基于種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤的制作方法
【專利摘要】基于種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤屬農業(yè)機械技術領域，本發(fā)明中排種盤上設有吸孔、二安裝孔、銷孔和中心孔，10?20個吸孔均布于直徑為170?172mm的圓上；吸孔單體的上表面沿中心孔頂圓圓周設有凸緣；吸孔單體的中心孔內表面設有5?7個褶皺，褶皺為半徑為0.1mm的圓弧，各圓弧頂端連線為輪廓曲線，其方程式為：y＝a0xn+a1xn?1+…+an?1x+an；吸孔單體對應固接于排種盤的吸孔中；本發(fā)明吸孔內表面自上而下設有圓弧狀褶皺，各圓弧頂端連線模仿作物種子的輪廓曲線，在吸孔單體圓周模仿水蛭后吸盤設置半圓狀凸緣，增強排種器吸孔對種子的吸附效果，能顯著減少精密播種過程中出現(xiàn)的漏播、重播現(xiàn)象，提高精密播種作業(yè)效率。
【專利說明】
基于種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤
技術領域
[0001]本發(fā)明屬農業(yè)機械技術領域，具體涉及一種具有種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤。
【背景技術】
[0002]氣吸式排種器能適應多種作物，廣泛應用于高速播種作業(yè)，因此它是精密播種作業(yè)過程中的關鍵部件。氣吸式排種器運轉時通過風機作用，使排種盤內部產生氣力負壓，通過這種氣壓作用將種子吸附在種盤的吸孔上。作業(yè)過程中風機的風力難以調整，氣力負壓過大或過小會引起多吸或者不吸的狀況，從而影響精密播種的效果。為解決吸力不穩(wěn)定的問題，專利“電力氣吸排種器”ZL 200920093581.2公開了一種電力氣吸排種器，通過直流電機帶動風機，將吸力維持在一定范圍內。因該專利中電機由拖拉機蓄電池供電，帶動風機轉動，蓄電池電壓不穩(wěn)定時會出現(xiàn)供電不足或者電機功率不夠的情況，影響整體播種效果。
[0003]排種盤多為硬質材料制成。當種子吸附在吸孔上時，種子的圓弧輪廓與排種盤的吸孔不能很好地貼合，因此產生較大的縫隙，導致負壓力減弱，影響種子的吸附效果。目前采用的吸孔多為直孔式或錐孔式，直孔式吸孔在播種過程中容易漏風，減弱負壓的吸附效果;錐孔式吸孔對種子的形狀尺寸有所限制，并且開口過大會導致多吸、重播情況出現(xiàn)。通過增大吸孔的直徑可以增大吸種能力，但對應的也可能增大重播率。
[0004]排種盤吸孔的形狀、尺寸和吸孔周圍的材質對吸孔處負壓力和吸種效果有一定影響。仿生學研究表明，某些具有吸盤的生物進化出了具有非常強的吸附物體的本領，如水蛭、帽貝等，此類具有吸盤的生物已成為爬壁作業(yè)機械和水下作業(yè)機械，以及具有吸附作用的機械部件的仿生原型。如:發(fā)明專利“一種負壓吸附式仿生爬壁機器人”專利申請?zhí)?201510127149.0，通過分析模擬生物的吸盤結構，增強了機器人的爬壁性能。排種盤吸孔的工作原理與生物的吸盤相同，都是通過負壓作用吸附物體。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤，減少精密播種過程中出現(xiàn)的漏播、重播現(xiàn)象，提高精密播種作業(yè)效率。
[0006]本發(fā)明由排種盤A和吸孔單體B組成，所述排種盤A的直徑D1SHOjeOmm,厚度H2為1.5-5mm;排種盤A上設有吸孔1、安裝孔12、銷孔3、中心孔4和安裝孔Π 5，其中吸孔I為10-20個，且均布于直徑D2為170-172mm的圓上;安裝孔12和安裝孔Π 5對稱設于中心孔4兩邊，銷孔3的直徑D4為7-8mm，中心孔4的直徑D3為30-32mm，銷孔3位于中心孔4下方，銷孔3和中心孔4中心間距L2為34.5-35.5mm;安裝孔12和安裝孔Π 5為半徑為4mm的半圓弧與半徑為5.5mm的3/4圓弧連接而成，半圓弧的圓心與中心孔4的圓心在一條直線上，兩半圓弧的中心距L1為62mm，3/4圓弧在半圓弧上方，3/4圓弧和半圓弧的中心距為12mm，連接線與半圓弧相切。
[0007]所述的吸孔單體B為10-20個，對應固接于排種盤A的10-20個吸孔I中。
[0008]所述吸孔單體B為空心圓臺體形，吸孔單體B的頂端外圓直徑Ds為12-13mm，底端外圓直徑D6為10-11mm，高Hi為1.5_3mm，吸孔單體B的中心孔頂圓直徑Ds為5.0-8.2mm,中心孔底圓直徑D7為4-5.5mm;
[0009]吸孔單體B的中心孔頂圓圓周邊緣設有凸緣7，凸緣7的橫截面為半圓形，其半徑r為0.15-0.2mm;吸孔單體B的中心孔內表面自上而下設有褶皺6，褶皺6為5_7個半徑為0.1mm的圓弧，各圓弧頂端連線模仿作物種子的輪廓曲線C的曲線方程式為:
[0010]y = aoxn+aixn_1+..-+an-1x+an
[0011]其中:a0.._an為實數(shù)系數(shù);η為正整數(shù)，且η之2;
[0012]優(yōu)選的擬合曲線方程為:
[0013]y = 0.0001x7+0.002x6-0.0006x5_0.0189x4_0.0013x3+0.1714x2+0.0312x+0.7104
[0014]Y = B0X^a1Xn-1+-.-+an_1x+an
[0015]其中:a0."an為實數(shù)系數(shù)，n為正整數(shù)，且n》2;
[0016]擬合的曲線方程為:
[0017]y = 0.2349x2+0.0079x+0.4948 ；
[0018]y = -0.0021x3+0.2348x2+0.0287x+0.4954 ；
[0019]y = 0.0187x4-0.0007x3_0.0017x2+0.0181x+0.8110；
[0020]y = 0.0004x5+0.0187x4-0.0068x3_0.0019x2+0.0368x+0.8112；
[0021 ] y = 0.002x6+0.0005x5-0.0189x4_0.0084x3+0.171 lx2+0.0421x+0.7105；
[0022]優(yōu)選的擬合曲線方程為:
[0023]y = 0.0001x7+0.002x6-0.0006x5_0.0189x4_0.0013x3+0.1714x2+0.0312x+0.7104
[0024]其中:xe [-3.5，3.5]，單位:mm，所得曲線關于Y軸對稱，取曲線ye [1.25，3.25]，單位:mm，在這范圍的左右兩段作為吸孔截面的兩段曲線；
[0025]吸孔單體B的中心孔內表面由上述輪廓曲線沿Y軸旋轉一周所得。
[0026]所述排種盤A的材料為不銹鋼，所述吸孔單體B的材料為硅膠。
[0027]為了減少精密播種過程中出現(xiàn)的重播或漏播現(xiàn)象，提升精密播種作業(yè)的效果，本發(fā)明為氣吸式排種器排種盤的吸孔提供一種曲線外形和仿生結構。模仿作物種子的輪廓曲線，將之應用到氣吸式排種器排種盤吸孔的設計之中，使作物種子能與吸孔更好地接觸。以水蛭吸盤為仿生對象，將其特殊的特征運用于吸孔的設計，吸孔單體B的中心孔內表面自上而下設有褶皺6，在吸孔單體B上表面沿中心孔頂圓圓周模仿水蛭后吸盤外緣，形成一圈橫截面為半圓狀的凸緣7，并通過使用柔性材料模仿水蛭吸盤的柔軟特性增大種子與排種盤的接觸面積，凸緣7的結構及采用的柔性材料，使種子與吸孔單體B的中心孔更緊密接觸，增強氣室的密閉性、保證氣室負壓力，增強種子在排種盤上的吸附效果。
[0028]本發(fā)明吸孔模仿作物種子的輪廓曲線，外形結構通過模仿生物的吸盤，增強排種器吸孔對種子的吸附效果，能顯著減少精密播種過程中出現(xiàn)的漏播、重播現(xiàn)象，提高精密播種作業(yè)效率。
【附圖說明】
[0029]圖1為基于種子外緣曲線特征耦合仿生氣吸排種盤主視圖[°03°]圖2為排種盤結構不意圖一
[0031]圖3為排種盤結構示意圖二
[0032]圖4為吸孔單體軸測圖
[0033]圖5為吸孔單體的剖視圖
[0034]圖6為圖1中a_a截面不意圖
[0035]圖7為吸孔單體吸附種子的示意圖
[0036]圖8為種子失去負壓從排種盤上掉落的示意圖
[0037]圖9為擬合的大豆輪廓的二次多項式曲線方程圖
[0038]圖10為擬合的大豆輪廓的三次多項式曲線方程圖
[0039]圖11為擬合的大豆輪廓的四次多項式曲線方程圖
[0040]圖12為擬合的大豆輪廓的五次多項式曲線方程圖
[0041]圖13為擬合的大豆輪廓的六次多項式曲線方程圖
[0042]圖14為擬合的大豆輪廓的七次多項式曲線方程圖
[0043]圖15為吸孔內部皺褶內輪廓形成曲線示意圖
[0044]其中:A.排種盤B.吸孔單體1.吸孔2.安裝孔I 3.銷孔4.中心孔5.安裝孔Π
6.褶皺7.凸緣8.吸孔單體9.種子
【具體實施方式】
[0045]以下結合附圖進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0046]如圖1所示，本實例為用于大豆精密播種過程中所使用的氣吸式排種器的排種盤，其特點是:吸孔單體B為20個，對應固接于排種盤A的20個吸孔I中，排種盤A的材料為不銹鋼，吸孔單體B的材料為邵氏硬度A20-30的硅膠。
[0047]如圖2、3、6所示，排種盤A的直徑D1SSOOmm，厚度H2為2mm。排種盤A上設有吸孔1、安裝孔12、銷孔3、中心孔4和安裝孔Π 5，其中安裝孔12和安裝孔Π 5對稱設于中心孔4兩邊，銷孔3的直徑D4為7.5mm，4的直徑D3為30mm，銷孔3位于中心孔4下面，銷孔3和中心孔4中心間距L2為35mm。吸孔I為20個，且均布于直徑為172mm的圓上。安裝孔12和5為半徑為4mm的半圓弧與半徑為5.5mm的3/4圓弧連接而成，半圓弧的圓心與中心孔圓心在一條中心線上，兩半圓弧的中心距為62mm，3/4圓弧在半圓弧上方，兩者中心距Li為12mm，連接線與半圓弧相切；
[0048]如圖4所示，吸孔單體B的中心孔頂圓圓周邊緣設有凸緣7，材料為邵氏硬度A20的硅膠。
[0049]如圖5、6所示，凸緣7的橫截面為半圓形；其半徑r為0.2mm，吸孔單體B的中心孔內表面自上而下設有褶皺6，褶皺為7個半徑為0.1mm的圓弧。所述吸孔單體B的頂圓直徑05為12mm，底圓直徑D6為I Imm，高扭為2111111，吸孔單體B的中心孔頂圓直徑D8為8mm，中心孔底圓直徑07為4_。
[0050]如圖7和圖8所示，在風力負壓的作用下種子與吸孔較好的貼合，且種子的重心在排種盤吸孔外側。當排種盤轉至無風力處時，種子失去負壓自然掉落。
[0051 ]如圖9-14所示，擬合大豆輪廓的曲線方程式為:
[0052]y = aoxn+aixn_1+...+an—ix+an
[0053]其中:a0‘"an為實數(shù)系數(shù)，n為正整數(shù)，且η 2 2;
[0054]擬合的曲線方程為:
[0055]y = 0.0001x7+0.002x6-0.0006x5_0.0189x4_0.0013x3+0.1714x2+0.0312x+0.7104
[0056]其中:xe [-3.5，3.5]，單位:mm，所得曲線關于Y軸對稱，取曲線ye [1.25，3.25]，單位:mm，在這范圍的左右兩段作為吸孔截面的兩段曲線。
[0057]吸孔單體B的中心孔內表面由上述輪廓曲線沿Y軸旋轉一周所得。
[0058]如圖15所示，各褶皺6表面頂端連線形成了大豆輪廓曲線C。
【主權項】
1.一種基于種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤，由排種盤(A)和吸孔單體(B)組成，所述排種盤(A)的直徑DAl40-260mm，厚度排種盤(A)上設有吸孔(1)、安裝孔1(2)、銷孔(3)、中心孔(4)和安裝孔Π (5)，其中吸孔(I)為10-20個，且均布于直徑02為170-172mm的圓上;安裝孔1(2)和安裝孔Π (5)對稱設于中心孔(4)兩邊，銷孔(3)的直徑D4為7-8mm，中心孔(4)的直徑D3為30_32mm，銷孔(3)位于中心孔(4)下方，銷孔(3)和中心孔(4)中心間距L2為34.5-35.5mm;安裝孔I(2)和安裝孔Π (5)為半徑為4mm的半圓弧與半徑為5.5mm的3/4圓弧連接而成，半圓弧的圓心與中心孔(4)的圓心在一條直線上，兩半圓弧的中心距Li為62mm，3/4圓弧在半圓弧上方，3/4圓弧和半圓弧的中心距為12mm，連接線與半圓弧相切;所述的吸孔單體(B)為10-20個，對應固接于排種盤(A)的10-20個吸孔(I)中；其特征在于:所述吸孔單體(B)為空心圓臺體形，吸孔單體(B)的頂端外圓直徑D5Sl2-13mm，底端外圓直徑D6為I O-11mm，高Hi為1.5_3mm，吸孔單體(B)的中心孔頂圓直徑Ds為5.0-8.2mm，中心孔底圓直徑07為4-5.5mm;吸孔單體⑶的中心孔頂圓圓周邊緣設有凸緣(7)，凸緣(7)的橫截面為半圓形，其半徑r為0.15-0.2mm;吸孔單體(B)的中心孔內表面自上而下設有褶皺(6)，褶皺(6)為5-7個半徑為0.1mm的圓弧，各圓弧頂端連線的輪廓曲線C的曲線方程式為: y = aoxn+aixn_1+...+an-1x+an 其中:ao-_an為實數(shù)系數(shù);η為正整數(shù)，且η 2 2; 優(yōu)選的擬合曲線方程為: y = 0.0001x7+0.002x6-0.0006x5_0.0189x4_0.0013x3+0.1714x2+0.0312x+0.7104 其中:xe [-3.5，3.5]，單位:mm，所得曲線關于Y軸對稱，取曲線ye [1.25,3.25]，單位:mm，在這范圍的左右兩段作為吸孔中心截面的兩段曲線； 吸孔單體(B)的中心孔內表面由上述輪廓曲線沿Y軸旋轉一周所得。2.按權利要求1所述的基于種子外緣曲線特征的耦合仿生氣吸排種盤，其特征在于:所述排種盤(A)的材料為不銹鋼，所述吸孔單體(B)的材料為硅膠。
【文檔編號】A01C7/20GK105850309SQ201610218075
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】齊江濤, 賈洪雷, 張哲 , 黃東巖, 姜鑫銘, 李楊, 余海波, 侯曉東, 薛釗
【申請人】吉林大學