具有渐开线状导种槽的自扰种盘

1.本发明涉及气力式排种器技术领域，具体公开了一种具有渐开线状导种槽的自扰种盘。


背景技术：

2.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。
3.目前气力式排种器中排种盘有平面盘、凸起型孔盘两种主要结构。其中，平面盘在用于气力式排种器中时其扰种效果差，在转动的过程中无法打破种群稳定堆积状态，使得其捕获种子并准确吸附的效果并不理想，尤其是用在对大豆、玉米等大颗粒的种子时，其漏播率较高。凸起型孔盘相比较于平面盘虽然能够一定程度上提高其扰种效果，但是在面对复杂工况时其扰种效果一般，无法达到精准播种的效果，而且在高速工况下携带着种子进行转动时，使得种子容易与槽壁发生挤压，导致种子在挤压过程中受到伤害。因此，针对现有气力式排种器中平面盘、凸起型孔盘存在的扰种效果差、漏播率较高以及易使种子在高速工况下受损的上述不足，本技术提出了一种具有渐开线状导种槽的自扰种盘以解决现有排种盘的上述不足。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有气力式排种器中平面盘、凸起型孔盘存在的扰种效果差、漏播率较高以及易使种子在高速工况下受损的上述不足，设计了一种具有渐开线状导种槽的自扰种盘以解决现有排种盘的存在的不足之处。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有渐开线状导种槽的自扰种盘，包括圆心处开设有定位孔的圆形盘体，所述圆形盘体的上表面外缘呈环形阵列状开设有若干个具有渐开线状的导种槽，所述导种槽的上边界为不完整圆形状，下边界为渐开线状，且导种槽的下边界与上边界的端部相切，相邻两个所述导种槽的下边界形成了扰种筋条，所述导种槽的上边界中开设有吸料孔。
6.本发明设计的自扰种盘通过设置的具有渐开线状的导种槽，使得自扰种盘在随着排种轴转动的过程中能够有效将种群扰动，而且扰动过程中种子会随着导种槽的渐开线状下边界向不完整圆形状下边界位置流动，然后种子移动至不完整圆形状下边界中时被吸料孔精准吸附，即使是在复杂和高速的工况下都能够将种子精准捕获，并且导种槽向内凹陷设置，其与凸起型孔盘相比，能够防止种子在随自扰种盘转动的过程被挤压破损。
7.作为上述方案的进一步设置，所述导种槽中渐开线状的下边界满足的函数关系为：，
，，；其中，、为以圆形盘体的圆心为原点建立的平面坐标系，为基圆直径，为方程参数，且。
8.作为上述方案的进一步设置，所述导种槽中不完整圆形状的上边界满足的函数关系式为：，；其中，为导种槽中不完整圆形状上边界的半径，为圆心盘体的圆心到导种槽中不完整圆形状上边界的圆心距离。
9.作为上述方案的具体设置，所述圆形盘体上开设的导种槽为10~30个。
10.作为上述方案的具体设置，所述导种槽的侧壁与水平线的夹角满足。
11.作为上述方案的进一步设置，所述吸料孔的截面为上宽下窄的梯形，所述吸料孔的上表面直径和下表面直径为分别满足：，；其中，为种子的几何平均直径。
12.作为上述方案的进一步设置，所述导种槽中两渐开线状下边界的起点之间的距离l，满足，所述圆形盘体上两扰种筋条的顶端起点之间的距离，满足；其中，为种子直径的最大值。
13.作为上述方案的进一步设置，所述导种槽中两渐开线状的下边界之间圆形盘体的外圆线中点到吸料孔下端的距离，满足关系式；其中，为种子直径的最大值，为导种槽中不完整圆形状上边界的半径，d1为吸料孔的上表面直径。
14.作为上述方案的进一步设置，所述扰种筋条的厚度，满足，且；其中，为导种槽底壁与圆形盘体下表面之间的厚度，为圆形盘体的总厚度。
15.本发明的有益效果：与现有平面盘、凸起型孔盘相比，本自扰种盘的不仅对种群具有更好的扰种效果，而且其设置的导种槽在将种子扰动时还对其具有导向作用，使得种子沿着开线状下边界进入到不完整圆形状上边界中，然后顺利被吸料孔吸附，从而使得对种子精准吸附捕获，即使在复杂工况下也能够有效保证扰种效果和确保精准捕获种子；同时由于被扰动的种子的运动轨迹为渐开线状，使得种子沿扰种筋条的轨迹进行导向流动，能够降低种盘高速转动时对种子的挤压力，避免种子受损。综上所述，本自扰种盘极大提高了播种合格率以及避免了种子运动过程中受损，将其应用在大颗粒种子上，效果尤为突出。
附图说明
16.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。
17.图1为本发明自扰种盘的俯视平面图结构示意图；图2为本发明自扰种盘的立体结构示意图；图3为本发明中自扰种盘的局部放大图；图4为本发明中渐开线状导种槽的平面图结构示意图；图5为本发明中渐开线状导种槽的截面示意图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都应当属于本技术保护的范围。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术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1-5，并结合实施例来详细说明本技术。
20.实施例1本实施例1公开了一种具有渐开线状导种槽的自扰种盘，参考附图1和附图2，该自扰种盘包括一个圆形盘体1，在圆形盘体1的圆心位置处开设有定位孔2，具体定位孔2的形状可设计成花键孔、腰型孔或者其他的非圆形状，只要满足将圆形盘体1在排种轴的作用下能够随着排种轴进行同步转动即可。
21.本自扰种盘的重点设计之处在于，沿着圆形盘体1的上表面外缘处呈环形阵列状开设有多个具有渐开线状的导种槽101，具体导种槽101的数量根据自扰种盘的大小以及应用的对象进行确定，一般设置在10~30个之间。该导种槽101的上边界为不完整圆形状，下边界为渐开线状，并且导种槽101的下边界与上边界的端部相切，使得相邻两个导种槽101的渐开线状下边界形成了具有导向作用的扰种筋条102。
22.最后还在每个导种槽102的不完整圆形状的上边界中均开设有吸料孔103，使得在种子在导种槽101的作用下向吸料孔103处移动并通过负压将其精准吸附捕获。为实现对种子的有效吸附，该吸料孔103的截面呈上宽下窄的梯形，其吸料孔的上表面直径为，下表面直径为。
23.在具体设计时以圆形盘体的圆心为原点建立的平面坐标系，该导种槽中渐开线状的下边界的轨迹函数关系式为：，，，；其中，为基圆直径，为方程参数，并且。
24.该导种槽中不完整圆形状的上边界的轨迹函数关系式为：
，；其中，为不完整圆形状上边界的半径，并且的取值范围可设置在，为圆心盘体圆心到不完整圆上边界圆心的距离（可参考附图3），并且的取值范围可设置在。
25.下面以大豆种植为应用对象，对本实施例1中的自扰种盘上的各类参数进行如下设计：参考附图4和附图5，圆形盘体1上吸料孔103的上表面直径、下表面直径的尺寸在设计时，根据农业机械设计手册气力式排种器型孔计算公式：分别满足：，，式中为大豆种子的几何平均直径。
26.的计算公式为：；式中分别为种子的三轴尺寸，为种子的平均长度，经测量为6.74mm；为种子的平均宽度，经测量为6.72mm；为种子的平均厚度，经测量为6.70mm。因此=4.30~4.43mm，此处d2取4.30mm，取5.20mm。
27.另外，在排种过程中为了保证大豆种子可以完全充入渐开线状的导种槽101中，同时还使其具有良好的扰种效果和充种性能，导种槽两边渐开线的起点的距离满足，两个扰种筋条102顶端起点间的距离满足，式中为大豆种子直径的最大值，以大豆种子实际为例，将本实施例中取15mm，取18mm。
28.导种槽的上边界为不完整的圆形轮廓，该圆形轮廓建立的函数关系满足：，，因其半圆轮廓的两端与导种槽的渐开线状下边界相切，则将取7.5mm，将取62.5mm。
29.参考附图4，导种槽101两下边界之间圆形盘体的外圆线中点到对应吸料孔103底端的距离应该不小于大豆种子最大长度的1.5倍设计，则需要满足关系式： ，则将取26.5mm。
30.另外，大豆种子在充种区时受到来自扰种盘上导种槽的横向推力，从而会对种群有扰动效果，因此要保证导种槽与种子有足够的接触面积，即大豆种子陷入导种槽的部分要大于自身厚度的。而在清种过程中为避免出现卡种现象，导种槽不能设置过厚，即种子陷入导种槽的部分还应不超过种子厚度的。
31.参考附图5，根据大豆种子的吸附状态可知如下关系：，式中h为大豆种子
充入导种槽中时，种子长度方向超出导种槽深度的长度，由于大豆种子外形近似球形，为了方便计算，故将大豆种子的外形简化成圆形，角度α为导种槽的边界与水平线的夹角。
32.经测量得大豆种子粒径范围主要集中在6~7mm之间。此处当取7mm，经公式：计算得出。
33.需要说明的是上述式中：α的值越大越有利清种，减少排种过程中大豆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，因此具体设计时将α取值为115
°
。
34.最后，参考附图5，本实施例中的所述扰种筋条102的厚度满足，并且；其中，为导种槽101底壁与圆形盘体1下表面之间的厚度，为圆形盘体1的总厚度。再加上应用于大豆播种，其大豆长度范围主要集中在6~7mm之间，因此将本实施例中的圆形盘体1的总厚度设置为4mm，经公式：，计算得出：，即扰种筋条102的厚度设置为3.2mm。
35.以本实施例1设计的具有渐开线状导种槽的自扰种盘与平面盘、凸起型孔盘进行实验对比，分别在2.0/kpa、3.0/kpa、4.0/kpa的工作负压以及在种盘转速分别为7r/min、14r/min、21r/min、28r/min的工况条件对三者的播种合格率（h）和漏播率（l）进行统计，其三者的实验数据可参考表1：表1从表1中可看出，不同自扰种盘工作下本发明具有渐开线状导种槽的自扰种盘与平面盘、凸起型孔盘相比，其播种合格率在2.0/kpa、3.0/kpa、4.0/kpa的工作负压和种盘转速分别为7r/min、14r/min、21r/min、28r/min的工况条件下均高与其他两种种盘，其漏播率在上述工况条件下均低于其他两种种盘。
36.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。