相对地面静止斜挖穴的单(多)排玉米播种机

2011-03-23张争艳陈定方

湖北工业大学学报 2011年4期

孙科,张争艳,陈定方

(武汉理工大学物流工程学院,湖北武汉 430063)

玉米是我国主要农作物之一,但现有的玉米播种机还不能在较低的投入之下完全实现高效率、全自动大面积播种.本文提出新型单(多)排精密玉米播种机的设计,采用相对地面静止斜挖穴的连续自动播种技术,能最小限度扰动土壤,对墒的破坏小,有利于种子的发芽,且播种效率高,系纯机械设计,有利于低成本的控制.

1 设计理念

传统玉米播种方式主要播种行为(如开沟)对土地的扰动大,墒的破坏大,种子和挖穴异步,不能精确地保证玉米粒间距的一致性,且成本较高.针对这些问题,对传统玉米播种机做进一步改造,使玉米播种在较少的投入下获得较高效益.

1.1 新型勺式分种机构

玉米分种机构由动力轴、侧转盘、侧盖、内置开口勺式取种环、圆柱种仓组成(图1).动力轴另一端与侧转盘中心孔固定连接,侧转盘内侧同轴线固定着内置开口勺式取种环且与圆柱种仓端面微小间隙贴近;内置开口勺式取种环套置在圆柱种仓的外圆柱面,在圆柱种仓的外圆柱面设有护环槽,护环槽外圈底部左侧设有2个相距不远的开口,作为种子出仓口,开口勺式取种环可以在护环槽中旋转;靠近侧转盘的圆开柱种仓内底部两侧各设有1对称开口,对称开口作为玉米粒从玉米种仓进入取种勺的通道;内置开口勺式取种环内圆柱面开设2个开口勺,开口勺的容积恰好容下2～3个玉米粒,开口勺开口要稍小于圆柱种仓内底部两侧的开口;侧盖中心孔与动力轴固定有侧转盘的一端连接形成转动副,侧盖与圆柱种仓外壳固定连接;圆柱种仓内底部设有一定角度的斜坡,玉米粒在自身重力和振动下往圆柱种仓内底部开口处积聚,从而保证玉米粒比较容易进入取种勺,而且圆柱种仓内种子分种比较干净.

图1 新型玉米播种机构

新型勺式分种机构的工作流程:大储仓的玉米粒通过种子进仓口进入圆柱种仓内,玉米粒一般情况下都是充满圆柱种仓;在斜坡的作用下,玉米粒总是在圆柱种仓底部所设的开口处等候,当内置开口勺式取种环中的开口勺旋转至圆柱种仓底部开口下方时,种子出仓口和开口勺形成通道,2～3粒玉米下落到开口勺中,当开口勺旋转到种子出仓口时,玉米粒落出圆柱种仓,进入排中机构,完成一次分种;开口勺旋转到下一个圆柱种仓底部所设的开口,玉米粒再次进入开口勺,当开口勺再次旋转到下一个种子出仓口时,玉米粒再次落出圆柱种仓,完成第二次分种;由于2个圆柱种仓底部的开口很近,两次分种的时间间隔很短,可认为同时落种,几乎同时到达阀门式铲头33的阀门处,为播种做好准备.

1.2 相对静止斜插式双铲头同步挖穴播种

新型玉米播种机如图2所示.

图2 新型玉米播种机的正视图

双排同步链16通过链传递的方式按照一定传递比分别与直流减速电机39和驱动轮41连接,使双排同步链的线速度和驱动轮的线速度相等,在双排同步链对应的位置上固定多根推杆18,且可方便装卸[2];两个挖穴滑块(滑块I22、滑块Ⅱ23)之间通过可调刚性连杆24连接,其距离为株距,2个挖穴滑块套在两根机架光滑导杆19上,机架光滑导杆安装在双排同步链轮的中间;整机以v的速度前进作业,双排同步链轮的驱动链轮也以v的线速度转动,使固定在连上的推杆也以v速度运动,下部分的链为紧边;以整机前进的方向为正,推杆在紧边上以-v的速度前进,其相对地面的速度为0;回位弹簧I20和减震弹簧21套在机架光滑导杆,挖穴滑块的下部安装齿轮25,与之啮合的齿条26安装在机架上,挖穴滑块的一外侧安装曲柄圆盘28与齿轮同轴,并通过单向轴承27与轴连接,滑块上装有曲柄圆盘的一侧安装一回位弹簧Ⅱ与曲柄圆盘上表面正上部连接,回位弹簧Ⅱ将曲柄回位到曲柄工作初始点;曲柄固定在曲柄圆盘上,曲柄末端铰接方扁形连杆31,方扁形连杆末端铰接圆柱钢管滑杆,圆柱钢管滑杆穿过与滑块连成一体的导孔,导孔的轴线与竖直方向成30°,圆柱钢管滑杆可以在导孔中做往复运动,保证实现铲头斜向运动;2根曲柄通过水平刚性细轴铰接,保证同步;阀门式铲头通过螺栓与圆柱钢管滑杆连接,阀门活动板35通过细钢丝绳34穿过引导孔连接到滑块上;阀门活动板通过细轴铰接在铲头上,细轴上安装回位弹簧III50,保证阀门活动板在不受拉力的情况下及时关闭阀门.

1.3 自动阀门式铲头的设计

如图3所示,阀门式铲头由阀门活动板、回位弹簧III、细钢丝绳和铲头组成.细钢丝绳穿过引导孔连接到滑块上,阀门活动板通过细轴铰接在铲头上,细轴上安装回位弹簧Ⅲ50,保证阀门活动板在不受拉力的情况下及时关闭阀门.当圆柱滑杆往下运动距运动最低点还有一定距离,细钢丝绳受力绷紧,利用杠杆原理将阀门活动板打开,玉米粒落入土中.