RU2846518C1 - Устройство точного высева семян в кассеты - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и лесохозяйственного машиностроения, в частности к лесохозяйственной, сельскохозяйственной и селекционной технике для скоростного точного автоматизированного высева семян в кассеты. Устройство точного высева семян в кассеты содержит толкатель, обеспечивающий перемещение кассет с ячейками, заполненными торфяным субстратом, вибростол с направляющими, используемый для подачи семян из бункера к полому валу (9) захвата семян, в котором параллельно его оси вращения выполнен один ряд сквозных сопел с шагом, равным шагу направляющих, и расположенных соосно направляющим. Полый вал (9) захвата семян с одной стороны заглушен ступицей, вал которой опирается на подшипник, обеспечивающий радиальную и осевую фиксацию вала. На валу ступицы установлен зубчатый шкив для передачи вращающего момента и точного перемещения от шагового двигателя посредством зубчатой ременной передачи. С другой стороны полый вал (9) захвата семян имеет ступицу со сквозным осевым отверстием, в опорный узел которой установлен пневматический штуцер, подключенный к выходу (33) трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения (21), соединенного с эжектором (22), алгоритм работы которых позволяет создать разрежение, избыточное или атмосферное давление внутри полого вала (9) захвата семян с целью захвата, переноса и сброса семян соплами, а также продувки сопел. Обеспечивается хорошая всхожесть семян, сброс семян и продувка сопел за счет смены разрежения внутри полого вала захвата семян на избыточное давление, что позволяет увеличить скорость, надежность захвата и перенос семян, повышая производительность. 2 ил.

Description

Область техники

Изобретение относится к области сельскохозяйственного и лесохозяйственного машиностроения, в частности, к лесохозяйственной, сельскохозяйственной и селекционной технике для скоростного точного автоматизированного высева семян в кассеты с целью выращивания сеянцев с закрытой корневой системой различных пород деревьев с целью лесовосстановления и лесоразведения, сельскохозяйственных культур и прочих растений. Оно может быть использовано в конвейерных линиях высокоточного высокоскоростного автоматизированного высева семян в лесосеменных центрах, лесных питомниках, тепличных хозяйствах, лабораториях.

Уровень техники

Известны устройства высева семян в кассеты, в которых семена из бункера или лотка переносятся в ячейки кассет при помощи пневматических валов (барабанов) с соплами, либо сопел, закрепленных на планке, на которых создается разрежение воздуха, что обеспечивает захват и удержание семян на поверхности барабана соплами, либо соплами, закрепленными на планке, до их сброса в семяпроводы или семяприемники для последующего переноса, в предварительно заполненные питательным субстратом с подготовленными лунками ячейки кассет (см., например, конвейерные линии «URBINATI SIGMA 80» (https://urbinati.info/en/products/sigma80/) и др.). Подобные устройства достаточно распространены и обеспечивают высокую степень автоматизации технологического процесса высева семян в кассеты.

Одним из недостатков подобных устройств является недостаточная точность захвата семян. Часто одно сопло случайным образом захватывает одновременно несколько семян, которые затем вместе переносятся в одну лунку ячейки, либо захвата семян частью сопел не происходит, что приводит к пропуску предназначенных для посева ячеек.

Известны также наиболее удачные устройства точного высева фирмы ВСС (Bjorkemar Consultation and Construction, Швеция), в которых захват семян происходит карманами вала, перенос семян в семяприемник за счет поворота вала, с последующим возвратом в исходное положение. Семена удерживаются в карманах за счет собственного веса и начинают выпадать в семяпроводы семяприемника после поворота вала более чем на 90 градусов. В валу сделан ряд углублений специальной формы – карманов, в которые помещаются семена, двигающиеся к этим углублениям по горизонтальным направляющим, перпендикулярным валу благодаря вибрации стола и направляющих. Во время захвата семян основания углублений вала находятся на одном уровне с направляющими и впереди идущие семена попадают в углубления вала. Направляющие семян выполнены как единое целое с вибростолом, на который семена подаются и дозируются из бункера за счет регулируемого зазора между нижней кромкой выходного отверстия бункера и вибрации стола.

Это устройство высокопроизводительное, но не позволяет выполнять точный захват семян из-за отклонения формы семян. Такой принцип подходит для захвата гранулированных семян, одинаковой формы, что приводит к удорожанию.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения, принятым за прототип, является устройство точного высева семян для выращивания сеянцев сосны, ели, пихты и других деревьев с закрытой корневой системой с целью восстановления лесов и лесоразведения, приведенное в статье «Устройство точного высева семян для выращивания сеянцев с закрытой корневой системой» (см. Сборник статей Всероссийской научно-практической конференции «3D Технологии в решении научно-практических задач», с. 200-203, СибГУ им. акад. М.Ф. Решетнева, Красноярск, 2023. https://elibrary.ru/item.asp?id=59430322&pff=1).

Устройство точного высева содержит конвейер для перемещения и фиксации кассет с ячейками заполненными торфяным субстратом, рабочий полый вал захвата семян, внутри которого создается разряжение. Вал захвата семян выполнен из трубы, одна сторона которой заглушена диском с коротким валом (ступицей), вал опирается на шариковый радиальный подшипник, обеспечивающий радиальную и осевую фиксацию вала, на валу установлен зубчатый шкив для передачи на него вращающего момента от шагового двигателя посредством зубчатой ременной передачи. С другой стороны полый вал имеет ступицу с валом со сквозным осевым отверстием для создания разряжения внутри полого вала захвата семян. Снаружи в осевое отверстие опорного узла (крышки) вкручен пневматический штуцер, к которому присоединена пневматическая полиуретановая трубка, идущая к эжектору, создающему разряжение с помощью воздушного компрессора. Крышка зафиксирована на корпусе устройства и является опорным подшипниковым узлом для рабочего вала захвата семян. Рабочий вал имеет продольные ряды отверстий (сопел) для захвата, удержания и переноса семян из лотка (бункера) прилегающего к барабану в семяприемники со скребком, снимающим семена с барабана, направляя их в ячейки кассеты через семяпроводы. Вакуумный барабан захвата семян и конвейер приводятся в движение шаговыми двигателями, что позволяет организовать точную синхронизацию движений барабана и толкателя с помощью электронной системы управления.

Устройство - прототип обеспечивает высокую производительность процесса высева семян, отличается относительной простотой, но имеет недостаточную точность захвата и переноса семян в ячейки кассет, связанную с хаотичным расположением и ориентацией семян во время захвата семян соплами рабочего вала из прилегающего к нему лотка. Кроме того, при съеме семян с поверхности вала механическим способом с помощью скребка не исключены случаи механического повреждения семян, что снижает всхожесть.

Задача изобретения заключается в разработке отечественного высокоскоростного модуля высева семян в кассеты, сброса семян в ячейки кассет без механического их повреждения, обеспечивая хорошую всхожесть семян.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении хорошей всхожести семян, сброса семян и продувкой сопел за счет смены разрежения внутри полого вала захвата семян на избыточное давление, что позволяет увеличить скорость, надежность захвата и переноса семян, повышая производительность.

Технический результат изобретения достигается тем, что устройство точного высева семян в кассеты, содержащее толкатель, обеспечивающий перемещение кассет с ячейками  заполненными торфяным субстратом, вибростол с направляющими, используемый для подачи семян из бункера к полому валу захвата семян, в котором параллельно его оси вращения выполнен один ряд сквозных сопел с шагом равным шагу направляющих и расположенных соосно направляющим, причем полый вал захвата семян с одной стороны заглушен ступицей, вал которой опирается на подшипник, обеспечивающий радиальную и осевую фиксацию вала, на валу ступицы установлен зубчатый шкив для передачи вращающего момента и точного перемещения от шагового двигателя посредством зубчатой ременной передачи, с другой стороны полый вал захвата семян имеет ступицу со сквозным осевым отверстием, в опорный узел которой установлен пневматический штуцер, подключенный к выходу трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения, соединенного с эжектором, алгоритм работы которых позволяет создать разрежение, избыточное или атмосферное давление внутри полого вала захвата семян с целью захвата, переноса и сброса семян соплами, а также продувки сопел.

Устройство точного высева семян в кассеты поясняется чертежами.

Фиг. 1. Пневматическая схема устройства захвата и сброса семян.

Фиг. 2. Устройство точного высева семян в кассеты.

Устройство точного высева семян в кассеты содержит толкатель, обеспечивающий перемещение кассет с ячейками заполненными торфяным субстратом 16, вибростол 2 с направляющими 4, используемый для подачи семян 3 из бункера 1 к соплам 13 полого вала захвата семян 9, предназначенный для захвата и переноса семян в семяприемники 14 и семяпроводы 15. На вибростол 2 установлены цилиндрические разделители 6, разделяющие семена 3 на потоки к направляющим 4. Полый вал захвата семян 9 изготовлен из трубы, в котором параллельно его оси вращения выполнен один ряд сквозных сопел 13 с шагом равным шагу направляющих 4, сопла расположены соосно направляющим 4. Одна сторона полого вала захвата семян 9 заглушена ступицей, вал которой опирается на шариковый радиальный самоустанавливающийся подшипник, обеспечивающий радиальную и осевую фиксацию вала, на валу ступицы установлен зубчатый шкив 7 для передачи вращающего момента от шагового двигателя 8 посредством зубчатой ременной передачи. С другой стороны полый вал захвата семян 9 имеет ступицу со сквозным осевым отверстием, в опорный узел которой установлен пневматический штуцер, для создания разрежения или избыточного давления внутри полого вала захвата семян 9. Штуцер соединен пневматической трубкой с выходом 33 трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения 21, соединенного с эжектором 22.

Устройство точного высева семян в кассеты работает следующим образом.

Оператором через систему управления подается сигнал пуска, вибростол 2 с направляющими 4 начинает совершать плоско-параллельные колебательные движения. Семена 3, расположившись в очередь по одному друг за другом, перемещаются к соплам 13 по направляющим 4, выполненным перпендикулярно к оси вращения полого вала захвата семян 9, в котором сделан один ряд сквозных сопел 13 с шагом равным шагу направляющих 4 вибростола 2. Сопла 13 располагаются соосно каждой направляющей 4, что позволяет захватить по одному семени.

До подачи сигнала пуска полый вал захвата семян 9 находится в положении сброса семян 3, при этом трехпозиционный пневмоклапан избыточного давления-разрежения 21 стоит в среднем положении, что определяет наличие атмосферного давления. После подачи сигнала пуска полый вал захвата семян 9 поворачивается и делает мгновенную остановку, когда сопла 13 оказываются напротив семян 3 на направляющих 4, одновременно с пуском активируется правая катушка трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения 21, перемещая его по схеме влево, сжатый воздух со входа P через входы 31, 32 поступает на эжектор 22, создавая на его входе V разрежение, которое через входы 34, 35 трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения 21 создает разрежение внутри полого вала захвата семян 9, обеспечивая захват семян 3 соплами 13. Захватив и удерживая семена 3 с направляющих 4, он переносит их поворотом к семяприемникам 14 и семяпроводам 15, останавливается в позиции сброса и ожидает сигнала готовности. После получения сигнала готовности трехпозиционный пневмоклапан избыточного давления-разрежения 21 переключается в правую сторону по схеме. Избыточное давление со входа Р через входы клапана 31, 34 поступает внутрь полого вала захвата семян 9, создавая внутри него избыточное давление, что способствует сбросу семян 3 в семяприемники 14. При этом поток воздуха через сопла вала 13 обеспечивает продувку сопел, что препятствует их засорению при захвате семян и создает поток воздуха внутри семяприемников 14 и семяпроводов 15, который увлекает сброшенные семена и сокращает время перемещения семян по семяпроводам 15 до кассет, заполненных торфосмесью 16. После сброса семян трехпозиционный пневмоклапан 21 занимает среднее положение перекрывая поток сжатого воздуха, подаваемый на вход Р, за счет закрытого центра трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения 21, происходит экономия сжатого воздуха.

Алгоритм работы трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения 21, соединенного с эжектором 22, позволяет создать разрежение, избыточное или атмосферное давление внутри полого вала захвата семян 9 с целью захвата, переноса и сброса семян 3 соплами 13, а также продувки сопел.

При необходимости можно произвести заданное количество захватов и переносов семян 3 в каждую лунку кассеты, заполненной торфосмесью 16, что позволит засеять в лунки заданное количество семян. После подачи новой кассеты и сигнала оператора “пуск” цикл повторится.

Изобретение направлено на разработку высокопроизводительного устройства точного высева семян, обеспечивая точность, надежность захвата и переноса без механических повреждений семян, что способствует хорошей всхожести семян, а также позволяет увеличить скорость, повышая производительность. Определяет эффективное импортозамещение оборудования для выращивания сеянцев с закрытой корневой системой с целью лесовосстановления и лесоразведения различных культур.

Claims (1)

1. Устройство точного высева семян в кассеты, содержащее толкатель, обеспечивающий перемещение кассет с ячейками, заполненными торфяным субстратом, вибростол с направляющими, используемый для подачи семян из бункера к полому валу захвата семян, в котором параллельно его оси вращения выполнен один ряд сквозных сопел с шагом, равным шагу направляющих, и расположенных соосно направляющим, причем полый вал захвата семян с одной стороны заглушен ступицей, вал которой опирается на подшипник, обеспечивающий радиальную и осевую фиксацию вала, на валу ступицы установлен зубчатый шкив для передачи вращающего момента и точного перемещения от шагового двигателя посредством зубчатой ременной передачи, с другой стороны полый вал захвата семян имеет ступицу со сквозным осевым отверстием, в опорный узел которой установлен пневматический штуцер, подключенный к выходу трехпозиционного пневмоклапана избыточного давления-разрежения, соединенного с эжектором, алгоритм работы которых позволяет создать разрежение, избыточное или атмосферное давление внутри полого вала захвата семян с целью захвата, переноса и сброса семян соплами, а также продувки сопел.