CN105379477B - 一种通用型震荡式自定位播种机及播种方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通用型震荡式自定位播种机，包括存种箱，其特征是：所述存种箱的下端设置有固定法兰，所述固定法兰连接导向轴，所述导向轴的外侧环套有下种管，所述下种管下端连通破土锥，所述破土锥上设置有破土锥锥刃，所述破土锥内设置有存种块，所述存种块的一侧开口，所述下种管上设置有从动轮，所述从动轮通过传送带连接传动齿轮，所述传动齿轮通过传动轴一连接动力齿轮，所述动力齿轮通过传动轴二连接凸轮，所述凸轮与敲击锤接触，所述敲击锤铰接在敲击轴上，所述敲击锤通过弹簧连接存种箱。本发明的播种机适用于所有尺寸的种子，可以通过调节应用于多种尺寸的种子。

Description

一种通用型震荡式自定位播种机及播种方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体地讲，涉及一种通用型震荡式自定位播种机及播种方法。

背景技术

现有的播种机有很多种，但是，大多数功能单一，存在很多缺陷，例如，现有的播种机无法适用于所有尺寸的种子，无法通过调节应用于其他尺寸的种子；无法满足播种过程中需要间隔固定距离固定时间实现依次下种；无法实现可控的将种子播种至土壤固定深度，无法实现播种过程中尽量少的破坏地表土壤；无法做到精准的下种防止播种过程中种子散落。此为现有技术的不足之处。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种通用型震荡式自定位播种机及播种方法，实现自定位精准下种，实现可控的将种子播种至土壤固定深度。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种通用型震荡式自定位播种机，包括存种箱，其特征是：所述存种箱的下端连接下种管，所述下种管通过固定法兰连通能够旋转的导向轴，所述导向轴下端连通破土锥，所述破土锥上设置有破土锥锥刃，所述破土锥内设置有存种块，所述破土锥的锥壁上设置有开口，所述开口位于所述存种块的上侧，所述下种管上设置有从动轮，所述从动轮通过传送带连接传动齿轮，所述传动齿轮通过传动轴一连接动力齿轮，所述动力齿轮通过传动轴二连接凸轮，所述凸轮与敲击锤接触，所述敲击锤铰接在敲击轴上，所述敲击锤通过敲击弹簧连接存种箱；所述存种箱内设置有下种盘，所述下种盘上设置有落种孔，所述落种孔上侧设置有落种挡片，所述落种挡片设置于落种挡片支架上，所述落种挡片支架连接螺杆，所述螺杆穿过螺纹固定块，所述螺杆的一端连接转动手柄；所述存种箱的下端设置有保护罩，所述保护罩上设置有上轴承和下轴承，所述上轴承通过防震弹簧连接所述固定法兰；所述开口处设置有护种挡片，所述护种挡片铰接在所述破土锥锥刃之间的销轴上，所述护种挡片的一侧连接有挡块；所述传动轴二上设置有上棘轮和下棘轮，所述上棘轮和下棘轮单向啮合。

作为对本技术方案的进一步限定，所述凸轮采用平面凸轮。

一种使用权利要求1的通用型震荡式自定位播种机的播种方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)转动转动手柄调整落种挡片与落种孔的相对位置，控制落种孔留下的孔洞的大小，选定该次播种需要的尺寸；

(2)之后开动驱动电机，调整驱动电机转动速度，通过转速的控制确定动力齿轮传动至凸轮的转速，从而控制敲击锤敲击存种箱的频率，从而控制落种的频率，通过下棘轮、上棘轮之间单向啮合确保在驱动电机正转、破土锥下行时发生敲击，种子穿过下种管和导向轴落在存种块上，而在驱动电机反转破土锥上行时下棘轮、上棘轮不再啮合，敲击锤不再敲击；

(3)通过传动齿轮和传送带将驱动电机动力传至破土锥，开始破土播种，在破土锥下行中护种挡片遮挡在开口处，护种挡片护住种子不接触土壤，带动种子同步下行，当达到设定深度，驱动电机反转，破土锥上行，护种挡片在泥土推动下围绕销轴转动，种子接触泥土，在阻力下留在该位置，从而实现播种。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的播种机适用于所有尺寸的种子，可以通过调节应用于多种尺寸的种子；满足了播种过程中间隔固定距离固定时间实现依次下种；实现可控的将种子播种至土壤固定深度，实现播种过程中尽量少的破坏地表土壤；做到了精准的下种且防止播种过程中种子散落。本发明可适用于手持式播种、畜用播种及机用播种。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的存种块、销轴、护种挡片和挡块的局部放大图。

图3为本发明的下种盘的局部放大图。

图4为本发明的平面凸轮轮廓计算原理示意图。

图中，1、存种箱，2、敲击锤，3、敲击弹簧，4、敲击轴，5、凸轮，6、上棘轮，7、下棘轮，8、动力齿轮，9、传动轴一，10、传动齿轮，11、传动带，12、从动轮，13、下轴承，14、破土锥，15、破土锥锥刃，16、下种管，17、导向轴，18、上轴承，19、防震弹簧，20、固定法兰，21、保护罩，22、转动手柄，23、销轴，24、护种挡片，25、存种块，26、传动轴二，27、锥壁，28、落种挡片，29、落种孔，30、螺杆，31、螺纹固定块，32、落种挡片支架，33、挡块，34、下种盘，35、开口，36、驱动电机。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1-图4，本发明包括存种箱1，所述存种箱1的下端设置有下种管16，所述下种管16通过固定法兰20连通能够旋转的导向轴17，所述导向轴17下端连通破土锥14，所述破土锥14上设置有破土锥锥刃15，所述破土锥14内设置有存种块25，所述破土锥14的锥壁上设置有开口37，所述开口37位于所述存种块25的上侧，所述下种管6上设置有从动轮12，所述从动轮12通过传送带11连接传动齿轮10，所述传动齿轮10通过传动轴一9连接动力齿轮8，所述动力齿轮8通过传动轴二26连接凸轮5，所述凸轮5与敲击锤4接触，所述敲击锤2铰接在敲击轴4上，所述的敲击锤2可以绕敲击轴4转动，所述敲击锤4通过敲击弹簧3连接存种箱1，所述的敲击锤2为7字形。动力齿轮8连接驱动电机36，敲击轴4可以固定在存种箱1上。

所述存种箱1内设置有下种盘34，所述下种盘34上均匀设置有落种孔29，所述落种孔29上侧设置有落种挡片28，所述落种挡片28设置于落种挡片支架32上，所述落种挡片支架32连接螺杆30，所述螺杆30穿过螺纹固定块31，所述螺杆30的一端连接转动手柄22。所述的存种箱1为圆筒状，所述的落种挡片28均匀分布在落种孔29上侧，通过转动转动手柄22，固定在螺纹固定块31上的螺杆30实现伸缩，调节落种挡片28与落种孔29的相对位置，从而控制落种孔29留下的孔洞的大小。

所述存种箱1的下端设置有保护罩21，所述保护罩21上设置有上轴承18和下轴承13，所述上轴承18通过防震弹簧19连接所述固定法兰20。

所述开口35处设置有护种挡片24，所述护种挡片24铰接在所述破土锥锥刃15之间的销轴23上，所述的护种挡片24后侧设有挡块33。护种挡片24可以围绕销轴23转动，在挡块33作用下保证护种挡片24不会向后转动。

所述传动轴二26上设置有上棘轮6和下棘轮7，所述上棘轮6和下棘轮7单向啮合。

本发明的播种方法如下：

(1)转动转动手柄22调整落种挡片28与落种孔29的相对位置，控制落种孔29留下的孔洞的大小，选定该次播种需要的尺寸；

(2)之后开动驱动电机36，调整驱动电机转动速度，通过转速的控制确定动力齿轮8传动至凸轮5的转速，从而控制敲击锤2敲击存种箱1的频率，从而控制落种的频率，通过下棘轮7、上棘轮6之间单向啮合确保在驱动电机36正转、破土锥14下行时发生敲击，种子穿过下种管16和导向轴17落在存种块25上，而在驱动电机36反转破土锥14上行时下棘轮7、上棘轮6不再啮合，敲击锤2不再敲击；

(3)通过传动齿轮10和传送带11将驱动电机36动力传至破土锥14，开始破土播种，破土锥14下行，在破土锥14下行过程中护种挡片26遮挡在开口35处，在破种锥14转动过程中护住种子不接触土壤，当达到设定深度，驱动电机36反转，破土锥14上行，护种挡片24在泥土推动下围绕销轴23转动，种子接触泥土，在阻力下留在该位置，从而实现播种。

凸轮5采用平面凸轮。

平面凸轮采用如下制作步骤：

(1)依据滚子测量法获取凸轮轮廓曲线的坐标数组以及滚子轴心轨迹的坐标数组；

(2)根据凸轮轮廓曲线上的一个点的坐标值M(X1,Y1)以及该点对应的滚子轴心的坐标值S(X2,Y2)，推算圆形切削刀具旋转中心相对于凸轮旋转轴心的一个相应点的坐标值，具体做法为：

连接凸轮轮廓曲线上的点M和该点对应的滚子轴心点S，形成的线段即滚子半径R，以点M为起始点，沿滚子半径R延伸旋转刀具半径r的距离获得的点即为旋转刀具的中心点N(X3,Y3)，其中，M(X1,Y1)、S(X2,Y2)和N(X3,Y3)处于同一坐标系XOY中，坐标系XOY以凸轮轮廓曲线的轴心为原点O，以水平方向为X轴，以垂直方向为Y轴；

(3)重复步骤(2)，得到对应于整个凸轮轮廓曲线的切削刀具旋转中心的相对运动曲线；

(4)使切削刀具按照上述相对运动曲线产生运动在凸轮加工设备上对凸轮进行加工。

所述步骤(2)包括如下步骤：

(2.1)计算所述切削刀具旋转中心点N的横向坐标为：

X3＝X1-r/R*∣X2-X1∣当X1>X2时

或者

X3＝X1+r/R*∣X2-X1∣当X1<X2时；

(2.2)计算所述切削刀具旋转中心点N的纵坐标为：

Y3＝Y1-r/R*∣Y2-Y1∣当Y1>Y2时

或者

Y3＝Y1+r/R*∣Y2-Y1∣当Y1<Y2时；

(2.3)获取所述切削刀具旋转中心的坐标值N(X3,Y3)。

对所述步骤(4)加工出的凸轮进行精度评估，具体步骤如下：

(4.1)计算所述相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间的距离以及相邻两点连线的斜率，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个连线距离L_i和n个斜率θ_i,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θ_i是指相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线L_i相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：已知相对运动曲线角坐标之差为φ的相邻两点的坐标N_i(x,y)和N_i+1(x,y),计算该相邻两点与原点O(0,0)的距离为n_i和n_i+1，该相邻两点与原点O组成三角形，根据三角形的边长计算公式，已知三角形两边的长度以及该三角形两边的夹角φ，很容易计算出三角形另一个边的长度，该长度即是相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线L_i的长度：

L_i＝(n_i ²+n_i+1 ²-2*n_i*n_i+1*cosφ)^1/2；i为整数；

θ_i＝|((N_i+1(y)-N_i(y))/(N_i+1(x)-N_i(x))|；其中，N_i+1(y)表示点N_i+1的Y轴向坐标，N_i(y)表示点N_i的Y轴向坐标，N_i+1(x)表示点N_i+1的X轴向坐标,N_i(x)表示点N_i的X轴向坐标；

(4.2)计算切削刀具完成角坐标之差为φ的相邻两点加工的实际位移距离以及该实际位移距离的斜率θ_i’，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个实际位移线路L_i’和n个斜率θ_i’,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θ_i’指实际位移线路L_i’相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：切削刀具沿相对运动曲线的从点N_i(x,y)移动到点N_i+1(x,y)过程中,N_i(x,y)和点N_i+1(x,y)角坐标之差为φ，X轴向编码器记录了X轴向驱动电机的旋转转数，Y轴向编码器记录了Y轴向驱动电机的旋转转数，根据X轴向驱动电机的旋转转数计算X轴向驱动电机的位移h_i，根据Y轴向驱动电机的旋转转数计算Y轴向驱动电机的位移k_i,实际位移线路L_i’＝(h_i ²+k_i ²)^1/2，倾斜角度θ_i’的斜率为k_i/h_i；

(4.3)将计算出的相邻两点之间的距离L_i与计算出的对应相邻两点的实际位移线路L_i’进行比较，得出每对相邻两点的位移切削误差：

ΔL_i＝L_i-L_i’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；

(4.4)将计算出的相邻两点之间的斜率θ_i与测量出的对应相邻两点的实际斜率θ_i’进行比较，得出每对相邻两点的斜率切削误差：

Δθ_i＝θ_i-θ_i’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；

(4.5)计算总的位移切削误差和斜率切削误差：

ZL＝|ΔL₁|+|ΔL₂|+...+|ΔL_n|；n为相邻点的总个数；

Zθ＝|Δθ₁|+|Δθ₂|+...+|Δθ_n|；n为相邻点的总个数；

(4.6)计算位移切削的平均误差和斜率切削的平均误差：

PL＝(|ΔL₁|+|ΔL₂|+...+|ΔL_n|)/n；n为相邻点的总个数；

Pθ＝(|Δθ₁|+|Δθ₂|+...+|Δθ_n|)/n；n为相邻点的总个数。

所述步骤(4.1)中的角坐标之差为φ为一个恒量。

所述凸轮加工设备采用数控加工中心，数控加工中心采用现有的产品，切削刀具采用铣刀，在此不再赘述，所述数控加工中心的X轴向驱动电机上设置有X轴向编码器，所述数控加工中心的Y轴向驱动电机上设置有Y轴向编码器。

Claims (3)

1.一种通用型震荡式自定位播种机，包括存种箱，其特征是：所述存种箱的下端连接下种管，所述下种管通过固定法兰连通能够旋转的导向轴，所述导向轴下端连通破土锥，所述破土锥上设置有破土锥锥刃，所述破土锥内设置有存种块，所述破土锥的锥壁上设置有开口，所述开口位于所述存种块的上侧，所述下种管上设置有从动轮，所述从动轮通过传送带连接传动齿轮，所述传动齿轮通过传动轴一连接动力齿轮，所述动力齿轮通过传动轴二连接凸轮，所述凸轮与敲击锤接触，所述敲击锤铰接在敲击轴上，所述敲击锤通过敲击弹簧连接存种箱；所述存种箱内设置有下种盘，所述下种盘上设置有落种孔，所述落种孔上侧设置有落种挡片，所述落种挡片设置于落种挡片支架上，所述落种挡片支架连接螺杆，所述螺杆穿过螺纹固定块，所述螺杆的一端连接转动手柄；所述存种箱的下端设置有保护罩，所述保护罩上设置有上轴承和下轴承，所述上轴承通过防震弹簧连接所述固定法兰；所述开口处设置有护种挡片，所述护种挡片铰接在所述破土锥锥刃之间的销轴上，所述护种挡片的一侧连接有挡块；所述传动轴二上设置有上棘轮和下棘轮，所述上棘轮和下棘轮单向啮合。

2.根据权利要求1所述的通用型震荡式自定位播种机，其特征是：所述凸轮采用平面凸轮。

3.一种使用权利要求1的通用型震荡式自定位播种机的播种方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)转动转动手柄调整落种挡片与落种孔的相对位置，控制落种孔留下的孔洞的大小，选定该次播种需要的尺寸；

(2)之后开动驱动电机，调整驱动电机转动速度，通过转速的控制确定动力齿轮传动至凸轮的转速，从而控制敲击锤敲击存种箱的频率，从而控制落种的频率，通过下棘轮、上棘轮之间单向啮合确保在驱动电机正转、破土锥下行时发生敲击，种子穿过下种管和导向轴落在存种块上，而在驱动电机反转破土锥上行时下棘轮、上棘轮不再啮合，敲击锤不再敲击；

(3)通过传动齿轮和传送带将驱动电机动力传至破土锥，开始破土播种，在破土锥下行中护种挡片遮挡在开口处，护种挡片护住种子不接触土壤，带动种子同步下行，当达到设定深度，驱动电机反转，破土锥上行，护种挡片在泥土推动下围绕销轴转动，种子接触泥土，在阻力下留在该位置，从而实现播种。