

本发明用于小区条播机的蜂窝式分种机构的工作方式如下：

首先将待播种子经由下种漏斗1倒入储种筒2内，由于储种筒2的下边缘卡合在锥体的凹槽20内，此时种子被留在储种筒2中，不会下落。在开沟器到达起播线时操作员按下提升手柄15，提升手柄15以支撑杆17为支点带动固定在储种筒2上的环状固定件16，撬起储种筒2，储种筒2内的种子沿着锥体5的表面落下，并均匀散布在双排蜂窝式分种盘4的内外格盘的种子格内，并随着双排蜂窝式分种盘4的转动从底板的下种口12落下，经接种漏斗21进入排种器8内，在排种器8内设有离心式分种头，排种器8下部设有一定数量的排种口13，离心式分种头将种子均匀分布到每个排种口，每个排种口连接一个排种管，每一个排种管下部设有一个对应的开沟覆土装置，种子下落后经由开沟覆土装置播种到试验小区内。

现有的采用单排分种盘的小区条播机，在播种大粒、圆粒种子（如黄豆）时，由于条播机行走、分种盘旋转采用机械式控制，种子在分种盘内由于离心力的作用，会集中在分种盘的外缘，导致种子在下种口边缘堆积，使得下种速度、下种量不均匀。另外由于条播机行走时的震动、颠簸，会使种子格内的种子产生位移、跳跃，有些种子会散落到已经经过下种口的空种子格内，使得在走完规定行长后，分种盘内仍有待播的种子，造成行长无法控制，进而使小区实验的基本苗减少，直接影响到实验结果的准确性。而本发明采用的双排蜂窝式分种盘，能够使种子在分种盘内的外圈格盘和内圈格盘中均匀分布，不会因离心力的作用使种子都堆积到分种盘的外缘，经过下种口时不会产生堆积，使得下种速度、下种量更加均匀，也能够有效避免因震动、颠簸而产生的种子大幅位移和跳跃，使得播种行长控制更为精准。

本发明双排蜂窝式播种盘较现有的分种盘在单位面积内分种的均匀度更高，使行间、行内的播种更均匀，避免了分种盘转动时由于离心力及播种机在田间行走时的颠簸而造成的分种盘内的种子的较大位移，特别是对大粒、圆粒和极小粒种子，如黄豆、绿豆、油菜等作物有明显的均匀分种效果，适用范围更加广泛。

通过速度编码器读取小区条播机的行驶速度及行驶距离，并把条播机行驶速度数字化并传输给PLC控制系统，PLC控制系统通过对速度编码器采集的速度数据进行计算处理，并通过伺服驱动器、速度控制器对双排蜂窝式分种盘和排种器的驱动电机（伺服电机和调速电机）下达指令，控制双排蜂窝式分种盘和离心式分种头的转速，可以做到信息传输零误差。而现有的机械式条播机则是通过地轮读取行驶速度后再通过链轮、链条、塔形齿轮、皮带传输给分种盘使其做出反应，容易产生较大的误差，造成分种不均匀、行长控制不准确。本发明采用速度编码器采集条播机行驶速度和行驶距离，条播机行走速度信号和小区设定行长信号通过PLC的内部程序计算，并输出一个变化的脉冲信号，该变化的脉冲信号能根据条播机的行驶速度来控制双排蜂窝式分种盘的转速，使双排蜂窝式分种盘的速度和条播机的行驶速度保持一致，即根据行走速度自动跟踪、调节分种盘转速，从而控制播种量、精确行长。采用本发明双排蜂窝式分种盘的小区条播机可以实现3～50m任意行长的无极设定并且可根据条播机的行走速度自动进行跟踪，实现播种行长的精确控制，行长控制的误差能够减小至1～3cm。

本发明由一台驱动电机独立控制双排蜂窝式分种盘，双排蜂窝式分种盘转动动能由一台伺服电机独立提供，独立的电机控制直接受命于PLC控制器，不受任何其他模块的干扰。伺服电机的使用使得分种盘转动速度和幅度更为匀速、精确，从而提高了行内、行间播种均匀度，使行长控制更精准。

使用安装有实施例1蜂窝式分种机构的小区条播机分别进行小麦、黄豆、油菜种子播种试验，用以检测分种的均匀度及行长控制的精准度，试验过程如下。

（1）小麦种子播种试验

取200克小麦种子，规定播种行长为5米，将种子放入下种漏斗中，启动小区条播机，在在开沟器到达起播线时，操作员按下提升手柄15，撬起储种筒2，储种筒2内的种子沿着锥体5的表面落下，并均匀散布在双排蜂窝式分种盘4的内外格盘的种子格内，并随着双排蜂窝式分种盘4的转动从底板的下种口12落下，经接种漏斗21进入排种器8内，排种器8内部的离心式分种头将种子均匀分布到6个排种口，每个排种口中的种子经由排种管下落至开沟覆土装置，在每个开沟覆土装置的出口处用塑料袋承接住下落的种子，小区条播机在分种盘内种子落完时停止，并记录如下数据：实际播种的行长（自起播线开始至小区条播机停止时开沟覆土装置的出口对应的地面位置）；称量每个排种口落出的种子重量。试验重复进行三次，结果如下表1所示。

（2）黄豆种子播种试验

取200g黄豆种子，规定行长为4.2m，试验过程与小麦播种试验相同，试验结果如下表2所示。

（3）油菜种子播种试验

取200g油菜种子，规定行长为8.5m，试验过程与小麦播种试验相同，试验结果如下表3所示。

由以上试验结果可以看出：

1.安装有本发明蜂窝式分种机构的小区条播机，结合小区条播机的无级行走控制，能够实现精确的行长控制，实际播种的行长与规定行长之间的误差能够精确到1～3cm，而现有的机械式小区条播机的行长控制误差在50～80cm，可见本发明在行长控制上取得了极其显著的进步。

2.每个排种口排出的种子重量之间的误差在1～2g，即每行所播种子的重量基本相同，使行间播种的均匀度大幅提高，有利于提高育种实验结果的准确性。

3.采用本发明双排蜂窝式分种盘的小区条播机，能够实现极小粒种子的播种，如油菜种子，其播种均匀度同样极高，并且同样可以精确控制播种行长，而现有的小区条播机是无法对油菜这样极小粒的种子进行播种的；也能够实现对大粒、圆粒种子的均匀播种，如黄豆种子，现有的小区条播机在播种黄豆等大粒、圆粒种子时，无法实现均匀分种、容易产生漏播，而本发明克服了这些难题，实现了大粒种子的均匀播种和精确的行长控制，并且避免了漏播。

另外，使用安装有实施例1蜂窝式分种机构的小区条播机在地毯草上进行小麦播种模拟试验，播种过程中让小麦种子从开沟覆土装置的出口处落在地毯草上，观察行间、行内种子的散落情况。如图9所示，可见行间、行内种子散落均匀，能够保证行内播种的均匀度。由此可见，采用本发明蜂窝式分种机构的小区条播机能够精确实现小区内定量播种，且行间、行内播种均匀，误差极小，能够完全能够满足小区育种实验对精确播种的要求。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (9)

1.一种用于小区条播机的蜂窝式分种机构，包括储种单元和分种单元，其特征在于，

所述储种单元包括下种漏斗、储种筒和锥体套管，所述下种漏斗的下部开口与所述储种筒的上部开口对接连通，所述锥体套管与所述储种筒共轴安装；

所述分种单元包括双排蜂窝式分种盘、锥体、同心轴、排种器和用于与条播机机架对接安装的底板，所述双排蜂窝式分种盘安装在所述底板上，包括依次相邻的内圈格盘、外圈格盘和外部挡板；所述锥体通过所述同心轴套装在所述双排蜂窝式分种盘上，所述同心轴贯穿所述底板、所述双排蜂窝式分种盘和所述锥体的轴心，所述同心轴的顶部套接于所述锥体套管内；在所述底板上设有下种口，所述排种器对应设置于所述下种口的下方，通过一个接种漏斗与所述下种口相连通，在所述排种器的下部设有排种口。

2.根据权利要求1所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，所述双排蜂窝式分种盘的外圈格盘与内圈格盘分别由内部隔板间隔成均匀分布的种子格，所述内部隔板的厚度自下向上逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，所述内部隔板的上边缘厚度为其下边缘厚度的1/5～1/3。

4.根据权利要求2所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，所述内部隔板由金属铜制成。

5.根据权利要求1所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，在所述锥体的上部与所述储种筒接触的位置设有凹槽，所述储种筒的下边缘卡合在所述凹槽内。

6.根据权利要求1所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，所述储种单元还包括用于将所述储种筒和所述下种漏斗抬起的提升手柄，所述提升手柄的一端设有环状固定件，所述环状固定件固定于所述储种筒的外壁上，使所述提升手柄与所述储种筒固定连接；在所述提升手柄的下部设有支撑杆，所述支撑杆与所述提升手柄铰接。

7.根据权利要求1所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，在所述同心轴的下端安装有为同心轴提供转动动力的伺服电机。

8.根据权利要求7所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，在所述排种器内设有离心式分种头，在所述排种器下方设有为所述离心式分种头提供动力的调速电机。

9.根据权利要求8所述的用于小区条播机的蜂窝式分种机构，其特征在于，该蜂窝式分种机构还包括控制单元，该控制单元包括PLC控制器、触摸操作屏、速度编码器、调速电机控制器和伺服电机驱动器，所述速度编码器与所述PLC控制器的输入端相连接，所述PLC控制器的输出端分别与调速电机控制器和伺服电机驱动器对应连接，所述调速电机控制器与所述调速电机对应连接，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机对应连接。