氣吸式排種器批量聯動試驗臺的設計

李曉明+齊忠軍+王濤+李國民

摘要：設計一種新型批量聯動排種器試驗臺，以有效解決播種機排種器總成的質量檢驗及性能調試問題。介紹該試驗臺的總體結構及工作原理，詳細說明各主要系統的配置及其參數計算方法。該試驗臺結構合理，操作方便，工作效率高。

關鍵詞：排種器試驗臺；批量；聯動；檢驗與調試；設計

中圖分類號：S223.25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）03-0026-03

氣吸式排種器是高速精量氣吸播種機的關鍵部件，其組裝完備的總成可以作為通用部件，具有獨立產品特性，必須對其零件加工及裝配質量進行動態檢驗，并為不同特性種子播種要求的用戶提供實際工況下的參數調整。批量生產裝配的排種器產品的檢驗調試效率及務實性至關重要，為此，設計一種試驗效率高、更符合實際作業條件要求的氣吸式排種器批量聯動試驗臺。

1 試驗臺總體設計與工作原理

1.1 總體方案設計

氣吸式排種器批量聯動試驗臺，是針對2BJQ系列氣吸式精密播種機上的“氣吸式精密排種器”在裝機前的試運轉測試和可靠性試驗而設計的。該試驗臺主要由基礎部件、排種器（被試驗對象）、驅動系統、吸風系統、電控監測系統五部分組成。

該試驗臺的優點是：被試驗排種器位于種箱下方，并列等間距設置在試驗臺臺面上，每個排種器的驅動軸分別與排種器驅動系統的每個輸出軸對應聯接，每個排種器的入口分別與種箱底部的每個下種口一一對應，每個排種器的吸風口分別與吸風系統并列聯接，每個排種器的排種口分別設有回收管路。因此，該試驗臺可同時對6組裝有不同種子的排種器進行同步試驗測定，且每組排種器在試驗過程中拆裝時（排種器轉速、負壓壓力不變）彼此獨立、互不相擾；同時，該試驗臺采用被試驗排種器所屬播種機原機的吸風系統，使試驗條件更加趨近于實際狀態，試驗結果更加真實可靠。此外，該試驗臺拆裝、放料方便快捷，大大減輕了試驗人員的勞動強度，提高了試驗操作的舒適度。

1.2 工作原理

首先將電控箱接入380 V交流電源并檢查三相電源指示燈是否全部亮起，確認接線無誤、無缺相等異常情況后，分別按下風機電機與排種電機起動按扭，并轉動對應調節旋紐，通過風機轉速傳感器和排種轉速傳感器分別將監測信號結果反饋至對應讀數表中，使風機轉速表讀數在520～530 r/min范圍內（與實際風機作業轉速相當），排種器轉速表讀數在20～75 r/min范圍內（滿足不同種子及株距要求）。然后通過定位銷確定被試驗排種器位置，并將排種器鏈輪放入切換單元導向套中調整其位置、用力推靠，便可通過鎖卡組合將被試驗排種器固定在試驗臺機架上，再與上吸風管接通；通過吸風彎頭、下吸風管、播種機風管與播種機風機聯通形成負壓系統；轉動動力則由排種電機通過擺線式減速器、鏈傳動系統、切換單元傳遞給被試驗排種器，使其在預設轉速范圍內轉動，此時被試驗排種器已完成負壓氣力與轉動動力的輸入，在預設試驗風速與轉速范圍內試運行，等待檢測與測試。觀察被試驗排種器是否存在異響、抖動或排種盤出現規律性短暫停頓等顯性故障，若無上述顯性故障，則以手轉動下種口組合翻板轉桿，將提前存放于種箱中的試驗用種（玉米、大豆、甜菜、油葵等種子）放出，種子將自動流入被試驗排種器的種室內，待種子充滿種室后同樣轉動轉桿關閉下種口組合，終止充種。在充種過程中，被試驗排種器就已經開始完成設計排種動作循環，由排種器排出的種子經回收漏斗集中到集種槽后，被送回種箱中重新開始循環。在被試驗排種器完成設計排種動作循環過程中，觀察是否出現漏播、重播、落點位置不一致、排種頻率不一致等情況，出現上述情況可直接進行調整；若直接調整無效則需要取下維修，先將上吸風管拔下，再將排種器卸種門打開把剩余種子放出，手持排種器兩側分別用拇指扳動鎖卡組合甲、乙便可將排種器順利取下，待維修完畢后重復上述安裝、試驗、測試過程。該試驗臺每次可同時對6組排種器進行對比試驗、測試。

2 主要工作部件結構及參數設計

2.1 驅動系統

驅動系統由電動機、擺線式減速器、鏈輪、鏈條、切換單元組成，其中切換單元為該試驗臺的核心部件。切換單元以被試驗排種器鏈輪參數（P=12.70 mm，d1=8.51 mm，Z=21）中齒數為21齒可被3整除作為設計依據，采用周向位置三等分的擋銷來實現對排種器鏈輪與排種器的驅動；采用牙嵌式離合器結構原理對單組排種器實現離合切斷與接通對應動力源的操作控制。切換單元的結構如圖2所示。具有安裝導向作用的導向套與具有傳遞扭矩作用的擋銷，通過起限位作用的限位套與離合器甲焊接成為一體，又與心軸安裝成為浮動部件（軸向可移動）；與之對應的固定部件（軸向不可移動），由焊接成為整體的立柱和固定套，以及安裝在其上面的焊接成一體的離合器乙與驅動鏈輪所組成。排種器安裝到位后，動力通過固定部件與浮動部件中的離合器甲、乙相接合時經擋銷傳遞給排種器；取下排種器時，在離合彈簧的作用下浮動部件復位（圖示位置甲、乙分開），動力被切斷，從而完成一個試驗循環。

切換單元的參數計算步驟如下：

1） 擋銷圓周均布直徑計算。

d== 85.21（mm）

式中：p為鏈輪節距，p=12.70 mm；z為鏈輪齒數，z=21。

考慮拆裝及加工方便，取擋銷圓周均布直徑為86.00 mm；根據滾子外徑d1=8.51 mm，綜合考慮拆裝等因素，取擋銷直徑為8.00 mm。

2） 切換單元中導向套直徑計算。

da= p （0.54+cot） = 91.12（mm）

式中： p為鏈輪節距， p=12.70 mm；z為鏈輪齒數，z=21。

為增加對排種器鏈輪的導向作用，取導向套直徑為92.00 mm；與排種器鏈輪齒頂單邊間隙為0.44 mm。

3） 浮動工作部件工作行程計算。

Hmax=h0+h=23（mm）

式中：h0為離合器脫開最大距離，h0=10 mm；h為離合器牙齒高度，h=13 mm。

2.2 吸風系統

吸風系統由電動機、傳動軸、播種機風機（原機）、播種機風管（原機）、擋風裝置及上下吸風管組成。通過變頻器將電動機轉速（即風機輸入轉速）控制在520～530 r/min（實際作業時動力輸入額定轉速為540 r/min）范圍內；風機靜壓壓力值應在4.5～5.0 kPa范圍內，若小于4.5 kPa應檢查吸風系統密封及風機皮帶是否出現打滑等情況。

2.3 電控監測系統

電控監測系統由電控箱、風機轉速傳感器、壓力傳感器、排種器轉速傳感器及對應電纜組成。其主要功能為：在試驗過程中完成對所有電控元器件的操縱控制，監測影響被試驗排種器的各項模擬參數指標，并適時根據反饋結果對存在偏差的參數進行糾正和調整。監測指標包括風機轉速（520～530 r/min）、排種器轉速（70～75 r/min）和風管壓力值（4.0～4.5 kPa）。

3 結論

氣吸式排種器批量聯動試驗臺可對排種器總成中零部件裝配質量、工作性能進行批量檢測，并可同時對多套裝有不同種子的排種器進行對比試驗，且能根據不同工況對主要零部件進行動態調整，有效地解決了播種機產品生產過程中其核心工作部件——排種器總成的質量檢驗及性能調試問題。該試驗臺整體配置符合播種機實際工況要求，結構合理，操作方便，多套聯動可將工作效率提高數倍，獨立工作且能快速裝卡的切換單元可大幅減輕調試檢驗人員勞動強度，充分體現了以人為本的設計理念。

摘要：設計一種新型批量聯動排種器試驗臺，以有效解決播種機排種器總成的質量檢驗及性能調試問題。介紹該試驗臺的總體結構及工作原理，詳細說明各主要系統的配置及其參數計算方法。該試驗臺結構合理，操作方便，工作效率高。

關鍵詞：排種器試驗臺；批量；聯動；檢驗與調試；設計

中圖分類號：S223.25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）03-0026-03

氣吸式排種器是高速精量氣吸播種機的關鍵部件，其組裝完備的總成可以作為通用部件，具有獨立產品特性，必須對其零件加工及裝配質量進行動態檢驗，并為不同特性種子播種要求的用戶提供實際工況下的參數調整。批量生產裝配的排種器產品的檢驗調試效率及務實性至關重要，為此，設計一種試驗效率高、更符合實際作業條件要求的氣吸式排種器批量聯動試驗臺。

1 試驗臺總體設計與工作原理

1.1 總體方案設計

氣吸式排種器批量聯動試驗臺，是針對2BJQ系列氣吸式精密播種機上的“氣吸式精密排種器”在裝機前的試運轉測試和可靠性試驗而設計的。該試驗臺主要由基礎部件、排種器（被試驗對象）、驅動系統、吸風系統、電控監測系統五部分組成。

該試驗臺的優點是：被試驗排種器位于種箱下方，并列等間距設置在試驗臺臺面上，每個排種器的驅動軸分別與排種器驅動系統的每個輸出軸對應聯接，每個排種器的入口分別與種箱底部的每個下種口一一對應，每個排種器的吸風口分別與吸風系統并列聯接，每個排種器的排種口分別設有回收管路。因此，該試驗臺可同時對6組裝有不同種子的排種器進行同步試驗測定，且每組排種器在試驗過程中拆裝時（排種器轉速、負壓壓力不變）彼此獨立、互不相擾；同時，該試驗臺采用被試驗排種器所屬播種機原機的吸風系統，使試驗條件更加趨近于實際狀態，試驗結果更加真實可靠。此外，該試驗臺拆裝、放料方便快捷，大大減輕了試驗人員的勞動強度，提高了試驗操作的舒適度。

1.2 工作原理

首先將電控箱接入380 V交流電源并檢查三相電源指示燈是否全部亮起，確認接線無誤、無缺相等異常情況后，分別按下風機電機與排種電機起動按扭，并轉動對應調節旋紐，通過風機轉速傳感器和排種轉速傳感器分別將監測信號結果反饋至對應讀數表中，使風機轉速表讀數在520～530 r/min范圍內（與實際風機作業轉速相當），排種器轉速表讀數在20～75 r/min范圍內（滿足不同種子及株距要求）。然后通過定位銷確定被試驗排種器位置，并將排種器鏈輪放入切換單元導向套中調整其位置、用力推靠，便可通過鎖卡組合將被試驗排種器固定在試驗臺機架上，再與上吸風管接通；通過吸風彎頭、下吸風管、播種機風管與播種機風機聯通形成負壓系統；轉動動力則由排種電機通過擺線式減速器、鏈傳動系統、切換單元傳遞給被試驗排種器，使其在預設轉速范圍內轉動，此時被試驗排種器已完成負壓氣力與轉動動力的輸入，在預設試驗風速與轉速范圍內試運行，等待檢測與測試。觀察被試驗排種器是否存在異響、抖動或排種盤出現規律性短暫停頓等顯性故障，若無上述顯性故障，則以手轉動下種口組合翻板轉桿，將提前存放于種箱中的試驗用種（玉米、大豆、甜菜、油葵等種子）放出，種子將自動流入被試驗排種器的種室內，待種子充滿種室后同樣轉動轉桿關閉下種口組合，終止充種。在充種過程中，被試驗排種器就已經開始完成設計排種動作循環，由排種器排出的種子經回收漏斗集中到集種槽后，被送回種箱中重新開始循環。在被試驗排種器完成設計排種動作循環過程中，觀察是否出現漏播、重播、落點位置不一致、排種頻率不一致等情況，出現上述情況可直接進行調整；若直接調整無效則需要取下維修，先將上吸風管拔下，再將排種器卸種門打開把剩余種子放出，手持排種器兩側分別用拇指扳動鎖卡組合甲、乙便可將排種器順利取下，待維修完畢后重復上述安裝、試驗、測試過程。該試驗臺每次可同時對6組排種器進行對比試驗、測試。

2 主要工作部件結構及參數設計

2.1 驅動系統

驅動系統由電動機、擺線式減速器、鏈輪、鏈條、切換單元組成，其中切換單元為該試驗臺的核心部件。切換單元以被試驗排種器鏈輪參數（P=12.70 mm，d1=8.51 mm，Z=21）中齒數為21齒可被3整除作為設計依據，采用周向位置三等分的擋銷來實現對排種器鏈輪與排種器的驅動；采用牙嵌式離合器結構原理對單組排種器實現離合切斷與接通對應動力源的操作控制。切換單元的結構如圖2所示。具有安裝導向作用的導向套與具有傳遞扭矩作用的擋銷，通過起限位作用的限位套與離合器甲焊接成為一體，又與心軸安裝成為浮動部件（軸向可移動）；與之對應的固定部件（軸向不可移動），由焊接成為整體的立柱和固定套，以及安裝在其上面的焊接成一體的離合器乙與驅動鏈輪所組成。排種器安裝到位后，動力通過固定部件與浮動部件中的離合器甲、乙相接合時經擋銷傳遞給排種器；取下排種器時，在離合彈簧的作用下浮動部件復位（圖示位置甲、乙分開），動力被切斷，從而完成一個試驗循環。

切換單元的參數計算步驟如下：

1） 擋銷圓周均布直徑計算。

d== 85.21（mm）

式中：p為鏈輪節距，p=12.70 mm；z為鏈輪齒數，z=21。

考慮拆裝及加工方便，取擋銷圓周均布直徑為86.00 mm；根據滾子外徑d1=8.51 mm，綜合考慮拆裝等因素，取擋銷直徑為8.00 mm。

2） 切換單元中導向套直徑計算。

da= p （0.54+cot） = 91.12（mm）

式中： p為鏈輪節距， p=12.70 mm；z為鏈輪齒數，z=21。

為增加對排種器鏈輪的導向作用，取導向套直徑為92.00 mm；與排種器鏈輪齒頂單邊間隙為0.44 mm。

3） 浮動工作部件工作行程計算。

Hmax=h0+h=23（mm）

式中：h0為離合器脫開最大距離，h0=10 mm；h為離合器牙齒高度，h=13 mm。

2.2 吸風系統

吸風系統由電動機、傳動軸、播種機風機（原機）、播種機風管（原機）、擋風裝置及上下吸風管組成。通過變頻器將電動機轉速（即風機輸入轉速）控制在520～530 r/min（實際作業時動力輸入額定轉速為540 r/min）范圍內；風機靜壓壓力值應在4.5～5.0 kPa范圍內，若小于4.5 kPa應檢查吸風系統密封及風機皮帶是否出現打滑等情況。

2.3 電控監測系統

電控監測系統由電控箱、風機轉速傳感器、壓力傳感器、排種器轉速傳感器及對應電纜組成。其主要功能為：在試驗過程中完成對所有電控元器件的操縱控制，監測影響被試驗排種器的各項模擬參數指標，并適時根據反饋結果對存在偏差的參數進行糾正和調整。監測指標包括風機轉速（520～530 r/min）、排種器轉速（70～75 r/min）和風管壓力值（4.0～4.5 kPa）。

3 結論

氣吸式排種器批量聯動試驗臺可對排種器總成中零部件裝配質量、工作性能進行批量檢測，并可同時對多套裝有不同種子的排種器進行對比試驗，且能根據不同工況對主要零部件進行動態調整，有效地解決了播種機產品生產過程中其核心工作部件——排種器總成的質量檢驗及性能調試問題。該試驗臺整體配置符合播種機實際工況要求，結構合理，操作方便，多套聯動可將工作效率提高數倍，獨立工作且能快速裝卡的切換單元可大幅減輕調試檢驗人員勞動強度，充分體現了以人為本的設計理念。

摘要：設計一種新型批量聯動排種器試驗臺，以有效解決播種機排種器總成的質量檢驗及性能調試問題。介紹該試驗臺的總體結構及工作原理，詳細說明各主要系統的配置及其參數計算方法。該試驗臺結構合理，操作方便，工作效率高。

關鍵詞：排種器試驗臺；批量；聯動；檢驗與調試；設計

中圖分類號：S223.25 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）03-0026-03

氣吸式排種器是高速精量氣吸播種機的關鍵部件，其組裝完備的總成可以作為通用部件，具有獨立產品特性，必須對其零件加工及裝配質量進行動態檢驗，并為不同特性種子播種要求的用戶提供實際工況下的參數調整。批量生產裝配的排種器產品的檢驗調試效率及務實性至關重要，為此，設計一種試驗效率高、更符合實際作業條件要求的氣吸式排種器批量聯動試驗臺。

1 試驗臺總體設計與工作原理

1.1 總體方案設計

氣吸式排種器批量聯動試驗臺，是針對2BJQ系列氣吸式精密播種機上的“氣吸式精密排種器”在裝機前的試運轉測試和可靠性試驗而設計的。該試驗臺主要由基礎部件、排種器（被試驗對象）、驅動系統、吸風系統、電控監測系統五部分組成。

該試驗臺的優點是：被試驗排種器位于種箱下方，并列等間距設置在試驗臺臺面上，每個排種器的驅動軸分別與排種器驅動系統的每個輸出軸對應聯接，每個排種器的入口分別與種箱底部的每個下種口一一對應，每個排種器的吸風口分別與吸風系統并列聯接，每個排種器的排種口分別設有回收管路。因此，該試驗臺可同時對6組裝有不同種子的排種器進行同步試驗測定，且每組排種器在試驗過程中拆裝時（排種器轉速、負壓壓力不變）彼此獨立、互不相擾；同時，該試驗臺采用被試驗排種器所屬播種機原機的吸風系統，使試驗條件更加趨近于實際狀態，試驗結果更加真實可靠。此外，該試驗臺拆裝、放料方便快捷，大大減輕了試驗人員的勞動強度，提高了試驗操作的舒適度。

1.2 工作原理

首先將電控箱接入380 V交流電源并檢查三相電源指示燈是否全部亮起，確認接線無誤、無缺相等異常情況后，分別按下風機電機與排種電機起動按扭，并轉動對應調節旋紐，通過風機轉速傳感器和排種轉速傳感器分別將監測信號結果反饋至對應讀數表中，使風機轉速表讀數在520～530 r/min范圍內（與實際風機作業轉速相當），排種器轉速表讀數在20～75 r/min范圍內（滿足不同種子及株距要求）。然后通過定位銷確定被試驗排種器位置，并將排種器鏈輪放入切換單元導向套中調整其位置、用力推靠，便可通過鎖卡組合將被試驗排種器固定在試驗臺機架上，再與上吸風管接通；通過吸風彎頭、下吸風管、播種機風管與播種機風機聯通形成負壓系統；轉動動力則由排種電機通過擺線式減速器、鏈傳動系統、切換單元傳遞給被試驗排種器，使其在預設轉速范圍內轉動，此時被試驗排種器已完成負壓氣力與轉動動力的輸入，在預設試驗風速與轉速范圍內試運行，等待檢測與測試。觀察被試驗排種器是否存在異響、抖動或排種盤出現規律性短暫停頓等顯性故障，若無上述顯性故障，則以手轉動下種口組合翻板轉桿，將提前存放于種箱中的試驗用種（玉米、大豆、甜菜、油葵等種子）放出，種子將自動流入被試驗排種器的種室內，待種子充滿種室后同樣轉動轉桿關閉下種口組合，終止充種。在充種過程中，被試驗排種器就已經開始完成設計排種動作循環，由排種器排出的種子經回收漏斗集中到集種槽后，被送回種箱中重新開始循環。在被試驗排種器完成設計排種動作循環過程中，觀察是否出現漏播、重播、落點位置不一致、排種頻率不一致等情況，出現上述情況可直接進行調整；若直接調整無效則需要取下維修，先將上吸風管拔下，再將排種器卸種門打開把剩余種子放出，手持排種器兩側分別用拇指扳動鎖卡組合甲、乙便可將排種器順利取下，待維修完畢后重復上述安裝、試驗、測試過程。該試驗臺每次可同時對6組排種器進行對比試驗、測試。

2 主要工作部件結構及參數設計

2.1 驅動系統

驅動系統由電動機、擺線式減速器、鏈輪、鏈條、切換單元組成，其中切換單元為該試驗臺的核心部件。切換單元以被試驗排種器鏈輪參數（P=12.70 mm，d1=8.51 mm，Z=21）中齒數為21齒可被3整除作為設計依據，采用周向位置三等分的擋銷來實現對排種器鏈輪與排種器的驅動；采用牙嵌式離合器結構原理對單組排種器實現離合切斷與接通對應動力源的操作控制。切換單元的結構如圖2所示。具有安裝導向作用的導向套與具有傳遞扭矩作用的擋銷，通過起限位作用的限位套與離合器甲焊接成為一體，又與心軸安裝成為浮動部件（軸向可移動）；與之對應的固定部件（軸向不可移動），由焊接成為整體的立柱和固定套，以及安裝在其上面的焊接成一體的離合器乙與驅動鏈輪所組成。排種器安裝到位后，動力通過固定部件與浮動部件中的離合器甲、乙相接合時經擋銷傳遞給排種器；取下排種器時，在離合彈簧的作用下浮動部件復位（圖示位置甲、乙分開），動力被切斷，從而完成一個試驗循環。

切換單元的參數計算步驟如下：

1） 擋銷圓周均布直徑計算。

d== 85.21（mm）

式中：p為鏈輪節距，p=12.70 mm；z為鏈輪齒數，z=21。

考慮拆裝及加工方便，取擋銷圓周均布直徑為86.00 mm；根據滾子外徑d1=8.51 mm，綜合考慮拆裝等因素，取擋銷直徑為8.00 mm。

2） 切換單元中導向套直徑計算。

da= p （0.54+cot） = 91.12（mm）

式中： p為鏈輪節距， p=12.70 mm；z為鏈輪齒數，z=21。

為增加對排種器鏈輪的導向作用，取導向套直徑為92.00 mm；與排種器鏈輪齒頂單邊間隙為0.44 mm。

3） 浮動工作部件工作行程計算。

Hmax=h0+h=23（mm）

式中：h0為離合器脫開最大距離，h0=10 mm；h為離合器牙齒高度，h=13 mm。

2.2 吸風系統

吸風系統由電動機、傳動軸、播種機風機（原機）、播種機風管（原機）、擋風裝置及上下吸風管組成。通過變頻器將電動機轉速（即風機輸入轉速）控制在520～530 r/min（實際作業時動力輸入額定轉速為540 r/min）范圍內；風機靜壓壓力值應在4.5～5.0 kPa范圍內，若小于4.5 kPa應檢查吸風系統密封及風機皮帶是否出現打滑等情況。

2.3 電控監測系統

電控監測系統由電控箱、風機轉速傳感器、壓力傳感器、排種器轉速傳感器及對應電纜組成。其主要功能為：在試驗過程中完成對所有電控元器件的操縱控制，監測影響被試驗排種器的各項模擬參數指標，并適時根據反饋結果對存在偏差的參數進行糾正和調整。監測指標包括風機轉速（520～530 r/min）、排種器轉速（70～75 r/min）和風管壓力值（4.0～4.5 kPa）。

3 結論

氣吸式排種器批量聯動試驗臺可對排種器總成中零部件裝配質量、工作性能進行批量檢測，并可同時對多套裝有不同種子的排種器進行對比試驗，且能根據不同工況對主要零部件進行動態調整，有效地解決了播種機產品生產過程中其核心工作部件——排種器總成的質量檢驗及性能調試問題。該試驗臺整體配置符合播種機實際工況要求，結構合理，操作方便，多套聯動可將工作效率提高數倍，獨立工作且能快速裝卡的切換單元可大幅減輕調試檢驗人員勞動強度，充分體現了以人為本的設計理念。