一种大粒径种子排种器的主动喂种方法及装置与流程

本发明涉及农业机械播种技术，特别是一种大粒径种子排种器的主动喂种方法及装置。

背景技术：

大粒径种子一般是指平均直径大于6mm的种子，常见大粒径种子作物有马铃薯、豆薯、芋头、菊芋、马蹄、慈菇、大蒜以及郁金香等。大粒径种子作物在我国种植面积迅速扩大、产业价值持续提高，是一个发展潜力大、市场前景好的朝阳产业，在我国作物种植中占重要地位。

目前大粒径种子播种方式主要为人工或半机械化作业为主，生产效率低、劳动强度大、作业成本高、漏播率高、田间管理用工量大，并且播种机械化程度不高已经成为制约大粒径种子作物产业化发展的一个瓶颈。用于大粒径种子排种的主要结构形式有勺式、差动输送带式和气吸式，其中勺式排种器应用最广泛，其具有结构简单、可靠性高、重漏播率低、株距均匀性好等优点，但具有一定的技术局限性，当大粒径种子堆积在种箱中，容易形成结拱、堵塞、损伤等问题。因此，解决大粒径种子充取种过程中结拱、堵塞、损伤问题，降低漏播率、提高效率是未来大粒径种子排种技术的重要发展方向。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种大粒径种子排种器的主动喂种方法及装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，包括如下步骤：

s100、提供一螺旋喂种器，测定大粒径种子的物料特性，并根据所述物料特性调整所述螺旋喂种器的参数；

s200、形成多层充种区域，驱动所述螺旋喂种器的喂种筒做周期性旋转，从所述喂种筒的上筒口喂入大粒径种子，喂入的所述大粒径种子落入到所述螺旋喂种器的每层螺旋叶片表面上，形成多层充种区域；以及

s300、增强种子流动性，在所述喂种筒与螺旋叶片自身旋转作用下，所述大粒径种子顺着所述螺旋叶片的表面主动喂入排种链，以便排种器取种。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，还包括如下步骤：

s400、对不同大粒径种子重复测定大粒径种子物料特性，并根据所述物料特性调整所述螺旋喂种器的参数，以提升大粒径种子排种效率并降低重漏播率。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，所述大粒径种子的物料特性包括物理特性和力学特性，所述物理特性包括大粒径种子的长径、短径、高度、密度和含水率，所述力学特性包括滑动摩擦系数、滚动摩擦系数和休止角。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，所述螺旋喂种器的参数包括喂种筒高度、螺旋升角、螺旋内外径和回转电机转速。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，步骤s200中，形成多层充种区域进一步包括：

所述充种区域的体积决定于大粒径种子充满所述充种区域时，所述大粒径种子的种层横截面积、螺距和螺旋叶片长度；所述种层横截面积s采用如下公式计算：

则每层充种区域体积v采用如下公式计算：

每层充种区域体积相等，多层充种区域体积vz为：vz＝mv，

其中，m为层数；d为螺旋叶片外径，单位为mm；λ为填充系数；l为螺旋叶片长度，单位为mm；l为螺旋叶片的螺距，单位为mm。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，步骤s300中，增强种子流动性进一步包括：

距离所述喂种筒的旋转轴中心线r处的大粒径种子a的圆周运动速度v1采用如下公式计算：

所述大粒径种子a的轴向运动速度v2采用如下公式计算：

所述大粒径种子a的速度v为：

其中μ为所述大粒径种子a与所述螺旋叶片的螺旋面摩擦系数；r为所述大粒径种子a距离所述喂种筒的旋转轴轴线的半径距离，单位为m；l为所述螺旋叶片的螺距，单位为m；n为所述螺旋叶片的螺旋转速，单位为r/min。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法，其中，步骤s100中，调整所述螺旋喂种器的参数进一步包括：

所述喂种筒高度h为：1.2l＜h＜1.5l；所述螺旋升角为：α≤90°-θ；所述螺旋外径d为：所述螺旋内径d1为：1.1x≤d1≤1.2x；

所述螺旋叶片的螺距为：l＝k1d；

所述螺旋叶片的螺旋转速n为：

其中，l为螺旋叶片长度，单位为mm；α为螺旋升角，θ为大粒径种子摩擦角，k为物料特性参数，q为输送能力，单位为t/h，λ为填充系数，ε为倾斜系数，k1为螺旋叶片直径与螺旋叶片螺距的比例系数，β为大粒径种子运动绝对速度与水平线间的夹角，f为大粒径种子与所述螺旋喂种器的外壳之间的摩擦系数，x为大粒径种子的短径，单位为mm。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种大粒径种子排种器的主动喂种装置，其中，采用上述的大粒径种子排种器的主动喂种方法进行种子喂入。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种装置，其中，包括螺旋喂种器，所述螺旋喂种器包括喂种筒、螺旋叶片、底漏斗和回转电机，所述螺旋叶片通过支撑块与所述喂种筒的筒壁连接；所述喂种筒包括上筒口和下筒口，所述上筒口用于大粒径种子喂入，所述下筒口与所述底漏斗连接，所述底漏斗与所述回转电机连接，所述螺旋叶片的底端对应于所述底漏斗的入口，所述喂种筒、螺旋叶片及底漏斗的轴线与所述回转电机的回转轴线同轴设置。

上述的大粒径种子排种器的主动喂种装置，其中，所述喂种筒表面按螺旋线开孔，所述支撑块的一端通过螺栓依次与所述开孔连接，所述螺旋叶片的叶面上对应所述开孔设置有安装孔，所述支撑块的另一端通过螺栓与所述安装孔连接。

本发明的技术效果在于：

本发明的主动喂种方法及装置能够有效配合，采用螺旋均布+旋转喂入的方式，实现了同时扩大高效充种区域和增强种子流动性的效果，降低了大粒径种子机播漏种率和损伤率，提升了排种性能。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明一实施例的螺旋喂种器结构示意图；

图2为本发明一实施例的喂种筒结构示意图；

图3为本发明一实施例的充种区域示意图；

图4为本发明一实施例的大粒径种子运动速度示意图。

其中，附图标记

1喂种筒

11上筒口

12下筒口

13开孔

2支撑块

3螺旋叶片

4底漏斗

5回转电机

6充种区域

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明的大粒径种子排种器的主动喂种方法，包括如下步骤：

步骤s100、提供一螺旋喂种器，测定大粒径种子的物料特性，并根据所述物料特性调整所述螺旋喂种器的参数；其中，所述大粒径种子的物料特性可包括物理特性和力学特性，所述物理特性包括大粒径种子的长径、短径、高度、密度和含水率等，所述力学特性包括滑动摩擦系数、滚动摩擦系数和休止角等；所述螺旋喂种器的参数主要包括喂种筒高度、螺旋升角、螺旋内外径和回转电机转速；参见图1及图2，图1为本发明一实施例的螺旋喂种器结构示意图，图2为本发明一实施例的喂种筒1结构示意图；

步骤s200、形成多层充种区域6，给回转电机5供电，驱动所述螺旋喂种器的喂种筒1做周期性旋转，从所述喂种筒1的上筒口11喂入大粒径种子，喂入的所述大粒径种子落入到所述螺旋喂种器的每层螺旋叶片3表面上，形成多层充种区域6，参见图3，图3为本发明一实施例的充种区域6示意图，多层充种区域6可减小种薯堆积压实作用，增大高效充种区域6；以及

步骤s300、增强种子流动性，在所述喂种筒1与螺旋叶片3自身旋转作用下，所述大粒径种子顺着所述螺旋叶片3的螺旋表面主动喂入排种链，增强了种子流动性，有助于排种器取种，参见图4，图4为本发明一实施例的大粒径种子运动速度示意图。

本实施例中，还可包括如下步骤：

步骤s400、对不同大粒径种子重复测定大粒径种子物料特性，并根据所述物料特性调整所述螺旋喂种器的参数，可以提升大粒径种子排种效率并降低重漏播率，并可进行不同大粒径种子的充取种。

参见图3，其中，步骤s200中，形成多层充种区域6进一步包括：

当大粒径种子从喂种筒1上筒口11喂入，顺着螺旋叶片3表面滚落，与螺旋叶片3、喂种筒1形成多层充种区域6，所述充种区域6的体积决定于大粒径种子充满所述充种区域6时，所述大粒径种子的种层横截面积、螺旋叶片3的螺距和长度；当大粒径种子充满区域，需先要计算种层横截面积，与螺旋叶片3直径、大粒径种子物料特性有关，所述种层横截面积s采用如下公式计算：

每层充种区域6体积受螺旋叶片3的螺距影响，则每层充种区域6体积v采用如下公式计算：

由于每层充种区域6体积相等，故多层充种区域6体积vz为：vz＝mv，

其中，m为层数；d为螺旋叶片3外径，单位为mm；λ为填充系数；l为螺旋叶片3长度，单位为mm；l为螺旋叶片3的螺距，单位为mm。

如图4所示，图中，a为螺旋面上的大粒径种子，b为大粒径种子a在螺旋面上的圆周运动速度矢量延长线与平行于此刻螺旋面的直线相交点，c为大粒径种子a在螺旋面上的轴向运动速度矢量延长线与平行于此刻螺旋面的直线相交点，d为此刻螺旋面法线与平行于此刻螺旋面的直线相交点，其中，平行于此刻螺旋面的直线经过大粒径种子a在螺旋面上的运动速度矢量终点，本实施例的步骤s300中，增强种子流动性进一步包括：

当大粒径种子从喂种筒1上筒口11喂入，在喂种筒1与螺旋叶片3自身旋转作用下，大粒径种子在充种区域6内做复合运动，是离心力和摩擦力合力作用下沿螺旋轴线运动，包括圆周运动和轴向运动，大粒径种子的运动速度主要受螺距、螺旋转速、大粒径种子与螺旋面摩擦系数等影响。以距离旋转轴中心线r处的大粒径种子a作为研究对象，则大粒径种子a的圆周运动速度v1采用如下公式计算：

所述大粒径种子a的轴向运动速度v2采用如下公式计算：

所述大粒径种子a的速度v为：

其中μ为所述大粒径种子a与所述螺旋叶片3的螺旋面摩擦系数；r为所述大粒径种子a距离所述喂种筒1的旋转轴轴线的半径距离，单位为m；l为所述螺旋叶片3的螺距，单位为m；n为所述螺旋叶片3的螺旋转速，单位为r/min。

其中，步骤s100中，调整所述螺旋喂种器的参数进一步包括：

喂种筒1高度主要由螺旋叶片3长度决定，则所述喂种筒1高度h为：1.2l＜h＜1.5l；为保证大粒径种子能够顺利地输送，螺旋升角满足如下条件：α≤90°-θ；螺旋内外径受大粒径种子物料特性的影响，则所述螺旋外径d为：

所述螺旋内径d1为：0.5x≤d1≤x，或者1.1x≤d1≤1.2x；

螺距由螺旋外径决定，则所述螺旋叶片3的螺距为：l＝k1d；

螺旋转速应保持在有效范围内，不宜过高，则所述螺旋叶片3的螺旋转速n为：

其中，l为螺旋叶片3长度，单位为mm；α为螺旋升角(°)，θ为大粒径种子摩擦角(°)，k为物料特性参数，q为输送能力，单位为t/h，λ为填充系数，ε为倾斜系数，k1为螺旋叶片3直径与螺旋叶片3螺距的比例系数，β为大粒径种子运动绝对速度与水平线间的夹角，f为大粒径种子与所述螺旋喂种器的外壳之间的摩擦系数，x为大粒径种子的短径，单位为mm。

参见图1及图2，本实施例的大粒径种子排种器的主动喂种装置，包括螺旋喂种器，所述螺旋喂种器包括喂种筒1、螺旋叶片3、底漏斗4和回转电机5，所述螺旋叶片3通过支撑块2与所述喂种筒1的筒壁连接；所述喂种筒1包括上筒口11和下筒口12，所述上筒口11用于大粒径种子喂入，所述下筒口12通过螺栓与所述底漏斗4固定连接，所述底漏斗4通过螺栓与所述回转电机5连接，所述螺旋叶片3的底端对应于所述底漏斗4的入口，所述喂种筒1、螺旋叶片3及底漏斗4的轴线与所述回转电机5的回转轴线同轴设置，可实现大粒径种子充种过程。

其中，所述喂种筒1表面按螺旋线开孔13，所述支撑块2的一端通过螺栓依次与所述开孔13连接，所述螺旋叶片3的叶面上对应所述开孔13设置有安装孔，所述支撑块2的另一端通过螺栓与所述安装孔连接。

工作过程中，首先给回转电机5供电，驱动底漏斗4平稳旋转，带动喂种筒1和螺旋叶片3运动，然后大粒径种子从喂种筒1的上筒口11喂入，顺着螺旋叶片3表面滚落，在螺旋叶片3和喂种筒1的内壁间形成多层充种区域6，实现大粒径种子充种过程，并在喂种筒1与螺旋叶片3自身双层旋转作用下，大粒径种子顺着叶片螺旋表面主动喂入排种链，实时保持运动状态，增强种子流动性，为取种工作奠定基础。

本发明的大粒径种子排种器的主动喂种方法可提升大粒径种子排种效率，降低重漏播率，并进行不同大粒径种子的充取种工作。实施该方法的螺旋喂种器，采用螺旋分布+旋转喂入的方式，实现了同时扩大高效充种区域6和增强种子流动性的效果，降低了大粒径种子机播漏种率和损伤率，提升了排种性能。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。