CN204796132U - 多轨道巨菌草排种器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多轨道巨菌草排种器，包括机架，所述机架上端部设置有进料口，所述机架在进料口的下方嵌套有至少两层用以承接巨菌草种苗的L形排种轨道，所有L形排种轨道的出口的朝向一致，且所述机架在所有L形排种轨道的出口处竖直设置有可内外移动的活动挡板，所有L形排种轨道的出口与活动挡板之间形成排种通道，所述L形排种轨道与活动挡板相互配合从上层到下层依次进行巨菌草种苗连续排种。本实用新型依靠种苗自身自重以及弹簧的弹性力，实现巨菌草种苗分层单颗依次排出的功能，有效避免的堵种、卡种以及不连续排种等问题，适用于小型菌草种植机械的精密播种，且结构设计合理，拆装、修理方便，造价低廉，绿色环保。

Description

多轨道巨菌草排种器

技术领域

本实用新型涉及一种多轨道巨菌草排种器。

背景技术

巨菌草种植属于劳动强度最大且作业最为繁琐的一个环节。其包含开沟、施肥、投种、覆土、压实、铺膜、压膜等工序，属于劳动密集型工序。现有的人工种植工效低、劳动强度大且很不经济。因此，菌草种植的机械化就越来越显得必要而迫切。目前我国对菌草种植设备的研制投入较少，生产单位总体实力不强，产品质量不高，适应性差、机械化程度低、生产效率不高。虽然进口的菌草种植设备在性能和质量取得较好的效果，但其高昂的价格，也使其难以在中国大陆广泛推广。

适宜巨菌草荒地、平原大面积种植的自动化机械已经陆续出现并向市场推广。然而适宜巨菌草丘陵、坡地环境种植的，以预切种埋土方式繁殖的种植机械还是相对匮乏，为实现菌草产业的全程自动化，预切种式山地巨菌草种植机械的研发将成为必然发展趋势，然而决定该种植机械种植作业性能的关键因素是排种器的性能。由于巨菌草种苗个体间直径差异较大，最小直径范围为19～20mm,最大直径范围为20～21mm，合格种苗存在一定曲度，且在预切种式埋土种植过程中的种苗必须保留1-2个突起幼芽造成种苗轴向直径大小不一等独特植物物理特性，易导致其预切式埋土繁殖的种植排种器卡种、堵种和不连续排种，造成巨菌草种植出现漏播、重播和发芽率和发芽势不高等问题，严重阻碍了巨菌草种植设备的机械化种植效率和大面积推广种植。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、排种效率高的多轨道巨菌草排种器。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种多轨道巨菌草排种器，包括机架，所述机架上端部设置有进料口，所述机架在进料口的下方嵌套有至少两层用以承接巨菌草种苗的L形排种轨道，所有L形排种轨道的出口的朝向一致，且所述机架在所有L形排种轨道的出口处竖直设置有可内外移动的活动挡板，所有L形排种轨道的出口与活动挡板之间形成排种通道，所述L形排种轨道与活动挡板相互配合从上层到下层依次进行巨菌草种苗连续排种。

优选的，所述L形排种轨道包含经铰链首尾相接的主、副轨道，所述副轨道竖直固定在机架上，且所述副轨道的入口连接至进料口，所述主轨道设置在副轨道的下方，所述主轨道经第一复位弹簧悬挂在机架上，且所述主轨道的出口连接至排种通道。

优选的，所述主轨道的出口下边缘均固定有向下延伸的卡板，所述卡板的长度均不相同，且所述卡板的厚度小于巨菌草种苗的半径，任意两L形排种轨道的主轨道与卡板的夹角均不相等；当L形排种轨道空载且不受活动挡板挤压时，任意两卡板不在同一平面上，当L形排种轨道满载时，任意两卡板位于同一平面上。

优选的，所述副轨道从内层到外层依次排列设置，所述主轨道从上层到下层依次排列设置，且所述主轨道的长度均不相等。

优选的，所述主轨道、副轨道的内腔径向大小为23～25mm，巨菌草种苗依次紧密排列在主轨道、副轨道内腔中。

优选的，所述活动挡板的外侧竖直设置有固连在机架上的固定挡板，所述活动挡板经导向轴与固定挡板相连接，所述导向轴上套设有第二复位弹簧和轴承，所述固定挡板上穿设有用以推动活动挡板向内滑动的插销。

优选的，所述机架在进料口处设置有进料斗，所述机架在排种通道的出口处倾斜设置有出料槽，所述机架与出料槽之间设置有支撑杆。

优选的，在所述机架上下端部的边沿处均设置有支撑板，所述支撑板上粘附有阻尼垫片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型弥补了国内外巨菌草预切种埋土种植方式类排种装置的空白，提出了一种全新的圆柱状茎杆类作物种苗茎繁殖种植排种器结构和排种方法，具有一定的创新性；

2、本实用新型通过进行对模型的理论计算，确定本实用新型每个主轨道上第一复位弹簧所需的弹性系数K值，推导出每个主轨道的长度、以及每个主轨道与其出口处卡板的夹角，成功实现在L形排种轨道满载时，从上到下各层卡板在同一平面上，且上层主轨道的卡板与下层主轨道的出口保持需求间距，从而实现巨菌草种苗分层单颗依次排出的功能，避免的堵种、卡种以及不连续排种等问题的出现，适用于小型菌草种植机械的精密播种；

3、本实用新型可在数学模型上得出相应弹簧弹性系数与滑轨长度的数学关系曲线，对比关系曲线，可证明本实用新型本身体积、自重的增大对弹簧弹性系数影响不大，不影响排种的实际效果，适用性好，本实用新型排种效果的影响因素比较少，易于排种效果的直接控制；

4、本实用新型依靠巨菌草种苗自身自重以及第一复位弹簧的弹性力，实现各层L形排种轨道种苗的分层排出，节能、环保，且结构紧凑，造价低廉，便于拆装、修理；

5、本实用新型在排种过程中几乎没有碰撞和冲击的产生，可避免损伤种苗的幼芽，且排种过程平稳、种苗落下距离均匀，有利于提高种苗的发芽率；

6、本实用新型在排种器种苗排放完毕前，可不间断的连续排出，有利于种植效率和速度的提高，降低人工种植成本。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视示意图。

图2为本实用新型实施例的俯视示意图。

图3为本实用新型实施例的刚开始排种时的示意图。

图4为本实用新型实施例的主轨道与卡板之间夹角的角度差异示意图。

图5为本实用新型实施例的主轨道及卡板几何参数模型。

图6为本实用新型实施例的单一主轨道受力分析示意图。

图中：1-机架，2-进料口，3-L形排种轨道，31-铰链，32-主轨道，33-副轨道，34-卡板，4-活动挡板，5-排种通道，6-第一复位弹簧，7-固定挡板，8-导向轴，9-第二复位弹簧，10-轴承，11-插销，12-进料斗，13-出料槽，14-支撑杆。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1～6所示，一种多轨道巨菌草排种器，包括机架1，所述机架1上端部设置有进料口2，所述机架1在进料口2的下方嵌套有至少两层用以承接巨菌草种苗的L形排种轨道3，所有L形排种轨道3的出口的朝向一致，且所述机架1在所有L形排种轨道3的出口处竖直设置有可内外移动的活动挡板4，所有L形排种轨道3的出口与活动挡板4之间形成排种通道5，所述L形排种轨道3与活动挡板4相互配合从上层到下层依次进行巨菌草种苗连续排种。

在本实用新型实施例中，所述L形排种轨道3包含经铰链31首尾相接的主轨道32、副轨道33，所述主轨道32两侧设置有避免巨菌草种苗掉落的护栏，所述铰链31优选合页，所述副轨道33竖直固定在机架1上，且所述副轨道33的入口连接至进料口2，所述主轨道32设置在副轨道33的下方，所述主轨道32经第一复位弹簧6悬挂在机架1上，且所述主轨道32的出口连接至排种通道5，所述机架1、主轨道32上均开设有第一复位弹簧挂孔，所述第一复位弹簧6的首末两端经刚性挂钩与第一复位弹簧挂孔相连接固定。

在本实用新型实施例中，所述主轨道32的出口下边缘均固定有向下延伸的卡板34，所述卡板34的长度均不相同，且所述卡板34的厚度小于巨菌草种苗的半径，任意两L形排种轨道3的主轨道32与卡板34的夹角均不相等；最下层主轨道32是否设置卡板34对本实用新型的分层单颗排种的功能实现并无影响；当L形排种轨道3空载且不受活动挡板4挤压时，任意两卡板34不在同一平面上，当L形排种轨道3满载时，任意两卡板34位于同一平面上。

在本实用新型实施例中，所述副轨道33从内层到外层依次排列设置，所述主轨道32从上层到下层依次排列设置，且所述主轨道32的长度均不相等。

在本实用新型实施例中，所述主轨道32、副轨道33的内腔径向大小为23～25mm，巨菌草种苗的直径范围19～22mm，巨菌草种苗依次紧密排列在主轨道32、副轨道33内腔中。

在本实用新型实施例中，所述活动挡板4的外侧竖直设置有固连在机架1上的固定挡板7，所述活动挡板4经导向轴8与固定挡板7相连接，所述导向轴8上套设有第二复位弹簧9和轴承10，所述固定挡板7上穿设有用以推动活动挡板4向内滑动的插销11。

在本实用新型实施例中，所述机架1在进料口2处设置有进料斗12，所述机架1在排种通道5的出口处倾斜设置有出料槽13，所述机架1与出料槽13之间设置有用以固定其夹角的支撑杆14，所述支撑杆14避免本实用新型在排种的过程中因碰到石块而发生弯折；所述出料槽13与水平面夹角为30～60度，优选45度，所述出料槽13的长度由本实用新型安装种植机相对开沟机床高度确定。

在本实用新型实施例中，在所述机架1上下端部的边沿处均设置有支撑板，所述支撑板上粘附有阻尼垫片。

在本实用新型实施例中，多轨道巨菌草排种器的具体使用过程如下：

(1)虚拟满载：压入所述插销11，挤压所述活动挡板4向内滑动，直至所述活动挡板4的内侧面与任一卡板34的外侧面接触，所述卡板34的外侧面位于同一平面上，且上层主轨道32的卡板34与下层主轨道32出口之间的距离小于巨菌草种苗最小直径，然后将所述插销11固定；

(2)真实满载：从所述进料口2处往L形排种轨道3倒入巨菌草种苗，直至所述L形排种轨道3满载巨菌草种苗，此时所述活动挡板4、主轨道32、卡板34的位置不发生变化；

(3)排种：松开所述插销11，所述活动挡板4在第二复位弹簧9的作用下向外滑动，此时所述活动挡板4、主轨道32、卡板34的位置不发生变化，当所述活动挡板4与最上层主轨道32的出口的间距大于一个巨菌草种苗的直径时，最上层L形排种轨道3上的巨菌草种苗在重力的作用下从排种通道5、出料槽13排入种床；当最上层L形排种轨道3上的最后一颗巨菌草种苗排出其主轨道32时，最上层主轨道32的卡板34与下层主轨道32出口之间的距离大于巨菌草种苗最小直径，下层L形排种轨道3上的巨菌草种苗在重力的作用下从排种通道5、出料槽13排入种床，如此各层L形排种轨道3从上层到下层依次进行排种，直至排种过程完毕。

在本实用新型实施例中，依据上述条件，为解决主轨道32长度、主轨道32与其卡板34夹角的参数值问题，该实用新型专利通过建立数学模型，模型参数介绍如下：设从上到下有七层主轨道32，各层主轨道32与水平面的夹角为θ_i，从最底层往上推，依次设为θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅、θ₆，主轨道32长度为C_i，从最底层往上推，依次设为C₁、C₂、C₃、C₄、C₅、C₆，各层主轨道32出口处的卡板34与各层主轨道32的夹角为φ_i，从最底层往上推，依次设为φ₁、φ₂、φ₃、φ₄、φ₅、φ₆，各层主轨道32间的垂直距离和各层副轨道33间的垂直距离都为a，巨菌草半径为r，各层主轨道32间的直线距离为x。

在本实用新型实施例中，所述数学模型和设定参数，该实用新型专利建立各下滑轨与水平面夹角与滑轨长度的数学关系，如公式(1)、(2)、(3)、(4)。

$x=\frac{r}{tan\frac{90-{\mathrm{\θ}}_i}{2}}+r\·tan\frac{90-{\mathrm{\θ}}_{i+1}}{2}---\left(1\right)$

${\mathrm{tan\θ}}_{i+1}=\frac{a\·\tan \frac{90-{\mathrm{\θ}}_i}{2}+C_i\·{\mathrm{sin\θ}}_i-\frac{r}{\tan \frac{90-{\mathrm{\θ}}_i}{2}}-r\·\tan \frac{90-{\mathrm{\θ}}_{i-1}}{2}}{C_i\·{\mathrm{cos\θ}}_i-a}---\left(2\right)$

$C_{i+1}=\frac{C_i\·{\mathrm{cos\θ}}_i-a}{{\mathrm{cos\θ}}_{i+1}}---\left(3\right)$

φ_i＝90°+θ_i(4)

在本实用新型实施例中，为了实现连续排种，满载时各主轨道32出口的外边缘在同一铅垂面上，需求出初始状态时各主轨道32的长度，已知最底层的主轨道32C_i以及与水平面所成的角度θ_i，结合公式(1)和(2)，可求得上一层的主轨道32长度C_i+1以及与水平面所成的角度θ_i+1，以此类推求出每一层的主轨道32长度、每一层的主轨道32与水平面所成的角度、卡板34与各主轨道32的角度；为了实现连续排种，满载时各主轨道32的卡板34在同一铅垂面上，由公式(4)可推出每层主轨道32的卡板34与主轨道32间的角度值变化规律情况。

在本实用新型实施例中，本实用新型借助主轨道32、第一复位弹簧6实现巨菌草种苗的分层排种，当上层主轨道32上仅剩一颗巨菌草种苗时，上层主轨道32的卡板34与下层主轨道32的开口之间的距离足够限制下层主轨道32巨菌草种苗的排出，而当最后一颗巨菌草种苗排出后，借助第一复位弹簧6的回复力，上层主轨道32上移的空间足够让下层主轨道32上的巨菌草种苗排出，本实用新型建立单一主轨道32的力学模型。

在本实用新型实施例中，所述力学模型设合页与副轨道33顶端的垂直距离为a，合页与第二复位弹簧9在主轨道32上固定点的距离为b；第二复位弹簧9在主轨道32上固定点与主轨道32开口的距离为c；种苗排出前，主轨道32与铅垂面的夹角为θ；种苗排出后主轨道32与铅垂面的夹角为θ′；单颗巨菌草种苗重量为G，主轨道32重量为G₁，合页的重量忽略不计；巨菌草种苗排出前后，第一复位弹簧6受力F₁，巨菌草种苗排出后，第一复位弹簧6受力F₂，两者受力之差为ΔF；种苗排出前后，第一复位弹簧6由X₁拉长为X₂，第一复位弹簧6形变量之差为ΔX；种苗排出前后，主轨道32末端移动距离为d；种苗排出前后，第一复位弹簧6与主轨道32连接点变化距离为Y₁；Y₁与第一复位弹簧6拉伸后轴线所成的夹角为σ。

在本实用新型实施例中，本受力模型根据巨菌草种植农艺要求，设计c为0.06m，种苗排出前后，主轨道32移动距离d为0.005m。根据主轨道32的受力分析简图，以合页为受力分析点，由受力平衡(5)、(6)式，可求出巨菌草滑落前后第一复位弹簧6受力之差ΔF，如公式(7)。

$G_1\·sin\mathrm{\θ}\·\frac{b+c}{2}+G\·sin\mathrm{\θ}\·(b+c)=F_{1}sin\mathrm{\θ}\·b---\left(5\right)$

$G_1\·{\mathrm{sin\θ}}^{\′}\·\frac{b+c}{2}=F_2\·{\mathrm{sin\θ}}^{\′}\·b---\left(6\right)$

$\mathrm{\Δ}F=F_1-F_2=\frac{G\·(b+c)}{2b}---\left(7\right)$

种苗排出前，第一复位弹簧6长X₁为：

X₁＝a+bcosθ(8)

种苗排出前后，第一复位弹簧6与主轨道32连接点变化距离Y₁，由等腰三角形相似性得：

$\frac{Y_1}{d}=\frac{b}{b+c}$

则 $Y_1=\frac{b\·d}{b+d}---\left(9\right)$

设Y₁与第一复位弹簧6拉伸后轴线所成的夹角为σ，则Y₁与主轨道32所成角度为(θ+σ)，且

$cos(\mathrm{\θ}+\mathrm{\σ})=\frac{Y_1}{2b}=\frac{d}{2\·(b+c)}$

则 $\mathrm{\σ}={\cos }^{-1}\left(\frac{d}{2(b+c)}\right)-\mathrm{\θ}---\left(10\right)$

且由余弦定理得：

$cos\mathrm{\σ}=\frac{X_1^2+Y_1^2-X_2^2}{2\·X_1\·Y_1}=\frac{{\left(\frac{d\·b}{b+c}\right)}^2+(a+b\·cos\mathrm{\θ})-X_2^2}{2{\left(\frac{d\·b}{b+c}\right)}^2\·(a+b\·cos\mathrm{\θ})}---\left(11\right)$

且ΔX＝X₁-X₂(12)

由(7)-(12)得：

$K=\frac{\mathrm{\Δ}F}{\mathrm{\Δ}X}=\frac{G\·(b+c)}{2b(a+bcos\mathrm{\θ}-\sqrt{{\left(\frac{d+b}{b+c}\right)}^2+{(a+bcos\mathrm{\θ})}^2-\left(\frac{d+b}{b+c}\right)\·(a+bcos\mathrm{\θ})\{\left(\frac{d}{2(b+c)}\right)-\mathrm{\θ}\}}}$

由上述实用新型内容可知，b为0.06m，d为0.005m，θ为60°，已知G的值为0.1kg，a的取值由层数决定，由实际种植要求，本实用新型a取值如下：从下而上，第一层0.07，第二层0.09，第三层0.11，第四层0.130第五层0.15，第六层0.17，第七层0.19。将a、b、d、θ、G代入上述K值求解式，经数值计算可得K、C曲线图，可以分析得出当a值不同时，各曲线之间存在微小的偏移，但位移量极小，几乎可忽略。可见a值对弹簧K值的影响极小，即提高箱体高度，增大储种量对第一复位的使用影响不大，因此可实现不更换第一复位弹簧6而实现本实用新型储种量的增大。

在本实用新型实施例中，由上述主轨道32的排种力学模型，可得到一系列第一复位弹簧6所需的理论K值、各第一复位弹簧6及对应卡板34的长度，但具体实施排种时，考虑到制造成本问题，以及该实用新型试验过程得出本实用新型所选用的电批拉力弹簧弹性系数随加载的增大而略微逐渐减小的特性，因此在本实用新型调试运行前需采用其作为调试弹簧，待调试后参数值与设计值进行数值模拟得到最佳参数后，在换取弹性系数受承载影响小的特制拉力弹簧。

在本实用新型实施例中，本实用新型每次正式运行种植前需结合种苗实际排种过程，合理推理并调节弹簧长度和K值，其主轨道32末端下移的距离越大，导致更下层主轨道32开口尺寸大于上层主轨道32，可实现巨菌草种苗的自下而上的逐级排出。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的多轨道巨菌草排种器。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种多轨道巨菌草排种器，包括机架，其特征在于：所述机架上端部设置有进料口，所述机架在进料口的下方嵌套有至少两层用以承接巨菌草种苗的L形排种轨道，所有L形排种轨道的出口的朝向一致，且所述机架在所有L形排种轨道的出口处竖直设置有可内外移动的活动挡板，所有L形排种轨道的出口与活动挡板之间形成排种通道，所述L形排种轨道与活动挡板相互配合从上层到下层依次进行巨菌草种苗连续排种。

2.根据权利要求1所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：所述L形排种轨道包含经铰链首尾相接的主、副轨道，所述副轨道竖直固定在机架上，且所述副轨道的入口连接至进料口，所述主轨道设置在副轨道的下方，所述主轨道经第一复位弹簧悬挂在机架上，且所述主轨道的出口连接至排种通道。

3.根据权利要求2所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：所述主轨道的出口下边缘均固定有向下延伸的卡板，所述卡板的长度均不相同，且所述卡板的厚度小于巨菌草种苗的半径，任意两L形排种轨道的主轨道与卡板的夹角均不相等；当L形排种轨道空载且不受活动挡板挤压时，任意两卡板不在同一平面上，当L形排种轨道满载时，任意两卡板位于同一平面上。

4.根据权利要求3所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：所述副轨道从内层到外层依次排列设置，所述主轨道从上层到下层依次排列设置，且所述主轨道的长度均不相等。

5.根据权利要求4所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：所述主轨道、副轨道的内腔径向大小为23~25mm，巨菌草种苗依次紧密排列在主轨道、副轨道内腔中。

6.根据权利要求5所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：所述活动挡板的外侧竖直设置有固连在机架上的固定挡板，所述活动挡板经导向轴与固定挡板相连接，所述导向轴上套设有第二复位弹簧和轴承，所述固定挡板上穿设有用以推动活动挡板向内滑动的插销。

7.根据权利要求6所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：所述机架在进料口处设置有进料斗，所述机架在排种通道的出口处倾斜设置有出料槽，所述机架与出料槽之间设置有支撑杆。

8.根据权利要求7所述的多轨道巨菌草排种器，其特征在于：在所述机架上下端部的边沿处均设置有支撑板，所述支撑板上粘附有阻尼垫片。