一种窄行密植低位投种精密播种机

摘要

本发明涉及一种窄行密植低位投种精密播种机，主要由前置圆盘犁、旋耕装置、起垄整形装置、汽油旋涡式风机、多行并联低位投种排种装置、窄行密植开沟总成、覆土装置等组成；多行并联低位投种排种装置采用正负气压原理，负压吸种，正压投种，对种子损伤小，通过气流分配管和吸种针的配合降低了投种高度，减少种子落入土壤中的弹跳滑移，保证排种一致性，实现单粒精密播种；窄行密植开沟总成包括开沟横轴、组合式开沟器和播深调节装置；组合式开沟器包括球面圆盘、滑刀式分土板和下种管，球面圆盘在牵引力作用下滚动前进将土切开，滑刀式分土板将土推向一侧，形成种沟，球面圆盘与滑刀共同作用，使沟形整齐，为种子创造良好的种床环境。

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，具体的讲是一种窄行密植低位投种精密播种机。

背景技术

合理栽培模式及配套机械化生产是提高作物产量的重要手段，缩垄增行和窄行密植是提高农作物产量的有效途径之一，其中窄行密植种植模式原则为合理缩小行株距，使植株分布更均匀合理，改善受光条件，保证作物稳产高产，目前豆类作物和西洋参、三七等参类作物以及高经济叶菜类蔬菜均采用窄行密植栽培模式；

精密播种是机械化播种的主要方式之一，具有节省种子、行株距稳定、出苗整齐等优点，但由于种植密度大，行株距小，对播种均匀性要求高，机械化精密播种难度大，目前迫切需要配套的机械化播种装备。

针对上述问题，申请号为202010988823.5的专利公布了一种气力针式单粒精密播种机，该专利采用行星轮点播式全约束导种装置，可完成起垄、精密排种、平稳导种和覆土作业，实现了单粒排种和平稳导种于一体的功能效果，消除了种子与土壤的碰撞弹跳现象，排种质量高，但排种装置和导种装置分布排列，导致机器整机结构比较复杂，重量较大，效率较低。

低位投种可降低种子与种床土壤垂直高度，在一定程度上降低种子与种床土壤碰撞弹跳滑移，提高了播种精度，满足和适应窄行密植精密播种作业要求，申请号为202111530631.0的专利公开了一种气力式多行并联单粒精密播种单体，该专利简化了整机结构，投种高度低，具有排种均匀准确、不伤种等优点，一次可实现12行播种作业，但种床整理时土壤扰动大，存在种沟构建质量差及播深不一致等问题，且沟宽较大，不满足窄行密植种植模式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种窄行密植低位投种精密播种机，本发明的整体结构合理紧凑，且起垄平整，开沟深度一致，且沟形整齐，能够为播种创造良好的种床环境；窄行密植开沟总成和多行并联低位投种排种装置组合配套使用，能够实现窄行低位投种，保证播深一致。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种窄行密植低位投种精密播种机，包括旋耕装置、起垄整形装置、汽油旋涡式风机、后机架、多行并联低位投种排种装置、窄行密植开沟总成和覆土装置；

所述旋耕装置的前端左右两侧均设置有前置圆盘犁；

所述汽油旋涡式风机设置于旋耕装置的顶部，所述汽油旋涡式风机与多行并联低位投种排种装置连接且用于给多行并联低位投种排种装置提供风压；

所述起垄整形装置和后机架顺次连接于旋耕装置的后端；

所述窄行密植开沟总成和覆土装置由前至后顺次设置于后机架底部，所述多行并联低位投种排种装置设置于机架上且位于覆土装置的上方；

所述窄行密植开沟总成包括开沟横轴、组合式开沟器和播深调节装置，所述开沟横轴的左右两端均设置有播深调节装置，所述开沟横轴通过左右两端的播深调节装置设置于后机架上，所述开沟横轴上均匀分布设置有多个组合式开沟器，所述播深调节装置用于调节开沟横轴和组合式开沟器的水平高度，所述组合式开沟器用于开挖种沟并将多行并联低位投种排种装置排出的种子导入种沟内。

进一步的，所述旋耕装置包括前机架、齿轮箱和旋耕轴，所述旋耕轴水平设置于前机架的底部，所述齿轮箱设置于前机架的顶部，所述旋耕轴与齿轮箱的输出端连接，所述旋耕轴的外侧均匀分布设置有多个旋耕刀；

所述前机架的顶部设置有悬挂架。

进一步的，所述前置圆盘犁的下边缘与旋耕刀的下边缘平齐。

进一步的，所述起垄整形装置包括三角连接架、连接杆和起垄辊，所述三角连接架的前端左右两侧铰接于前机架的后端，所述连接杆的后端铰接于三角连接架的顶部，连接杆的前端铰接于悬挂架的顶部，所述连接杆的长度可调节，所述起垄辊的转轴旋转设置于三角连接架的后端底部，所述起垄辊的左右两侧均设置有锥形辊，起垄辊两侧的锥形辊相互对称，锥形辊外径大的一端朝向远离起垄辊的一侧，所述起垄辊的转轴通过传动机构与齿轮箱连接。

进一步的，所述组合式开沟器包括球面圆盘、滑刀式分土板和下种管，所述球面圆盘竖直设置于开沟横轴上且可绕开沟横轴旋转，所述滑刀式分土板设置于开沟横轴上且位于球面圆盘的凹面一侧，所述滑刀式分土板的前半段向靠近球面圆盘的一侧倾斜，且滑刀式分土板的前端紧贴球面圆盘的前端，所述下种管设置于滑刀式分土板的后端且位于滑刀式分土板和球面圆盘之间。

进一步的，所述球面圆盘通过法兰连体轴承设置于开沟横轴上，所述球面圆盘的两侧均设置有开沟固定环，所述滑刀式分土板远离球面圆盘的一侧设置有开沟固定环，所述开沟固定环用于限制球面圆盘和滑刀式分土板在开沟横轴上的位置。

进一步的，所述滑刀式分土板包括滑刀和分土板主体，所述分土板主体竖直设置，所述滑刀设置于分土板主体的前端且向靠近球面圆盘的一侧倾斜，所述滑刀前端的刃口曲线为抛物线函数曲线，曲线方程为：

其中，α

进一步的，所述多行并联低位投种排种装置包括左气室、右气室、行星轮系机构、种仓和气流分配管，所述左气室和右气室分别固定于后机架的左右两侧，所述左气室和右气室均与汽油旋涡式风机连接，左气室和右气室相邻的一侧均设置有行星轮系机构，所述种仓水平设置且两端分别固定于两侧的行星轮系机构中部，所述种仓的外侧均匀分布有多根气流分配管，所述气流分配管的两端分别穿过两侧的行星轮系机构后与左气室和右气室连通，所述气流分配管上均匀设置有多根吸种针，所述种仓内划分多个区间，所述区间、吸种针和下种管的数量相同且一一对应；

所述行星轮系机构用于带动气流分配管绕种仓旋转，且当气流分配管旋转至种仓的正上方时，吸种针呈竖直状态且远离气流分配管的一端朝向区间内部，气流分配管两端的左气室和右气室为负压状态；当气流分配管旋转至下种管的正上方时，吸种针呈竖直状态且远离气流分配管的一端朝向下种管中部，气流分配管两端的左气室和右气室为正压状态。

进一步的，根据对排种器运动轨迹和运动仿真分析，得到V＝2(L+R)ω，种子的排出速度方程为：

其中，V为投种瞬间种子脱离吸种针的线速度，V

种子的运动轨迹方程为：

其中，x为种子从脱离吸种针到接触种床土壤的水平方向运动距离，y为种子从脱离吸种针到接触种床土壤的竖直方向运动距离，t为种子脱离吸种针到接触种床土壤的运动时间,V

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的精密播种机整体结构紧凑，且可以一次作业完成开沟、旋耕碎土、起垄整形、开种沟、播种、覆土等作业，满足小粒径蔬菜种子窄行密植播种农艺要求，通过窄行密植开沟总成与多行并联低位投种排种装置配合，可实现窄行低位投种，保证播深一致性，通过降低投种高度，减少种子与种床土壤碰撞弹跳滑移，提高播种精度；

本发明的窄行密植开沟总成能够开出多条深度一致、沟形整齐的种沟，组合式开沟器开出的种沟构建合理，对土壤扰动小，能够保证开沟深度与种子深度一致，组合式开沟器的滑刀式分土板可以有效清楚黏在球面圆盘上的昵图，提高开沟器的减阻性能，使沟形整齐；

本发明设计的多行并联低位投种排种装置采用正负气压原理，负压吸种，正压投种，对种子损伤小，通过行星轮系机构带动气流分配管绕种仓旋转，以及气流分配管和吸种针的配合，实现吸种针在种仓上方吸种，在最下方投种，将种子群转变为均匀单粒种子，实现单粒精密播种，行星轮系机构保证低位零速投种；

本发明设计的起垄整形装置通过柱形起垄辊和两侧锥形辊共同作用土壤颗粒，开出完整垄沟和垄体，形成坚实度合理、垄型稳定、垄面平整的梯形垄，为种子生长创造良好环境。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明另一角度的立体结构示意图；

图3为本发明旋耕装置、起垄整形装置、汽油旋涡式风机和前置圆盘犁的立体结构示意图；

图4为本发明多行并联低位投种装置的立体结构示意图；

图5为本发明窄行密植开沟总成的立体结构示意图；

图6为本发明窄行密植开沟总成的前视图；

图7为本发明窄行密植开沟总成的俯视图；

图8为本发明组合式开沟器的立体结构示意图；

图9为本发明球面圆盘的结构示意图；

图10为本发明滑刀式分土板的结构示意图；

图11为本发明下种管的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、旋耕装置；11、前机架；12、齿轮箱；13、旋耕轴；131、旋耕刀；14、悬挂架；2、起垄整形装置；21、三角连接架；22、连接杆；23、起垄辊；24、锥形辊；3、汽油旋涡式风机；4、后机架；5、多行并联低位投种装置；51、左气室；52、右气室；53、行星轮系机构；54、种仓；541、区间；55、气流分配管；551、吸种针；6、窄行密植开沟总成；61、开沟横轴；62、组合式开沟器；621、球面圆盘；622、滑刀式分土板；6221、滑刀；6222、分土板主体；623、下种管；624、法兰连体轴承；625、开沟固定环；63、播深调节装置；7、覆土装置；8、前置圆盘犁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，一种窄行密植低位投种精密播种机，包括旋耕装置1、起垄整形装置2、汽油旋涡式风机3、后机架4、多行并联低位投种排种装置5、窄行密植开沟总成6和覆土装置7；

所述旋耕装置1的前端左右两侧均设置有前置圆盘犁8；

所述汽油旋涡式风机3设置于旋耕装置1的顶部，所述汽油旋涡式风机3与多行并联低位投种排种装置5连接且用于给多行并联低位投种排种装置5提供风压；

所述起垄整形装置2和后机架4顺次连接于旋耕装置1的后端；

所述窄行密植开沟总成6和覆土装置7由前至后顺次设置于后机架4底部，所述多行并联低位投种排种装置5设置于机架上且位于覆土装置7的上方；

所述窄行密植开沟总成6包括开沟横轴61、组合式开沟器62和播深调节装置63，所述开沟横轴61的左右两端均设置有播深调节装置63，所述开沟横轴61通过左右两端的播深调节装置63设置于后机架4上，所述开沟横轴61上均匀分布设置有多个组合式开沟器62，所述播深调节装置63用于调节开沟横轴61和组合式开沟器62的水平高度，所述组合式开沟器62用于开挖种沟并将多行并联低位投种排种装置5排出的种子导入种沟内。

实施例1：

如图2和图3所示，在本实施例中，所述旋耕装置1包括前机架11、齿轮箱12和旋耕轴13，所述旋耕轴13水平设置于前机架11的底部，所述齿轮箱12设置于前机架11的顶部，所述旋耕轴13与齿轮箱12的输出端连接，所述旋耕轴13的外侧均匀分布设置有多个旋耕刀131；

所述前机架11的顶部设置有悬挂架14。

在本实施例中，所述前置圆盘犁8的下边缘与旋耕刀131的下边缘平齐。

如图3所示，在本实施例中，所述起垄整形装置2包括三角连接架21、连接杆22和起垄辊23，所述三角连接架21的前端左右两侧铰接于前机架11的后端，所述连接杆22的后端铰接于三角连接架的顶部，连接杆22的前端铰接于悬挂架14的顶部，所述连接杆22的长度可调节，所述起垄辊23的转轴旋转设置于三角连接架21的后端底部，所述起垄辊23的左右两侧均设置有锥形辊24，起垄辊23两侧的锥形辊24相互对称，锥形辊24外径大的一端朝向远离起垄辊23的一侧，所述起垄辊23的转轴通过传动机构与齿轮箱12连接；

具体的，三角连接架21由横杆和横杆两侧的三角板组成，三角板的前端铰接于前机架11的后端，连接杆22的后端铰接于横杆中部，起垄辊23的转轴两端通过轴承座安装于三角板上。

传动机构由传动轴、链条和链轮组成，传动轴的两端通过万向节分别连接齿轮箱的输出端和主动链轮，起垄辊23的转轴的一端设置有从动链轮，主动链轮和从动链轮设置在同一竖直平面内且通过链条连接，当动力输出轴向齿轮箱12传递动力，齿轮箱12通过传动轴带动主动链轮旋转，主动链轮通过链条带动起垄辊23和锥形辊24旋转，其运动状态为随机具前进运动和自身旋转运动的合成运动。

如图5、图6、图9、图10和图11所示，在本实施例中，所述组合式开沟器62包括球面圆盘621、滑刀式分土板622和下种管623，所述球面圆盘621竖直设置于开沟横轴61上且可绕开沟横轴61旋转，所述滑刀式分土板622设置于开沟横轴61上且位于球面圆盘621的凹面一侧，所述滑刀式分土板622的前半段向靠近球面圆盘621的一侧倾斜，且滑刀式分土板622的前端紧贴球面圆盘621的前端，所述下种管623设置于滑刀式分土板622的后端且位于滑刀式分土板622和球面圆盘621之间。

如图7和图8所示，在本实施例中，所述球面圆盘621通过法兰连体轴承624设置于开沟横轴61上，所述球面圆盘621的两侧均设置有开沟固定环625，所述滑刀式分土板622远离球面圆盘621的一侧设置有开沟固定环625，所述开沟固定环625用于限制球面圆盘621和滑刀式分土板622在开沟横轴61上的位置。

如图10所示，在本实施例中，所述滑刀式分土板622包括滑刀6221和分土板主体6222，所述分土板主体6222竖直设置，所述滑刀6221设置于分土板主体6222的前端且向靠近球面圆盘621的一侧倾斜，所述滑刀6221前端的刃口曲线为抛物线函数曲线，曲线方程为：

其中，α

如图4所示，在本实施例中，所述多行并联低位投种排种装置5包括左气室51、右气室52、行星轮系机构53、种仓54和气流分配管55，所述左气室51和右气室52分别固定于后机架4的左右两侧，所述左气室51和右气室52均与汽油旋涡式风机3连接，左气室51和右气室52相邻的一侧均设置有行星轮系机构53，所述种仓54水平设置且两端分别固定于两侧的行星轮系机构53中部，所述种仓54的外侧均匀分布有多根气流分配管55，所述气流分配管55的两端分别穿过两侧的行星轮系机构53后与左气室51和右气室52连通，所述气流分配管55上均匀设置有多根吸种针551，所述种仓54内划分多个区间541，所述区间541、吸种针551和下种管623的数量相同且一一对应；

所述行星轮系机构53用于带动气流分配管55绕种仓54旋转，且当气流分配管55旋转至种仓54的正上方时，吸种针551呈竖直状态且远离气流分配管55的一端朝向区间541内部，气流分配管55两端的左气室51和右气室52为负压状态；当气流分配管55旋转至下种管623的正上方时，吸种针551呈竖直状态且远离气流分配管55的一端朝向下种管623中部，气流分配管55两端的左气室51和右气室52为正压状态；

具体的，行星轮系机构53可由电机或者地轮驱动，在实施例中，后机架4的左右两侧均设置有一个地轮，地轮通过链条与行星轮系机构53的输入端连接，当后机架向前移动时，地轮与底面接触并随着后机架4向前滚动，地轮通过链条来驱动行星轮系机构53。

根据对排种器运动轨迹和运动仿真分析，得到V＝2(L+R)ω，种子的排出速度方程为：

其中，V为投种瞬间种子脱离吸种针551的线速度(单位：m/s)，V

种子的运动轨迹方程为：

其中，x为种子从脱离吸种针551到接触种床土壤的水平方向运动距离(单位：m)，y为种子从脱离吸种针551到接触种床土壤的竖直方向运动距离(单位：m)，t为种子脱离吸种针551到接触种床土壤的运动时间(单位：s),V

在本实施例中，起垄辊23的直径为180mm，锥形辊的直径为550mm；

吸种针551的投种高度为150mm，

球面圆盘621的直径为200mm，相邻的球面圆盘621的间距为60mm；

滑刀6221的整体高度为130mm，相邻的滑刀式分土板622的间距为60mm；

下种管623为矩形空心管，管的内长为50mm，管的内宽为25mm，下种管623整体高度为100mm。

本发明的工作流程：

下面以播种小粒径蔬菜种子菠菜和参类作物西洋参为例说明本发明的工作流程：

前置工作：本发明设计的窄行密植低位投种精密播种机与拖拉机配套使用，通过悬挂架将前机架11与拖拉机连接，且将齿轮箱12的输入端与拖拉机的动力输出轴连接；

进行播种作业时：启动汽油旋涡风机4，前机架1和后机架4由拖拉机牵引前进；

前置圆盘犁8在前机架11的前侧破土、开沟和聚土，初步形成垄沟；

通过拖拉机的动力输出轴向齿轮箱12输出动力，通过齿轮箱12带动旋耕轴13旋转，旋转轴13带动旋耕刀131旋转，以切削垄沟内以及垄面上的土壤，并将垄沟内的土壤抛至垄面上，完成碎土和抛土作业；

齿轮箱12通过传动机构带动起垄辊23和锥形辊24旋转，锥形辊24将垄沟内侧壁的土壤压实，起垄辊23将垄面上的土壤压实，最终形成适宜播种的种床；

后机架4通过前机架11的牵引向前移动，以带动球面圆盘621和滑刀式分土板622向前移动，球面圆盘621在牵引力的作用下滚动前进并将土切开，通过滑刀6221将土向远离球面圆盘621的一侧推开，通过分土板主体6222对切开后的种沟进行整形，通过多个组合式开沟器62的配合得到多个深度一致、沟形整齐的种沟；

行星轮系机构53带动气流分配管55绕种仓54旋转，当气流分配管55旋转至种仓54的正上方时，吸种针551竖直向下且底端伸入对应的区间541内，此时左气室51和右气室52此时为负压状态，吸种针551将区间541内的菠菜和西洋参种子吸入吸种针551内；当气流分配管55旋转至下种管623的正上方时，吸种针551竖直向下且底端位于下种管623的中部正上方，此时左气室51和右气室52此时为正压状态，吸种针551内部的菠菜和西洋参种子向下排出，并从下种管623的顶端落入下种管623内部，最后通过下种管623的底端排出，落入对应的种沟沟底；

最后通过覆土装置7将种沟的土壤回填合拢，并平整垄面，完成覆土作业。

综上所述，本发明通过窄行密植开沟总成6能开出多条深度一至、沟形整齐的多排种沟，再通过多行并联低位投种装置5将种子排入对应的种沟内，保证开沟深度与种子深度的一致，且通过多行并联低位投种装置5将菠菜和西洋参种子由种群定量分离形成连续种子流，进而保持均匀有序状态入土，窄行密植开沟总成6与多行并联低位投种排种装置5配合使用，实现窄行低位投种。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。