一种预切种振动供种式木薯播种装置

1.本发明涉及涉及农业工程领域，具体涉及一种预切种振动供种式木薯播种装置。


背景技术：

2.木薯，也称树薯。其种植成本低、产量高，被广泛用于食品医药和轻工业。木薯以茎秆为种进行繁殖，平均直径为30mm，切段长度为150mm。目前木薯种植主要以人工作业为主，生产率低，需研发适合木薯种植农艺要求的精密种植机。播种器是木薯种植机的核心部件，目前播种器主要分为实时切种式和预切种式两类。预切种式播种器是将切好的种茎放入种箱，通过供种、调姿、控种和播种等方式对种茎进行分离调姿、种量控制，实现木薯种的自动连续、可控播种。预切种式播种器国内外已有研究，主要用于甘蔗播种，如美国gessner等公司针对凹板提升式播种器进行研究，开发相应的甘蔗种植机，其播种器通过在升运链上设置凹板实现播种，但存在播种不均、漏充重充现象严重等问题。
3.为此，国外学者对提升式播种器进行相关改进，通过增加重力清种机构、改进夹板结构等方式改善播种器的播种效果，但漏充严重问题依然存在。印度kamalkisan公司研制辊式播种器，利用播种辊进行充种，自动化程度高、性能较好，但作业速度较低，并且时有堵种现象。国内覃豪中等人研究z908型预切种式甘蔗种植机的链式播种器，由于播种器结构和蔗槽设计不合理，出现因播种不连续而造成漏种和耗种量大的情况，无法实现甘蔗精准种植要求；昆明理工大学苏微等人设计一种预切种甘蔗勺链式播种器，解决预切种式甘蔗播种器普遍存在充种效果差的问题，但播种性能还可提升。这些研究为木薯预切种式精密播种机的研究提供参考。
4.木薯种为具有一定长度的圆柱状木质茎秆，且茎秆表面具有凸起，这种结构特性与甘蔗有较大区别，采用预切种式播种器对木薯种进行播种，目前主要存在适应性差、待充种乱序，播种工作时充种性能差和易堵塞的问题未能从根本上解决。一定量任意堆积的木薯种在种箱，要提高播种效率和均匀性，需对供种、调姿、控种等机构进行结构和方法创新，实现能够对杂乱堆积的种茎进行分离，且在运动过程中对种茎姿态调整，保证其按照顺序以精确数量向外播种，这种播种方式难点是对运动的木薯茎秆姿态进行控制。


技术实现要素：

5.综上所述，因此，针对目前预切种式木薯播种器普遍存在供种效果差、待充种乱序、合格指数低以及关键参数优化研究空白的难题，本发明所要解决的技术问题是提供一种预切种振动供种式木薯播种装置。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种预切种振动供种式木薯播种装置，包括机架、供种箱、散种机构、充种机构和排种机构；所述供种箱固定在所述机架上的后端并用于放置木薯种，其前侧为用于将木薯种向前输出的开口结构；所述散种机构可前后往复运动的安装在所述机架上，并且所述散种机构的后端处于所述供种箱前侧开口结构的下方以承接住所述供种箱输出的木薯种，其前端斜向下延伸预设的距离，进而通过前后往
复运动将承接住的木薯种在左右方向上调整为水平姿态并向前输出；所述充种机构安装在所述机架上对应所述散种机构的前方并用于承接从所述散种机构输出的木薯种，再保持原姿态向前输出；所述排种机构可前后循环转动的安装在所述机架上，并且所述排种机构的后端处于所述充种机构前端的下方以承接住所述充种机构输出的木薯种，其前端斜向上延伸预设的距离以通过前后循环转动将承接住的木薯种向上提升预设的高度再坠落至播种位。
7.本发明的有益效果是：能完成预切木薯种茎均匀精量自动种植，取代人工辅助喂种，降低劳动强度和漏播率，性能可靠、生产率高，具有实用推广价值。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的改进：
9.进一步，还包括种量控制板；所述种量控制板可上下滑动的安装在所述供种箱前侧的开口结构内，其下端与所述供种箱前侧开口结构的底部留有将木薯种向前输出的空隙。
10.进一步，所述供种箱前侧开口结构的内壁相对设有竖直的滑槽，所述种量控制板的两侧分别可滑动的处于相应的所述滑槽内；所述供种箱顶部对应所述种量控制板的上方固定有基座；在所述基座上竖直设有提升杆，并且所述提升杆的上端处于所述基座的上方，其下端螺纹贯穿所述基座的中部后通过轴承可转动的连接所述种量控制板的上侧；所述提升杆的上端设有转动块。
11.采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现种量控制板的无极升降，以实现供种箱出料口即前侧开口木薯量的精准控制。
12.进一步，所述散种机构包括振动装置、振动箱、散种板、调姿板和落种滑板；所述振动装置安装在所述机架上；所述振动箱的上侧和前侧均开放设置，其后端处于所述供种箱前侧开口结构的下方，前端斜向下延伸预设的距离，所述振动箱的底部连接所述振动装置且在所述振动装置的驱动下前后往复运动；所述散种板固定在所述振动箱内部后端且对应所述供种箱前侧开口结构下方的位置，其后端高前端低的倾斜设置以承接住所述供种箱输出的木薯种并随着所述振动箱前后往复运动将木薯种散开；所述调姿板为多级阶梯结构，并且所述调姿板的后端连接所述散种板的前端以承接住散开的木薯种，所述调姿板的前端在所述振动箱内向前延伸预设的距离，并随着所述振动箱前后往复运动将散开的木薯种在左右方向上调整为水平姿态后向前输送；所述落种滑板固定在所述振动箱内部的前端内，并且所述落种滑板的后端连接所述调姿板的前端以承接住水平姿态的木薯种，所述落种滑板的前端斜向下延伸到所述振动箱内部的前侧以将水平姿态的木薯种输出。
13.采用上述进一步技术方案的有益效果为：将任意姿态的木薯种在左右方向上调整为水平姿态进入充种机构。
14.进一步，所述振动装置包括固定板、转轴、主动轮、偏心轮、摇杆、振动电机、四个振动臂和四个振动弹簧；所述固定板固定在所述机架上且对应所述振动箱下方的位置，并且所述固定板后端高前端低的倾斜设置；四个所述振动臂的一端分别铰接所述振动箱底部靠近拐角处的位置，其另一端分别铰接到所述固定板相应的位置处；所述转轴可转动的安装在所述固定板中部，并且所述转轴的一端处于所述固定板的外侧，其另一端处于所述振动箱中部下方的位置；所述主动轮固定在所述转轴的一端，所述偏心轮固定在所述转轴的另一端，所述振动电机固定在所述机架上且传动连接所述主动轮；所述摇杆的一端铰接所述
偏心轮靠近边缘的位置，其另一端铰接所述振动箱底部中间的位置；
15.四个所述振动弹簧两两分成一组，第一组所述振动弹簧的上端连接所述振动箱底部靠近前端的位置，其下端斜向后连接所述固定板靠近前端的位置，第二组所述振动弹簧的上端连接所述振动箱底部靠近后端的位置，其下端斜向前连接所述固定板靠近后端的位置
16.采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现振动箱前后往复运动。
17.进一步，所述充种机构包括充种箱、隔离板、升降架、充种板和挡种板；所述充种箱固定在所述机架上对应所述散种机构的前方，所述充种箱的后侧开口设置；所述隔离板前端低后端高的倾斜固定在所述充种箱内的中部；所述升降架固定在所述充种箱内的底部，其可上下升降设置；所述充种板固定在所述升降架的顶部，并且所述充种板的后端连接所述散种机构前侧底部，前端在所述隔离板的下方向下倾斜延伸预设的距离，进而在所述隔离板与所述充种板之间形成用于承接从所述散种机构输出的木薯种的腔体；所述挡种板竖直向下固定在所述隔离板的前端，其下端与所述充种板的前端形成将所述腔体内的木薯种保持原姿态向前输出的充种口。
18.采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现将调姿的木薯种收集起来，待充种。
19.进一步，所述升降架包括底座、顶座、调节杆、两个铰接块和四个连接臂；所述底座固定在所述充种箱内的底部，所述顶座处于所述底座的正上方；四个所述连接臂每两个分成一组，第一组的两个所述连接臂的一端分别铰接所述底座，其另一端分别朝所述底座的两侧向上延伸预设的距离后再分别铰接两个所述铰接块；第二组的两个所述连接臂的一端分别铰接所述顶座，其另一端分别朝所述顶座的两侧向下延伸预设的距离后再分别铰接两个所述铰接块，进而使得四个所述连接臂组合成可展开或收拢的四边形结构；所述充种板底部中间位置通过缓冲弹簧固定在所述顶座上；
20.所述调节杆的一端处于所述四边形结构外侧且对应所述铰接块的位置处，其另一端依次水平螺纹贯穿两个所述铰接块。
21.采用上述进一步技术方案的有益效果为：实现对充种板的角度的调节，进而调节充种速度。
22.进一步，还包括三块伸缩带，其中两块所述伸缩带将所述散种机构前端和所述充种机构后端的两侧连接起来，剩余一块所述伸缩带将所述散种机构前端和所述充种机构后端的底部连接起来。
23.进一步，所述排种机构包括排种箱、主动链轮、从动链轮、链条、连接板、排种电机和若干捞种勺；所述排种箱后端固定在所述机架上对应所述充种口下方的位置，所述排种箱的前端沿着所述机架斜向上延伸预设的距离，并且所述排种箱的底部开放设置，其后端对应所述充种口的位置设有承接住从所述充种口输出的木薯种的进种口；所述主动链轮和所述从动链轮分别固定在所述排种箱内的后端和前端，并且所述主动链轮和所述从动链轮的两侧分别设有轮齿结构；所述链条有两条，其分别链接所述主动链轮和所述从动链轮同一侧的轮齿结构；所述连接板固定在所述排种箱内壁且对应所述主动链轮和所述从动链轮之间的位置处；所述排种电机固定在所述机架上并连接驱动所述主动轮由后向前转动；所述捞种勺均匀固定在两条所述链条的外侧，其为设有凹槽的块状结构；所述凹槽为与木薯种相吻合的半圆柱状，其开口朝向一侧，并且所有所述捞种勺上的凹槽开口均朝向所述链
条的转动方向，进而使所述捞种勺随着所述链条的转动通过相应的所述凹槽承接住从所述进种口进入的木薯种，并在到达最高位置时坠落后经所述排种箱底部后至播种位；
24.所述凹槽开口靠近所述链条的一侧固定有基板，所述基板的中间位置固定有朝所述凹槽凸起的且用于防止多余的木薯种进入相应的所述凹槽的去种器。
25.采用上述进一步技术方案的有益效果为：链式排种机构实现木薯精准平稳排种，且设计去种器保证一个捞种勺里只承接住一根木薯种并播种。
26.进一步，所述排种箱的前端为向外侧弯曲的圆弧板结构。
27.采用上述进一步技术方案的有益效果为：保证木薯在链条输送的过程中不会飞出和被刮伤。
附图说明
28.图1为本发明的整体结构图；
29.图2为图1的剖视图；
30.图3为供种箱等部件的结构图；
31.图4为种量控制板等部件的结构图；
32.图5为散种机构的结构图；
33.图6为振动箱等部件的结构图；
34.图7为振动箱与摇杆等部件的连接图；
35.图8为充种机构的结构图(充种箱除去一部分)；
36.图9为充种板等部件的结构图；
37.图10为散种机构与充种机构通过伸缩带连接起来的结构图；
38.图11为排种机构的结构图(排种箱除去一部分)；
39.图12为图11的a放大图；
40.图13为捞种勺与去种器等部件的连接图。
41.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
42.1、机架，2、供种箱，3、散种机构，4、充种机构，5、排种机构，6、滑槽，7、基座，8、提升杆，9、转动杆，10、振动箱，11、散种板，12、调姿板，13、落种滑板，14、固定板，15、转轴，16、主动轮，17、偏心轮，18、摇杆，19、振动电机，20、振动臂，21、充种箱，22、隔离板，23、振动弹簧，24、充种板，25、挡种板，26、底座，27、顶座，28、调节杆，29、铰接块，30、连接臂，31、缓冲弹簧，32、伸缩带，33、排种箱，34、主动链轮，35、从动链轮，36、链条，37、连接板，38、排种电机，39、捞种勺，40、基板，41、去种器，42、种量控制板，43、木薯种。
具体实施方式
43.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。
44.如图1和2所示，一种预切种振动供种式木薯播种装置，包括机架1、供种箱2、散种机构3、充种机构4和排种机构5。所述供种箱2固定在所述机架1上的后端并用于放置木薯种43，其前侧为用于将木薯种43向前输出的开口结构。所述散种机构3可前后往复运动的安装在所述机架1上，并且所述散种机构3的后端处于所述供种箱2前侧开口结构的下方以承接
住所述供种箱2输出的木薯种43，其前端斜向下延伸预设的距离，进而通过前后往复运动将承接住的木薯种43在左右方向上调整为水平姿态并向前输出。所述充种机构4安装在所述机架1上对应所述散种机构3的前方并用于承接从所述散种机构3输出的木薯种43，再保持原姿态向前输出。所述排种机构5可前后循环转动的安装在所述机架1上，并且所述排种机构5的后端处于所述充种机构4前端的下方以承接住所述充种机构4输出的木薯种43，其前端斜向上延伸预设的距离以通过前后循环转动将承接住的木薯种43向上提升预设的高度再坠落至播种位。
45.如图3和4所示，该播种装置还包括种量控制板42。所述种量控制板42可上下滑动的安装在所述供种箱2前侧的开口结构内，其下端与所述供种箱2前侧开口结构的底部留有将木薯种43向前输出的空隙，具体如下：所述供种箱2前侧开口结构的内壁相对设有竖直的滑槽6，所述种量控制板42的两侧分别可滑动的处于相应的所述滑槽6内。所述供种箱2顶部对应所述种量控制板42的上方固定有基座7。在所述基座7上竖直设有提升杆8，并且所述提升杆8的上端处于所述基座7的上方，其下端螺纹贯穿所述基座7的中部后通过轴承可转动的连接所述种量控制板42的上侧。所述提升杆8的上端设有转动块9。种量控制板42下端与供种箱2前侧开口结构底部之间的空隙大小决定木薯种43向前输出的速度，根据实际情况通过旋转转动块9来带动种量控制板42上下升降，进而调节上述空隙大大小，最终实现木薯种43向前输出速度的调节，其中可设置上下限位装置来限制种量控制板42的上下位置，保证上述空隙最小时不小于单个木薯种43的大小。
46.如图5和6所示，所述散种机构3包括振动装置、振动箱10、散种板11、调姿板12和落种滑板13。所述振动装置安装在所述机架1上。所述振动箱10的上侧和前侧均开放设置，其后端处于所述供种箱2前侧开口结构的下方，前端斜向下延伸预设的距离，所述振动箱10的底部连接所述振动装置且在所述振动装置的驱动下前后往复运动。所述散种板11固定在所述振动箱10内部后端且对应所述供种箱2前侧开口结构下方的位置，其后端高前端低的倾斜设置以承接住所述供种箱2输出的木薯种43并随着所述振动箱10前后往复运动将木薯种43散开。所述调姿板12为多级阶梯结构，并且所述调姿板12的后端连接所述散种板11的前端以承接住散开的木薯种43，所述调姿板12的前端在所述振动箱10内向前延伸预设的距离，并随着所述振动箱10前后往复运动将散开的木薯种43在左右方向上调整为水平姿态后向前输送。所述落种滑板13固定在所述振动箱10内部的前端内，并且所述落种滑板13的后端连接所述调姿板12的前端以承接住水平姿态的木薯种43，所述落种滑板13的前端斜向下延伸到所述振动箱10内部的前侧以将水平姿态的木薯种43输出。所述振动装置包括固定板14、转轴15、主动轮16、偏心轮17、摇杆18、振动电机19、四个振动臂20和四个振动弹簧23。所述固定板14固定在所述机架1上且对应所述振动箱10下方的位置，并且所述固定板14后端高前端低的倾斜设置。四个所述振动臂20的一端分别铰接所述振动箱10底部靠近拐角处的位置，其另一端分别铰接到所述固定板14相应的位置处。所述转轴15可转动的安装在所述固定板14中部，并且所述转轴15的一端处于所述固定板14的外侧，其另一端处于所述振动箱10中部下方的位置。所述主动轮16固定在所述转轴15的一端，所述偏心轮17固定在所述转轴15的另一端，所述振动电机19固定在所述机架1上且传动连接所述主动轮16。所述摇杆18的一端铰接所述偏心轮17靠近边缘的位置，其另一端铰接所述振动箱10底部中间的位置。四个所述振动弹簧23两两分成一组，第一组所述振动弹簧23的上端连接所述振动箱10
底部靠近前端的位置，其下端斜向后连接所述固定板14靠近前端的位置，第二组所述振动弹簧23的上端连接所述振动箱10底部靠近后端的位置，其下端斜向前连接所述固定板14靠近后端的位置。振动电机19输出通过主动轮16等部件驱动偏心轮17转动，偏心轮17转动后通过摇杆18带动振动箱10往复前后运动，振动箱10内部的散种板11、调姿板12和落种滑板13也同步前后往复运动。供种箱2向前输出的木薯种43首先掉落至散种板11，并随着散种板11的前后往复运动均匀分散开，防止木薯种43堆积在一起。分散开的木薯种43再到达经调姿板12上，由于调姿板12为多级阶梯结构，且每一级在左右方向上为水平，因此木薯种43到达经调姿板12上后随着调姿板12的前后往复运动后会，每一个木薯种43会处于调姿板12的阶梯上，进而实现将木薯种43在左右方向上调整为水平姿态。最后，完成调姿的木薯种43会经落种滑板13向前输送至充种机构4。
47.如图8和9所示，所述充种机构4包括充种箱21、隔离板22、升降架、充种板24和挡种板25。所述充种箱21固定在所述机架1上对应所述散种机构3的前方，所述充种箱21的后侧开口设置。所述隔离板22前端低后端高的倾斜固定在所述充种箱21内的中部。所述升降架固定在所述充种箱21内的底部，其可上下升降设置。所述充种板24固定在所述升降架的顶部，并且所述充种板24的后端连接所述散种机构3前侧底部，前端在所述隔离板22的下方向下倾斜延伸预设的距离，进而在所述隔离板22与所述充种板24之间形成用于承接从所述散种机构3输出的木薯种43的腔体。所述挡种板25竖直向下固定在所述隔离板22的前端，其下端与所述充种板24的前端形成将所述腔体内的木薯种43保持原姿态向前输出的充种口。所述升降架包括底座26、顶座27、调节杆28、两个铰接块29和四个连接臂30。所述底座26固定在所述充种箱21内的底部，所述顶座27处于所述底座26的正上方。四个所述连接臂30每两个分成一组，第一组的两个所述连接臂30的一端分别铰接所述底座26，其另一端分别朝所述底座26的两侧向上延伸预设的距离后再分别铰接两个所述铰接块29。第二组的两个所述连接臂30的一端分别铰接所述顶座27，其另一端分别朝所述顶座27的两侧向下延伸预设的距离后再分别铰接两个所述铰接块29，进而使得四个所述连接臂30组合成可展开或收拢的四边形结构。所述充种板24底部中间位置通过缓冲弹簧31固定在所述顶座27上。所述调节杆28的一端处于所述四边形结构外侧且对应所述铰接块29的位置处，其另一端依次水平螺纹贯穿两个所述铰接块29。经散种机构3的落种滑板13的木薯种43会到达隔离板22与充种板24后端之间的腔体，并在腔体内沿着充种板24继续向前滚动，最终经由挡种板25下端与充种板24前端的充种口输送至排种机构5。手动旋转调节杆28的另一端，四个连接臂30组合成的四边形结构可展开或收拢，进而实现充种板24的上下升降以调节充种口的大小，最终匹配不同大小的木薯种43。
48.如图10所示，该播种装置还包括三块伸缩带32，其中两块所述伸缩带32将所述散种机构3前端和所述充种机构4后端的两侧连接起来，剩余一块所述伸缩带32将所述散种机构3前端和所述充种机构4后端的底部连接起来。由于散种机构3在工作时会持续前后往复运动，因此将散种机构3前端和充种机构4后端的两侧以及底部分别通过伸缩带32连接，保证散种机构3前端和充种机构4后端能保持连接不脱离。
49.如图11-13所示，所述排种机构5包括排种箱33、主动链轮34、从动链轮35、链条36、连接板37、排种电机38和若干捞种勺39。所述排种箱33后端固定在所述机架1上对应所述充种口下方的位置，所述排种箱33的前端沿着所述机架1斜向上延伸预设的距离，并且所述排
种箱33的底部开放设置，其后端对应所述充种口的位置设有承接住从所述充种口输出的木薯种43的进种口。所述主动链轮34和所述从动链轮35分别固定在所述排种箱33内的后端和前端，并且所述主动链轮34和所述从动链轮35的两侧分别设有轮齿结构。所述链条36有两条，其分别链接所述主动链轮34和所述从动链轮35同一侧的轮齿结构。所述连接板37固定在所述排种箱33内壁且对应所述主动链轮34和所述从动链轮35之间的位置处，连接板37防止链条36上下两部分触碰干涉，即链条36上部分垂落后会被连接板37托住，防止其接触链条36的下部分。所述排种电机38固定在所述机架1上并连接驱动所述主动轮16由后向前转动。所述捞种勺39均匀固定在两条所述链条36的外侧，其为设有凹槽的块状结构。所述凹槽为与木薯种43相吻合的半圆柱状，其开口朝向一侧，并且所有所述捞种勺39上的凹槽开口均朝向所述链条36的转动方向，进而使所述捞种勺39随着所述链条36的转动通过相应的所述凹槽承接住从所述进种口进入的木薯种43，并在到达最高位置时坠落后经所述排种箱33底部后至播种位。经充种机构4充种口输出的木薯种43会被随着链条36转动的捞种勺39的凹槽承接住。所述凹槽开口靠近所述链条36的一侧固定有基板40，所述基板40的中间位置固定有朝所述凹槽凸起的且用于防止多余的木薯种43进入相应的所述凹槽的去种器41。由于去种器41的存在，当第一根木薯种43进入捞种勺39的凹槽后，木薯种43外壁与捞种勺39的凹槽后侧内壁贴合，且高于捞种勺39的凹槽的右端面，捞种勺39的凹槽就不能再进入第二个木薯种43，即保证捞种勺39的凹槽与木薯种43一一对应，一个捞种勺39的凹槽只承接一个木薯种43。所述排种箱33的前端为向外侧弯曲的圆弧板结构。当木薯种43随捞种勺39运动到最高点时，根据捞捞种勺39的安装特点，木薯种43会在最高点后脱离捞种勺39，木薯种43由于惯性会继续保持向前运动的趋势，这时排种箱33前端的圆弧板结构就起到了防止木薯飞出的作用，且可以避免木薯种43被碰伤。
50.工作时，将一定量的木薯种43(乱序)投入供种箱2，通过控制种量控制提升板42的高度保证适当供种速度。接着，木薯种43落入阶梯式振动散种机构3，在散种机构3下方设有使其前后往复运动的振动装置，木薯种43在通过散种机构3前后往复运动散开并调姿成左右方向为水平状，再有序落入充种机构4，并经充种机构4向排种机构5输送。然后，在排种电机38的驱动下，链条36带动捞种勺39转动，从充种机构4的充种箱21进行取种，捞种勺39进入充种区即充种机构4充种口下方位置，木薯种43在种间挤压力及自身重力作用下进入捞种勺39的凹槽，捞种勺39完成取种。去种器41保证一个捞种勺39只取一个木薯种43，实现精量取种。木薯种43在捞种勺39中继续向上朝前运动进入清种区即最高点，在最高点时木薯种43依靠重力和惯性掉落至播种位置，即可完成播种。
51.以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。