CN107966312B - 种子弹跳测试试验台 - Google Patents

Abstract

为了解决目前种子弹跳测试没有专门试验台、现有测试方法试验条件控制困难、试验数据采集困难、试验场所固定、设备昂贵等问题，本发明公开了一种种子弹跳测试试验台，包括输送机构，输送机构的输送带上安装带有土槽角度调节机构的土槽，通过旋转角度调节螺母使土槽产生所需方向的各种角度；输送机构一侧安装种子投放机构和液体喷洒机构，输送机构另一侧设置高速摄像机，可以准确控制不同种子类型、不同前进速度、不同排种器转速、不同喷水量、不同投种高度、不同喷水高度、不同土壤含水率、不同土壤粒度、不同土槽倾角等因素，考察这些因素对种子弹跳和位置变异影响，可操作性强、体积小，可以在任何合适的地方进行试验，方便可靠。

Description

种子弹跳测试试验台

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，涉及一种种子弹跳测试试验台。

背景技术

随着精密播种技术的不断深入发展，人们对精密播种精确性要求越来越高，关于精密播种的研究也越来越深入。精密播种能够控制种子在田间的位置，从而使粒距相等、播深一致，精密播种依靠精密播种机实现。精密播种机的核心是精密排种器，精密排种器是通过排种元件对种子的体积、质量、数量和流量等项物理量进行控制，从而实现对排种量的精确控制，但不同排种器在控制过程中会出现漏播、重播、伤种等，影响播种精度。当然精密排种器不是影响精密播种的唯一因素，播种精度还与种子下落过程中与输种管的碰撞，种子在种沟底部的滚动弹跳，种沟壁上的土壤回落，覆土过程中随土流的运动等有关。总结起来，影响精密播种的因素很多，如：排种器类型、输种管类型和长度、投种高度、机具作业速度、地表秸秆覆盖情况、土壤含水率、土壤粒度、种沟情况等。

为了准确研究每个因素对精密播种的影响，通过设计试验台进行室内试验是一种可行的手段，试验台的优势在于可以不受农时的影响，可以准确控制各个因素，降低测试成本、缩短各参数设计周期。目前，研究者们的目光大多集中在排种器的研究上，研制了多种不同类型的排种器试验台，用来研究影响排种器的因素，为排种器的改进和优化提供数据支撑，但是这种试验台不能研究土壤相关参数、种沟形貌等对播种的影响。现在还没有专门针对种子下落过程中与土壤发生弹跳滚动的专门试验台，现有的一些种子弹跳测试试验都是用土槽试验车或者直接进行田间试验测试，这种测试方法存在以下问题：1、试验条件控制起来比较困难，如土壤粒度、种沟倾角、机具振动等因素；2、进行土槽或田间试验，数据采集困难，尤其在田间，受环境因素干扰大；3、试验场所固定，必须在土槽或田间，而在田间又受季节影响非常大只能春季播种时试验；4、试验设备昂贵，为做种子弹跳试验购买土槽试验车或专用播种机，代价太高。

发明内容

本发明为了解决目前种子弹跳测试没有专门试验台，现有测试方法试验条件控制困难、试验数据采集困难、试验场所固定、设备昂贵等问题，提供了一种测试不同种子类型、不同前进速度、不同排种器转速、不同喷水量、不同投种高度、不同喷水高度、不同土壤含水率、不同土壤粒度、不同土槽倾角等因素对种子弹跳和位置变异影响的种子弹跳测试试验台，以达到试验条件可控、试验数据易采集、移动运输方便、设备加工制造成本低廉的目的。

本发明是通过如下方案实现的：

种子弹跳测试试验台，包括一个输送机构，输送机构包括一个水平方向设置的输送带，输送带的带面上设置有一个带有土槽角度调节机构的土槽，测试时，输送带正转带动土槽从前向后运动，测试结束后，输送带反转带动土槽从后向前退回，土槽内盛放有土壤，土槽角度调节机构可调节土槽在水平面上的倾斜角度，输送带的一侧且位于土槽的上方设置有一个高度可调节的、用于向土槽中的土壤喷洒液体的液体喷洒机构，液体喷洒机构中的扇形喷头的喷嘴对准土槽中的土壤，液体喷洒机构的同侧设置有一个高度可调节的、向土槽中的土壤投放种子的种子投放机构，种子投放机构中的排种器的排种口对准土槽中的土壤，种子投放机构和液体喷洒机构是沿输送带的输送方向从前向后依次设置的，输送带的另一侧设置有一个高度可调节的高速摄像机，高速摄像机的摄像头对准排种器排种口正下方的土壤。

进一步的技术方案包括：

所述的输送机构还包括一个机架，机架包括两个相互平行的水平方向设置的机架横梁，每个机架横梁的前后两端各焊接有一个竖直方向的机架立腿，两个机架横梁后端各自的机架立腿之间焊接有两根立腿横梁，两个机架横梁前端各自的机架立腿之间也焊接有两根立腿横梁，一个调速电机固定在两个机架横梁后端的两根立腿横梁上，1号输送滚筒通过两个带座的外球面轴承固定在机架的两个机架横梁的前端，2号输送滚筒通过两个带座的外球面轴承固定在机架的两个机架横梁的后端，且1号输送滚筒和2号输送滚筒均与两个机架横梁在水平面上垂直，1号输送滚筒和2号输送滚筒均与四个机架立腿在竖直面上垂直，调速电机的输出轴通过键直接连接一个大皮带轮，大皮带轮与一个安装在2号输送滚筒一端的小皮带轮通过一个V型皮带连接，调速电机的动力通过大皮带轮经V型皮带传递给小皮带轮，小皮带轮与大皮带轮位于输送带的同侧，输送带设置在1号输送滚筒和2号输送滚筒之间。

所述的土槽为一个四个边角带有螺纹孔的上部开口底部封闭的矩形槽，土槽角度调节机构包括1号角度数显表、2号角度数显表和四个结构相同的角度调节螺母，角度调节螺母包括一个球槽座和一个螺纹柱，球槽座的下端面为平面，球槽座的上端面中心处上有一个向下凹陷的球形槽，螺纹柱的一端为球面，螺纹柱的另一端加工了与土槽四个边角的螺纹孔配套的螺纹，螺纹柱的球面安装在球槽座的球形槽中，螺纹柱上的螺纹与土槽四个边角的螺纹孔螺纹连接，螺纹柱在球槽座的球形槽中可以自由转动，1号角度数显表和2号角度数显表分别固定安装在土槽相邻的两个边框的上端面上。

所述的液体喷洒机构还包括1号支架座、单杆支架、扇形喷头、万向竹节管、流量控制阀、微型隔膜泵、进水软管和水箱，所述的单杆支架为悬臂结构件，单杆支架由一根竖直的单杆支架立柱和一根水平的单杆支架悬臂组成，单杆支架悬臂的一端焊接在单杆支架立柱的上端，1号支架座为中空的方管结构，1号支架座下端面竖直焊接在机架的一个机架横梁的上端面上，单杆支架的单杆支架立柱安装在1号支架座中，1号支架座的侧面安装有两个紧固螺栓，用于固定单杆支架在竖直方向的位置，单杆支架中的单杆支架悬臂的上端面上固定安装微型隔膜泵，微型隔膜泵的出水口通过流量控制阀与万向竹节管的一端连接，万向竹节管的另一端与扇形喷头的进水口连接，微型隔膜泵的进水口与进水软管的一端连接，进水软管的另一端插入水箱中。

所述的种子投放机构，还包括2号支架座、3号支架座、双杆支架、液压马达和排种器，所述的双杆支架为双悬臂结构件，双杆支架由两根竖直的双杆支架立柱、两根水平且相互平行的双杆支架悬臂和两根水平且相互平行的双杆支架横梁组成，两根双杆支架悬臂的一端分别焊接在对应的双杆支架立柱的上端，两根双杆支架悬臂的另一端之间焊接有一根双杆支架横梁，两根双杆支架悬臂的中部之间焊接有另一根双杆支架横梁，2号支架座和3号支架座均为中空的方管结构，双杆支架的两根双杆支架立柱分别安装在2号支架座和3号支架座中，2号支架座的下端面和3号支架座的下端面竖直焊接在机架的一个机架横梁的上端面上，2号支架座和3号支架座的侧面各安装两个紧固螺栓，用于固定双杆支架在竖直方向的位置，双杆支架端部的双杆支架横梁上通过螺栓安装排种器，双杆支架中部的双杆支架横梁下端面通过螺栓安装液压马达，液压马达的输出轴通过联轴器连到排种器的排种轴上。

本发明的优势在于：

本发明种子弹跳测试试验台可以准确控制不同种子类型、不同前进速度、不同排种器转速、不同喷水量、不同投种高度、不同喷水高度、不同土壤含水率、不同土壤粒度、不同土槽倾角等因素，考察这些因素对种子弹跳和位置变异影响。通过更换排种器实现控制投放的种子类型，通过调节调速电机转速控制输送带的速度进而控制前进速度，通过控制液压马达控制排种器的转速，通过控制微型隔膜泵控制喷水量，通过调节双杆支架在2号支架座和3号支架座中的位置控制投种高度，通过调节单杆支架在1号支架座中的位置控制喷水高度，通过更换土槽中的土壤控制土壤含水率和土壤粒度，通过调节土槽的四个角度调节螺母控制土槽的倾角。本发明种子弹跳测试试验台可操作性强、体积小，可以在任何合适的地方进行试验，方便可靠，解决了目前种子弹跳测试没有专门试验台，现有测试方法试验条件控制困难、试验数据采集困难、试验场所固定、设备昂贵等问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的种子弹跳测试试验台的结构示意图；

图2为本发明所述的种子弹跳测试试验台中输送机构的结构示意图；

图3为本发明所述的种子弹跳测试试验台中土槽和土槽角度调节机构的结构示意图；

图4为本发明所述的种子弹跳测试试验台中的角度调节螺母运动过程的剖面示意图；

图5为本发明所述的种子弹跳测试试验台的液体喷洒机构的结构示意图；

图6为本发明所述的种子弹跳测试试验台的种子投放机构的结构示意图。

图中：1.输送机构，2.土槽，3.土槽角度调节机构，4.液体喷洒机构，5.种子投放机构，6.高速摄像机，7.机架，8.调速电机，9.大皮带轮，10.V型皮带，11.小皮带轮，12.1号输送滚筒，13.输送带，14.2号输送滚筒，15.角度调节螺母，16.1号角度数显表，17.2号角度数显表，18.螺纹柱，19.球槽座，20.1号支架座，21.单杆支架，22.扇形喷头，23.万向竹节管，24.流量控制阀，25.微型隔膜泵，26.进水软管，27.水箱，28.2号支架座，29.3号支架座，30.双杆支架，31.液压马达，32.排种器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，本发明种子弹跳测试试验台是由输送机构1、土槽2、土槽角度调节机构3、液体喷洒机构4、种子投放机构5和高速摄像机6组成。

参阅图2，所述的输送机构1包括机架7、调速电机8、大皮带轮9、V型皮带10、小皮带轮11、1号输送滚筒12、输送带13和2号输送滚筒14。

所述的机架7为一框架式结构件，包括两个相互平行的水平方向设置的机架横梁，每个机架横梁的前后两端各焊接有一个竖直方向的机架立腿，两个机架横梁后端各自的机架立腿之间焊接有两根立腿横梁，两个机架横梁前端各自的机架立腿之间也焊接有两根立腿横梁，一个调速电机8固定在两个机架横梁后端的两根立腿横梁上，1号输送滚筒12通过两个带座的外球面轴承固定在机架7的两个机架横梁的前端，2号输送滚筒14通过两个带座的外球面轴承固定在机架7的两个机架横梁的后端，且1号输送滚筒12和2号输送滚筒14均与两个机架横梁在水平面上垂直，1号输送滚筒12和2号输送滚筒14均与四个机架立腿在竖直面上垂直，调速电机8的输出轴通过键直接连接一个大皮带轮9，大皮带轮9与一个安装在2号输送滚筒14一端的小皮带轮11通过一个V型皮带10连接，调速电机8的动力通过大皮带轮9经V型皮带10传递给小皮带轮11，小皮带轮11与大皮带轮9位于输送带13的同侧，输送带13设置在1号输送滚筒12和2号输送滚筒14之间。

参阅图3，所述的土槽2为一个四个角带有螺纹孔的上部开口底部封闭的矩形槽，由厚度为50-80mm的长方形板在中间开出一个深度为31-60mm的槽形成的，边框的宽为31-60mm，土槽2的四个边角各加工一个直径为15-20mm的螺纹孔。在试验时，土槽2用来填充不同粒度和不同土壤含水率的土壤，观察和测量种子落在土壤表面时产生的弹跳和滚动数据。

所述的土槽角度调节机构3包括1号角度数显表16、2号角度数显表17和四个结构相同的角度调节螺母15，四个角度调节螺母15分别安装在土槽2的四个边角的螺纹孔中，可以通过旋转四个位置的角度调节螺母15使土槽2产生所需方向前后左右四个方向的各种角度。1号角度数显表16和2号角度数显表17分别安装在土槽2的后边框和右边框上，土槽2的倾斜角度可以通过1号角度数显表16和2号角度数显表17确定，1号角度数显表16用来测量左右方向的倾斜角度，2号角度数显表17用来测量前后方向的倾斜角度。

参阅图4，所述的角度调节螺母15包括一个球槽座19和一个螺纹柱18，球槽座19的下端面为水平面，球槽座19的上端面中心处上有一个向下凹陷的球形槽，螺纹柱18的一端为球面，螺纹柱18的另一端加工了与土槽2四个角的螺纹孔配套的螺纹，螺纹柱18的球面安装在球槽座19的球形槽中，螺纹柱18上的螺纹与土槽2四个边角的螺纹孔通过螺纹连接，螺纹柱18在球槽座19的球形槽中可以自由转动，转动角度为a(0≤a≤π/2)。

参阅图5，所述的液体喷洒机构4包括1号支架座20、单杆支架21、扇形喷头22、万向竹节管23、流量控制阀24、微型隔膜泵25、进水软管26和水箱27。

所述的单杆支架21为悬臂结构件，单杆支架21由一根竖直的单杆支架立柱和一根水平的单杆支架悬臂组成，单杆支架悬臂的一端焊接在单杆支架立柱的上端，1号支架座20为中空的方管结构，1号支架座20下端面竖直焊接在机架7的一个机架横梁的上端面上，单杆支架21的立柱安装在1号支架座20中，1号支架座20的侧面安装有两个紧固螺栓，用于固定单杆支架21在竖直方向的位置，单杆支架21中的单杆支架悬臂上端面上固定安装微型隔膜泵25，微型隔膜泵25的出水口通过流量控制阀24与万向竹节管23的一端连接，万向竹节管23的另一端与扇形喷头22进水口连接，微型隔膜泵25的进水口与进水软管26的一端连接，进水软管26的另一端插入水箱27中。在微型隔膜泵25的作用下，水箱27中的水依次流经进水软管26、微型隔膜泵25、流量控制阀24、万向竹节管23和扇形喷头22，最后喷洒到土槽2中的土壤上，通过调节流量控制阀24可以控制微型隔膜泵25的出水量。

参阅图6，所述的种子投放机构5包括2号支架座28、3号支架座29、双杆支架30、液压马达31和排种器32。

所述的双杆支架30为双悬臂结构件，双杆支架30由两根竖直的双杆支架立柱、两根水平的双杆支架悬臂和两根水平的双杆支架横梁组成，两根双杆支架悬臂的一端分别焊接在对应的双杆支架立柱的上端，两根双杆支架悬臂的另一端之间焊接有一根双杆支架横梁，两根双杆支架悬臂的中部之间焊接有另一根双杆支架横梁，2号支架座28和3号支架座29均为中空的方管结构，双杆支架30的两根双杆支架立柱分别安装在2号支架座28和3号支架座29中，2号支架座28的下端面和3号支架座29的下端面竖直焊接在机架7的一个机架横梁的上端面上，2号支架座28和3号支架座29的侧面各安装两个紧固螺栓，用于固定双杆支架30在竖直方向的位置，双杆支架30端部的双杆支架横梁上通过螺栓安装排种器32，排种器32的排种口竖直向下。双杆支架30中部的双杆支架横梁下端面通过螺栓安装液压马达31，液压马达31的输出轴通过联轴器连到排种器32的排种轴上。试验中可根据不同作物更换不同类型的排种器32，通过控制液压马达31输出不同转速，动力传输到排种器32，将种子投放到土槽2中的喷过水的土壤上。

以下结合附图对本发明的工作过程进行进一步阐述。

参阅图1-6，本发明种子弹跳测试试验台运转前，在土槽2中加入不同物理特性的土壤类型，通过旋转角度调节螺母15调节土槽2的倾斜角度，通过调节双杆支架30在2号支架座28和3号支架座29中的位置控制投种高度，通过调节单杆支架21在1号支架座20中的位置控制投种高度，通过更换排种器32设定投放的种子类型。首先启动调速电机8将动力依次通过大皮带轮9、V型皮带10、小皮带轮11、1号输送滚筒12将动力传递到输送带13上，带动输送带13上的土槽角度调节机构3右前向后运动，当土槽角度调节机构3运动到液体喷洒机构4和种子投放机构5的正下方时，同时启动微型隔膜泵25和液压马达31，通过调节流量控制阀24控制一定水量喷洒到土槽2的土壤表面，接着通过调节液压马达31控制排种器32的转速将种子投送到喷过水的土壤表面，高速摄像机6会将种子与土壤接触过程中的弹跳和滚动记录下来，得到相关种子弹跳数据。然后通过控制种子类型、前进速度、排种器转速、喷水量、投种高度、喷水高度、土壤含水率、土壤粒度、土槽倾角等因素，重复试验，得到相关种子弹跳数据。最后对所有数据进行对比，找到最优的因素水平。

Claims (1)

1.种子弹跳测试试验台，其特征在于，包括一个输送机构(1)，输送机构(1)包括一个水平方向设置的输送带(13)，输送带(13)的带面上设置有一个带有土槽角度调节机构(3)的土槽(2)，测试时，输送带(13)正转带动土槽(2)从前向后运动，测试结束后，输送带(13)反转带动土槽(2)从后向前退回，土槽(2)内盛放有土壤，土槽角度调节机构(3)可调节土槽(2)在水平面上的倾斜角度，输送带(13)的一侧且位于土槽(2)的上方设置有一个高度可调节的、用于向土槽(2)中的土壤喷洒液体的液体喷洒机构(4)，液体喷洒机构(4)中的扇形喷头(22)的喷嘴对准土槽(2)中的土壤，液体喷洒机构(4)的同侧设置有一个高度可调节的、向土槽(2)中的土壤投放种子的种子投放机构(5)，种子投放机构(5)中的排种器(32)的排种口对准土槽(2)中的土壤，种子投放机构(5)和液体喷洒机构(4)是沿输送带(13)的输送方向从前向后依次设置的，输送带(13)的另一侧设置有一个高度可调节的高速摄像机(6)，高速摄像机(6)的摄像头对准排种器(32)排种口正下方的土壤；

所述的输送机构(1)还包括一个机架(7)，机架(7)包括两个相互平行的水平方向设置的机架横梁，每个机架横梁的前后两端各焊接有一个竖直方向的机架立腿，两个机架横梁后端各自的机架立腿之间焊接有两根立腿横梁，两个机架横梁前端各自的机架立腿之间也焊接有两根立腿横梁，一个调速电机(8)固定在两个机架横梁后端的两根立腿横梁上，1号输送滚筒(12)通过两个带座的外球面轴承固定在机架(7)的两个机架横梁的前端，2号输送滚筒(14)通过两个带座的外球面轴承固定在机架(7)的两个机架横梁的后端，且1号输送滚筒(12)和2号输送滚筒(14)均与两个机架横梁在水平面上垂直，1号输送滚筒(12)和2号输送滚筒(14)均与四个机架立腿在竖直面上垂直，调速电机(8)的输出轴通过键直接连接一个大皮带轮(9)，大皮带轮(9)与一个安装在2号输送滚筒(14)一端的小皮带轮(11)通过一个V型皮带(10)连接，调速电机(8)的动力通过大皮带轮(9)经V型皮带(10)传递给小皮带轮(11)，小皮带轮(11)与大皮带轮(9)位于输送带(13)的同侧，输送带(13)设置在1号输送滚筒(12)和2号输送滚筒(14)之间；

土槽(2)为一个四个边角带有螺纹孔的上部开口底部封闭的矩形槽，土槽角度调节机构(3)包括1号角度数显表(16)、2号角度数显表(17)和四个结构相同的角度调节螺母(15)，角度调节螺母(15)包括一个球槽座(19)和一个螺纹柱(18)，球槽座(19)的下端面为平面，球槽座(19)的上端面中心处上有一个向下凹陷的球形槽，螺纹柱(18)的一端为球面，螺纹柱(18)的另一端加工了与土槽(2)四个边角的螺纹孔配套的螺纹，螺纹柱(18)的球面安装在球槽座(19)的球形槽中，螺纹柱(18)上的螺纹与土槽(2)四个边角的螺纹孔螺纹连接，螺纹柱(18)在球槽座(19)的球形槽中可以自由转动，1号角度数显表(16)和2号数显表(17)分别固定安装在土槽(2)相邻的两个边框的上端面上；

所述的液体喷洒机构(4)还包括1号支架座(20)、单杆支架(21)、扇形喷头(22)、万向竹节管(23)、流量控制阀(24)、微型隔膜泵(25)、进水软管(26)和水箱(27)，所述的单杆支架(21)为悬臂结构件，单杆支架(21)由一根竖直的单杆支架立柱和一根水平的单杆支架悬臂组成，单杆支架悬臂的一端焊接在单杆支架立柱的上端，1号支架座(20)为中空的方管结构，1号支架座(20)下端面竖直焊接在机架(7)的一个机架横梁的上端面上，单杆支架(21)的单杆支架立柱安装在1号支架座(20)中，1号支架座(20)的侧面安装有两个紧固螺栓，用于固定单杆支架(21)在竖直方向的位置，单杆支架(21)中的单杆支架悬臂的上平面上固定安装微型隔膜泵(25)，微型隔膜泵(25)的出水口通过流量控制阀(24)与万向竹节管(23)的一端连接，万向竹节管(23)的另一端与扇形喷头(22)的进水口连接，微型隔膜泵(25)的进水口与进水软管(26)的一端连接，进水软管(26)的另一端插入水箱(27)中；

所述的种子投放机构(5)还包括2号支架座(28)、3号支架座(29)、双杆支架(30)、液压马达(31)和排种器(32)，所述的双杆支架(30)为双悬臂结构件，双杆支架(30)由两根竖直的双杆支架立柱、两根水平且相互平行的双杆支架悬臂和两根水平且相互平行的双杆支架横梁组成，两根双杆支架悬臂的一端分别焊接在对应的双杆支架立柱的上端，两根双杆支架悬臂的另一端之间焊接有一根双杆支架横梁，两根双杆支架悬臂的中部之间焊接有另一根双杆支架横梁，2号支架座(28)和3号支架座(29)均为中空的方管结构，双杆支架(30)的两根双杆支架立柱分别安装在2号支架座(28)和3号支架座(29)中，2号支架座(28)的下端面和3号支架座(29)的下端面竖直焊接在机架(7)的一个机架横梁的上端面上，2号支架座(28)和3号支架座(29)的侧面各安装两个紧固螺栓，用于固定双杆支架(30)在竖直方向的位置，双杆支架(30)端部的双杆支架横梁上通过螺栓安装排种器(32)，双杆支架(30)中部的双杆支架横梁下端面通过螺栓安装液压马达(31)，液压马达(31)的输出轴通过联轴器连到排种器(32)的排种轴上。