气吸式排种器批量联动试验台的设计

李晓明+齐忠军+王涛+李国民

摘要：设计一种新型批量联动排种器试验台，以有效解决播种机排种器总成的质量检验及性能调试问题。介绍该试验台的总体结构及工作原理，详细说明各主要系统的配置及其参数计算方法。该试验台结构合理，操作方便，工作效率高。

关键词：排种器试验台；批量；联动；检验与调试；设计

中图分类号：S223.25 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0026-03

气吸式排种器是高速精量气吸播种机的关键部件，其组装完备的总成可以作为通用部件，具有独立产品特性，必须对其零件加工及装配质量进行动态检验，并为不同特性种子播种要求的用户提供实际工况下的参数调整。批量生产装配的排种器产品的检验调试效率及务实性至关重要，为此，设计一种试验效率高、更符合实际作业条件要求的气吸式排种器批量联动试验台。

1 试验台总体设计与工作原理

1.1 总体方案设计

气吸式排种器批量联动试验台，是针对2BJQ系列气吸式精密播种机上的“气吸式精密排种器”在装机前的试运转测试和可靠性试验而设计的。该试验台主要由基础部件、排种器（被试验对象）、驱动系统、吸风系统、电控监测系统五部分组成。

该试验台的优点是：被试验排种器位于种箱下方，并列等间距设置在试验台台面上，每个排种器的驱动轴分别与排种器驱动系统的每个输出轴对应联接，每个排种器的入口分别与种箱底部的每个下种口一一对应，每个排种器的吸风口分别与吸风系统并列联接，每个排种器的排种口分别设有回收管路。因此，该试验台可同时对6组装有不同种子的排种器进行同步试验测定，且每组排种器在试验过程中拆装时（排种器转速、负压压力不变）彼此独立、互不相扰；同时，该试验台采用被试验排种器所属播种机原机的吸风系统，使试验条件更加趋近于实际状态，试验结果更加真实可靠。此外，该试验台拆装、放料方便快捷，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了试验操作的舒适度。

1.2 工作原理

首先将电控箱接入380 V交流电源并检查三相电源指示灯是否全部亮起，确认接线无误、无缺相等异常情况后，分别按下风机电机与排种电机起动按扭，并转动对应调节旋纽，通过风机转速传感器和排种转速传感器分别将监测信号结果反馈至对应读数表中，使风机转速表读数在520～530 r/min范围内（与实际风机作业转速相当），排种器转速表读数在20～75 r/min范围内（满足不同种子及株距要求）。然后通过定位销确定被试验排种器位置，并将排种器链轮放入切换单元导向套中调整其位置、用力推靠，便可通过锁卡组合将被试验排种器固定在试验台机架上，再与上吸风管接通；通过吸风弯头、下吸风管、播种机风管与播种机风机联通形成负压系统；转动动力则由排种电机通过摆线式减速器、链传动系统、切换单元传递给被试验排种器，使其在预设转速范围内转动，此时被试验排种器已完成负压气力与转动动力的输入，在预设试验风速与转速范围内试运行，等待检测与测试。观察被试验排种器是否存在异响、抖动或排种盘出现规律性短暂停顿等显性故障，若无上述显性故障，则以手转动下种口组合翻板转杆，将提前存放于种箱中的试验用种（玉米、大豆、甜菜、油葵等种子）放出，种子将自动流入被试验排种器的种室内，待种子充满种室后同样转动转杆关闭下种口组合，终止充种。在充种过程中，被试验排种器就已经开始完成设计排种动作循环，由排种器排出的种子经回收漏斗集中到集种槽后，被送回种箱中重新开始循环。在被试验排种器完成设计排种动作循环过程中，观察是否出现漏播、重播、落点位置不一致、排种频率不一致等情况，出现上述情况可直接进行调整；若直接调整无效则需要取下维修，先将上吸风管拔下，再将排种器卸种门打开把剩余种子放出，手持排种器两侧分别用拇指扳动锁卡组合甲、乙便可将排种器顺利取下，待维修完毕后重复上述安装、试验、测试过程。该试验台每次可同时对6组排种器进行对比试验、测试。

2 主要工作部件结构及参数设计

2.1 驱动系统

驱动系统由电动机、摆线式减速器、链轮、链条、切换单元组成，其中切换单元为该试验台的核心部件。切换单元以被试验排种器链轮参数（P=12.70 mm，d1=8.51 mm，Z=21）中齿数为21齿可被3整除作为设计依据，采用周向位置三等分的挡销来实现对排种器链轮与排种器的驱动；采用牙嵌式离合器结构原理对单组排种器实现离合切断与接通对应动力源的操作控制。切换单元的结构如图2所示。具有安装导向作用的导向套与具有传递扭矩作用的挡销，通过起限位作用的限位套与离合器甲焊接成为一体，又与心轴安装成为浮动部件（轴向可移动）；与之对应的固定部件（轴向不可移动），由焊接成为整体的立柱和固定套，以及安装在其上面的焊接成一体的离合器乙与驱动链轮所组成。排种器安装到位后，动力通过固定部件与浮动部件中的离合器甲、乙相接合时经挡销传递给排种器；取下排种器时，在离合弹簧的作用下浮动部件复位（图示位置甲、乙分开），动力被切断，从而完成一个试验循环。

切换单元的参数计算步骤如下：

1） 挡销圆周均布直径计算。

d== 85.21（mm）

式中：p为链轮节距，p=12.70 mm；z为链轮齿数，z=21。

考虑拆装及加工方便，取挡销圆周均布直径为86.00 mm；根据滚子外径d1=8.51 mm，综合考虑拆装等因素，取挡销直径为8.00 mm。

2） 切换单元中导向套直径计算。

da= p （0.54+cot） = 91.12（mm）

式中： p为链轮节距， p=12.70 mm；z为链轮齿数，z=21。

为增加对排种器链轮的导向作用，取导向套直径为92.00 mm；与排种器链轮齿顶单边间隙为0.44 mm。

3） 浮动工作部件工作行程计算。

Hmax=h0+h=23（mm）

式中：h0为离合器脱开最大距离，h0=10 mm；h为离合器牙齿高度，h=13 mm。

2.2 吸风系统

吸风系统由电动机、传动轴、播种机风机（原机）、播种机风管（原机）、挡风装置及上下吸风管组成。通过变频器将电动机转速（即风机输入转速）控制在520～530 r/min（实际作业时动力输入额定转速为540 r/min）范围内；风机静压压力值应在4.5～5.0 kPa范围内，若小于4.5 kPa应检查吸风系统密封及风机皮带是否出现打滑等情况。

2.3 电控监测系统

电控监测系统由电控箱、风机转速传感器、压力传感器、排种器转速传感器及对应电缆组成。其主要功能为：在试验过程中完成对所有电控元器件的操纵控制，监测影响被试验排种器的各项模拟参数指标，并适时根据反馈结果对存在偏差的参数进行纠正和调整。监测指标包括风机转速（520～530 r/min）、排种器转速（70～75 r/min）和风管压力值（4.0～4.5 kPa）。

3 结论

气吸式排种器批量联动试验台可对排种器总成中零部件装配质量、工作性能进行批量检测，并可同时对多套装有不同种子的排种器进行对比试验，且能根据不同工况对主要零部件进行动态调整，有效地解决了播种机产品生产过程中其核心工作部件——排种器总成的质量检验及性能调试问题。该试验台整体配置符合播种机实际工况要求，结构合理，操作方便，多套联动可将工作效率提高数倍，独立工作且能快速装卡的切换单元可大幅减轻调试检验人员劳动强度，充分体现了以人为本的设计理念。

摘要：设计一种新型批量联动排种器试验台，以有效解决播种机排种器总成的质量检验及性能调试问题。介绍该试验台的总体结构及工作原理，详细说明各主要系统的配置及其参数计算方法。该试验台结构合理，操作方便，工作效率高。

关键词：排种器试验台；批量；联动；检验与调试；设计

中图分类号：S223.25 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0026-03

气吸式排种器是高速精量气吸播种机的关键部件，其组装完备的总成可以作为通用部件，具有独立产品特性，必须对其零件加工及装配质量进行动态检验，并为不同特性种子播种要求的用户提供实际工况下的参数调整。批量生产装配的排种器产品的检验调试效率及务实性至关重要，为此，设计一种试验效率高、更符合实际作业条件要求的气吸式排种器批量联动试验台。

1 试验台总体设计与工作原理

1.1 总体方案设计

气吸式排种器批量联动试验台，是针对2BJQ系列气吸式精密播种机上的“气吸式精密排种器”在装机前的试运转测试和可靠性试验而设计的。该试验台主要由基础部件、排种器（被试验对象）、驱动系统、吸风系统、电控监测系统五部分组成。

该试验台的优点是：被试验排种器位于种箱下方，并列等间距设置在试验台台面上，每个排种器的驱动轴分别与排种器驱动系统的每个输出轴对应联接，每个排种器的入口分别与种箱底部的每个下种口一一对应，每个排种器的吸风口分别与吸风系统并列联接，每个排种器的排种口分别设有回收管路。因此，该试验台可同时对6组装有不同种子的排种器进行同步试验测定，且每组排种器在试验过程中拆装时（排种器转速、负压压力不变）彼此独立、互不相扰；同时，该试验台采用被试验排种器所属播种机原机的吸风系统，使试验条件更加趋近于实际状态，试验结果更加真实可靠。此外，该试验台拆装、放料方便快捷，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了试验操作的舒适度。

1.2 工作原理

首先将电控箱接入380 V交流电源并检查三相电源指示灯是否全部亮起，确认接线无误、无缺相等异常情况后，分别按下风机电机与排种电机起动按扭，并转动对应调节旋纽，通过风机转速传感器和排种转速传感器分别将监测信号结果反馈至对应读数表中，使风机转速表读数在520～530 r/min范围内（与实际风机作业转速相当），排种器转速表读数在20～75 r/min范围内（满足不同种子及株距要求）。然后通过定位销确定被试验排种器位置，并将排种器链轮放入切换单元导向套中调整其位置、用力推靠，便可通过锁卡组合将被试验排种器固定在试验台机架上，再与上吸风管接通；通过吸风弯头、下吸风管、播种机风管与播种机风机联通形成负压系统；转动动力则由排种电机通过摆线式减速器、链传动系统、切换单元传递给被试验排种器，使其在预设转速范围内转动，此时被试验排种器已完成负压气力与转动动力的输入，在预设试验风速与转速范围内试运行，等待检测与测试。观察被试验排种器是否存在异响、抖动或排种盘出现规律性短暂停顿等显性故障，若无上述显性故障，则以手转动下种口组合翻板转杆，将提前存放于种箱中的试验用种（玉米、大豆、甜菜、油葵等种子）放出，种子将自动流入被试验排种器的种室内，待种子充满种室后同样转动转杆关闭下种口组合，终止充种。在充种过程中，被试验排种器就已经开始完成设计排种动作循环，由排种器排出的种子经回收漏斗集中到集种槽后，被送回种箱中重新开始循环。在被试验排种器完成设计排种动作循环过程中，观察是否出现漏播、重播、落点位置不一致、排种频率不一致等情况，出现上述情况可直接进行调整；若直接调整无效则需要取下维修，先将上吸风管拔下，再将排种器卸种门打开把剩余种子放出，手持排种器两侧分别用拇指扳动锁卡组合甲、乙便可将排种器顺利取下，待维修完毕后重复上述安装、试验、测试过程。该试验台每次可同时对6组排种器进行对比试验、测试。

2 主要工作部件结构及参数设计

2.1 驱动系统

驱动系统由电动机、摆线式减速器、链轮、链条、切换单元组成，其中切换单元为该试验台的核心部件。切换单元以被试验排种器链轮参数（P=12.70 mm，d1=8.51 mm，Z=21）中齿数为21齿可被3整除作为设计依据，采用周向位置三等分的挡销来实现对排种器链轮与排种器的驱动；采用牙嵌式离合器结构原理对单组排种器实现离合切断与接通对应动力源的操作控制。切换单元的结构如图2所示。具有安装导向作用的导向套与具有传递扭矩作用的挡销，通过起限位作用的限位套与离合器甲焊接成为一体，又与心轴安装成为浮动部件（轴向可移动）；与之对应的固定部件（轴向不可移动），由焊接成为整体的立柱和固定套，以及安装在其上面的焊接成一体的离合器乙与驱动链轮所组成。排种器安装到位后，动力通过固定部件与浮动部件中的离合器甲、乙相接合时经挡销传递给排种器；取下排种器时，在离合弹簧的作用下浮动部件复位（图示位置甲、乙分开），动力被切断，从而完成一个试验循环。

切换单元的参数计算步骤如下：

1） 挡销圆周均布直径计算。

d== 85.21（mm）

式中：p为链轮节距，p=12.70 mm；z为链轮齿数，z=21。

考虑拆装及加工方便，取挡销圆周均布直径为86.00 mm；根据滚子外径d1=8.51 mm，综合考虑拆装等因素，取挡销直径为8.00 mm。

2） 切换单元中导向套直径计算。

da= p （0.54+cot） = 91.12（mm）

式中： p为链轮节距， p=12.70 mm；z为链轮齿数，z=21。

为增加对排种器链轮的导向作用，取导向套直径为92.00 mm；与排种器链轮齿顶单边间隙为0.44 mm。

3） 浮动工作部件工作行程计算。

Hmax=h0+h=23（mm）

式中：h0为离合器脱开最大距离，h0=10 mm；h为离合器牙齿高度，h=13 mm。

2.2 吸风系统

吸风系统由电动机、传动轴、播种机风机（原机）、播种机风管（原机）、挡风装置及上下吸风管组成。通过变频器将电动机转速（即风机输入转速）控制在520～530 r/min（实际作业时动力输入额定转速为540 r/min）范围内；风机静压压力值应在4.5～5.0 kPa范围内，若小于4.5 kPa应检查吸风系统密封及风机皮带是否出现打滑等情况。

2.3 电控监测系统

电控监测系统由电控箱、风机转速传感器、压力传感器、排种器转速传感器及对应电缆组成。其主要功能为：在试验过程中完成对所有电控元器件的操纵控制，监测影响被试验排种器的各项模拟参数指标，并适时根据反馈结果对存在偏差的参数进行纠正和调整。监测指标包括风机转速（520～530 r/min）、排种器转速（70～75 r/min）和风管压力值（4.0～4.5 kPa）。

3 结论

气吸式排种器批量联动试验台可对排种器总成中零部件装配质量、工作性能进行批量检测，并可同时对多套装有不同种子的排种器进行对比试验，且能根据不同工况对主要零部件进行动态调整，有效地解决了播种机产品生产过程中其核心工作部件——排种器总成的质量检验及性能调试问题。该试验台整体配置符合播种机实际工况要求，结构合理，操作方便，多套联动可将工作效率提高数倍，独立工作且能快速装卡的切换单元可大幅减轻调试检验人员劳动强度，充分体现了以人为本的设计理念。

摘要：设计一种新型批量联动排种器试验台，以有效解决播种机排种器总成的质量检验及性能调试问题。介绍该试验台的总体结构及工作原理，详细说明各主要系统的配置及其参数计算方法。该试验台结构合理，操作方便，工作效率高。

关键词：排种器试验台；批量；联动；检验与调试；设计

中图分类号：S223.25 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）03-0026-03

气吸式排种器是高速精量气吸播种机的关键部件，其组装完备的总成可以作为通用部件，具有独立产品特性，必须对其零件加工及装配质量进行动态检验，并为不同特性种子播种要求的用户提供实际工况下的参数调整。批量生产装配的排种器产品的检验调试效率及务实性至关重要，为此，设计一种试验效率高、更符合实际作业条件要求的气吸式排种器批量联动试验台。

1 试验台总体设计与工作原理

1.1 总体方案设计

气吸式排种器批量联动试验台，是针对2BJQ系列气吸式精密播种机上的“气吸式精密排种器”在装机前的试运转测试和可靠性试验而设计的。该试验台主要由基础部件、排种器（被试验对象）、驱动系统、吸风系统、电控监测系统五部分组成。

该试验台的优点是：被试验排种器位于种箱下方，并列等间距设置在试验台台面上，每个排种器的驱动轴分别与排种器驱动系统的每个输出轴对应联接，每个排种器的入口分别与种箱底部的每个下种口一一对应，每个排种器的吸风口分别与吸风系统并列联接，每个排种器的排种口分别设有回收管路。因此，该试验台可同时对6组装有不同种子的排种器进行同步试验测定，且每组排种器在试验过程中拆装时（排种器转速、负压压力不变）彼此独立、互不相扰；同时，该试验台采用被试验排种器所属播种机原机的吸风系统，使试验条件更加趋近于实际状态，试验结果更加真实可靠。此外，该试验台拆装、放料方便快捷，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了试验操作的舒适度。

1.2 工作原理

首先将电控箱接入380 V交流电源并检查三相电源指示灯是否全部亮起，确认接线无误、无缺相等异常情况后，分别按下风机电机与排种电机起动按扭，并转动对应调节旋纽，通过风机转速传感器和排种转速传感器分别将监测信号结果反馈至对应读数表中，使风机转速表读数在520～530 r/min范围内（与实际风机作业转速相当），排种器转速表读数在20～75 r/min范围内（满足不同种子及株距要求）。然后通过定位销确定被试验排种器位置，并将排种器链轮放入切换单元导向套中调整其位置、用力推靠，便可通过锁卡组合将被试验排种器固定在试验台机架上，再与上吸风管接通；通过吸风弯头、下吸风管、播种机风管与播种机风机联通形成负压系统；转动动力则由排种电机通过摆线式减速器、链传动系统、切换单元传递给被试验排种器，使其在预设转速范围内转动，此时被试验排种器已完成负压气力与转动动力的输入，在预设试验风速与转速范围内试运行，等待检测与测试。观察被试验排种器是否存在异响、抖动或排种盘出现规律性短暂停顿等显性故障，若无上述显性故障，则以手转动下种口组合翻板转杆，将提前存放于种箱中的试验用种（玉米、大豆、甜菜、油葵等种子）放出，种子将自动流入被试验排种器的种室内，待种子充满种室后同样转动转杆关闭下种口组合，终止充种。在充种过程中，被试验排种器就已经开始完成设计排种动作循环，由排种器排出的种子经回收漏斗集中到集种槽后，被送回种箱中重新开始循环。在被试验排种器完成设计排种动作循环过程中，观察是否出现漏播、重播、落点位置不一致、排种频率不一致等情况，出现上述情况可直接进行调整；若直接调整无效则需要取下维修，先将上吸风管拔下，再将排种器卸种门打开把剩余种子放出，手持排种器两侧分别用拇指扳动锁卡组合甲、乙便可将排种器顺利取下，待维修完毕后重复上述安装、试验、测试过程。该试验台每次可同时对6组排种器进行对比试验、测试。

2 主要工作部件结构及参数设计

2.1 驱动系统

驱动系统由电动机、摆线式减速器、链轮、链条、切换单元组成，其中切换单元为该试验台的核心部件。切换单元以被试验排种器链轮参数（P=12.70 mm，d1=8.51 mm，Z=21）中齿数为21齿可被3整除作为设计依据，采用周向位置三等分的挡销来实现对排种器链轮与排种器的驱动；采用牙嵌式离合器结构原理对单组排种器实现离合切断与接通对应动力源的操作控制。切换单元的结构如图2所示。具有安装导向作用的导向套与具有传递扭矩作用的挡销，通过起限位作用的限位套与离合器甲焊接成为一体，又与心轴安装成为浮动部件（轴向可移动）；与之对应的固定部件（轴向不可移动），由焊接成为整体的立柱和固定套，以及安装在其上面的焊接成一体的离合器乙与驱动链轮所组成。排种器安装到位后，动力通过固定部件与浮动部件中的离合器甲、乙相接合时经挡销传递给排种器；取下排种器时，在离合弹簧的作用下浮动部件复位（图示位置甲、乙分开），动力被切断，从而完成一个试验循环。

切换单元的参数计算步骤如下：

1） 挡销圆周均布直径计算。

d== 85.21（mm）

式中：p为链轮节距，p=12.70 mm；z为链轮齿数，z=21。

考虑拆装及加工方便，取挡销圆周均布直径为86.00 mm；根据滚子外径d1=8.51 mm，综合考虑拆装等因素，取挡销直径为8.00 mm。

2） 切换单元中导向套直径计算。

da= p （0.54+cot） = 91.12（mm）

式中： p为链轮节距， p=12.70 mm；z为链轮齿数，z=21。

为增加对排种器链轮的导向作用，取导向套直径为92.00 mm；与排种器链轮齿顶单边间隙为0.44 mm。

3） 浮动工作部件工作行程计算。

Hmax=h0+h=23（mm）

式中：h0为离合器脱开最大距离，h0=10 mm；h为离合器牙齿高度，h=13 mm。

2.2 吸风系统

吸风系统由电动机、传动轴、播种机风机（原机）、播种机风管（原机）、挡风装置及上下吸风管组成。通过变频器将电动机转速（即风机输入转速）控制在520～530 r/min（实际作业时动力输入额定转速为540 r/min）范围内；风机静压压力值应在4.5～5.0 kPa范围内，若小于4.5 kPa应检查吸风系统密封及风机皮带是否出现打滑等情况。

2.3 电控监测系统

电控监测系统由电控箱、风机转速传感器、压力传感器、排种器转速传感器及对应电缆组成。其主要功能为：在试验过程中完成对所有电控元器件的操纵控制，监测影响被试验排种器的各项模拟参数指标，并适时根据反馈结果对存在偏差的参数进行纠正和调整。监测指标包括风机转速（520～530 r/min）、排种器转速（70～75 r/min）和风管压力值（4.0～4.5 kPa）。

3 结论

气吸式排种器批量联动试验台可对排种器总成中零部件装配质量、工作性能进行批量检测，并可同时对多套装有不同种子的排种器进行对比试验，且能根据不同工况对主要零部件进行动态调整，有效地解决了播种机产品生产过程中其核心工作部件——排种器总成的质量检验及性能调试问题。该试验台整体配置符合播种机实际工况要求，结构合理，操作方便，多套联动可将工作效率提高数倍，独立工作且能快速装卡的切换单元可大幅减轻调试检验人员劳动强度，充分体现了以人为本的设计理念。