内充式花生排种器关键技术与结构创新研究

摘 要：内充式花生排种器是花生播种机中最重要的组成部分，主要用于中耕作物的单粒播种，具有充种、清种、投种等功能。内充式花生排种器凭借其精确、定量、高度的可靠性等优点被广泛的应用到现代花生种植过程中。本文主要从内充式花生排种器的护种和排种等技术进行了简单的分析，针对其结构进行了一定的创新研究，意在优化内充式花生排种器的各种性能。

关键词：内充式；花生排种器；关键技术与结构；创新

前言

内充式花生排种器是花生播种机的关键部分，具有良好的充种性能，投种均匀、轻重定量准确的优点，还能够适应常速和高速两种播种速度。但是，受到各种因素的限制，其也具有一定的缺陷：内充式花生排种器能够保证排种的准确性，但是却没有变量排种的功能，当花生种子大小不一的情况下，排种器的均匀性和准确性就无法得到保证，进而影响排种的质量。除此之外，内充式花生排种器的护种板以及复式型孔结构也存在一定的问题，会影响到种子的损伤率和发芽率。根据内充式花生排种器所存在的不足和缺陷对其的关键技术、结构进行创新是目前我们亟需解决的问题。

1 内充式花生排种器的结构和工作原理

1.1 结构

通常情况下，内充式垂直圆盘是内充式花生排种器中最常见的，由两个对称圆盘构成，其主要结构包括排种轮、护种板、进种口、传动轴、轴承以及外壳等几部分。内充式垂直圆盘排种器创建了复式型孔内侧充种的充种形式，与传统的排种器相比，其充种性能得到了一定程度的优化，清种性能也要更加准确，投种的均匀性也要优于传统的排种器，能够适应常速和高速两种作业模式。

在排种器的内腔处，有一个名为排种盘的结构，它能够在齿轮的带动下随着齿轮的运动而运动，其转动一圈即为一个排种周期。排种器的排种可以被分为四个阶段，分别为充种阶段、清种阶段、护种阶段以及排种阶段。首先种子从进种口处进入排种器的内腔中，然后跟随着排种器的齿轮转动而转动，种子排种器内部主要会受到离心力以及重力两种外力的作用，在这两种力综合作用下，种子会运动到排种盘上，从复式型孔开孔进入，再逐渐转动到内孔中，种子进入到排种器之后会在护种板的保护下进入投种区，在重力和离心力的综合作用下进行投种。

2 排种器排种、护种技术

排种器排种的均匀率和伤种率是对一个排种器优劣进行衡量的重要标准，对实际播种过程中排种的双粒率以及出苗率具有直接的影响。排种器的排种均匀性会受到种子在护种区的运动状态以及排种板的长度和复式型孔结构的孔大小等的影响。排种器对种子的伤害率主要受到护种角的位置、复式型孔结构以及投种口的位置的影响。

2.1 护种区种子运用对排种均匀性的影响

种子在排种器护种区内并不是处于静止不动的状态的，而是跟随地轮处于不断的运动过程中，当种子运动到护种区之后，就会在离心力和重力的双重影响之下向复式型孔底的方向运动。直到种子运动到护种区的边缘时，种子会形成向后的相对运动，其相对运动的速度是由复式型孔的大小以及排种盘的运动速度共同决定的。实际生活中所涉及到的花生种子并不是理想球形，而且每颗花生种子的大小和性状都不是完全相同的，因此种子横向和纵向的位置发生变化时，种子与排种盘之间的摩擦系数也会随之改变，种子相对运动的速度也会发生一定的改变。即使排种角度相同的情况下，受到排种器中花生种子相对运动速度不同的影响，排种的间隔时间也是不固定的。由于花生种子的大小具有一定的不确定性，当复式型孔口的尺寸又比较大时，种子在孔内的运动也存在一定的变化，具有一定的不规律性。

2.2 投种口位置的尺寸对排种均匀性的影响

在实际的排种过程中，护种板上的齿轮会对种子产生一定的阻挡作用，使得种子无论以什么样的运动方式运动，其都会在经过齿轮的时候，在齿轮的作用下按照预期的方向进行运动，最终排出复式型孔结构。本文主要对种子在排种口的外壳处经过的时候，如何避免种子与排种口外壳之间的碰撞进行分析和研究，以减小对排种均匀性的影响，将伤种率降到最低。对于内充式垂直圆盘排种器来说，其排种角的末端处对种子排种均匀性的影响最大，如果排种角的角度过小就会引起种子与外壳之间的碰撞。其次是排种齿的倾斜度的影响，倾斜度设置不合理会对种子的运动角度产生影响，进而影响种子的运动状态。如果用L表示排种齿中心到投种口末端的距离，d表示外壳宽度，a表示排种齿的倾斜度，满足L大于dsinacosa条件时能够实现均匀排种。

2.3 护种始角对伤种的影响

在清种区和护种区的交界处，复式型孔的外孔端面和径向护种板上会受到种子相对运动的影响形成“剪刀力”。种子没有在清种区被清掉时，当种子运动到护种板位置而且种子来不及离开复式型孔时，种子会出现一半在孔内一半在孔外的现象，这个时候种子就会被“剪刀力”所伤，也就是剪切伤种。同时，孔内的种子会由于始角过大的原因而不能进入护种区，形成少排的问题。综上所述，护种板的角度不能过大也不能太小，要控制在一个合理的范围，护种角过大会造成排种率的降低，过小就容易发生剪切损伤的现象。

2.4 投种口位置对伤种的影响

正常情况下，投种之后，种子应该能够顺利的运动到排种器的壳体外部，不会在投种口的边缘处发生碰撞而被弹回的现象。如果这种现象发生，会使排种的均匀性受到影响。投种之后也应该尽量避免出现种子没有完全离开投种口末端，复式型孔外控的孔口厚壁已经投种口前壁的现象，这种现象容易造成伤种问题。

护种板上装有的齿轮能够保证种子被投入之后按照一定的方向运动，能够有效的避免了种子与外壳之间发生碰撞的问题，减少了种子的剪切损伤率。值得我们注意的是，排种齿的安装在一定程度上也增加种子发生摩擦损伤的概率。种子在运动的过程中很容易受到摩擦。 3 花生垂直圆盘排种器的结构创新研究

3.1 复式型孔结构的改进

为了减小对种子的摩擦作用，实现变量排种，提出了轴向柱面复式型孔结构。此结构在内孔的末端成圆弧状的钩型结构，这种结构大大减小了种子在运动过程后只能够与排种器外壳之间发生摩擦的几率。而且复式型孔的槽底带有一定的斜度，实现了孔内种子和孔外种子的分离，提高了排种的准确性。槽底斜度的存在还能够减小护种板的长度，有效的降低了种子因受到摩擦而产生的损伤率，在一定程度上降低了种植的成本。

3.2 复式型孔斜槽底的应用

我们平常使用的排种器的槽底是水平的，种子运动到复式型孔的位置处，孔内外的种子不易于分离，在加上护种板的长度过长的原因，种子损伤率相对来说是比较高的。为了克服这个缺点，降低种子损伤率，提出一种斜槽的复式型孔结构，当复式型孔运动到圆盘的顶端时，槽底会与水平面之间形成夹角，可以通过调整这个夹角的方式来调节护种板的长度，进而减小种子发生摩擦损伤的概率。

3.3 护种板结构的创新

排种末期，此时排种器中的种子数目相对不多，这些种子大都是滞留在护种板的末端无法排出的，这种情况会造成种子的浪费，如果将这些种子存在在排种器内，下年进行播种的时候就会出现混播的现象。为了解决排种器的这个问题，应该对护种板的结构进行适当的创新，比如在护种板上添加滑板结构，减少护种板的摩擦系数，这样就可以保证排种器内腔中的种子全部落入复式型孔中。

为了达到种子全部落入复式型孔中，应该使滑板具有一定的斜度。种子在滑板上的运动方式主要滑动摩擦和滚动摩擦有两种方式，以滑动摩擦为主。在实际的运动过程中，滚动摩擦的摩擦系数要小于滑动摩擦的系数。因此在结构创新的过程中，尽量使种子以滚动摩擦的方式滑动。

3.4 复式型孔挡板结构创新

我们经常使用的排种器只能实现一定宽度的排种。由于复式型孔的尺寸是固定的，当花生种子大小不适合孔口尺寸时，排种均匀性就会大大的降低。对于这种现象，很多厂家提出的解决办法是生产多种型号的排种器，当遇到不同宽度范围内的种子时，以更换排种盘为主要的解决措施，这是一种治标不治本的解决方法，造成了排种盘的浪费还大大提高了生产的成本。

应该设计一种对挡板尺寸进行调整的排种器，将挡板固定在排种盘上，使之与复合式孔相互协作，当种子小于内孔尺寸时，将挡板上调，当种子尺寸大于内孔时，下调挡板或者将挡板卸下，这种改变复式型孔内孔结构的创新能够保证排种的均匀性，节省了生产成本。

4 总结

本文针对内充式花生排种器在使用过程中所存在的不足，针对其结构进行了一定的创新，提出了一种新型的斜槽底复式型孔结构，能够有效的提高排种的准确率，同时还提出了调整块结构，解决了排种器根据种子尺寸进行变量排种的问题，提高了可排种率。

参考文献

[3]赵月霞.机械式精密排种器关键技术研究[D].南京：南京农业大学，2003.

作者简介：申斋奎（1979-），男，汉，任职于烟台海阳市农业机械修配管理站。研究方向：机械工程。