窝眼轮式排种机构推种齿曲面方程的研究

窝眼轮式排种机构推种齿曲面方程的研究

在精密排种机上的应用现有的播种方法对玉米、大豆、小麦等大中型种子的播种质量具有稳定的效果，但很难正确播种小粒种子，如油桃、谷和紫草。功能独特，适应性差。为解决小粒种子精密播种问题和提高通用性,研究设计出一种新型机械式多功能精密排种器,可在常用多种播种机上装配,实现多种作物精密播种。现有的排种器有外槽轮式、气力式、磨纹式、型孔盘式、窝眼轮式、指夹式等,其中外槽轮式为最常用的排种机构,结构简单,便于调节;气力式、磨纹式、型孔盘式、窝眼轮式、指夹式为单粒精密排种机构。在精密排种机构中,气力式现应用最广,其对大、中粒播种效果理想,但相对成本较高,必须有动力提供气压才能工作;窝眼轮式作为精密排种机构,结构相对简单,但常常会出现窝眼堵塞现象,可靠性差。上述排种机构还存在常量播种机不能单粒精密播种,精密播种机不能常量播种,若利用窝眼轮式机构与外槽轮式结合,并着力解决窝眼堵塞的问题,从而使播种机具有精密播种与常量播种功能,提高了播种机的技术性能水平。1排种孔的传动窝眼轮式机构的窝眼堵塞,是因多粒种子在盛种时受到孔壁挤压而造成的,若在窝眼孔口向下时,从底部有一个机械推种力即可清理出受挤压的堵塞种子,为此将排种轮窝眼打成通孔,在排种轮内配以小推卸轮,推卸轮上有推种齿,推种齿啮合在排种轮窝眼中,将未能掉落的种子从窝眼中推出。由于排种孔为直孔,推种齿必须平稳内切啮合于排种孔中,以传动动力和推卸种子。通过分析运动关系,研究推导出推种齿齿形曲线{x=Rsinθ2−(R−r)sinθy=Rcosθ2−(R−r)cosθ{x=Rsinθ2-(R-r)sinθy=Rcosθ2-(R-r)cosθ式中R——排种轮内半径r——与排种轮相内切的推卸轮半径θ——角度自变量推卸轮与排种轮的转速比为2,r≤R/2,按此曲线试制加工出推种轮齿,与排种轮啮合可靠,配合平稳。为能精密播种大(7mm≤种径≤12mm)、中(4mm≤种径<7mm)、小(1mm≤种径<4mm)不同的种子,排种轮的内径设计为台阶形,对应的半径不同,推种齿的齿形就不同,图1所示为排种轮与推种齿结构,其A段的R=34mm、r=17mm,B段的R=32mm、r=15mm,C段的R=29mm、r=12mm。2大、中、小粒种子在压力排播多功能精密排种器由窝孔推种式精密排种和外槽轮常量排种两大部分组成(图2)。外槽轮式常量排种为向下式排种;精密排种部分主要有排种轮(排种轮上有大、中、小不同的孔眼)、圆弧阻漏板、推卸轮(推卸轮上有大、中、小推种齿)、刮种毛刷、播量调节插板、插板定位螺钉、精密排种轴等构成。精密排种为向上式盛种,精密排种轮上有大孔一排共12个(ue001φ=13mm),中孔一排共18个(ue001φ=7mm)、小孔两排各24个,共48个(ue001φ=4mm),两排小孔相互错位,使排种均匀,可对大、中、小粒种子进行精密排种。当排种孔转到下方时,从内部啮合在排种孔中的推种齿将种子推出。播种量由插板调节,插板从排种盒大眼孔一侧向中眼孔、小眼孔方向插进,使得小粒种子不能进入中眼孔和大眼孔,中粒种子不能进入大眼孔。大、中粒种子由于粒径大于小孔径而不能进入小眼孔。为防止插板移动,将其用螺钉顶压定位。排种盒上部有刮种毛刷,排种时排种轴由传动机构带动,排种轮在盛种盒内向上旋转,转动方向与种子重力方向相反,使种子重力对刮种毛刷不产生压力,减少种子破损率。精密排种和常量排种由不同的两轴带动。当精密播种时,动力传动在精密排种轴上,常量排种动力分离。进行常量播种时,动力传动在常量排种轴上,精密排种动力分离。使其既能精密播种大、中、小粒种子,又能常量播种大、中粒种子,一机多用,提高播种机的性能和使用效益。对油菜精密播种,若抽开一排小孔,小孔深3mm,孔径4mm,每个小排种孔可盛种子3～5粒,平均为4粒,精密排种器轴转动一圈,推卸轮转动一圈,排种轮转动半圈,排出12窝种子,排出种子量为36～60粒,平均为48粒,若播种机的地轮直径60cm,与排种器轴的转速比为1,油菜行距40cm,千粒重按3g计,其播量为1.91kg/hm2。若抽开两排小孔,则播量增加一倍。由于播种机地轮大小、地轮与排种器轴转速比、油菜种粒大小、播种行距等不同,使播种量有所不同。对特殊种植要求,除上述方面外,还可对排种孔增大或缩小,特殊加工。3设计分析和测试3.1排种孔壁结构分析当向下式排种时,排种孔转动到刮种毛刷的位置时,排种孔内的种子因受重力G作用就会滑动到孔口,有些部分在孔内,部分在孔外,种子同时受到重力G、排种孔壁向下的作用力F1和刮种毛刷向上的作用力F2,从而形成一种剪切力,容易使种子破损。见图3a向下式排种受力示意图分析。当向上式排种时,排种孔转动到刮种毛刷的位置时,排种孔内的种子因受重力G作用,就会滑动到孔底。此时,种子仅受重力G,而孔壁F1和刮种毛刷对孔内的种子不产生作用力。见图3b向上式排种受力分析。据试验测定(表1),对比较坚硬的、籽粒比较小的和单子叶植物种子,向下排种与向上排种种子破损率差异不大或没有差异,而对双子叶、大粒、籽粒易破损的种子,其差异极大,向上排种可降低种子破损率。3.2稳定性和破损率测定对注塑加工出的多功能精密排种器,依据GB/T6973标准进行室内台架测定,将3只排种器装在试验台架上,用内径为16mm的钢管相互销接,电动机带动减速机以240r/min转速转动,测定排量稳定性和种子破损率。结果见表2,排种量稳定,种子破损率低。3.3产量和质量分析2000年秋播,在陕西岐山县宝鸡市农科所试验地,用装配多功能精密排种器的2MB-1/2型覆膜播种机播种地膜油菜,对出苗情况进行调查测定,播量控制达到1.5kg/hm2,几乎没有缺苗,产量较高(表3)。对精密播量2.25kg/hm2、4.5kg/hm2和人工播量7.5kg/hm2三种情况的定苗用工,测定结果(表4)表明,精密播种机播量2.25kg/hm2和4.5kg/hm2分别比人工溜种播量7.5kg/hm2减少间、定苗用工80.7%和65.4%。通过装配这种多功能精密排种器,可使播种机对油菜等小粒种子作物播量控制达到3.0～1.5kg/hm2,节约种子,减少间、定苗用工,壮苗增产。4小粒从基本粒料精密