CN113575043A - 一种玉米播种深度一致性控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玉米播种深度一致性控制装置和方法，包括安装在每个开沟器前方的前高度检测装置、安装在每个排种口后方的覆土器以及安装在每个排种口和覆土器之间的后高度检测装置，所述覆土器包括铰接在播种机架上的覆土机架，所述覆土机架的后端轴接有两个左右对称的覆土板摆动架，覆土板摆动架的转轴竖向设置，覆土板摆动架的下端固接有覆土板，两个覆土板前端的间距大于后端的间距，所述覆土器还包括驱动覆土机架后端向下摆动同时使两个覆土板夹角增大的驱动装置，本发明可以实现玉米播种深度的一致性，并对每一个沟槽进行单独控制，实现精密播种。

Description

一种玉米播种深度一致性控制装置和方法

技术领域

本发明涉及玉米播种领域，具体是指一种玉米播种深度一致性控制装置和方法。

背景技术

精密播种是按精确的株距、精确的穴粒数和精确的播深将种子播入到适于种子发芽出苗的种床土壤上的一种播种方法。精密播种具有省种 30%～50%、省间苗工 4～8 个工/hm²、增产 10%～30% 的优点。目前国内外都将种子在田间分布均匀性和播种深度的一致性作为评价精密播种机工作性能好坏的首要指标，玉米适播种深度为 30～50mm左右，此时播种深度均匀性和最大出苗率指数都达到最优。

播种深度是种子上层土壤的厚度，主要受后期覆土和镇压影响，覆土器是精密播种机主要工部件之一，直接影响种子触土后在种床内的位置和覆土厚度，进而影响播种均匀性和播种深度，现有覆土器通常无法在工作过程中调整覆土量，在播种过程中，容易导致坑洼地段的覆土量不足，从而影响播种深度，影响出苗率。

播后镇压是北方旱作农业的一项传统农艺技术措施和主要技术环节，其作用是能提高土壤坚实度，使苗带土壤吸收地下水分的能力增加，还可以防止风蚀，镇压是精密播种作业的一个重要环节，对种子的实际播深、株距、发芽、出苗、长势和产量等有很大的影响，镇压力低起不到提墒效果，镇压力过大又会造成板结而影响出苗。因此，镇压力的选择应因时因地而宜，即镇压力应是可变的，现有镇压通常采用镇压轮结构，镇压轮在播种过程中被动旋转，很难通过调整镇压轮的重量来控制镇压力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种玉米播种深度一致性控制装置和方法。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种玉米播种深度一致性控制装置，包括安装在每个开沟器前方的前高度检测装置、安装在每个排种口后方的覆土器以及安装在每个排种口和覆土器之间的后高度检测装置，所述覆土器包括铰接在播种机架上的覆土机架，所述覆土机架的后端轴接有两个左右对称的覆土板摆动架，覆土板摆动架的转轴竖向设置，覆土板摆动架的下端固接有覆土板，两个覆土板前端的间距大于后端的间距，所述覆土器还包括驱动覆土机架后端向下摆动同时使两个覆土板夹角增大的驱动装置。

本方案中通过前高度检测装置测量开沟前地面与前高度检测装置的高差，通过后高度检测装置测量开沟后地面与后高度检测装置的高差，并根据播种机械的行进速度，通过系统计算得出开沟深度，当开沟深度过浅时，只能通过增大覆土量来实现合理的覆土厚度，并且单纯调节两个覆土板的夹角很难实现如此大的覆土量，因此本方案通过驱动装置驱动覆土机架后端向下摆动同时使两个覆土板夹角增大，一方面通过覆土板夹角增大来增大覆土量，将两侧的土向中间位置聚拢，另一方面通过覆土机架后端向下摆动，使覆土板向下移动，增大覆土板插入土壤中的深度，将种子两侧的土壤翻出对种子进行覆盖，从而最终实现覆土深度的一致性。

作为优化，所述驱动装置包括铰接在播种机架上的调节油缸以及固接在调节油缸伸缩端的油缸连接块，还包括上下排布的上连杆和下连杆，上连杆的前端与油缸连接块铰接，上连杆的后端与播种机架铰接，下连杆的前端与油缸连接块铰接，下连杆的后端与覆土机架铰接，所述覆土板摆动架的上端固接有摆动转臂，摆动转臂的前端球铰连接有摆动拉杆，所述摆动拉杆与油缸连接块球铰连接。本方案中上连杆的前端与油缸连接块铰接，上连杆的后端与播种机架铰接，从而使调节油缸伸长时，油缸连接块向下移动，由于下连杆的前端与油缸连接块铰接，下连杆的后端与覆土机架铰接，从而使覆土机架后端向下摆动，使覆土板向下移动；油缸连接块移动时，通过摆动拉杆推动摆动转臂，使覆土板摆动架旋转，增大两个覆土板的夹角。

作为优化，所述上连杆与下连杆的前端间距小于后端间距，摆动拉杆与油缸连接块的铰接点位于摆动转臂前方。本方案中上连杆与下连杆的前端间距小于后端间距，从而使上连杆与下连杆构成三角形结构，通过油缸连接块的移动使上连杆与下连杆的夹角增大，从而将覆土机架后端向下摆动；摆动拉杆与油缸连接块的铰接点位于摆动转臂前方，从而通过油缸连接块向后移动，将摆动转臂向外推动，从而增大两个覆土板的夹角。

作为优化，还包括安装在覆土器后方的镇压轮机构，所述镇压轮机构包括铰接在播种机架上的镇压轮连杆、固接在镇压轮连杆后端的转轴以及轴接在转轴上的弹性镇压轮，所述转轴的端面开有连通至弹性镇压轮内部的气孔，还包括调节弹性镇压轮内部气压的气压调节装置，所述气压调节装置与气孔连通。本方案中镇压轮机构中的弹性镇压轮旋转对覆土进行镇压，通过气压调节装置控制弹性镇压轮内部的气压，从而调节弹性镇压轮与地面的接触面积，由于镇压轮机构重量不变，增大弹性镇压轮的气压会减小弹性镇压轮与地面的接触面积，增大对地面的压强，进而增大镇压深度。

作为优化，弹性镇压轮内壁的圆周面上固接有多个沿周向布置的拨动板，转轴上固接有拨动拨动板的拨杆。本方案中的弹性镇压轮旋转时，通过固定在转轴上的拨杆拨动弹性镇压轮内壁的拨动板，使弹性镇压轮的圆周面震动，从而去除粘附在弹性镇压轮外表面的泥土。

作为优化，所述弹性镇压轮包括轴接在转轴上的两个镇压轮侧板以及连接在两个镇压轮侧板之间的弹性镇压轮圈，所述镇压轮侧板为刚性板。本方案中镇压轮侧板为刚性板，从而使弹性镇压轮内部气压变化时，镇压轮侧板不变形，从而便于控制弹性镇压轮圈与地面的接触面积。

作为优化，所述弹性镇压轮圈内嵌有多条环形的钢丝。本方案中弹性镇压轮圈内嵌有多条环形的钢丝，通过设置钢丝，使弹性镇压轮内部气压变化时，弹性镇压轮圈的周长不变，一方面便于保持弹性镇压轮圈外表面的形状，便于镇压，另一方面使拨动板和拨杆之间的位置保持恒定，便于拨杆拨动拨动板。

作为优化，所述气压调节装置包括充气油缸和充气气缸，所述充气油缸的伸缩端与充气气缸的活塞固接，充气气缸远离充气油缸的一侧与气孔连通。本方案中通过调节充气油缸的伸缩量，来控制充气气缸的行程，从而将充气气缸中的气体充入弹性镇压轮中，实现控制弹性镇压轮中的气压。

作为优化，所述前高度检测装置包括多个朝下的前测距仪，所述后高度检测装置包括多个朝下的后测距仪。本方案中前高度检测装置包括多个朝下的前测距仪，从而通过多个前测距仪测量数值的平均数，得出较精确的数值；后高度检测装置包括多个朝下的后测距仪，从而通过多个后测距仪测量数值的平均数，得出较精确的数值。

一种使用玉米播种深度一致性控制装置进行的控制方法，包括如下步骤：

a.通过前高度检测装置测量开沟前地面与前高度检测装置的高差，通过后高度检测装置测量开沟后地面与后高度检测装置的高差，从而得出开沟深度；

b.根据开沟深度控制调节油缸的伸缩量，当开沟深度较浅时，使调节油缸伸长，油缸连接块移动时在上连杆和下连杆的导向作用下，使覆土机架后端向下摆动，从而使覆土板向下移动，提高覆土板覆土时的下挖深度，增大覆土量；

c.油缸连接块移动，通过摆动拉杆推动摆动转臂，使覆土板摆动架旋转，增大两个覆土板的夹角，从而增大覆土量；

d.通过镇压轮机构中的弹性镇压轮旋转对覆土进行镇压，通过气压调节装置控制弹性镇压轮内部的气压，从而调节弹性镇压轮与地面的接触面积，进而调节镇压深度；

e. 弹性镇压轮旋转时，通过固定在转轴上的拨杆拨动弹性镇压轮内壁的拨动板，使弹性镇压轮的圆周面震动，从而去除粘附在弹性镇压轮外表面的泥土。

本发明的有益效果为：本发明的一种玉米播种深度一致性控制装置和方法，通过测量得出开沟深度，并通过驱动覆土机架后端向下摆动同时使两个覆土板夹角增大来增大覆土量，实现覆土的一致性，通过镇压轮机构中的弹性镇压轮旋转对覆土进行镇压，通过气压调节装置控制弹性镇压轮内部的气压，从而调节弹性镇压轮与地面的接触面积，进而调节镇压深度，本发明可以实现玉米播种深度的一致性，并对每一个沟槽进行单独控制，实现精密播种。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明侧面剖视图；

图3为本发明覆土器结构示意图；

图4为本发明覆土器俯视图；

图5为本发明覆土器正视图；

图6为本发明图5中A-A面剖视图；

图7为本发明镇压轮机构结构示意图；

图8为本发明镇压轮机构侧面剖视图；

图9为本发明图8中B-B面剖视图；

图10为本发明气压调节装置结构示意图；

图中所示：

1、播种机架，2、覆土器，3、镇压轮机构，4、开沟器，5、排种口，6、前测距仪，7、后测距仪，8、充气油缸，9、充气气缸，10、充气口，11、复检测距仪，21、覆土机架，22、覆土板，23、覆土板摆动架，24、摆动转臂，25、摆动拉杆，26、调节油缸，27、油缸连接块，28、上连杆，29、下连杆，31、镇压轮连杆，32、转轴，33、镇压轮侧板，34、弹性镇压轮圈，35、拨杆，36、拨动板，37、气孔，38、气管接头，39、钢丝。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~10所示，本发明的一种玉米播种深度一致性控制装置，包括安装在每个开沟器4前方的前高度检测装置、安装在每个排种口5后方的覆土器2以及安装在每个排种口5和覆土器2之间的后高度检测装置，还包括安装在覆土器2后方的镇压轮机构3，每个覆土器2后方均安装一个单独的镇压轮机构3。

所述前高度检测装置包括多个朝下的前测距仪6，多个前测距仪6沿行进方向排列，所述后高度检测装置包括多个朝下的后测距仪7，多个后测距仪7沿行进方向排列，前测距仪6和后测距仪7均固定在播种机架1上。

所述覆土器2包括铰接在播种机架1上的覆土机架21，覆土机架21横向设置且前端与播种机架1铰接，铰接轴横向设置从而使覆土机架21后端可以上下摆动。

所述覆土机架21的后端轴接有两个左右对称的覆土板摆动架23，覆土板摆动架23的转轴竖向设置，覆土板摆动架23的下端固接有覆土板22，两个覆土板22均为球面圆形板且左右对称设置，两个覆土板22前端的间距大于后端的间距，从而使两个覆土板22之间形成夹角，通过夹角将两侧的土壤向中间堆积。

所述覆土器2还包括驱动覆土机架21后端向下摆动同时使两个覆土板22夹角增大的驱动装置，也就是指当驱动装置驱动覆土机架21后端向下摆动时，两个覆土板22的夹角同时增大。

所述驱动装置包括铰接在播种机架1上的调节油缸26以及固接在调节油缸26伸缩端的油缸连接块27，调节油缸26的伸缩端朝后设置，调节油缸26的前端与播种机架1铰接，从而使油缸连接块27可以上下摆动。

还包括上下排布的上连杆28和下连杆29，所述上连杆28与下连杆29的前端间距小于后端间距，上连杆28的前端与油缸连接块27铰接，上连杆28的后端与播种机架1铰接，下连杆29的前端与油缸连接块27铰接，下连杆29的后端与覆土机架21铰接，从而使油缸连接块27向后移动时，使上连杆28和下连杆29的夹角增大，由于播种机架1高度不变，从而使覆土机架21后端向下摆动。

所述覆土板摆动架23的上端固接有摆动转臂24，摆动转臂24的前端球铰连接有摆动拉杆25，所述摆动拉杆25与油缸连接块27球铰连接，摆动拉杆25与油缸连接块27的铰接点位于摆动转臂24前方，当油缸连接块27向后移动时，带动两个摆动转臂24向外侧旋转，由于摆动转臂24位于覆土板摆动架旋转中心的前方，从而使两个覆土板22的夹角增大。

所述镇压轮机构3包括铰接在播种机架1上的镇压轮连杆31、固接在镇压轮连杆31后端的转轴32以及轴接在转轴32上的弹性镇压轮，镇压轮连杆31设置有两根，分别固接在转轴32的两端，转轴32横向设置。

所述转轴32的端面开有连通至弹性镇压轮内部的气孔37，还包括调节弹性镇压轮内部气压的气压调节装置，所述气压调节装置与气孔37连通。

所述气压调节装置包括充气油缸8和充气气缸9，所述充气油缸8的伸缩端与充气气缸9的活塞固接，充气气缸9远离充气油缸8的一侧与气孔37连通，本方案通过调节充气油缸8的伸缩量来控制弹性镇压轮内部气压，主要原因在于：拖拉机上设置液压系统比较方便，通过液压系统控制气压，省去了设置气泵以及气体管路，另一方面控制充气油缸8的伸缩量比较简单，其余控制气压的结构复杂。

弹性镇压轮内壁的圆周面上固接有多个沿周向布置的拨动板36，拨动板36为金属板，转轴32上固接有拨动拨动板36的拨杆35，拨杆35朝上设置且伸入至拨动板36内，当拨动板36跟随弹性镇压轮旋转时，每个拨动板36经过拨杆35时都被拨杆35拨动使弹性镇压轮的圆周面震动，弹性镇压轮的圆周面厚度不宜过大，应该1~3mm之间，过大的话不易震动。

所述弹性镇压轮包括轴接在转轴32上的两个镇压轮侧板33以及连接在两个镇压轮侧板33之间的弹性镇压轮圈34，所述镇压轮侧板33为刚性板，镇压轮侧板33与转轴32之间设有密封圈，防止漏气，弹性镇压轮圈34为橡胶材质，构成弹性镇压轮的圆周面。

所述弹性镇压轮圈34内嵌有多条环形的钢丝39，钢丝与弹性镇压轮圈34同心，防止弹性镇压轮圈34直径变化。

播种机架1上固定安装有位于弹性镇压轮后方的高度复检装置，所述高度复检装置包括多个朝下的复检测距仪11，多个复检测距仪11沿行进方向排列，通过复检测距仪11的数据与后测距仪7的数据对比得出玉米种子的覆土厚度，从而可以控制覆土器2进一步调整覆土厚度。

一种使用玉米播种深度一致性控制装置进行的控制方法，包括如下步骤：

通过前高度检测装置测量开沟前地面与前高度检测装置的高差，通过后高度检测装置测量开沟后地面与后高度检测装置的高差，计算时根据播种机的行进速度，例如前高度检测装置测量A点的高度，根据行进速度，记录后高度检测装置行进至A点时测量的高度，与前高度检测装置测量的A点高度数据对比，从而得出开沟深度。

由于地面存在凹坑，当开沟深度过浅时，开沟时排出至两侧的土壤不足以满足覆土厚度，因此需要将覆土板向下移动，将地面下方的土壤向内挤压增大覆土量。

根据开沟深度控制调节油缸26的伸缩量，当开沟深度较浅时，使调节油缸26伸长，油缸连接块27移动时在上连杆28和下连杆29的导向作用下，使覆土机架21后端向下摆动，从而使覆土板22向下移动，提高覆土板22覆土时的下挖深度，增大覆土量。

油缸连接块27移动，通过摆动拉杆25推动摆动转臂24，使覆土板摆动架23旋转，增大两个覆土板22的夹角，从而增大覆土量。

通过镇压轮机构3中的弹性镇压轮旋转对覆土进行镇压，通过气压调节装置控制弹性镇压轮内部的气压，从而调节弹性镇压轮与地面的接触面积，进而调节镇压深度。

弹性镇压轮旋转时，通过固定在转轴32上的拨杆35拨动弹性镇压轮内壁的拨动板36，使弹性镇压轮的圆周面震动，从而去除粘附在弹性镇压轮外表面的泥土。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：包括安装在每个开沟器（4）前方的前高度检测装置、安装在每个排种口（5）后方的覆土器（2）以及安装在每个排种口（5）和覆土器（2）之间的后高度检测装置，所述覆土器（2）包括铰接在播种机架（1）上的覆土机架（21），所述覆土机架（21）的后端轴接有两个左右对称的覆土板摆动架（23），覆土板摆动架（23）的转轴竖向设置，覆土板摆动架（23）的下端固接有覆土板（22），两个覆土板（22）前端的间距大于后端的间距，所述覆土器（2）还包括驱动覆土机架（21）后端向下摆动同时使两个覆土板（22）夹角增大的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述驱动装置包括铰接在播种机架（1）上的调节油缸（26）以及固接在调节油缸（26）伸缩端的油缸连接块（27），还包括上下排布的上连杆（28）和下连杆（29），上连杆（28）的前端与油缸连接块（27）铰接，上连杆（28）的后端与播种机架（1）铰接，下连杆（29）的前端与油缸连接块（27）铰接，下连杆（29）的后端与覆土机架（21）铰接，所述覆土板摆动架（23）的上端固接有摆动转臂（24），摆动转臂（24）的前端球铰连接有摆动拉杆（25），所述摆动拉杆（25）与油缸连接块（27）球铰连接。

3.根据权利要求2所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述上连杆（28）与下连杆（29）的前端间距小于后端间距，摆动拉杆（25）与油缸连接块（27）的铰接点位于摆动转臂（24）前方。

4.根据权利要求2所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：还包括安装在覆土器（2）后方的镇压轮机构（3），所述镇压轮机构（3）包括铰接在播种机架（1）上的镇压轮连杆（31）、固接在镇压轮连杆（31）后端的转轴（32）以及轴接在转轴（32）上的弹性镇压轮，所述转轴（32）的端面开有连通至弹性镇压轮内部的气孔（37），还包括调节弹性镇压轮内部气压的气压调节装置，所述气压调节装置与气孔（37）连通。

5.根据权利要求4所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述弹性镇压轮内壁的圆周面上固接有多个沿周向布置的拨动板（36），转轴（32）上固接有拨动拨动板（36）的拨杆（35）。

6.根据权利要求5所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述弹性镇压轮包括轴接在转轴（32）上的两个镇压轮侧板（33）以及连接在两个镇压轮侧板（33）之间的弹性镇压轮圈（34），所述镇压轮侧板（33）为刚性板。

7.根据权利要求6所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述弹性镇压轮圈（34）内嵌有多条环形的钢丝（39）。

8.根据权利要求4所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述气压调节装置包括充气油缸（8）和充气气缸（9），所述充气油缸（8）的伸缩端与充气气缸（9）的活塞固接，充气气缸（9）远离充气油缸（8）的一侧与气孔（37）连通。

9.根据权利要求1所述的一种玉米播种深度一致性控制装置，其特征在于：所述前高度检测装置包括多个朝下的前测距仪（6），所述后高度检测装置包括多个朝下的后测距仪（7）。

10.一种使用权利要求5所述玉米播种深度一致性控制装置进行的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.通过前高度检测装置测量开沟前地面与前高度检测装置的高差，通过后高度检测装置测量开沟后地面与后高度检测装置的高差，从而得出开沟深度；

b.根据开沟深度控制调节油缸（26）的伸缩量，当开沟深度较浅时，使调节油缸（26）伸长，油缸连接块（27）移动时在上连杆（28）和下连杆（29）的导向作用下，使覆土机架（21）后端向下摆动，从而使覆土板（22）向下移动，提高覆土板（22）覆土时的下挖深度，增大覆土量；

c.油缸连接块（27）移动，通过摆动拉杆（25）推动摆动转臂（24），使覆土板摆动架（23）旋转，增大两个覆土板（22）的夹角，从而增大覆土量；

d.通过镇压轮机构（3）中的弹性镇压轮旋转对覆土进行镇压，通过气压调节装置控制弹性镇压轮内部的气压，从而调节弹性镇压轮与地面的接触面积，进而调节镇压深度；

e. 弹性镇压轮旋转时，通过固定在转轴（32）上的拨杆（35）拨动弹性镇压轮内壁的拨动板（36），使弹性镇压轮的圆周面震动，从而去除粘附在弹性镇压轮外表面的泥土。

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