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              河北華利機械配件有限公司

              舵輪勺式組合穴播器的研究設計

              2015/10/22 14:23:35

                      機械精密播種技術是一項科技含量高、節約成本、增加效率的適用技術,是保護性耕作的重要內容之一。穴播是實現精密播種的主要技術,其中穴播器是實現穴播技術的關鍵部件, 穴播機械也逐漸成為播種機械的重要組成部分。穴播機主要由排種器和穴播器兩個核心部件組成,排種器的主要功能是根據播種需要均勻取種并排到穴播器當中; 穴播器的主要功能是將種子植入到成穴的土壤中。
                      山東理工大學課題組先后研究設計出了連桿開啟式舵輪穴播器、杠桿開啟式舵輪穴播器等系列穴播器。
                      研制的穴播器應用在播種機械上均是采用上位排種器, 種子依靠自身重力沿著輸種管排到穴播器當中。但是,由于上位排種器與穴播器間隔距離較大, 種子輸送時間過長且受輸種管的摩擦力、振動等作用,導致穴播器二次排種不精確而出現空穴、重播等現象。還有就是上位排種器排種精確度不高,導致最終播種不精確。為了解決上述問題提高播種質量,首先,提高排種器排種精度;其次,縮短落種距離。因此,本文研究設計了舵輪勺式組合穴播器。
                      1 且穴播器的基本結構及原理
                      1.1 基本結構 舵輪勺式組合穴播器外形似舵輪,類似舵柄的入土成穴器均勻分布在舵輪邊緣。主要組成部分為內置勺式排種器、導種輪、動盤、定盤、入土成穴的動瓣、定瓣以及復位彈簧等。其中關鍵部件入土成穴器的動瓣和定瓣采用杠桿原理, 在凸輪擋塊的作用下完成入土成穴器的開閉投種。
                      穴播器輪軸固定在機架上, 動盤由軸承定位在輪軸上,可繞輪軸轉動;入土成穴器均勻分布在動盤邊緣,呈放射狀,定瓣焊合在輪盤上,動瓣用細長螺栓鉸接在動盤上,部分嵌入定瓣,在復位彈簧的拉力作用下與定瓣扣合, 防止入土成穴時堵土,動瓣受到凸輪擋塊阻擋力時,繞螺柱軸轉動一定的角度,按杠桿原理打開;定盤用鍵固定在輪軸上,由軸套定位,不隨機組前進而轉動;凸輪擋塊用螺栓固定在定盤上方便拆卸; 復位彈簧用螺栓固定在動瓣頂部和動盤的孔內,略微成拉伸狀態,保證入土成穴器非開啟狀態下保持關閉狀態;排種器由勺輪、導種輪以及兩者之間的隔板組成,勺輪與導種輪由螺栓固定在動盤上, 保證與動盤同步轉動, 能將種子準確投放到各個入土成穴器當中, 隔板夾在勺輪與導種輪中間, 并且與動盤扣合,隔板不隨動盤同步轉動,上方帶有開口,方便投種。
                      1.2 工作原理
                      播種機未工作時, 上位種箱中的種子經輸種管輸送到下位的種箱中,保證其時刻充滿種子。機組工作時,入土器逐個插入土壤,土壤對入土器的反作用力和機架對舵輪的牽引力形成力矩,驅動舵輪轉動,動盤在地面滾動,同時帶動勺輪和導種輪同步轉動。勺輪旋轉時,每個種勺會從種箱中舀上數粒種子,隨著勺輪轉動的同時,勺內的種子在種箱種子摩擦力以及自身重力作用下, 轉到一定角度時,多余的種子靠自身重力下滑掉落,排種勺中只剩下一粒種子被帶到盤的上方, 從隔板開口掉入導種輪槽中, 每個導種輪槽對應著一個入土成穴器,當導種輪槽轉到投種區時,種子依靠離心力和重力掉入入土成穴器, 從而使種子精確投入到入土成穴器當中。
                      入土成穴器在非排種狀態時關閉,使種子不至于提前漏出。機組前進時, 穴播器上的入土成穴器在重力作用下逐個插入土壤, 當一個入土成穴器達到入土最深位置后(與地面垂直),入土成穴器動瓣的頂部與凸輪擋塊接觸, 動瓣在擋塊作用下打開并逐漸增大角度,當開啟角度大于種子體積時,種子在重力作用下落入土壤。
                      為防止夾土,動瓣的張開狀態沿凸輪輪廓線保持不變, 直到定瓣離開土壤一定高度, 動瓣在復位彈簧的拉力作用下閉合完成一次播種。這樣,舵輪在牽引力作用下,入土成穴器依次插入土壤完成二次等播種。
                      2 主要部件結構參數設計
                      2.1 動盤半徑及入土成穴器個數
                      動盤半徑由穴距L、播深h1、入土成穴器個數z 等綜合確定。設動瓣在輪盤外的高度為h0,實際滾動半徑為Rs,則有Rs=R+h0-kh1。
                      2.2 凸輪擋塊
                      按成穴開啟要求,擋塊設計為升線、保持線、降線三段結構形式。安裝時兩端點到輪軸中心的距離與動瓣頂端到輪軸中心的距離相同, 并保證入土成穴器入土最深時開始打開。為使擋塊易于加工、入土成穴器關閉時振蕩較小,取α1=α3,且α1越小,入土成穴器打開越快,實現播深越準確。為保證入土成穴器打開時不堵土,關閉時不夾土,應使其出土后再開始關閉。
                      2.3 入土成穴器總成
                      設計定瓣與動盤一體, 其內徑d 取決于種子顆粒大小,一般取d>43dz(mm),本設計取d=24mm;其外徑dw=P。動瓣外徑dw′與定瓣內徑d 有裝配間隙,取dw=24-0.5-0.2mm;動瓣內徑d1為:d1=d-2Δr-λ3其中Δr———動瓣壁厚,mm;λ3———動、定瓣間裝配間隙,mm。動瓣高度H 為:H=h0+h0′=h0+R-RN其中h0′———動瓣在輪盤內的高度。在滿足與輪盤種腔不干涉的情況下,h0可取最大值R-RN,以得到較大的力臂, 使開啟更容易。經分析取d1=20mm,H=130mm,入土成穴器傾角β=35°。
                      2.4 排種器結構參數設計
                      本文采用了勺式排種器和導種輪為入土成穴器精確供種,勺式排種器提高了取種精度,導種輪實現精確供種。設計時,勺輪上的小勺數、導種輪的輪槽數與入土成穴器的個數相等為10 個,且輪槽與入土成穴器的動瓣一一對應, 保證種子準確落入成穴器當中。為了滿足取種和投種的要求,將勺柄傾斜10°,勺輪指端種勺的勺型為斜圓槽。導種輪上的輪槽也設計成傾斜10°,方便儲存種子轉到投種區時順利將種子投放到入土成穴器當中。導種輪的半徑取決于凸輪擋塊內輪廓線的半徑以及動瓣深入到動盤的高度, 為了防止摩擦將導種輪半徑設計為124mm,保證導種輪、勺輪以及動盤同步轉動,不被干涉。
                      3 結語
                      采用勺輪排種器提高了排種精度, 勺輪與穴播器的組合縮短了供種距離, 降低了由上位排種器供種造成的不確定性, 另外內置導種輪進一步實現了精確供種。通過播種試驗臺實驗,該組合具有良好的播種效果。
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