一种电驱式排种器、装置及方法与流程

本发明涉及农业机械领域，尤其涉及一种电驱式排种器、装置及方法。

背景技术：

为适应稻麦等作物种植规模化的要求，播种机械逐渐向高效、智能控制的气力集排式方向发展，因此必须加强以信息化技术为先导的智能化大型气力式复式播种作业技术与装备的研究，以实现种植环节的节本增效和可持续发展。

目前，国内现有稻麦播种机普遍采用机械槽轮式排种装置，每个播种行需配备一个排种器，大型宽幅作业需配备大量排种装置，机具布置臃肿、传动机构复杂，严重影响机具可靠性。而且，大量排种器的驱动扭矩要求较高，电驱排种实现难度大且精度有限，且每种排种器只适合单一作物，性价比不高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种电驱式排种器、装置及方法，能够实现排量的精确调整，有效提高排种的均匀性和可靠性，且对于不同种植作物可根据更换不同排种轮来实现排种，操作简单。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种电驱式排种器，包括壳体和安装于壳体内部的螺旋排种轮组、搅拌轴组，所述螺旋排种轮组和搅拌轴组连接驱动装置，在驱动装置作用下螺旋排种轮组和搅拌轴组能够按照设定传动比同向转动；所述壳体底部安装有清种板，所述清种板与螺旋排种轮组外缘紧密贴合，且清种板上端面高于螺旋排种轮组下端面。

作为进一步的实现方式，所述螺旋排种轮组包括排种轮轴和沿排种轮轴轴向安装的多个排种轮，排种轮开设中心孔，相邻排种轮通过中心孔与轮齿不同定位实现轮齿错开并呈螺旋分布；相邻排种轮的轮齿之间夹角为10°～15°。

作为进一步的实现方式，所述排种轮轴两端截面为圆形，排种轮轴中间段截面为六方型；相邻排种轮之间安装隔板ⅰ，两端设有隔板ⅱ，所述隔板ⅰ中心孔为六方型，隔板ⅱ中心孔为圆形。

作为进一步的实现方式，所述排种轮轴内部沿轴向开设方形孔，排种轮轴通过方形孔连接排种驱动轴；所述排种驱动轴与驱动装置相连。

作为进一步的实现方式，所述排种驱动轴通过轴承与轴承座连接，轴承座固定在端盖上；所述端盖对称安装于壳体两侧，端盖边缘设有鹰嘴式开口，且端盖两端开口方向相反。

作为进一步的实现方式，所述搅拌轴组包括搅拌轴主体和若干沿搅拌轴主体轴向间隔倾斜固定的搅拌棒，搅拌棒与搅拌轴主体的夹角为60°，任一搅拌棒与其相邻的两个搅拌棒的径向夹角分别为60°和30°。

作为进一步的实现方式，所述驱动装置包括伺服电机、减速机和齿轮组，伺服电机通过减速机、齿轮组与螺旋排种轮组、搅拌轴组相连，使螺旋排种轮组和搅拌轴组能够按照5：3的传动比转动。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电驱式排种装置，包括所述的排种器，还包括种箱、文丘里风管，所述种箱安装于排种器上方，文丘里风管安装于排种器下方；所述文丘里风管包括风管和活门，风管底部设有矩形开口，活门通过销轴和拉簧固定在文丘里风管底部。

作为进一步的实现方式，所述风管顶部设有入料口，入料口与风管连接位置的一端低于另一端；所述风管的两端截面为圆形，中间截面为矩形；且风管的出口端长于进口端。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电驱式排种装置的排种方法，包括：

充种：通过外部正压气流使文丘里管上部入口保持负压状态，将种子置入种箱，种子自种箱落入排种器至充满前腔储种区，驱动装置带动螺旋排种轮组转动；

清种：螺旋排种轮组充种后旋转至底部，清种板与螺旋排种轮组外缘紧密贴合，阻止带动层种子排出；搅拌轴组与螺旋排种轮组按设定传动比减速同向转动，扰动储种区种子；

送种：种子被螺旋排种轮组带至壳体后腔，在自身重力与负压作用下落入文丘里风管与风机产生的高速气流混合，形成均匀有序的种子流进入下一阶段分配；

更换排种轮时，松开端盖上的螺母，逆时针旋转端盖后，连带轴承座一起抽出，将螺旋排种轮组从排种驱动轴取出更换，更换新的排种轮后按顺序一次装回，完成排种轮更换。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

(1)本发明的一个或多个实施方式的能够实现排种部件转速精确控制，通过调整排种部件转速实现排量的精确调整，有效提高排种的均匀性和可靠性；

(2)本发明的一个或多个实施方式的搅动轴组、螺旋排种轮组按比例传动，方向相同，能够将种子搅动，减小了摩擦力，增加了种子流动性；

(3)本发明的一个或多个实施方式的螺旋排种轮组安装在排种驱动轴上，排种驱动轴通过端盖与壳体相连，更换排种轮时，只需松开一端端盖的螺栓，取出螺旋排种轮组更换即可，适应多作物播种需求，操作简单，节省人力；且螺旋排种轮组中相邻排种轮之间设有隔板，种子充满凹槽后不易轴向流动，提高排种效果，且避免种子集中提高了排种均匀性；

(4)本发明的一个或多个实施方式的清种板与螺旋排种轮组外缘紧密贴合，减少了螺旋排种轮组带动层种子的排出，使计量排种量时更为准确；排种轮护盖与清种板将壳体分为前腔和后腔，种子被搅动轴组搅动后从前腔被均匀带入后腔，避免了排种器堵塞，有利于与风流均匀混合；

(5)本发明的一个或多个实施方式的文丘里风管底部安装活门，当排种器堵塞或者作业完成时，打开活门将剩余种子排出，操作简单，节省人力；文丘里风管能够实现负压吸种，排种器中落下的种子经文丘里管与风机产生的高速气流混合，形成均匀有序的种子流进入下一阶段分配。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的排种装置结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的排种器轴测图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的排种器侧视图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的螺旋排种轮组结构示意图；

图5(a)是本发明根据一个或多个实施方式的搅拌轴组主视图；

图5(b)是本发明根据一个或多个实施方式的搅拌轴组侧视图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的文丘里风管结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的端盖结构示意图；

图8是本发明根据一个或多个实施方式的排种轮轴结构示意图；

其中，1.种箱，2.排种器，3.文丘里风管，201.壳体，202.螺旋排种轮组，203.搅拌轴组，204.排种驱动轴，205.端盖，206.轴承座，207.排种轮护盖，208.清种板，209.齿轮ⅰ，210.齿轮ⅱ，211.齿轮ⅲ，212.齿轮ⅳ，213.伺服电机，2021.排种轮轴，2022.排种轮，2023.隔板ⅰ，2024.隔板ⅱ，2031.搅拌轴主体，2032.搅拌棒，301.风管，302.活门。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

实施例一：

本实施例提供了一种电驱式排种器，如图2和图3所示，包括壳体201、螺旋排种轮组202、搅拌轴组203和驱动装置，螺旋排种轮组202、搅拌轴组203安装于壳体201内部，驱动装置安装于壳体201外侧并与螺旋排种轮组202、搅拌轴组203相连。

具体的，壳体201内部为空腔，其顶部和底部分别为开口结构。螺旋排种轮组202呈水平安装于壳体201内部，螺旋排种轮组202上方设有排种轮护盖207，排种轮护盖207与壳体201两侧焊接固定，且排种轮护盖207与螺旋排种轮组202同心设置。螺旋排种轮组202下方设有清种板208，排种轮护盖207与清种板208将壳体201分为前腔和后腔。其中，前腔位于螺旋排种轮组202一侧，后腔位于螺旋排种轮组202另一侧；所述搅拌轴组203设置于前腔内。种子被搅动轴组203搅动后从前腔被均匀带入后腔，避免了排种器堵塞，有利于与风流均匀混合。

如图3所示，所述清种板208采用柔性材质，清种板208一端与壳体201的底部开口固定，清种板208另一端的端面高于螺旋排种轮组202下端面，并与螺旋排种轮组202外缘紧密贴合，通过清种板208减少了螺旋排种轮组202带动层种子的排出，使计量排种量时更为准确。在本实施例中，清种板208采用橡胶制成。

所述螺旋排种轮组202安装于排种驱动轴204上，排种驱动轴204通过轴承座206与壳体201相连，轴承座206焊接在端盖205外侧，端盖205对称安装于壳体201两侧；排种驱动轴204另一端连接驱动装置。搅拌轴组203通过轴承座与壳体201相连，且搅拌轴组203一端连接驱动装置。在本实施例中，排种驱动轴204的两端截面呈圆形，中间截面为方形。

如图7所示，端盖205的两端边缘设有鹰嘴式开口，且两端的开口方向相反。通过在鹰嘴式开口拧入螺栓(例如羊角螺栓)实现端盖205与壳体201的固定。更换排种轮2022时，松开端盖205上的螺栓，逆时针旋转端盖205后，连带轴承座206一起抽出，将螺旋排种轮组202从排种驱动轴204取出，更换新的排种轮2022后按顺序一次装回，完成排种轮2022更换，适应多作物播种。

进一步的，如图1所示，驱动装置包括伺服电机213、减速机、齿轮ⅲ211、齿轮ii210、齿轮ⅰ209、齿轮ⅳ212，其中，齿轮ⅱ210为换向惰轮；伺服电机213通过导线连接伺服电机驱动器。伺服电机213通过减速机连接齿轮ⅲ211，所述齿轮ⅲ211通过齿轮ⅱ210与齿轮ⅳ212、齿轮ⅰ209啮合。其中，所述减速机为多级减速机。

所述齿轮ⅰ209与排种驱动轴204固定连接，齿轮ⅳ212与搅拌轴组203固定连接。在伺服电机213的驱动作用下，螺旋排种轮组202与搅拌轴组203按设定比例同向旋转，能够将种子搅动，减小了摩擦力，增加了种子流动性。在本实施例中，搅拌轴组203与螺旋排种轮组202按0.6传动比减速同向转动，扰动储种区种子减小阻力，防止堵塞。可以理解的，在其他实施中，搅拌轴组203与螺旋排种轮组202的传动比也可以为其他值，可根据实际排种要求选择。

如图4所示，螺旋排种轮组202包括排种轮轴2021、排种轮2022、隔板ⅰ2023、隔板ⅱ2024，多个排种轮2022沿排种轮轴2021的轴向安装，且多个排种轮2022的轮齿沿排种轮轴2021的轴向错开分布形成螺旋阶梯型。在本实施例中，任一排种轮2022的轮齿与相邻排种轮2022最接近的轮齿之间的径向夹角为10°。

为了避免排种轮2022沿排种轮轴2021周向滑动，将排种轮轴2021的截面设置为多边形。在本实施例中，排种轮轴2021的主体呈六棱柱型，如图8所示，排种轮轴2021的两端呈圆柱形。排种轮轴2021的中心开设有中心孔，在本实施例中，所述中心孔为方形孔。排种轮轴2021通过中心孔连接排种驱动轴204。

相邻排种轮2022之间通过隔板ⅰ2023分隔开，位于端部的两个排种轮2022的外侧设置隔板ⅱ2024。使种子充满排种轮2022轮齿之间所形成的凹槽后不易轴向流动，提高排种效果，且避免种子集中，提高了排种均匀性。隔板ⅰ2023安装于排种轮轴2021的主体上，其外边缘呈圆形，内边缘与排种轮轴2021主体形状相适配，即为六边形。隔板ⅱ2024安装于排种轮轴2021的端部，其内边缘、外边缘均为圆形。

如图5(a)和图5(b)所示，搅拌轴组203安装于螺旋排种轮组202的斜上方，包括搅拌轴主体2031和若干搅拌棒2032，搅拌棒2032沿搅拌轴主体2031的轴向间隔倾斜固定，斜置的搅拌棒2032增加了搅动面积。搅拌棒2032的中心位置与搅拌轴主体2031固定，每个搅拌棒2032与搅拌轴主体2031所呈的夹角相同，且相邻搅拌棒2032所在轴线之间具有设定夹角。在本实施例中，搅拌棒2032与搅拌轴主体2031的夹角为60°，任一搅拌棒2032与其相邻的两个搅拌棒2032的径向夹角分别为60°和30°。

实施例二：

本实施例提供了一种电驱式排种装置，包括实施例一所述的排种器2，还包括种箱1、文丘里风管3，如图1所示，种箱1安装于排种器2上方，文丘里风管3安装于排种器2下方。文丘里风管3能够实现负压吸种，排种器2中落下的种子经文丘里管3与风机产生的高速气流混合，形成均匀有序的种子流进入下一阶段分配。

如图6所示，文丘里风管3包括风管301和活门302，风管301顶部设有入料口，所述入料口顶部与排种器2的壳体201底部相连，入料口底部与风管301相连。且入料口与风管301连接位置的一端低于另一端，即a点略低于b点。风管301的两端截面为圆形，中间截面为矩形，且出口端长于进口端。风管301底部设有矩形开口，活门302一端通过销轴连接于矩形开口下方，且活门302两侧通过拉簧与风管301相。当排种器堵塞或者作业完成时，打开活门302将剩余种子排出，操作简单，节省人力。

实施例三：

本实施例提供了一种采用电驱式排种装置的排种方法，包括以下步骤：

1)充种：通过外部正压气流从文丘里管3的直管通过，使入料口保持负压状态。将种子置入种箱1，种子从种箱1落入排种器2；当种子充满前腔储种区，伺服电机213转动经过多级减速机减速增扭，通过齿轮啮合带动螺旋排种轮组202克服种群阻力稳定转动。

2)清种：螺旋排种轮组202充种后旋转至底部，清种板208与螺旋排种轮组202外缘紧密贴合，阻止带动层种子排出，搅拌轴组203与螺旋排种轮组202按0.6传动比减速同向转动，扰动储种区种子减小阻力，防止堵塞。

3)送种：种子被螺旋排种轮组202带至壳体后腔，在自身重力与负压作用下落入文丘里风管3与风机产生的高速气流混合，形成均匀有序的种子流进入下一阶段分配。

4)排种完成后，打开文丘里风管3底部的活门302，将多余的种子清出。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。