CN111406477A - 智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，包括安装于承载框架上的气力多行精量排种器，气力多行精量排种器上端设置输种接口，气力多行精量排种器包括由伺服电机驱动的多圈组合式排种盘，多圈组合式排种盘上设置有清种刀机构；分行落种转换歧路块，连接于多圈组合式排种盘的出口下部；宽苗带分行开沟器，连接于分行落种转换歧路块下端；智能采集控制电路部分包括速度采集传感器，速度采集传感器安装在配套机具地轮轴上，采集地轮速度并将信号传输至触控终端，计算得出播种机具前进速度，输出排种盘驱动伺服电机控制信号以驱动伺服电机，以匹配排种盘转速与机具前进速度，实现亩播量与设定值稳定一致。

Description

智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置

技术领域

本发明涉及一种高效精准环保多功能农田作业装备，尤其是一种智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置。

背景技术

播种是农作物生产的关键环节，机械化播种具有高效稳定的特点，在大田粮食作物及一定规模的经济作物生产上已取代人工点播，成为主要的种植模式。小麦是我国第一粮食作物，播种面积达2420万公顷，播种量按10千克/亩计算，年度消耗种子36.3万吨，数量巨大。目前小麦播种普遍采用机械驱动的外槽轮形式，将外槽轮排种器安装在种箱底部，通过重力落入槽轮排种器充种区，随槽轮旋转槽轮凹槽内种子被带过毛刷落入底部后流出排种器，通过导种管流入开沟器形成的种沟中后被覆土压实。此种模式适合较小规模种植及小型播种机，集约化生产后需对种子消耗精打细算，小型机具作业效率低、简单增加行数后通过性变差且表征作业质量的各行一致性系数降低明显。

随着栽培与育种研究的深入，已经证实保证亩株数前提下采用单粒宽苗带播种能够充分利用土地与光照资源、增加株间通风以减少病虫害发生、发挥品种增产优势。目前单纯依靠机械排种无法实现接近单粒精量宽苗带排播，必须创新精量排播方法并设计相适应的排播装置。

申请人申请的中国专利CN 104145574 A公开了一种智能小麦宽苗带精密播种机构，包括：种箱，固定安装于机架上，种箱上、下开口，下开口与圆桶形壳体连接并贯通，圆桶形壳体左侧面和底部设置开口；取种滚筒，安装于圆桶形壳体内，取种滚筒内装有导气轴，导气轴左端伸出圆桶形壳体左侧面外部；气吸装置，安装于导气轴左端，其包括负压管、正压管和双作用风机；排种电机，位于取种滚筒右端，且排种电机的转轴与取种滚筒相连；控制器，与排种电机相连；多路导种管，竖直安装于圆桶形壳体底部开口下；宽苗带开沟器，安装于多路导种管的前方，宽苗带开沟器后方挂有覆土器；机架上安装镇压机构，镇压机构位于圆桶形壳体的后方。该方案将水平轴滚筒作为取种机构，需要正负压协同完成吸种与清理，且其所采用多路导种管与地面距离较远，大落差致使种子落地后必然较大株距变异，均匀程度较难保证且水平轴向距离较大，不适合多行布置。新申请专利采用水平轴排种盘，仅需负压吸种，无需导种管，仅通过分行歧路块后就将种子精确排放至地面。

发明内容

本发明的目的是为克服现有小麦播种机械式排种粗放、单行落种管距离远变异大、无宽苗带精量均匀播种装置的不足，提供一种智能化电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，包括：

气力多行精量排种器，安装于承载框架上，气力多行精量排种器上端设置有与其内部连通的输种接口，气力多行精量排种器包括由伺服电机驱动的多圈组合式排种盘，多圈组合式排种盘上设置有与其相对应的清种刀机构，气力多行精量排种器上还设有与其内部的多圈组合式排种盘相匹配的负压气管口；

分行落种转换歧路块，连接于所述多圈组合式排种盘的出口下部；

宽苗带分行开沟器，连接于分行落种转换歧路块下端；

智能采集控制电路部分，用于控制伺服电机，智能采集控制电路部分包括速度采集传感器、触控终端、伺服电机驱动器、电源，速度采集传感器安装在配套机具地轮轴上，采集地轮速度并将信号传输至触控终端，触控终端根据地轮转速计算得出播种机具前进速度，按照预设程序输出排种盘驱动伺服电机控制信号至伺服电机驱动器，驱动伺服电机，以匹配排种盘转速与机具前进速度，实现亩播量与设定值稳定一致。

所述多圈组合式排种盘上设置有三圈同心的排种型孔，与三圈排种型孔相对应地设置有清种刀机构。

所述多圈组合式排种盘两侧分别有壳体，一侧为种侧壳体，另一侧为负压壳体，负压侧壳体外侧连接有连通至排种器内部的负压气管。

所述清种刀机构包括安装于清种刀架上的旋转手轮，旋转手轮旋转带动清种刀沿轨道上下移动。清种刀机构是现有技术，例如申请人申请的申请号为201710360825.8中国专利申请，不再详述。

所述分行落种转换歧路块为焊接或模具铸造部件，通过螺栓链接安装于宽苗带分行开沟器上，将三圈型孔沿纵向排种盘面落出的种子变为空间横向三行。

所述宽苗带分行开沟器包括上端与承载框架固定连接的滑刀开沟器立梁，所述立梁下端固定于弧形船板上，弧形船板的弧板凸面上安装有三片平行设置的开沟滑刀，开沟滑刀尾部设置有与对应行转换歧路块下缘相接触配合的挡土护种板。

承载框架上还安装有位于气力多行精量排种器上部外侧的种箱。

本发明提供了一种智能电驱气力小麦宽苗带精量均匀排播装置，在田间小麦播种作业时能够通过安装于驾驶室的触控终端来实现不同亩播量参数设定、机具行进速度等指标显示及异常报警功能，伺服电机驱动器与触控终端实时通信以实现速度匹配，排种器与开沟器结构紧凑利于低位投种提高播种粒距均匀性。具体工作过程为：

农机手根据播种密度要求，在驾驶室触控终端输入播量参数，播种机具工作时智能控制系统根据采集到的传感器转速信号计算机具前进速度实时显示在触控终端，同时控制程序按照设定算法输出控制信号对伺服电机转速进行控制。

本发明的有益效果在于：

1、本发明配套清种机构解决了小麦宽苗带精播缺少配套智能电驱气力式宽苗带均匀排播排种器的问题，通过采用伺服电机驱动提高排种盘转速稳定性及采用分行开沟，实现宽苗带种行间距、单行株距稳定系数实现宽苗带均匀排放播种，减少株距变异系数，有效提高种子利用率、发挥种子分蘖增产能；

2、本发明所涉及的电驱气力小麦宽苗带精量均匀排播装置采用伺服电机驱动以减少功率消耗、保证扭矩及排种盘转速均匀性，适合播种机大型化需要；

3、本发明采用基于can总线技术的触控终端、配套伺服驱动器伺服电机、高精度光栅编码器作为速度采集传感器，组成的伺服电机驱动系统可适应不同亩播种量、行进速度及总线通信可对一个或多个宽苗带行进行单独控制，适应宽幅、大型化智能机具需求；

4、本发明设计了气力多行精量排种器，排种盘采用同心布置的三圈型孔，局部负压侧壳体与排种盘对应位置形成的负压腔室范围内种子在型孔处随盘转动，至清理区域配合空间清种刀，通过清种刀刃口与种子的碰撞将型孔处一个主要稳定种子以外的多余种子清理掉落至充种区，通过清理区域后的型孔处仅保留一粒种子随盘转动至投放区落入分行歧路块，实现一盘多行精量排种；

5、本发明设计了分行落种转换歧路块，实现种子纵向立面分圈到横向立面的分行的空间转换，其结构外廓尺寸小，横向小于110mm、纵向小于55mm、竖向小于100mm，降低竖直落差并最大程度减少转换环节碰撞变异，易于机具布置；

6、本发明设计了船式组合滑刀开沟器，船体为弧形板状，三片滑刀安装于弧板凸面，滑刀尾部设有挡土护种板与对应行转换歧路块下缘相接触配合；

7、本发明设计了集中供种接口，减小种箱体积便于播种单体灵活布置同时利于多行大型机具配套使用；

8、本发明采用框架式结构，受力由框架结构件承担，功能部件无需承受较大载荷，可选用工程塑料等轻型材料实现复杂零件模具低成本加工。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明系统构成示意图；

图3为本发明作业效果示意图；

图4为电驱气力多行精量排种器总成主视示意图；

图5为电驱气力多行精量排种器总成后视示意图；

图6为多行精量空间清种结构示意图；

图7为分行落种转换歧路块主视图；

图8为分行落种转换歧路块左视图；

图9为分行落种转换歧路块俯视图；

图10为船式组合滑刀开沟器总成主视示意图；

图11为船式组合滑刀开沟器总成右视示意图；

图12为集中供种接口一种方向连接示意图；

图13为集中供种接口另一方向连接示意图；

图14为承载框架结构一种方向示意图；

图15为承载框架结构另一种方向示意图；

图中1.伺服电机驱动总成，2.种箱壳体总成，3.挂装结构件，4.种侧壳体，5.负压气管口，6.负压侧壳体，7.排种盘，8.清种刀架，9.空间清种刀，10.滑刀开沟器立梁，11. 落种挡土板，12. 弧形船板 ，13. 开沟滑刀 ，14.气力输送分配口，15.种箱壳体盖，16.远程进种口，17.承载框架水平梁，18.挂装立梁，19. 气力多行精量排种器，41. 伺服驱动电机保护壳，42.清种总成调整手轮，43. 排种器壳体总成，46. 集中供种接口，64.船式组合滑刀开沟器总成，73.分行落种转换歧路块，74.承载框架；S.速度采集传感器，T触控终端，D.伺服电机驱动器，P.电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图15所示，一种智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，包括智能采集控制电路部分与机械部分。

智能采集控制电路部分，用于控制伺服电机，智能采集控制电路部分包括速度采集传感器S、触控终端T、伺服电机驱动器D、电源P，速度采集传感器S安装在配套机具地轮轴上，采集地轮速度并将信号传输至触控终端T（内部含有控制器），触控终端T根据地轮转速计算得出播种机具前进速度，按照预设程序输出排种盘驱动伺服电机控制信号至伺服电机驱动器，驱动伺服电机，以匹配排种盘转速与机具前进速度，实现亩播量与设定值稳定一致。

机械部分包括气力多行精量排种器19、承载框架74和船式组合滑刀开沟器总成64构成，气力多行精量排种器由种箱壳体2、挂装结构件3、伺服电机驱动总成1、排种器壳体总成43和清种刀总成41、多圈组合式排种盘7，气力输送集中供种口46。

气力多行精量排种器19挂装在承载框架74上，承载框架74由水平梁17、挂装立梁18、滑刀开沟器立梁10通过螺栓连结而成一体，并通过挂装立梁18上的挂钩嵌入播种机机架单体上，地面对开沟过程中的反力通过承载框架74传递给机架。

在控制器指令发送到驱动器D后驱动控制下伺服驱动电机总成1通过齿轮啮合传动方式驱动多圈组合式排种盘7绕中心轴转动，种箱壳体2内种子在种侧壳体4与负压侧壳体6通过型孔形成的压差作用下随排种盘转动，经过安装在清种刀架8上的空间清种刀9清理过多小麦种子保留1粒随盘转动到落种区对应落入分行落种转换歧路块73，穿过歧路块后种子落入船式组合滑刀开沟器总成64形成的种沟中。

组合滑刀开沟器总成64包括滑刀开沟器立梁10、落种挡土板11、弧形船板12和开沟滑刀13，滑刀开沟器立梁10焊接在弧形船板凹弧面，落种挡土板11焊接在开沟滑刀13后部后通过螺钉安装在弧形船板12上。

种子落地后形成如图3所示的均匀布置状态。输种接口46由安装在种箱壳体盖15上的气力输送分配口14、远程进种口16通过输送气管与播种机配套大种箱相连，持续不断向种箱壳体内输送种子。进一步减少排种器及配套单体体积，框架挂装定位准确，排种器拆装方便，有利于大型机具模块化发展。

在田间小麦播种作业时能够通过安装于驾驶室的触控终端来实现不同亩播量参数设定、机具行进速度等指标显示及异常报警功能，伺服电机驱动器与触控终端实时通信以实现速度匹配，排种器与开沟器结构紧凑利于低位投种提高播种粒距均匀性。具体工作过程为：

农机手根据播种密度要求，在驾驶室触控终端输入播量参数，播种机具工作时智能控制系统根据采集到的传感器转速信号计算机具前进速度实时显示在触控终端，同时控制程序按照设定算法输出控制信号对伺服电机转速进行控制。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，包括：

气力多行精量排种器，安装于承载框架上，气力多行精量排种器上端设置有与其内部连通的输种接口，气力多行精量排种器包括由伺服电机驱动的多圈组合式排种盘，多圈组合式排种盘上设置有与其相对应的清种刀机构，气力多行精量排种器上还设有与其内部的多圈组合式排种盘相匹配的负压气管口；

分行落种转换歧路块，连接于所述多圈组合式排种盘的出口下部；

宽苗带分行开沟器，连接于分行落种转换歧路块下端；

智能采集控制电路部分，用于控制伺服电机，智能采集控制电路部分包括速度采集传感器、触控终端、伺服电机驱动器和电源，速度采集传感器安装在配套机具地轮轴上，采集地轮速度并将信号传输至触控终端，触控终端根据地轮转速计算得出播种机具前进速度，按照预设程序输出排种盘驱动伺服电机控制信号至伺服电机驱动器，驱动伺服电机，以匹配排种盘转速与机具前进速度，实现亩播量与设定值稳定一致。

2.如权利要求1所述的智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，所述多圈组合式排种盘上设置有三圈同心的排种型孔，与三圈排种型孔相对应地设置有清种刀机构。

3.如权利要求1所述的智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，所述多圈组合式排种盘两侧分别有壳体，一侧为种侧壳体，另一侧为负压壳体，负压侧壳体外侧连接有连通至排种器内部的负压气管。

4.如权利要求1所述的智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，所述清种刀机构包括安装于清种刀架上的旋转手轮，旋转手轮旋转带动清种刀沿轨道上下移动。

5.如权利要求1所述的智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，所述分行落种转换歧路块为焊接或模具铸造部件，通过螺栓链接安装于宽苗带分行开沟器上，将三圈型孔沿纵向排种盘面落出的种子变为空间横向三行。

6.如权利要求1所述的智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，所述宽苗带分行开沟器包括上端与承载框架固定连接的滑刀开沟器立梁，所述滑刀开沟器立梁下端固定于弧形船板上，弧形船板的弧板凸面上安装有三片平行设置的开沟滑刀，开沟滑刀尾部设置有与对应行转换歧路块下缘相接触配合的挡土护种板。

7.如权利要求1所述的智能电驱气力式小麦宽苗带精量均匀排播装置，其特征是，承载框架上还安装有位于气力多行精量排种器的上部外侧的种箱。

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