CN114342608A - 一种气力式多行并联单粒精密播种单体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种气力式多行并联单粒精密播种单体，包括机架、开沟装置、排种装置、覆土装置和地轮；排种装置包括一对行星轮系机构、充种室、左气室、右气室、穿过一对行星轮系机构的气流分配管及沿气流分配管轴向均匀安装在每根气流分配管上且与气流分配管相连通的吸种针。固定在行星轮架上的从动链轮通过链传动得到动力驱动行星轮架转动，行星轮架带动行星轮绕太阳轮转动，气流分配管跟随行星轮转动，气流分配管上的吸种针同步转动完成吸种、携种、排种过程。采用负压吸种、正压卸种的气力针式排种原理，同时行星轮系机构保证吸种针始终在最上方吸种，最下方排种，可大大降低排种高度，减少种子落入土壤中的弹跳滑移，保证排种一致性。

Description

一种气力式多行并联单粒精密播种单体

技术领域

本发明属于农业机械中的播种技术领域，具体地指一种气力式多行并联单粒精密播种单体。

背景技术

随着现代农业的发展，机械化播种已经成为播种作业的主要方式，精密播种是机械化播种的高级形式，单粒精密播种具有节省种子、出苗整齐等优点，是按一定的时间间隔，保证精确的间距、行距、播深，排出单粒种子均匀落在土壤合适位置，为种子发芽、光水肥气充分利用、个体与群体均衡发育提供良好条件。

小白菜、菠菜等小粒径类球形蔬菜种子种植密度大，行株距小，属于窄行密植种植模式，窄行密植是目前农业上发展较快、应用较广的一项先进栽培技术，但机械化播种难度大，需要开发适用于蔬菜密植单粒精密播种的设备。

多行并联的集中式排种器可以实现一器多行排种，简化整机结构，目前应用较多的有气送式集排器、气力滚筒式集排器等。气送式集排器采用机械定量、气流一阶分配或二阶分配的方式排种，能适应多种作物高速、宽幅作业，但气送式集排器不能精准的控制粒距，排种精度较低；气力滚筒式集排器应用气流正压或负压使种子吸附或压在型孔上，排种精度较高，但气力滚筒式集排器不能对行播种，且滚筒与气室隔板为线性接触，密封难度较大，增加行数意味着加长滚筒长度，滚筒体积过大，导致密封性降低，一般多用于六到八行播种。

针对上述问题，申请号为201810071053.0的中国专利公布了一种针状气吸式三七播种机，通过左右双连杆带动排种器转轴转动，进而带动排种针运动，连杆往复运动，排种针实现吸种排种过程，在保证播种密度前提下，实现了对三七种子精确排种；申请号为201910450696.0的中国专利公布了一种轴针孔式西洋参气力精密播种机，采用气吸播种的方式，保证了种子的完整性，轴针式排种器借助连杆机构保证播深一致性，同时轴针筒保证每次吸种不超过两个，降低了重播概率。但上述两种技术方案都是采用多连杆机构实现排种，机构运动一周，排种器只排种一次，排种效率较低，无法满足高速作业要求。

申请号为201810021998.1的中国专利公布了一种西洋参气力针式精量集排器，四根气流分配管并联安装，采用负压吸种、正压卸种，可实现一器24行精密排种，同时，气室盖板转动一周，排种器可排种四次，极大提高了排种效率，但该排种器投种高度较高，存在下落种子与种床土壤弹跳滑移导致播种行株距不均的问题；申请号为202010988823.5的中国专利公布了一种气力针式单粒精密播种机，在上述排种器基础上设计加装了一种行星轮点播式导种装置，实现了单粒排种和平稳导种于一体的功能效果，消除了种子与土壤的碰撞弹跳现象，排种质量高，但排种装置和导种装置分布排列，导致机器整机结构比较复杂，重量较大。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术的不足，提供一种窄行密植的气力式多行并联单粒精密播种单体，该装置投种高度低，结构稳定简单，工作时能达到排种均匀准确、不伤种、排种高效等效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种气力式多行并联单粒精密播种单体，包括机架、开沟装置、排种装置、覆土装置和地轮；所述排种装置包括一对行星轮系机构、衬在一对行星轮系机构之间的充种室、左气室、右气室、穿过一对行星轮系机构的气流分配管及沿气流分配管轴向均匀安装在每根气流分配管上且与气流分配管相连通的吸种针；

每个所述行星轮系机构包括行星轮架、与行星轮架对合固定连接的行星轮架罩、一个太阳轮、四个行星轮、太阳轮轴及从动链轮；行星轮架的外侧面上同轴布置有与行星轮架中心轴孔连通的空心管，太阳轮轴的内端依次穿过空心管、中心轴孔与太阳轮相连后与充种室的端板固定连接；四个行星轮沿太阳轮圆周方向均匀布置且均与太阳轮啮合，从动链轮与空心管轴向固定；气流分配管的根数与行星轮的个数相同，每根气流分配管的左端依次穿过左边行星轮系机构的行星轮架罩、对应的行星轮后穿过左边的行星轮架通到左气室内；气流分配管的右端依次穿过右边行星轮系机构的行星轮架罩、对应的行星轮后穿过右边的行星轮架通到右气室内；气流分配管穿过行星轮后与行星轮固接。

进一步地，所述左气室和右气室的结构相同均包括气室主体和气室盖板，气室主体包括外侧面封闭的气室外筒、气室内筒及气室隔板，气室盖板上开有供气流分配管穿过的通孔，气流分配管的端面与气室盖板内表面相平齐；气室内筒与气室外筒的中央通孔同轴布置，气室隔板将气室外筒分割成正压区和负压区，气室隔板的一端固定在气室外筒的内壁上、另一端固定在气室内筒的外缘面上，气室外筒上在正压区开设有正压进气口、在负压区开设有负压进气口。

进一步地，两个所述行星轮系机构的空心管分别依次穿过左气室和右气室的气室盖板、气室内筒和气室外筒的中央通孔，直至太阳轮轴的外端穿过太阳轮轴固定板的固定孔，太阳轮轴固定板通过螺栓与机架连接，两从动链轮分别位于左气室和右气室的外侧。

进一步地，所述充种室通过充种室隔板将充种室均匀分割成若干个充种室单元，充种室单元的个数与每根气流分配管上的吸种针34个数相同；充种室的底部为弧形底部，与吸种针运动轨迹相符，且弧形底部的弧形半径大于吸种针的回转半径。

进一步地，所述左气室和右气室均通过气室主体的气室外筒3211固定安装在机架上。

进一步地，所述气流分配管与吸种针采用螺纹固定连接，行星轮与太阳轮的齿数相同。

进一步地，所述气室外筒的内边沿为阶梯状与气室盖板刚性连接。

进一步地，所述开沟装置包括滑刀式开沟器柄、滑刀和两个开沟器侧板，滑刀式开沟器柄与机架采用螺栓连接；每个开沟器侧板包括倾斜过渡板和平板，且平板与滑刀式开沟器柄的侧面平行布置，两个开沟器侧板的倾斜过渡板固定在滑刀式开沟器柄后部。

进一步地，所述覆土装置包括覆土板、覆土器中轴、覆土器套筒、覆土器上横梁和弹簧；覆土器中轴焊接在机架尾部沿横向布置，三个覆土器套筒均匀安装焊接在覆土板的一侧，覆土板的正面和覆土器上横梁之间连接有两根弹簧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

其一，气力式窄行密植多行并联单粒精密播种单体采用三点悬挂结构，采用功能部件模块化集成设计思想，提高整机集成度，作业时直接挂接动力机具即可工作。该装置投种高度低，结构稳定简单。

其二，气力式行星轮系单粒精密排种器的设计采用正负气压原理，负压吸种，正压排种，对种子损伤小、对种子形状尺寸要求低。

其三，本发明采用气力式排种技术，可以实现窄行密植单粒精密排种，设计多行并联结构可实现宽幅、高效播种作业。同时可根据种子粒径更换不同直径的气压分配管和吸种针，增加了排种器的适用性。

其四，本发明创造性地在排种器上使用行星轮系机构，连接气流分配管，再在气流分配管上配置吸种针，行星轮系机构保证吸针始终在最上方吸种，最下方排种，大大降低排种高度，减少种子落入土壤中的弹跳滑移，保证排种一致性。

附图说明

图1为本发明气力式多行并联单粒精密播种单体结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图1的侧视结构示意图。

图4为图1中排种装置结构示意图。

图5为图4中行星轮系机构机构示意图。

图6为图1中左气室主体结构示意图。

图7为图1中开沟装置结构示意图。

图8为图1中覆土装置结构示意图。

图中各部件标号如下：机架1；

开沟装置2、滑刀式开沟器柄21、滑刀22、开沟器侧板23、倾斜过渡板231和平板232；

排种装置3、行星轮系机构31、行星轮架311、行星轮架罩壳312、太阳轮313、行星轮314、太阳轮轴315、从动链轮316、空心管317、太阳轮轴固定板318；

左气室32、气室主体321、气室外筒3211、气室内筒3212、气室隔板3213、负压气口322、正压气口323；

吸种针34；

充种室33、充种室隔板331；

气流分配管35；

覆土装置4、覆土板41、覆土器中轴42、覆土器套筒43、覆土器上横梁44、弹簧45；

和地轮5。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明。

如图1～3所示的气力式多行并联单粒精密播种单体，包括机架1、开沟装置2、排种装置3、覆土装置4和地轮5。

结合图4所示，排种装置3包括一对行星轮系机构31、衬在一对行星轮系机构31之间的充种室33、左气室32、右气室、穿过一对行星轮系机构31的气流分配管35及沿气流分配管35轴向均匀安装在每根气流分配管35上且与气流分配管35相连通的吸种针34。

结合图6所示，左气室32和右气室的结构相同均包括气室主体321和气室盖板，气室主体321包括外侧面封闭的气室外筒3211、气室内筒3212及气室隔板3213，气室外筒3211的内边沿为阶梯状与气室盖板刚性连接，同时，气室盖板上开有供气流分配管35穿过的通孔，气流分配管35的端面与气室盖板内表面相平齐。气室内筒3212与气室外筒3211的中央通孔同轴布置，气室隔板3213将气室外筒3211分割成正压区和负压区，气室隔板3213的一端固定在气室外筒3211的内壁上、另一端固定在气室内筒3212的外缘面上，且负压区的弧度为50～80度；气室外筒3211上在正压区开设有正压进气口323、在负压区开设有负压进气口322。左气室32和右气室均通过气室主体321的气室外筒3211固定安装在机架1上。

结合图4、图5所示每个行星轮系机构31包括行星轮架311、与行星轮架311对合固定连接的行星轮架罩312、一个太阳轮313、四个行星轮314、太阳轮轴315及从动链轮316；行星轮架311的外侧面上同轴布置有与行星轮架311中心轴孔连通的空心管317，太阳轮轴315的内端依次穿过空心管317、中心轴孔与太阳轮313相连后与充种室33的端板固定连接；四个行星轮314沿太阳轮313圆周方向均匀布置且均与太阳轮313啮合，从动链轮316与空心管317轴向固定。气流分配管35的根数与行星轮314的个数相同，每根气流分配管35的左端依次穿过左边行星轮系机构31的行星轮架罩312、对应的行星轮314后穿过左边的行星轮架311通到左气室32内；同理，气流分配管35的右端依次穿过右边行星轮系机构31的行星轮架罩311、对应的行星轮314后穿过右边的行星轮架311通到右气室内；气流分配管35穿过行星轮314后与行星轮314固接。气流分配管35与吸种针34采用螺纹固定连接，行星轮314与太阳轮313的齿数相同。

充种室33通过充种室隔板331将充种室33均匀分割成若干个充种室单元，充种室单元的个数与每根气流分配管35上的吸种针34个数相同，即一个充种室单元区域对应一个吸种针34。充种室33的底部为弧形底部，与吸种针34运动轨迹相符，且弧形底部的弧形半径大于吸种针34的回转半径，保证良好的吸种效果。

两个行星轮系机构31的空心管317分别依次穿过左气室32和右气室的气室盖板、气室内筒3214和气室外筒3211的中央通孔，直至太阳轮轴315的外端穿过太阳轮轴固定板318的固定孔，太阳轮轴固定板318通过螺栓与机架1连接。两从动链轮317分别位于左气室32和右气室的外侧。

行星轮架311与左气室和右气室同轴配合，且行星轮架311的空心管317与太阳轮轴315同轴配合通过轴承固定支撑，太阳轮313和行星轮314均位于行星轮架311内，行星轮架罩312随行星轮架311同步转动，行星轮架罩312起防尘防灰作用，使行星轮系机构31稳定运行。从动链轮316将动力传递给行星轮架311的空心轴317，驱动行星轮架311转动，行星轮架311带动行星轮314绕太阳轮313转动，行星轮314转动带动气流分配管35同步转动，进而带动吸种针34转动，吸种针34完成吸种、携种、排种过程实现排种效果。

行星轮系机构31确定了吸种针的运动轨迹，行星轮架带动行星轮转动，行星轮带动气流分配管转动，从而吸种针跟着转动，同时行星轮与太阳轮啮合转动，气流分配管和吸种针的运动可以看做是两个相对运动和一个机器前进运动的合成：机器前进运动，地轮通过链传动带动行星轮架转动，气流分配管和吸种针随行星轮架转动，同时行星轮系机构带动气流分配管和吸种针绕太阳轮转动，两个相对运动保证了吸种针运动轨迹符合要求。

吸种针34包括圆筒部和锥筒部，吸种针34的圆筒部底端设计螺纹结构与气流分配管35螺纹连接固定，每相邻吸种针34间距为50～60mm，满足窄行密植播种要求。四根气流分配管35一周均匀分布，构成多行并联结构。气力式行星轮系单粒精密排种器的设计采用正负气压原理，负压吸种，正压排种，对种子损伤小、对种子形状尺寸要求低。排种器设计为一器12行，采用四根气流分配管35，每行12个吸种针34均布在气流分配管35上，四根气流分配管35一周均匀分布，排种器构成多行并联结构，采用气力式排种技术，可以实现窄行密植单粒精密排种，设计多行并联结构可实现宽幅、高效播种作业。行星轮系机构31保证吸种针34始终在最上方吸种、最下方排种，大大降低排种高度，减少种子落入土壤中的弹跳滑移，保证排种一致性。

结合图7所示，开沟装置2包括滑刀式开沟器柄21、滑刀22和两个开沟器侧板23，其作用为开出种沟，引导种子进入沟内，并使湿土覆盖种子。滑刀式开沟器柄21与机架1采用螺栓连接，滑刀式开沟器柄21上面设有不同位置的孔，通过调节滑刀式开沟器柄21与机架1的安装位置来调节开出的种沟深度，保证开出的种沟深浅一致。每个开沟器侧板23包括倾斜过渡板231和平板232，且平板232与滑刀式开沟器柄21的侧面平行布置；两个开沟器侧板23的倾斜过渡板231固定在滑刀式开沟器柄21后部。

工作时，入土部分为前面的滑刀22，向下压切土壤，滑刀22结构更容易入土，开沟装置2将表层土向两侧推挤的同时，向下挤压而形成种沟，开沟宽度取决于后部两个开沟器侧板23相距的大小，保证沟形整齐、平直，不乱土层，采用滑刀式结构可以保证开沟器具有良好的入土性能和切土性能，不易被杂草和土块堵塞，滑刀式开沟器结构简单，工作阻力小，调整、维护方便。

结合图8所示，覆土装置4包括覆土板41、覆土器中轴42、覆土器套筒43、覆土器上横梁44和弹簧45。覆土器中轴42焊接在机架1尾部沿横向布置，三个覆土器套筒43均匀安装焊接在覆土板41的一侧，覆土器套筒43与覆土器中轴42构成转动副以调节覆土板41与土壤角度，覆土板41的正面和覆土器上横梁44之间连接有两根弹簧45，防止覆土板41受过大载荷破损变形。种子落入沟底，滑刀式开沟器将一层较浅的回土覆盖种子，尚需用覆土器进行覆土，使其达到一定的覆盖深度，以利种子发芽。覆土器覆土能力强，平整土壤，垄面整齐，不破坏垄型，利于种子与种床接触充分，出苗率高，覆土板角度可以调节，可调节覆土板与垄面角度，覆土板上方有两个弹簧弹性调节覆土板振动幅度。

该播种单体的机架1前端设计为三点悬挂结构，连接动力机具，机架1上从前到后依次设有通过调节滑刀式开沟器柄21与机架1的安装位置来调节种沟深度的开沟装置2、通过螺栓固定在中间位置的排种装置3和通过焊接固定在后部位的覆土装置4，通过链传动方式地轮5将动力传递给排种装置3。

下面以播种小白菜种子为例说明本发明的工作过程：播种单体前端三点悬挂结构连接动力机具，在与机架1连接的动力机具的带动下通过链传动方式地轮5驱动播种单体工作，动力机具向前运动，首先开沟装置2开出合适种沟，同时空心轴上的从动链轮316转动带动行星轮架311转动，行星轮架311带动行星轮314转动，行星轮314带动气流分配管35转动，进而带动吸种针34转动，行星轮314既随着行星轮架311转动，又与太阳轮313啮合转动；当行星轮314转动最上方时，与行星轮314相连的气流分配管35处于负压区，气流分配管35上的吸种针34竖直向下，并在负压的吸附作用下从充种室33单粒取种，负压使种子吸附在吸种针34上并随吸种针34转动，完成取种过程；行星轮314、气流分配管35和吸种针34继续随行星轮架311转动，气流分配管35旋转到气室隔板3213之前一直处于负压区，种子一直被吸附在吸种针34上，完成携种过程；当行星轮314转动至最下方时，与行星轮314相连的气流分配管35处于正压区，气流分配管35上的吸种针34竖直向下，并在正压的吹力作用和自身重力下，吸附在吸种针34上的种子掉落在开沟装置2开出的种沟内，完成投种过程，随后覆土装置4覆以适量的土壤，完成投种的气流分配管和吸种针继续去吸种，下一个相邻的气流分配管和吸种针运动至最下方投种，如此循环完成播种作业，行星轮系排种执行机构运动一周，排种四次，一次十二行。本发明精密播种单体可同时完成开沟、单粒排种、覆土等作业，适用于设施蔬菜基地或蔬菜大棚作业，对种子损伤小，对种子形状尺寸要求低，实现密植蔬菜如菠菜、上海青、樱桃萝卜等作物的单粒精密播种，多行并联结构可实现宽幅、高效播种作业，有效提高播种质量。

Claims (9)

1.一种气力式多行并联单粒精密播种单体，包括机架(1)、开沟装置(2)、排种装置(3)、覆土装置(4)和地轮(5)；其特征在于：所述排种装置(3)包括一对行星轮系机构(31)、衬在一对行星轮系机构(31)之间的充种室(33)、左气室(32)、右气室、穿过一对行星轮系机构(31)的气流分配管(35)及沿气流分配管(35)轴向均匀安装在每根气流分配管(35)上且与气流分配管(35)相连通的吸种针(34)；

每个所述行星轮系机构(31)包括行星轮架(311)、与行星轮架(311)对合固定连接的行星轮架罩(312)、一个太阳轮(313)、四个行星轮(314)、太阳轮轴(315)及从动链轮(316)；行星轮架(311)的外侧面上同轴布置有与行星轮架(311)中心轴孔连通的空心管(317)，太阳轮轴(315)的内端依次穿过空心管(317)、中心轴孔与太阳轮(313)相连后与充种室(33)的端板固定连接；四个行星轮(314)沿太阳轮(313)圆周方向均匀布置且均与太阳轮(313)啮合，从动链轮(316)与空心管(317)轴向固定；气流分配管(35)的根数与行星轮(314)的个数相同，每根气流分配管(35)的左端依次穿过左边行星轮系机构(31)的行星轮架罩(312)、对应的行星轮(314)后穿过左边的行星轮架(311)通到左气室(32)内；气流分配管(35)的右端依次穿过右边行星轮系机构(31)的行星轮架罩(311)、对应的行星轮(314)后穿过右边的行星轮架(311)通到右气室内；气流分配管(35)穿过行星轮(314)后与行星轮(314)固接。

2.根据权利要求1所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述左气室(32)和右气室的结构相同均包括气室主体(321)和气室盖板，气室主体(321)包括外侧面封闭的气室外筒(3211)、气室内筒(3212)及气室隔板(3213)，气室盖板上开有供气流分配管(35)穿过的通孔，气流分配管(35)的端面与气室盖板内表面相平齐；气室内筒(3212)与气室外筒(3211)的中央通孔同轴布置，气室隔板(3213)将气室外筒(3211)分割成正压区和负压区，气室隔板(3213)的一端固定在气室外筒(3211)的内壁上、另一端固定在气室内筒(3212)的外缘面上，气室外筒(3211)上在正压区开设有正压进气口(323)、在负压区开设有负压进气口(322)。

3.根据权利要求2所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：两个所述行星轮系机构(31)的空心管(317)分别依次穿过左气室(32)和右气室的气室盖板、气室内筒(3214)和气室外筒(3211)的中央通孔，直至太阳轮轴(315)的外端穿过太阳轮轴固定板(318)的固定孔，太阳轮轴固定板(318)通过螺栓与机架(1)连接，两从动链轮(317)分别位于左气室(32)和右气室的外侧。

4.根据权利要求1所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述充种室(33)通过充种室隔板(331)将充种室(33)均匀分割成若干个充种室单元，充种室单元的个数与每根气流分配管(35)上的吸种针(34)个数相同；充种室(33)的底部为弧形底部，与吸种针(34)运动轨迹相符，且弧形底部的弧形半径大于吸种针(34)的回转半径。

5.根据权利要求2所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述左气室(32)和右气室均通过气室主体(321)的气室外筒(3211)固定安装在机架(1)上。

6.根据权利要求1所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述气流分配管(35)与吸种针(34)采用螺纹固定连接，行星轮(314)与太阳轮(313)的齿数相同。

7.根据权利要求3所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述气室外筒(3211)的内边沿为阶梯状与气室盖板刚性连接。

8.根据权利要求1所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述开沟装置(2)包括滑刀式开沟器柄(21)、滑刀(22)和两个开沟器侧板(23)，滑刀式开沟器柄(21)与机架(1)采用螺栓连接；每个开沟器侧板(23)包括倾斜过渡板(231)和平板(232)，且平板(232)与滑刀式开沟器柄(21)的侧面平行布置，两个开沟器侧板(23)的倾斜过渡板(231)固定在滑刀式开沟器柄(21)后部。

9.根据权利要求1所述气力式多行并联单粒精密播种单体，其特征在于：所述覆土装置(4)包括覆土板(41)、覆土器中轴(42)、覆土器套筒(43)、覆土器上横梁(44)和弹簧(45)；覆土器中轴(42)焊接在机架(1)尾部沿横向布置，三个覆土器套筒(43)均匀安装焊接在覆土板(41)的一侧，覆土板(41)的正面和覆土器上横梁(44)之间连接有两根弹簧(45)。

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