CN113575050B - 具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘及排种器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及排种器技术领域，具体公开了一种具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘及排种器，扰种盘包括圆形盘体和开设在圆形盘体圆心处的定位孔，圆形盘体的外圆面呈环形阵列状开设有若干个抛物线状的槽口，且槽口外表面的孔型为碗口状，相邻两个槽口之间的圆形盘体形成了扰动齿；排种器包括壳体、与壳体槽口端面相连接的密封罩，壳体的圆形内壁上设置有气室分隔环，扰种盘设置在气室分隔环和密封罩之间，扰种盘上的槽口与气室分隔环之间形成了用于吸取种子的吸料孔位；本发明公开扰种盘与排种器中气室分隔环之间自然形成的碗状型孔，既可在复杂工况下实现对种子的定量吸附，简化了整个扰种盘和排种器的结构，降低了气吸式排种器加工成本。

Description

具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘及排种器

技术领域

本发明涉及排种器技术领域，具体公开了一种具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘及排种器。

背景技术

气力式排种机械中最核心的部分排种器，气力式排种器已经被广泛使用在菜籽、大豆、玉米等种子的播种方面。目前排种器中的排种盘的结构设计均是在一个圆盘的外缘处呈环形阵列开设有多个吸料孔，然后通过负压将种子吸附在吸料孔上，吸附后的种子在随排种盘转动至一定位置后再通过正压将吸附的种子排下，从而实现了种子的上下料。

申请号为2018106678647的发明专利公开的一种用于球形小粒种子高速排种的槽齿组合式排种盘，在排种盘中心设有定位孔，排种盘上设有与定位孔同心设置的多个间隔分布的约束槽，任意相邻两个约束槽之间形成扰种齿，约束槽上设有第一吸附通道，扰种齿上设有第二吸附通道。该发明采用槽齿组合式结构设计在排种时虽然实现了对种群进行定向扰动，打破种群稳定堆积状态，使少量种子从种群中快速分离进入一个固定的环槽通道被吸附通道自由捕获并准确吸附，提高种子排种效率，实现高速排种。但是该结构设计的槽齿组合式排种盘在实际应用方面存在以下不足：其一，该类型的排种盘适用于像菜籽类的小颗粒球形种子，无法适用于像玉米等大颗粒、非球形的种子，其排种盘对此类种子扰动效果一般；其二，在实际播种过程中播种机行驶由于地面复杂会排种器会产生振动、倾斜等情况看，而在该复杂工况下存在上排种盘上开设的型孔容易出现漏充导致断条的难题；其三，现有的槽齿盘在实际制备过程中需要先进行开槽，然后在槽中进行打孔，最后还需要对槽孔的位置进行打磨去毛刺，使得整个排种盘的加工步骤复杂。因此，针对现有气力式排种器中排种盘的上述不足，本申请提出了一种能够解决上述技术问题的具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘及安装有该扰种盘的气力式排种器。

发明内容

本发明的目的是针对现有排种盘无法适用于大颗粒、非球形种子、且在复杂工况下容易出现漏充的不足，提出了一种能够解决上述技术问题的具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘及安装有该扰种盘的气力式排种器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘，包括圆形盘体和开设在圆形盘体圆心处的定位孔，所述圆形盘体的外圆面呈环形阵列状开设有若干个抛物线状的槽口，且所述槽口的孔型为碗口状，相邻两个所述槽口之间的圆形盘体形成了扰动齿。

优选地，所述圆形盘体上开设的槽口为18~32个，具体槽口数量的设计根据圆形盘体大小、种子类型进行确定。

优选地，所述槽口上碗口状型孔的外表面直径D₁满足：

，式中

为种子长度的最大值。

优选地，所述槽口上碗口状型孔的内表面直径D₂满足：

，式中

为种子的平均宽度，且

，其中

为种子的平均长度、

为种子的平均宽度、

为种子的平均厚度。

优选地，所述抛物线状的槽口的总长度为L₀，满足关系式：

，式中

为种子长度的最大值。

优选地，所述槽口上槽壁与垂直线的夹角α满足：

。

一种安装有上述扰种盘的排种器，包括气力式排种器的壳体、与壳体槽口端面相连接的密封罩，所述壳体的圆形内壁上设置有气室分隔环，所述扰种盘设置在气室分隔环和密封罩之间，所述气室分隔环的内径小于圆形盘体的直径且大于由若干槽口内端连成的环形线的直径，所述槽口与气室分隔环之间形成了用于吸取种子的吸料孔位。

优选地，所述槽口、气室分隔环重合部位的长度与吸料孔位的长度比值范围为1.5~2。

作为上述方案的进一步设置，所述气室分隔环中同心设置有轴套组件，所述轴套组件与气室分隔环之间连接有径向的隔板，所述隔板将壳体的内部分成吹气腔和吸气腔，所述壳体的外圆面连接有与吹气腔相连通的进气管、与吸气腔相连通的抽气管。

有益效果：

1）本发明公开的扰种盘通过在盘体的外圆面均匀开设多个呈抛物线状、碗口孔型的缺口，在扰种盘转动过程中使得种子易于充入由槽口与气室分隔环形成的吸料孔位中，并且被负压气流稳固吸附，其解决了振动、倾斜等复杂工况下存在型孔漏充导致断条的难题。

2）本发明对扰种盘采用了特殊的槽口结构设计，使得扰种盘在转动过程中，该呈抛物线状的槽口以及相邻槽口之间形成的扰动齿能够对充种室内的种群辅助扰动，打破种子间堆积状态，利用种子获取与种盘相当的线速度，有助于在不增大负压状态下实现对种子的捕获，尤其适用于像玉米、大豆等大颗粒、非球形的种子的排种。

3）本发明公开扰种盘与气力式排种器中气室分隔环之间自然形成的碗状型孔，既可在复杂工况下实现对种子的定量吸附，又简化了整个扰种盘和排种器的结构，降低了气吸式排种器加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中抛物线状槽口的俯视平面结构示意图；

图3为本发明中抛物线状槽口的侧视截面图；

图4为本发明中气力式排种器外壳体与扰种盘装配式的平面结构示意图；

图5为本发明中气力式排种器外壳体的部分立体结构示意图；

图6为本发明图4中A处的放大结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-6，并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

本实施例1公开了一种具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘，参考附图1，该扰种盘主体包括圆形盘体1，在圆形盘体1圆心处开设有一个定位孔2，在具体设置时定位孔2可设计成花键孔、腰型孔或者其他的非圆形状。将圆形盘体1设置在气力式排种器中时将排种轴***定位孔2中，使得圆形盘体1能够随排种轴进行同步转动。

在圆形盘体1的外圆面呈环形阵列状均匀开设有多个槽口101，该槽口101的形状为抛物线状，并且槽口101上的孔型为碗口状，每相邻两个槽口101之间的圆形盘体1形成了扰动齿102。在实际设计过程中圆形盘体1上开设的槽口数量根据实际扰种盘的大小进行确定，一般设置在18~32个。

以玉米种植为应用对象，对扰种盘上抛物线状槽口的各类参数设计如下：

参考附图2，扰种盘1上碗口状的型孔内表面直径D₂尺寸设计根据农业机械设计手册气吸式排种器型孔计算公式：

，其中，

为玉米种子的平均宽度。

的计算公式为：

；式中

为种子的平均长度，经测量为10.4mm；

为种子的平均宽度，经测量为8.2mm；

为种子的平均厚度，经测量为5.8mm。

=5.0~5.2，因此D₂取5.0mm。

在对扰种盘1上碗口状型孔的外表面直径D₁的尺寸大小进行设计时，在要保证扰种盘有良好的扰种效果和充种性能，还使得抛物线状槽口要尽可能的扩大种子和槽口的接触面积。因此要满足大径D₁的直径应该大于玉米种子的最大长度，则有

，式中a为玉米种子长度的最大值，经测量玉米种子的长度值主要集中在10~13mm，这里a取13mm，则D₁取14mm。

排种过程中在保证玉米种子可以完全充入抛物线状的槽口100中，同时具有良好的扰种效果和充种性能，抛物线状型孔的总长度L₀应该取玉米种子长度的1.5倍左右，则有抛物线状的槽口101外端到型孔中心的距离L需满足：

，则L取12.5mm。

另外，玉米种子在充种区时受到来自扰种盘上槽口的横向推力，从而会对种群有扰动效果。由于玉米种子的形状不规则，要保证槽口与种子有足够的接触面积，即玉米种子陷入槽口的部分要大于自身厚度的

，在清种过程中为避免出现卡种现象，种子陷入槽口的部分还应不超过种子厚度的

。

参考附图3，根据玉米种子的吸附状态可知如下关系：

，其中

，式中h为玉米种子扁平充入型孔槽口时，种子宽度方向超出槽口深度的长度，由于玉米种子外形不规则，为了方便计算，故将玉米种子的外形简化成矩形，角度α为槽口的边界与垂线的夹角。b为玉米种子的最小宽度，经测量得玉米种子宽度范围主要集中在7.5~11mm之间，此处的b取7.5mm，c为玉米种子厚度的最小值，经测量得玉米种子厚度主要集中在4~8mm之间，此处c取4mm。最后经公式：

计算得出

。

上述式中：α的值越大越有利清种，减少排种过程中玉米种子卡在槽口的现象，α的值越小槽口对种子的横向推动力越大，有利于种群的扰动效果，因此在避免出现卡种的情况下，选择较小的角度α以获得较好的扰种效果，此时α取值为58.5°。

实施例2

实施例2公开了一种基于实施例1扰种盘的气力式排种器，参考附图4、附图5和附图6，该气力式排种器包括一个外壳体3，在外壳体3的槽口端面通过螺丝连接有一个密封罩（图中未画出），在外壳体3的下端连接有一个底座9，通过底座9的设置能够将整个排种器安装在播种机上。在外壳体3的圆形内壁上设置有气室分隔环4，将气室分隔环4的外壁与外壳体3的圆形内壁相贴合进行固定。在气室分隔环4的中间设置有与气室分隔环4同心设的轴套组件5，在轴承套组件5中插设有一根排种轴（图中未画出）。然后将实施例1中的扰齿盘设置在气室分隔环4和密封罩之间，并且该扰种盘上的定位孔2与排种轴相配合，使得扰种盘在随着排种轴的转动作用在气室分隔环4和密封罩之间转动。

在设置时须满足：气室分隔环4的内径小于扰种盘的圆形盘体1的直径，同时气室分隔环4的内径要大于由圆形盘体1上多个槽口100内端连接形成的环形线100的直径，使得每个槽口100与气室分隔环4之间能够形成了用于吸取种子的吸料孔位200。参考附图4，在具体设置时，槽口100、气室分隔环4重合部位的长度

与吸料孔位200的长度

比值范围控制在为1.5~2内的设计为最佳，既能够对种群有较好的扰动作用，又能够对种子进行有效吸取。

最后，整个气力式排种器的其他部件与现有的结构设计相同，下面进行简单说明，在轴套组件5与气室分隔环4之间连接有两个径向的隔板6，该隔板6将壳体3的内部分成吹气腔和吸气腔，同时在外壳体3的外圆面连接有进气管7和抽气管8，其中进气管7与吹气腔相连通，抽气管8吸气腔相连通。通过管道将气泵的出气端和抽气端分别与进气管7和抽气管8相连接，通过气泵的作用能够使得吸气腔内部形成负压，设置在密封罩外端的料仓下端与吸气腔相连通。料仓中的种子堆积在扰种盘的下端时，通过负压的作用能够将种子吸附在吸料孔位200中。当被吸附的种子随着扰种盘转动至吹气腔处，此时负压立刻变成正压吸附力消失，吸料孔位200中的种子立刻落下从下料斗中排出。

使用上述实施例2公开的气力式排种器对玉米种子进行播种时，将玉米种子放在料斗中，料斗中的玉米种子会从料斗的下端落入扰种盘与密封罩之间空间下端，此区域与吸气腔相对应。当扰种盘随着排种轴转动时，该抛物线型的槽口101以及两个相邻槽口之间形成的扰动齿102能够对种群有效扰动，打破种子间堆积状态，利用种子获取与种盘相当的线速度，并且使得玉米种子能够快速被槽口101与气室分隔环4之间形成的吸料孔位200捕获。同时，由于槽口101的孔型为碗状，即槽口101的上端大、下端小的结构设计，使得玉米种子更加容易充入形成的吸料孔位200中，然后被负压气流稳固吸附，即使在播种机在复杂地面上行驶引起播种器振动或倾斜时，种子仍能够被有效捕获吸附，有效解决了现有排种盘上直孔设计在振动、倾斜等复杂工况下存在型孔漏充导致断条的难题，整个扰种盘的结构设计更加适用于大颗粒、非球形的种子排种。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘，包括圆形盘体（1）和开设在圆形盘体（1）圆心处的定位孔（2），其特征在于，所述圆形盘体（1）的外圆面呈环形阵列状开设有若干个抛物线状的槽口（101），且所述槽口（101）的孔型为碗口状，相邻两个所述槽口（101）之间的圆形盘体（1）形成了扰动齿（102）；

其中，所述抛物线状的槽口（101）的总长度为L₀，满足关系式：

，式中

为种子长度的最大值；

所述槽口（101）上碗口状型孔的外表面直径D₁满足：

，式中

为种子长度的最大值；

所述槽口（101）上碗口状型孔的内表面直径D₂满足：

，式中

为种子的平均宽度，且

，其中

为种子的平均长度、

为种子的平均宽度、

为种子的平均厚度；

所述槽口（101）上槽壁与垂直线的夹角α满足：

。

2.根据权利要求1所述的具有碗状孔型、抛物线状的自扰种盘，其特征在于，所述圆形盘体（1）上开设的槽口（101）为18~32个。

3.一种安装有权利要求1-2任一项所述自扰种盘的排种器，包括气力式排种器的壳体（3）、与壳体（3）槽口端面相连接的密封罩，所述壳体（3）的圆形内壁上设置有气室分隔环（4），其特征在于，所述自扰种盘设置在气室分隔环（4）和密封罩之间，所述气室分隔环（4）的内径小于圆形盘体（1）的直径且大于由若干槽口（101）内端连成的环形线（100）的直径，所述槽口（101）与气室分隔环（4）之间形成了用于吸取种子的吸料孔位（200）。

4.根据权利要求3所述的排种器，其特征在于，所述槽口（101）、气室分隔环（4）重合部位的长度与吸料孔位（200）的长度

比值范围为1.5~2。

5.根据权利要求3所述的排种器，其特征在于，所述气室分隔环（4）中同心设置有轴套组件（5），所述轴套组件（5）与气室分隔环（4）之间连接有径向的隔板（6），所述隔板（6）将壳体（3）的内部分成吹气腔和吸气腔，所述壳体（3）的外圆面连接有与吹气腔相连通的进气管（7）、与吸气腔相连通的抽气管（8）。

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