CN112470623B - 小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于农业机械播种技术领域，具体涉及一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，包括气流接入管、配气机构壳体和气流分配管，所述配气机构壳体包括高圆台筒、矮圆台筒和倒圆锥体三部分，矮圆台筒外侧面呈圆周均匀分布多个与异形贯通筒体贯通的气流分配管。本发明相比现有技术具有以下优点：通过合理设计气流接入管、配气机构壳体和气流分配管的结构，使气流由圆柱段到环形通道平稳过渡，最后种子随气流均匀平稳的流出配气机构，多个气流分配管实现气流在多个方向上的等量分配，进而保证不同形状的小粒种子随气流流出效率；整体结构规则，一体成型结构容易加工，能够有效控制加工成本，适于推广使用。
Description
技术领域
本发明属于农业机械播种技术领域，具体涉及一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构。
背景技术
小粒种子是指球形度不小于80％且平均粒径不大于3mm的种子，其主要包括油菜、谷子、紫花苜蓿、花卉和部分蔬菜种子等，尽管其球形度高、流动性好，但种子粒径小、抗剪切能力弱和播种量差异较大，直播机是提高小粒种子生产效益与肥料利用效率的重要途径，其中精量排种器是调控直播机播种量的核心部件，其工作性能直接决定了种植密度的质量；现有的精量联合直播机通常采用直列式多通道配气机构进行多路配气、单体气力式精量排种器排列组合以实现多路播种，实际高速作业时因多路气流分配不均、各行排种量不稳导致播种均匀性下降；现有技术中，通过在种盘上增设辅助充种装置可增大扰种强度、减小种群间内摩擦力，有效解决了高速精播下油菜种子漏吸率高导致排种性能降低的问题，该技术现已应用于油菜气力式精量联合直播机。
气力式播种机的作业效果很大程度上取决于气力式排种器，气力式排种器的工作性质受配气系统气流分配均匀性和稳定性的影响，配气系统主要由风机、输气软管和配气机构组成，配气机构决定了气流分配的均匀性和稳定性，进而影响各播行株距的一致性；申请号为2015109573709的现有专利文件公开了一种油麦兼用型集排气送式分配装置，通过设置流线型凹槽分配各行种子流，消除了种子流在分配器中的涡流、滞留和急剧收缩等现象，减少了气流的损失，使种子流分配更加均匀、稳定；但由于其组装结构相对复杂，种子在集排气送式分配装置中容易因为拖拉机震动而破损率较高，需要进一步改进；气力式排种形式主要包括气吸式、气压式、气吹式和正负气压组合式等类型，而正负气压组合式排种是依靠负压吸种和携种、正压投种来实现排种，大大降低了排种过程中的种子破损率并具有较好的排种精度，试验研究表明其合格指数可达 93%以上；气力式排种系统集多个排种单体、气力发生和输送装置于一体，但播种机在田间工作环境的复杂性及播种机的结构设置合理性会影响排种器的工作性能及整机的工作质量，现有技术中通常采用直长均布配气机构，经检测其气压损失较大；现有文件《气压式玉米精量播种机均匀低损配气机构设计与试验》通过设定等效仿真模型，通过CFD仿真4种不通气路结构中气压损失及气流损耗，确定了配气机构连接段最优母线形状为内凹-外凸组合型曲线，相比申请号为2015109573709中公开的入口和出口为垂直状态的配气机构，减小了气流损耗；连接段长度以及组合曲线内凹外凸水平长度比是2个影响配气机构性能的关键参数，与常用配气机构的气压损失在30%相比，该配气机构能够将气压损失减小到10%以内，各行压力一致性变异系数在4%以内，但通过该文件中图7的外凸型配气机构压力云图可以看出，在配气机构连接多个出口的圆形端面内表面中心处受到压力较大，容易引起气流损失；安徽省南部以丘陵山地为主，在田间受地面平整度和拖拉机震动的影响，影响各行排量的一致性；因此，对气压损失及气流损耗的要求更高，而且需要考虑田间地面平整度的影响，因此，需要对配气机构进一步完善改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有配气机构由于结构不合理气流损耗严重，在田间地面平整度差的情况下会影响排种量一致性的问题，提供了一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，包括气流接入管、配气机构壳体和气流分配管，所述配气机构壳体包括高圆台筒、矮圆台筒和倒圆锥体三部分，高圆台筒的小圆台侧与柱型气流接入管的一端重合贯通，高圆台筒的大圆台侧与矮圆台筒的大圆台侧重合贯通，气流接入管、高圆台筒和矮圆台筒组成轴线重合的异形贯通筒体；矮圆台筒的小圆台侧连接倒圆锥体的圆面，矮圆台筒与高圆台筒的轴线重合，矮圆台筒外侧面呈圆周均匀分布多个与异形贯通筒体贯通的气流分配管；
所述气流接入管的另一端连接第一导气管，气流分配管外端连接第二导气管，所述第一导气管用于连接气力式排种系统的风机；第二导气管用于连接气压式排种器。
具体的，所述气流分配管的数量为3个或4个，能够根据实际需要设计调整。
具体的，所述倒圆锥体的圆锥顶角大于高圆台筒侧边延伸线夹角，使由气流接入管进入的气流传导至气流分配管前有气流聚集的作用，有助于增加气流分配管的气流流出速率；
所述气流分配管的轴线与倒圆锥体的轴线夹角与倒圆锥体的圆锥顶角半角相同。
具体的，所述气流接入管、配气机构壳体和气流分配管为一体成型结构，一体成型结构方便加工，产品稳定性好，成品率高。
具体的，所述气流接入管的管壁厚4mm，外径48mm，长度40mm；高圆台筒的壁厚4mm，大台面外径108mm，高度60mm；矮圆台筒的壁厚4mm，小台面外径70mm，高度30mm；倒圆锥体壁厚4mm，锥底外径70mm，高度30mm；气流分配管管壁厚4mm，外径26mm，长度30mm；通过合理设置，能够适用于不同形状的小粒种子的均匀分配。
本发明相比现有技术具有以下优点：相比气流接入管与气流分配管垂直设置的情况减小了气流损失，进而降低了对风机的动力需求；相比气流接入管与气流分配管平行设置的情况，减少了连接气流分配管处与进气气流垂直方向的阻力，进而减小了气流损失；
通过合理设计气流接入管、配气机构壳体和气流分配管的结构，使整个配气机构内部形成贯通的腔体，能够有效避免在配气机构内部出现涡流或急剧收缩的问题，气流由圆柱段到环形通道平稳过渡，在多个气流分配管均匀出气，减少多组件配合可能出现的影响气流稳定性的问题，减少局部压力或气流波动引起的损耗，多个气流分配管实现在多个方向上的等量分配，配合气压式排种器，使各气压式排种器所受气流压力较为平均，进而保证各行排钟一致性较好；
由于倒圆锥体的圆锥顶角大于高圆台筒侧边延伸线夹角，使环形通道的开口逐渐减小，由气流接入管进入的气流传导至气流分配管前有气流聚集的作用，有助于增加气流分配管的气流流出速率，进而保证不同形状的小粒种子随气流流出效率，减小对风机的动力需求；
整体结构规则，一体成型结构容易加工，避免由于零配件过多在地面平整度差的地方因为震动受到出现松动、影响气流均匀输出的问题，而且能够有效控制加工成本，适于推广使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是配气机构的剖视图。
图3是实施例1的俯视图。
图4是实施例2的俯视图。
其中，1-气流接入管，2-高圆台筒，3-矮圆台筒，4-倒圆锥体，5-气流分配管，61-第一导气管，62-第二导气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
下面将结合本发明实施例附图，对本发明实施例技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-3中所示，一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，包括气流接入管1、配气机构壳体和气流分配管5，所述配气机构壳体包括高圆台筒2、矮圆台筒3和倒圆锥体4三部分，高圆台筒2的小圆台侧与柱型气流接入管1的一端重合贯通，高圆台筒2的大圆台侧与矮圆台筒3的大圆台侧重合贯通，气流接入管1、高圆台筒2和矮圆台筒3组成轴线重合的异形贯通筒体；矮圆台筒3的小圆台侧连接倒圆锥体4的圆面，矮圆台筒3与高圆台筒2的轴线重合，矮圆台筒3外侧面呈圆周均匀分布4个与异形贯通筒体贯通的气流分配管5；
所述气流接入管1的另一端连接第一导气管61，气流分配管5外端连接第二导气管62；所述第一导气管61用于连接气力式排种系统的风机；第二导气管62用于连接气压式排种器；
其中，所述倒圆锥体4的圆锥顶角大于高圆台筒2侧边延伸线夹角β，使由气流接入管1进入的气流传导至气流分配管5前有气流聚集的作用，有助于增加气流分配管5的气流流出速率；所述气流分配管5的轴线与倒圆锥体4的轴线夹角α/2与倒圆锥体4的圆锥顶角半角相同；
所述气流接入管1、配气机构壳体和气流分配管3为一体成型结构，一体成型结构方便加工，产品稳定性好，成品率高；所述气流接入管1的管壁厚4mm，外径48mm，长度40mm；高圆台筒2的壁厚4mm，大台面外径108mm，高度60mm；矮圆台筒的壁厚4mm，小台面外径70mm，高度30mm；倒圆锥体4壁厚4mm，锥底外径70mm，高度30mm；气流分配管5管壁厚4mm，外径26mm，长度30mm；通过合理设置，能够适用于不同形状的小粒种子的均匀分配。
其中第一导气管61和第二导气管62均为柔性软管，能够自由弯曲，实现风机与配气机构、配气机构与气压式排种器的连接，在工作时，正压风机或负压风机通过第一导气管61将气流导入气流接入管1，通过配气机构壳体后由气流分配管5导出至第二导气管62；通过合理设计气流接入管1、配气机构壳体和气流分配管5的结构，使整个配气机构内部形成贯通的腔体，能够有效避免在配气机构内部出现涡流或急剧收缩的问题，气流由圆柱段到环形通道平稳过渡，最后种子随气流均匀平稳的流出配气机构，减少多组件配合可能出现的影响气流稳定性的问题，减少局部压力或气流波动引起的损耗，多个气流分配管5实现在多个方向上的等量分配；由于倒圆锥体4的圆锥顶角大于高圆台筒侧边延伸线夹角，使环形通道的开口逐渐减小，由气流接入管1进入的气流传导至气流分配管5前有气流聚集的作用，有助于增加气流分配管5的气流流出速率，由气流分配管5流出的气流速度约为气流接入管1进气速度的2倍左右，进而保证不同形状的小粒种子随气流流出效率；各气流分配管5的出其压力平均，相比外凸型配气机构避免了连接多个出口的圆形端面内表面中心处受到压力较大的问题；一体成型结构容易加工，避免由于零配件过多在地面平整度差的地方因为震动受到出现松动、影响气流均匀输出的问题。
本实施例中以2BQFX-8型油菜精量联合直播机气力式排种系统为基础进行研究，其中分配管为本申请中配气机构，设置对照组的分配管为现有文件《气压式玉米精量播种机均匀低损配气机构设计与试验》中图3中圆柱端布配气机构，其入口处管道与本实施例中气流接入管1规格相同，其出口处管道与本实施例中气流分配管5规格相同，但其出口处管道与入口处管道为平行状态，出口处管道与入口处管道之间的连接管壁厚4mm，长度为60mm；除配气机构的结构差异外，其他条件相同，其中风机选用HG-1500；精量排种器的数量为4个，所述精量排种器为正负气压组合式油菜精量排种器，采用负压吸种，正压投种，正压气室气压为200-400Pa，负压气室气压为-4000~-3000Pa；由12目分样筛筛选得到油菜籽，千粒质量为4.4g，在气流接入管1静态负压不同的条件下检测配气机构出口及气流分配管处的负压一致性变异系数；并在不同的排种盘转速条件下分别检测各行排种量，重复3次求平均值，并计算各行排量一致性变异系数，得到以下结果：
表1
表2
通过表1中数据可以看出，本实施例相比对照组配气机构出口负压一致性变异系数均在2.5%以下，且随着静态负压的增加而减小，相比对照组稳定性好；通过表2中数据可以看出，本申请中随着排种盘转速的提高，各行排量一致性变异系数逐渐优化，且各行排种量一致性变异系数随着静态负压的改变均处于较为稳定的状态，适合不同播种条件和不同的小粒种子，适用范围广。
实施例2
在实施例1的基础上，如图4所示，气流分配管5的数量为3个。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，用于气力式排种系统，包括气流接入管、配气机构壳体和气流分配管，其特征在于，所述配气机构壳体包括高圆台筒、矮圆台筒和倒圆锥体三部分，高圆台筒的小圆台侧与柱型气流接入管的一端重合贯通，高圆台筒的大圆台侧与矮圆台筒的大圆台侧重合贯通，气流接入管、高圆台筒和矮圆台筒组成轴线重合的异形贯通筒体；矮圆台筒的小圆台侧连接倒圆锥体的圆面，矮圆台筒与高圆台筒的轴线重合，矮圆台筒外侧面呈圆周均匀分布多个与异形贯通筒体贯通的气流分配管；
所述气流接入管的另一端连接第一导气管，气流分配管外端连接第二导气管；
所述倒圆锥体的圆锥顶角大于高圆台筒侧边延伸线夹角，所述气流分配管的轴线与倒圆锥体的轴线夹角与倒圆锥体的圆锥顶角半角相同。
2.如权利要求1所述一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，其特征在于，所述气流分配管的数量为3个或4个。
3.如权利要求1所述一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，其特征在于，所述气流接入管、配气机构壳体和气流分配管为一体成型结构。
4.如权利要求1所述一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，其特征在于，所述气流接入管的管壁厚4mm，外径48mm，长度40mm；高圆台筒的壁厚4mm，大台面外径108mm，高度60mm；矮圆台筒的壁厚4mm，小台面外径70mm，高度30mm；倒圆锥体壁厚4mm，锥底外径70mm，高度30mm；气流分配管管壁厚4mm，外径26mm，长度30mm。
5.如权利要求1所述一种小粒种子兼用型内嵌锥体双圆台环列式配气机构，其特征在于，所述第一导气管用于连接气力式排种系统的风机；第二导气管用于连接气压式排种器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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