油菜播种机斜窝眼偏心轮式排种器结构设计

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年８月　农机化研究　第８期　油菜播种机斜窝眼偏，心轮式排种器结构设计　李善军，廖庆喜，张衍林，赵纯清　（华中农业大学工程技术学院，武汉摘４３００７０）　要：针对传统机械式排种器伤种率较高、排种均匀性较差和窝眼堵塞较严重等问题，设计了一种适用于油　菜等小粒种子的斜窝眼偏心轮式排种器。通过整体结构设计依靠种子重力、相互挤压力和斜窝眼实现自动充　种，依靠种子自身重力实现排种，同时将斜窝眼设计成为通孔，并加装一个内置偏心轮，从而实现自动清种。　关键词：油菜播种机；排种器；斜窝眼；偏心轮式　中图分类号：￥２２３。２　３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—１８８Ｘ（２００８）０８—００７２—０３　０　引言　我国是油菜生产和消费大国，面积和总产量占世　界油菜面积和总产量的３０％左右，居世界首位。长江　流域是世界上最大的油菜生产区，其每年油菜种植面　积与总产量分别占全国的８０％以上和世界的１／４左　右。改善播种机的播种质量是提高农作物产量的有　精密播种机上除了设有整地、施肥、喷药、覆土及镇压　装置外，液压技术及电子技术也广泛应用在播种机　上。现在国外的排种器按排种工作原理一般分为两　类，即机械式排种器和气力式排种器。机械式排种器　主要有窝眼轮式、垂直圆盘式、倾斜圆盘式和指夹式　等；气力式排种器主要有气吹式、气吸式和气压式。　机械式排种器结构简单，造价低，在实际应用中占有　一效途径之一。而排种器作为播种机内的核心部件，其　排种性能直接影响到播种机的播种质量。排种器的　定比例，但其对种子尺寸要求严，无法适应高速作　业且破损率高。水平圆盘精密排种器是一种应用较　充排种能力是衡量精密播种机设计和工作质量优劣　的重要指标，种子的相关物理特性直接决定种子在型　早的机械式精密排种器，其优点是充种行程长，克服　了排种过程中种子排列的杂乱性，结构简单，造价低　孔中的充排种能力。因此，种子的物理特性及排种器　的充排种机理研究是研究精密播种机的主导因素与　设计排种器的前提条件口Ｊ。改进播种机排种器的性　能一直是我国农业科研工作者和制造企业孜孜以求　的目标，它是改善播种质量和精度的主要技术手段。　国内外在如何提高排种器的性能方面做了大量的研　究工作，并取得了较大进展。我国的播种机械专家和　学者几乎涉猎了世界上所有的排种器形式，不过大多　廉，但是在使用过程中排种器往往对种子产生一定的　损伤与破碎，不仅浪费种子，而且直接影响田间出苗　率，导致田间植株分布的间断性，作物产量下降，从而　制约了水平圆盘精密排种器在实际生产中的应用　Ｊ。　１．２　国内状况　我国的排种器型式主要是机械式和气力式两类，　其它型式有磁力式和振动式等，大多适应的工作速度　较低。机械式精密排种器和气力式排种器各有利弊，　只停留在引进和仿制阶段，以致在油菜播种技术上还　远远落后于发达国家　。　各有其不同的适用条件。我国精密排种器的开发和　研究开始于２０世纪７０年代初，但没有得到快速发　１　国内外相关排种器研究状况　１．１　国外状况　展。近几年来，随着国外不同类型精密播种机的相继　引进，我国精密排种器的研制工作已取得了很大的进　步，新式播种机和不同型式的排种器也不断出现。例　２０世纪４０年代，国外就已开始研究精密排种器，　收稿日期：２００７—１２，一０３　　’如：吉林工业大学李成华研制成功的倾斜圆盘勺式排　种器；江苏大学胡建平等发明的磁吸式精密播种机；　基金项目：国家“十一五”科技支撑计划（２００６ＢＡＤ２１Ｂ０３—０２）；华中农　业大学科技创新基金项目（２００６，　作者简介：李善军（１９７７一），男，湖北土堰人，讲师，博士研究生，（Ｅ—　ｍａｉｌ）ｓｈａｎｊｕｎｌｅｅ＠ｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。　北京农业工程大学研制的振动式排种器及双辊动静　式排种器；黑龙江八一农垦大学新研制的ＸＧＪＰ多用　型孔式精密排种器；中国农机院研制的基于气吹原理　气力轮式精密排种器　等。　通讯作者：张衍林（１９５７一），男，湖北黄陂人，教授，博士生导师，（Ｅ—　ｍａｉｌ）ｚｈａｎｇｙｌ＠ｍａｉｌ．ｈｚａｌ１．ｅｄｕ．ＣＩＩｏ　的２ＪＢ一１６气力式精密排种器；吉林工业大学研制的　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年８月　农机化研究　第８期　目前，我国用于油菜播种机的排种器种类不多，　能来不及落入型孔中，相应的窝眼已经转过，从而形　成架空的情况，导致漏播，影响排种均匀性，最终的结　且大都有着在排种过程中伤种率较高、排种均匀性较　差、窝眼堵塞较严重等现象　。针对排种器孔眼堵塞　严重、排种不精确、播量时的伤种率和均匀性等还不　能满足油菜播种机的性能指标要求这些问题，在参考　相关油菜排种器的基础上，提出了一种新型的用于油　果是播种质量下降。如果将窝眼设计成斜窝眼，盛种　腔设计在侧面，种子的充种是靠自身的重力分力和种　子之间相互挤压而产生的力进入型孔，大大缩短了充　种时间，充种率得到了提高，排种均匀性得到了改善，　播种质量得到了保证。此外，窝眼设计为通孔形状，　这是因为非通孔孔眼形式的排种轮在工作过程中，由　于种子的挤压可能导致窝眼孔阻塞，这种阻塞又没有　菜播种机的斜窝眼偏心轮式排种器，并对其关键部件　进行设计计算，旨在提高油菜播种机的播种质量，进　而提高我国油菜的总产量及品质。　２排种器总体结构设计　排种器是播种机的核心部件，排种器的充排种机　理不合适将直接影响播种质量。因此，排种器的结构　和充排种机理的研究始终是研究精密播种机的主导　因素。目前，国内外理论上研究的排种器均达到了较　办法克服，甚至形成永久阻塞，导致窝眼不能充种，形　成漏播。综合以上两点考虑，将窝眼设计成斜窝眼通　孔状。　２．２排种轮的设计　此排种器的排种轮设计为空心管状，其原因如　下：一是由于窝眼是通孔，要求排种轮必须为空心；二　是要在排种轮内部安装一个偏心推种轮，当携带种子　的窝眼转到下半底部时，如果种子由于挤压而阻塞窝　高的水平，从机械式、气力式到电磁振动式等都有较　为成功的机型，但这３类排种器又各有其优缺点。传　统的机械式由于结构简单、制造容易、排种精度较高　而得到较为广泛的应用，但对种子尺寸要求较为严　格，伤种率高，不适应于高速作业。而气力式和电磁　振动式具有对种子尺寸要求没有机械式严格、适应于　较高速度播种和种子损伤率低的特点，但结构复杂，　造价高，噪音大，实际应用受到限制，大多应用于室内　工厂化育秧。针对油菜籽粒形状规则（为近似球形）　且流动性较好的特性，设计了一种斜窝眼偏心轮式排　种器，其结构图１所示。　、　ｌ　ｌ　眼，这时候偏心推种轮的推种齿进入型孔窝眼中，将　阻塞的种子推离型孔，使排种轮可以彻底地清种。排　种轮除了是空心状以外，在轴向方向，一端是排种的　窝眼，另一端设计成内齿轮，这是因为排种轮的动力　要由内齿轮啮合传动而来。　２．３排种器轴的设计　相对于斜窝眼排种轮来说，此排种器轴是一个偏　心轴。反过来，相对于排种器轴来说，斜窝眼排种轮　就是一个斜窝眼偏心轮，斜窝眼偏心轮式排种器之称　即由此而来。排种器轴上安装有偏心推种轮、偏心齿　轮和链轮。偏心推种轮的作用是推出阻塞的种子，即　清种；偏心齿轮与排种轮内齿轮啮合，将动力传给排　１　２　１　３　１４　１　５　ｌ６　ｌ　７　种轮，使排种轮转动，进行排种；链轮安装在排种器轴　一端，它和地轮组成一个传动机构，将地轮的转动转　化到排种器轴上，整个排种器的动力来源于地轮。　３排种器的工作原理及效果　１．种子箱２．种子及盛种腔３．清种插板４．挡种及护种板　排种器的工作原理示意图如图２所示。　区　５．斜窝眼排种论６。推种齿轮７．排种轮内套８。导种板及其支架　１１．排种轮轴承　９．落种口（接导种管）１Ｏ。排种器外壳１２。排种轮内齿轮１３。偏心齿轮１４．排种器轴承　１５．排种器链轮１６。轴承端盖ｌ７．锁紧螺栓　图１　斜窝眼偏心轮式排种器结构图　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａＩ　ｆｉ￣ｒｅ　ｏｆ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ—ｈｏｌｅ　ｐａａｉ￣一ｗｈｅｅｌ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　２．１　窝眼形状的设计　所设计的排种器窝眼为斜窝眼，这是因为对于一　般的窝眼轮排种器，种子的充种主要是依靠种子自身　的重力落入型孔中。当排种轮的转速过高时，种子可　图２排种器工作原理图　Ｆｉｇ。２　Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｆｌ￣ｒｅ　ｏｆ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年８月　农机化研究　４　结语　第８期　斜窝眼偏心轮式排种器的排种分为充种、清种、护　种和投种４个过程。　３．１充种过程　由排种器的工作原理可知，在种子的重力和偏心　齿轮的作用力下，种子全部从窝眼中排出，保证了窝　种子箱内的种子由进种口进入到排种器盛种腔　充种区，随着窝眼轮的转动，种子在重力、离心力和种　子之间的相互挤压力的作用下，从窝眼孔外侧进入到　窝Ｉ］￣ｌｆ：Ｌ进行充种。　３．２清种过程　眼孔不被堵塞，达到了较好的清种效果。　参考文献：　［Ｉ］赵进辉．油菜免耕直播排种器排种性能的试验研究［Ｄ］．　长沙：湖南农业大学，２００５．　［２］段宏兵，李长友，王旭东．精密排种器研究现状［ｃ］／／中国　当窝眼轮继续转动，窝眼孔进入到清种区时，窝　眼孔内多余的种子在重力、离心力和刮种毛刷的作用　农业工程学会．农业工程科技创新与建设现代化农业一　中国农业工程学会２００５年学术年会论文集．北京：中国　农业工程学会，　２００５．　下滑落，窝眼孔内只保留了定量的种子。　３．３护种过程　［３］孙齐磊，赵洪林，张晓辉．排种器的现状与发展［Ｊ］．山东　农机，２００２（２）：８—９．　窝眼孔内的种子经过清种区清种定量后，进入到　护种区，在窝眼轮内套和外护种板的保护下，保证了　定量的种子进入到投种区。　３．４投种过程　［４］梁素钰．小麦精密播种机的现状与发展趋势［Ｊ］．农业机　械学报，１９９２（２１）：８１—８４．　［５］谭赞良，赵进辉，刘诗安，等．窝眼轮式油菜排种器排种性　能的研究［Ｊ］．农机化研究，２００６（６）：１６８—１７０．　进入到投种区的种子，在其最初阶段和护种区的　［６］张宇文，邹３０．　剑　，张文超，等．油菜机械精量播种技术及多　下半部分，依靠重力和离心力的作用进行投种。．因挤　压阻塞不能落下的种子，在窝眼转动到底部时，偏心　推种轮的推种齿“啮合”进入窝眼孔中，将阻塞的种子　强行排出。　功能精量排种器的研制［Ｊ］．中国农机化，２００３（２）：２８—　［７］　吴明亮．稻茬田免耕播种机播种技术及机具实验研究　［Ｄ］．长沙：湖南农业大学，２００４．　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｃｌｉｎｅｄ—ｈｏｌｅ　ａｎｄ　Ｐａｒｔｉａｌ—ｗｈｅｅｌ　Ｓｅｅｄｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｒａｐｅ　Ｓｏｗｅｒ　ＬＩ　Ｓｈａｎ—ｊｕｎ，ＬＩＡＯ　Ｑｉｎｇ—ｘｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｙａｎ—ｌｉｎ，ＺＨＡＯ　Ｃｈｕｎ—ｑｉｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｅｘｉｓｔ　ｓｏｍｅ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈｉｇｅｒ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｉｎｊｕｒｙｉｎｇ　ｓｅｅｄ，　ｐｏｏｒ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｕｎｉ￣ｒｍｉｔｙ，ａｎｄ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｈｏｌｅ　ｊａｍｅｄ．Ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ—ｈｏｌｅ　ａｎｄ　ｐａｒｔｉａｌ—ｗｈｅｅｌ　ｓｅｅｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ｉｓ　ｄｅ—　ｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｔｏ　ｓｍａｌｌ—ｓｃａｌｅ　ｓｅｅｄ　ｌｉｋｅ　ｒａｐｅ　ｓｅｅｄ．Ｂｙ　ｒｅｌｙｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎｓｅｅｄ　ｇｒａｖｉｔｙ　，ａｎｄ　ｓｅｅｄ　ｍｕｔｕａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｉｔ　Ｃａｎ　ｉｍｐ１ｅｍｅｎｔ、ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ—ｈｏｌｅＲｅｌｙｉｎｇ　ｏｎ　ｉｔｓ　ｏｗｎ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｓｅｅｄ　．　ｍｅｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｉｎｃｌｉｎｅｄ—ｈｏｌｅ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｏ　ｂｅ　ａ　ｔｈｒｏｕｇｈ—ｈｏｌｅ　ａｎｄ　ｔｏ　ｉｎｓｔａｌｌ　ａ　ｉｎｎｅｒ　ｐａｒｔｉａｌ　ｗｈｅｅ１ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｔｏ　ａｕｔｏ一　．ｍａｔｉｃａｌｌｙ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｓｅｅｄ　ｃｌｅａｒｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｐｅ　ｓｏｗｅｒ；ｓｅｄｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ；ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｈｏｌｅ；ｐａｒｔｉｌ　ｇｅａｒ　ａ