CN210076002U - 小麦小区播种机自动清种换种装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于农业领域的一种小麦小区播种机自动清种换种装置。其中机架安装于播种机后部，播种轮中央的播种轮轴与拖拉机动力轮转动连接，播种轮设置于中部长槽中，沿播种轮外侧周向布置有若干吸种针用于吸种和排种；步进电机栓接于上水平固定板上；旋转换种装置中的换种盘栓接于中水平安装板上方；换种轮轴的下部与换种轮中部凸台的通孔通过键连接；种箱安装于两根直角种箱安装梁之间，播种轮由种箱的前侧伸入种箱。本装置的换种轮转动采用单片机控制步进电机带动，由于步进电机具有精度高、可靠性高的优点，因此换种轮转动角度的准确性得到了保障，即便经过长时间使用，各出种孔依然能够转至落种孔的正上方，保障了换种性能。

Description

小麦小区播种机自动清种换种装置

技术领域

本实用新型属于农业机械技术领域，具体为一种小麦小区播种机自动清种换种装置。

背景技术

近几年来，国内的小区精密播种机的研究进入了一个较快的发展时期，先后研制了多种精密播种机，具有漏播率、重播率低，播种精密度高，播种适应性强，不对种子造成伤害，可实现快速、精确播种等优点。然而，对于小麦小区的点播，目前尚未有能够实现自动清理、更换种子的播种机，市面上的大型全自动大型播种机虽然功能全面，但不适合小区播种，小区耕作的要求与大田耕作存在较大的差别，小区多用于田间育种试验，要求定量、定株、定行播种，对精确度、严谨性有较高的要求。国外虽有部分小区播种机机械性能好，能够实现较为方便的清种、换种，但其价格较为昂贵，且不适合我国的土地情况。另外，国外小区试验田的规划与国内有很大的差异，引进播种机不尽合适，因此，人们在小区播种作业时仍需要花较多的时间清理剩余种子，更换新种子，大大降低了作业效率。

现在已有一些吸种针结构用于吸附和释放种子，吸种针利用负压吸种、正压排种，通过吸种口的直径可以吸附直径不同的作物种子；但是种盒中存在的种子难以更换，因此针对有的小麦小区点播机无法实现全自动清种、换种的不足的问题，我们提出了一种新型的小麦小区播种机自动清种换种装置，在保障了较高的换种性能的基础上，还可以完成高效清种作业。

实用新型内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，包括：机架、播种轮、种箱、废种盒、种箱后盖、清种控制器、旋转换种装置、换种轮轴、轴套、步进电机系；其中机架安装于播种机后部，与机架由上水平固定板、中部的中水平安装板和下部的直角种箱安装梁组成，上水平固定板和中水平安装板水平设置，上水平固定板通过左右两根竖梁安装于中水平安装板的前侧上方，沿中水平安装板的前侧向后开有用于容纳播种轮和种箱的中部长槽，两根直角种箱安装梁固接于中水平安装板下部，且位于中部长槽根部的左右两侧；

所述播种轮中央的播种轮轴与拖拉机动力轮转动连接，播种轮位于中部长槽中，沿播种轮外侧周向布置有若干吸种针用于吸种和排种；步进电机系中的步进电机栓接于上水平固定板上，旋转换种装置中的换种盘栓接于中水平安装板上方；向下设置的步进电机输出轴与轴套相连，轴套内过盈配合安装于有换种轮轴，换种轮轴的下部与换种轮中部凸台的通孔通过键连接；工作时，换种轮与步进电机同步旋转；

所述种箱安装于两根直角种箱安装梁之间，且位于中部长槽的下方，播种轮由种箱的前侧伸入种箱；

所述清种控制器铰接于中水平安装板的左侧，与种箱后方的种箱后盖通过从动拨片相连。

所述旋转换种装置包括：换种盘、换种轮和种盒，其中换种轮中部的凸台下方和换种盘中部轴承座通过轴承转动连接；凸台的中央开有与换种轮轴相匹配的轴孔并在该轴孔中设有键槽；在凸台的外侧均匀设置有若干挡板，挡板沿凸台的径向竖直安装于凸台外侧；挡板将换种盘的环形空间均匀分隔为多个种盒容纳区间，每个种盒容纳区间中都装有一个种盒；挡板的最外侧设有挡板伸出部；

所述换种盘由环形墙、平底、轴承座、键槽、轴承座、落种孔和定位孔组成，其中外侧的环形墙，下方的平底和中央的轴承座一体固接而成，且环形墙、平底和轴承座围成一个上方开口的环形空间；平底的上开有一个落种孔；平底上还设有两个定位孔，换种盘通过定位孔与机架的中水平安装板栓接，落种孔位于种箱中央的正上方。

所述种盒为上方全开口的扇形盒；种盒下方底面的外侧开有一个扇形的出种孔，出种孔与种盒的外框与两侧壁和外壁相贴合，种盒下方底面的内部设有一出种斜坡，出种斜坡的最低处与种盒的外框相贴合。

所述挡板伸出部最外端距离环形墙的外侧10～15mm。

所述种盒的高度等于挡板的最大高度。

所述种箱的后壁由上至下分别为上直壁、种箱后盖和废种盒安装壁，其中上直壁和废种盒安装壁分别与两侧壁固接，种箱的内部空间分为上方的种子容纳部和下方的海绵容纳部，其中种子容纳部的后壁由上至下为上直壁和可开合的种箱后盖，种箱后盖与从动拨片固定连接；上直壁和种箱后盖分别安装于弹簧铰链的上下底座的同侧，以保证种箱后盖的根部在自然状态下与废种盒安装壁贴合。

所述海绵容纳部内安装有海绵。

所述废种盒安装壁的后方安装有废种盒。

所述清种控制器由上部的被动杆、中部的铰接部和下部的主动杆一体制成，清种控制器通过铰接部铰接于中水平安装板的左侧，且位于旋转换种装置和从动拨片之间，清种控制器的被动杆与挡板伸出部接触连接，同时清种控制器的主动杆与从动拨片固接。

本实用新型的有益效果为：

1.该装置的换种轮转动采用单片机控制步进电机带动，由于步进电机具有精度高、可靠性高的优点，因此换种轮转动角度的准确性得到了保障，即便经过长时间使用，各出种孔依然能够转至落种孔的正上方，保障了较高的换种性能。

2.该装置的种箱结构采用特殊的设计方式，依靠种子自身重力与吸种针的接触摩擦震荡，能够使残留在种盒内的种子完全脱落进入废种盒中，保证了快速高效清种。

3.该装置操作方便，只需在作业开始前用输入调节清换种周期，大大减少了时间成本。

附图说明

图1是本实用新型一种小麦小区播种机自动清种换种装置实施例的整体结构图；

图2是本实用新型实施例中的局部结构图；

图3是本实用新型实施例中种箱、废种盒和弹簧铰链的装配结构图；

图4是本实用新型实施例中种箱、废种盒和弹簧铰链的局部剖面图；

图5是本实用新型实施例中旋转换种装置的立面图；

图6是本实用新型实施例中设有七个种盒的旋转换种装置的结构图；

图7是本实用新型实施例中换种盘的的结构图；

图8是本实用新型实施例中种盒的结构图；

图9是本实用新型实施例中单片机控制步进电机的电路图；

图10是本实用新型实施例中单片机主程序的流程图。

图中：

1.机架，2.吸种针，3.播种轮，4.播种轮轴，5.种箱，6.废种盒，7.弹簧铰链，8.清种控制器，9.换种盘，10.换种轮，11.换种轮轴，12.轴套，13.步进电机系，14.种盒，15.键槽，16.轴承座，17.落种孔，18.定位孔，19.种箱海绵，20.上直壁，101.上水平固定板，102.中水平安装板，103.直角种箱安装梁，104.中部长槽，501.种子容纳部，502.海绵容纳部，701.从动拨片，801.被动杆，802.中部的铰接部，803.下部的主动杆，901.环形空间，902.环形墙，903.平底，1001.凸台，1002.挡板，1003.挡板伸出部，1401.出种孔，1402.出种斜坡，5011.种箱后盖。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～图8所示的实施例包括：机架1、播种轮3、种箱5、废种盒6、种箱后盖5011、清种控制器8、旋转换种装置、换种轮轴11、轴套12、步进电机系13；其中机架1安装于播种机后部，与机架1由上水平固定板101、中部的中水平安装板102和下部的直角种箱安装梁103组成，上水平固定板101和中水平安装板水平设置，上水平固定板101通过左右两根竖梁安装于中水平安装板102的前侧上方，沿中水平安装板102的前侧向后开有用于容纳播种轮3和种箱5的中部长槽104，两根直角种箱安装梁103固接于中水平安装板102下部，且位于中部长槽104根部的左右两侧；

播种轮3中央的播种轮轴4与拖拉机动力轮转动连接，播种轮3竖直设置于中部长槽104中，沿播种轮3外侧周向布置有若干吸种针2用于吸种和排种；步进电机系13中的步进电机栓接于上水平固定板101上，旋转换种装置中的换种盘9栓接于中水平安装板102上方；向下设置的步进电机输出轴与轴套12相连，轴套12内过盈配合安装于有换种轮轴11，换种轮轴11的下部与换种轮10中部凸台1001的通孔通过键连接；工作时，换种轮10与步进电机同步旋转；

种箱5安装于两根直角种箱安装梁103之间，且位于中部长槽104的下方，播种轮3由种箱5的前侧伸入种箱；

清种控制器8铰接于中水平安装板102的左侧，与种箱5后方的种箱后盖5011通过从动拨片701相连，用于控制种箱后盖5011的开闭。

如图2、图5、图6和图7所示的旋转换种装置包括：换种盘9、换种轮10和种盒14，其中换种轮10中部的凸台1001下方和换种盘9中部轴承座16通过轴承转动连接；凸台1001的中央开有与换种轮轴11相匹配的轴孔并在该轴孔中设有键槽15；在凸台1001的外侧均匀设置有若干挡板1002，挡板1002沿凸台1001的径向竖直安装于凸台1001外侧；挡板1002将换种盘9的环形空间901均匀分隔为多个种盒容纳区间，每个种盒容纳区间中都装有一个种盒14；挡板1002的最外侧设有挡板伸出部1003，挡板伸出部1003用于拨动控制轴8上端的被动杆801，以改变种箱后盖5011的状态，用于实现对种箱5内残留种子的清种过程；

换种盘9由环形墙902、平底903、轴承座16、键槽15、轴承座16、落种孔17和定位孔18组成，其中外侧的环形墙902，下方的平底903和中央的轴承座16一体固接而成，且环形墙902、平底903和轴承座16围成一个上方开口的环形空间901；平底903的外侧开有一个落种孔17；平底903上还设有两个定位孔18，换种盘9通过这两个定位孔18与机架1的中水平安装板102栓接，并保证安装后的落种孔17位于种箱5中央的正上方。

在本实施例中，挡板伸出部1003最外端距离环形墙902的外侧10～15mm；

在本实施例中，两个定位孔18的间距为30mm；

在本实施例中，种盒14和挡板1002的数量都为十四个；即可同时存放14种不同种子。

如图1和图8所示，种盒14为上方全开口的扇形盒且拥有一定高度以容纳多个种类的小麦种子；种盒14下方底面的外侧开有一个扇形的出种孔1401，出种孔1401与种盒14的外框与两侧壁和外壁相贴合，种盒14下方底面的内部设有一出种斜坡1402，出种斜坡1402的最低处与种盒14的外框相贴合；以保证种盒14中的种子可以完全由出种孔1401排出。

落种孔17的位置和形状与种盒14下方出种孔1401的位置和形状相对应，但落种孔17的尺寸略大于出种孔1401的尺寸，下一个顺位的种盒14内的种子通过步进电机的旋转沿着落种孔17落入种箱5中。

在本实施例中，种盒14的高度等于挡板1002的最大高度；

工作时，换种盘9通过键槽15处与换种轮轴11键连接，换种轮轴11的上端又通过轴套12与步进电机系13中步进电机的输出轴直接连接，步进电机驱动换种轮轴11带动换种盘9旋转，从而实现换种过程。同时当换种盘9旋转时，其挡板1002带动清种控制器8旋转，使与之相连的种箱后盖5011打开，实现残留种子的清种过程。当挡板1002与控制轴8不再接触的瞬间，在弹簧铰链7内部弹簧的弹力作用下，清种控制器8迅速复位，且种箱后盖5011迅速闭合，承接即将落入种箱5的新种子。

工作时，播种轮3旋转，单片机芯片利用旋转的角度推算出前进的距离，即完成播种的数量，利用单片机芯片将播种轮3旋转角的信息转换成特定数量的脉冲，并将脉冲信号送达驱动电路，驱动电路控制步进电机系13工作，通过编好的程序，控制步进电机系13按要求旋转25.7°，运动传递给换种轮轴11带动换种盘9转动，使下一个装有种子的种盒14的下口对准落种孔17，新的种子随重力落进进种箱5，实现换种功能。

如图1、图3和图4所示的种箱5为前方、下方和上方开口，后方和左右两侧壁封闭的竖直设置的扁框架结构，种箱5的后壁由上至下分别为上直壁20、种箱后盖5011和废种盒安装壁，其中上直壁20和废种盒安装壁分别与两侧壁固接，种箱5的内部空间分为上方的种子容纳部501和下方的海绵容纳部502，其中种子容纳部501的后壁由上至下为上直壁20和可开合的种箱后盖5011，种箱后盖5011与从动拨片701固定连接可以随着清种控制器8的运动而打开，完成清种过程；上直壁20和种箱后盖5011分别安装于弹簧铰链7的上下底座的同侧，以保证种箱后盖5011的根部在自然状态下与废种盒安装壁贴合；

种箱5内部的海绵19能够使后盖打开的这短暂时间内，依靠海绵19上方的斜面让所有的需更换的种子都从能够从种子出口5011落入废种盒6，防止种子粘在海绵19上；

清种控制器8由上部的被动杆801、中部的铰接部802和下部的主动杆803一体制成，清种控制器8通过铰接部802铰接于中水平安装板102的左侧，且位于旋转换种装置和从动拨片701之间，清种控制器8的被动杆801与挡板伸出部1003接触连接，同时清种控制器8的主动杆803与从动拨片701固接，以保证在挡板伸出部1003拨动被动杆801时，种箱后盖5011离开废种盒安装壁一定距离；

海绵19安装于壳体5的海绵容纳部502内，海绵容纳部502后方的废种盒安装壁外装有废种盒6，由种子出口5011排出的种子落入废种盒6中。

在本实施例中，种箱5前方的开口和海绵19前方的形状都与播种轮3的形状相匹配；

在本实施例中，种箱后盖5011和从动拨片701分别固接于弹簧铰链7的前后两侧；

在本实施例中，弹簧铰链7通过方头螺钉与上直壁20栓接，且弹簧铰链7脏鞥呢的弹簧缠绕在销钉上；

设置于种箱5内种子容纳部501的海绵19在工作时可使种吸种针2穿过的，两侧为塑料壁面，后侧为固接的上直壁20和可活动的种箱后盖5011，种子呈圆锥形聚集在海绵19与种箱后盖5011的交界处；当一类种子的播种任务完成后，单片机发出指令控制步进电机运转，随后换种盘挡板1002带动清种控制器8逆时针旋转，清种控制器8下部的主动杆803带动从动拨片701导致种箱后盖5011打开，剩余的种子依靠重力作用落入废种盒6中，且在清种的过程中无需停机，吸种针2随播种轮3的转动仍在持续穿过海绵19的上部，接触部分靠摩擦力使残留在种箱5内的种子受震荡而脱落进入废种盒中，以保障清种效果。

安装时，应保证落种孔17位于种箱5的正上方，使种子均能准确地落入种箱5的种子容纳部501中。

如图1和图2所示的步进电机系13由单片机、驱动电路以及步进电机构成，基于AT89C51单片机定时器的设计原理，令单片机内部I/O接口初始为关闭，驱动器无法接收脉冲信号。根据播种任务的需求，当单片机发出规定数量的脉冲后，I/O接口将打开，继续发送脉冲，输出脉冲信号至驱动电路，再经由驱动电路使步进电机旋转，后续的脉冲持续送达步进电机，控制换种轮轴11旋转及后盖的打开闭合，从而实现自动换种、清种的过程。通过编程设定单片机的延时时间，当换种工作完成后单片机内部I/O接口将自动复位，进行一下轮播种作业。

当步进电机收到单片机发送的换种指令时，步进电机驱动换种轮轴11将旋转特定的角度，换种盘9同步旋转，而旋转换种装置中的换种盘9始终固定不旋转，换种轮10通过轴承安装在换种盘9上，使其能够进行相对机架1的旋转；当下一个种盒14旋转至落种孔17时，步进电机停止旋转，新的种子全部从孔中落进种箱5，完成种子更换；一次实现在确定了育种小区的长度时，能够在运行过程中根据换种需求，实现换种、清种的目标。

工作时，基于AT89C51单片机定时器的原理，令单片机内部接口初始为关闭，驱动器无法接收脉冲信号。根据播种任务的需求，如每种种子需播种五十粒，即当吸种针2扫过种箱50次时，单片机发出完特定数量的脉冲，此时接口将打开，继续发送脉冲，输出脉冲信号将传递给至驱动电路，再经由驱动电路带动步进电机旋转，后续的脉冲持续送达步进电机，控制换种轮3旋转，从而实现自动清种、换种过程。

如图9所示，由单片机AT89C51的25-28引脚作为ULN2003的1-4输入端构成步进电机的驱动电路，实际应用中，播种机使用四相步进电机，用单片机AT89C51的P24、P25、P26、P27分别控制步进电机的四相，设定正转模型，并采用寄存器进行计数，当单片机接口打开，清换种程序执行时，控制步进电机转动的步数。

如图10所示，在单片机中加入定时系统与开关通断系统，并设初始状态单片机输出端关闭，当定时器系统运作达一定的时间，即排下一定数量的种子后，输出端打开，将相同频率的脉冲信号传递至驱动器与步进电机；再经过短暂计时，清换种程序执行完毕，输出端再次关闭，定时器自动复位。播种机进入换种阶段后，驱动器开始不断扫描与之连接的单片机接口，一旦检测到信号中断，就执行相应的终止程序，不再发送脉冲信号至步进电机，步进电机将暂停工作，此时换种盘9停止转动，换种工作恰好完成，种箱后盖5011也随清种控制器8快速复位。

本实施例具有结构简单，避免使用复杂控制系统，可靠性好等优点。

Claims (9)

1.一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，包括：机架(1)、播种轮(3)、种箱(5)、废种盒(6)、种箱后盖(5011)、清种控制器(8)、旋转换种装置、换种轮轴(11)、轴套(12)、步进电机系(13)；其中机架(1)安装于播种机后部，与机架(1)由上水平固定板(101)、中部的中水平安装板(102)和下部的直角种箱安装梁(103)组成，上水平固定板(101)和中水平安装板水平设置，上水平固定板(101)通过左右两根竖梁安装于中水平安装板(102)的前侧上方，沿中水平安装板(102)的前侧向后开有用于容纳播种轮(3)和种箱(5)的中部长槽(104)，两根直角种箱安装梁(103)固接于中水平安装板(102)下部，且位于中部长槽(104)的左右两侧；

所述播种轮(3)中央的播种轮轴(4)与拖拉机动力轮相连，播种轮(3)位于中部长槽(104)中，沿播种轮(3)外侧周向布置有若干吸种针(2)用于吸种和排种；步进电机系(13)中的步进电机栓接于上水平固定板(101)上，旋转换种装置中的换种盘(9)栓接于中水平安装板(102)上方；向下设置的步进电机输出轴与轴套(12)相连，轴套(12)内过盈配合安装于有换种轮轴(11)，换种轮轴(11)的下部与换种轮(10)中部凸台(1001)的通孔通过键连接；工作时，换种轮(10)与步进电机同步旋转；

所述种箱(5)安装于两根直角种箱安装梁(103)之间，且位于中部长槽(104)的下方，播种轮(3)由种箱(5)的前侧伸入种箱；

所述清种控制器(8)铰接于中水平安装板(102)的左侧，与种箱(5)后方的种箱后盖(5011)通过从动拨片(701)相连。

2.根据权利要求1所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述旋转换种装置包括：换种盘(9)、换种轮(10)和种盒(14)，其中换种轮(10)中部的凸台(1001)下方和换种盘(9)中部轴承座(16)通过轴承转动连接；凸台(1001)的中央开有与换种轮轴(11)相匹配的轴孔并在该轴孔中设有键槽(15)；在凸台(1001)的外侧均匀设置有若干挡板(1002)，挡板(1002)沿凸台(1001)的径向竖直安装于凸台(1001)外侧；挡板(1002)将换种盘(9)的环形空间(901)均匀分隔为多个种盒容纳区间，每个种盒容纳区间中都装有一个种盒(14)；挡板(1002)的最外侧设有挡板伸出部(1003)；

所述换种盘(9)由环形墙(902)、平底(903)、键槽(15)、轴承座(16)、落种孔(17)和定位孔(18)组成，其中外侧的环形墙(902)，下方的平底(903)和中央的轴承座(16)一体固接而成，且环形墙(902)、平底(903)和轴承座(16)围成一个上方开口的环形空间(901)；平底(903)的上开有一个落种孔(17)；平底(903)上还设有两个定位孔(18)，换种盘(9)通过定位孔(18)与机架(1)的中水平安装板(102)栓接，落种孔(17)位于种箱(5)中央的正上方。

3.根据权利要求2所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述种盒(14)为上方全开口的扇形盒；种盒(14)底面的外侧开有一个扇形的出种孔(1401)，出种孔(1401)与种盒(14)的外框与两侧壁和外壁相贴合，种盒(14)下方底面的内部设有一出种斜坡(1402)，出种斜坡(1402)的最低处与种盒(14)的外框相贴合。

4.根据权利要求2所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述挡板伸出部(1003)最外端距离环形墙(902)的外侧10～15mm。

5.根据权利要求2所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述种盒(14)的高度等于挡板(1002)的最大高度。

6.根据权利要求1所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述种箱(5)的后壁由上至下分别为上直壁(20)、种箱后盖(5011)和废种盒安装壁，其中上直壁(20)和废种盒安装壁分别与两侧壁固接，种箱(5)的内部空间分为上方的种子容纳部(501)和下方的海绵容纳部(502)，其中种子容纳部(501)的后壁由上至下为上直壁(20)和可开合的种箱后盖(5011)，种箱后盖(5011)与从动拨片(701)固定连接；上直壁(20)和种箱后盖(5011)分别安装于弹簧铰链(7)的上下底座的同侧，以保证种箱后盖(5011)的根部在自然状态下与废种盒安装壁贴合。

7.根据权利要求6所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述海绵容纳部(502)内安装有海绵(19)。

8.根据权利要求6所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述废种盒安装壁的后方安装有废种盒(6)。

9.根据权利要求1所述的一种小麦小区播种机自动清种换种装置，其特征在于，所述清种控制器(8)由上部的被动杆(801)、中部的铰接部(802)和下部的主动杆(803)一体制成，清种控制器(8)通过铰接部(802)铰接于中水平安装板(102)的左侧，且位于旋转换种装置和从动拨片(701)之间，清种控制器(8)的被动杆(801)与挡板伸出部(1003)接触连接，同时清种控制器(8)的主动杆(803)与从动拨片(701)固接。

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