СЕЯЛКА С ВЫСЕВАЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ
MACHINE WITH DRILLING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сеялке, имеющей систему дозирования семян и высевающую систему для высева семян из дозатора в почву.
Уровень техники
Сельскохозяйственная посевная машина, такая как сеялка для пропашных культур, или зерновая сеялка, высевает семена на заданную глубину во множестве параллельных борозд, выполненных в почве. В случае с сеялкой для пропашных культур, множество высевающих секций обычно приводят в действие с использованием колес, валов, звездочек, раздаточных коробок, цепей и тому подобного или электрическими или гидравлическими двигателями. Каждая высевающая секция содержит раму, соединенную с возможностью перемещения с брусом для навешивания рабочих органов. На раме могут быть установлены основной бункер для семян, бункер для гербицидов и бункер для инсектицидов. Если применяют гербициды и инсектициды, дозирующие устройства, связанные с высевом гранулированного продукта в борозду для семян, являются относительно простыми. С другой стороны, устройства, необходимые для надлежащего дозирования семян и высева семян в заданных относительных местоположениях в борозде для семян, являются относительно сложными.
Устройства, связанные с дозированием и высевом семян, в целом могут быть разделены на систему дозирования семян и систему посева или высева семян, которые последовательно сообщаются друг с другом. Система дозирования семян принимает семена в сыпучем виде из бункера для семян, который установлен на раме сеялки или высевающей секции. Возможно использование различных типов систем дозирования семян, таких как высевающие диски, пальцевые высевающие диски и т.д. В случае системы дозирования семян с высевающим диском, высевающий диск выполнен с множеством ячеек для семян, разнесенных по периферии диска. Семена перемещают в ячейки для семян с одним или более семян в каждой ячейке для семян в зависимости от размера и конфигурации ячейки для семян. Вакуум или положительный перепад давления воздуха могут использоваться совместно с высевающим диском для содействия перемещению семян в ячейку для семян. Семена подаются поштучно и выпускаются последовательно с заданной скоростью в систему посева или высева семян.
Самая распространенная система подачи семян может быть классифицирована как система подачи самотеком (под воздействием силы тяжести). В случае системы подачи самотеком, семяпровод имеет входной конец, который расположен ниже системы дозирования семян. Семена поштучно из системы дозирования семян просто опускаются в семяпровод и под действием силы тяжести выпадают из его выпускного отверстия в борозду для семян. Семяпровод может иметь обратную кривизну для уменьшения отскока семян при их ударе о дно посевной борозды и для придания горизонтальной скорости семенам с целью уменьшения относительной скорости между семенами и почвой. Нежелательное изменение в полученном расстоянии между семенами в почве может быть обусловлено различиями в том, как отдельные семена выходят из системы дозирования семян и падают через семяпровод. Изменение расстояния усиливается большими скоростями перемещения через поле, что увеличивает динамические полевые условия. Кроме того, изменения расстояния между семенами обусловлены различием собственных относительных скоростей между семенами и почвой при перемещении сеялки через поле. Это различие относительных скоростей вызывает отскок отдельных семян и их падение некоторым произвольным образом, по мере того как каждое семя приходит в состояние покоя в борозде.
Были предприняты различные попытки для уменьшения изменения расстояния между семенами, обусловленного падением под действием силы тяжести. В патенте США 6681706 описаны два подхода. В одном подходе используется ремень со скребками для перемещения семян из дозатора в почву, в то время как в другом подходе используются два ремня для захвата семян и их перемещения из дозатора в почву. Хотя эти подходы регулируют траекторию семян и уменьшают непостоянство, обусловленные динамическими воздействиями, ни один из подходов не рассматривал подачу семян с настолько малым различием горизонтальной скорости относительно почвы, насколько это возможно. В патентах США 665157, 7185596 и 7343868 описана высевающая система, использующая щеточное колесо вблизи почвы для регулирования горизонтальной скорости и направления семян при их выпуске из сеялки. Однако все еще имеется падение под действием силы тяжести между дозатором семян и щеточным колесом, что вызывает изменения в расстоянии между семенами.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предложена высевающая система, которая извлекает семена из дозатора семян посредством их захвата. Затем высевающая система перемещает семена вниз к нижней выпускной точке и ускоряет семена назад до горизонтальной скорости, приблизительно равной скорости перемещения сеялки, так, что семена при выбросе имеют низкую или нулевую горизонтальную скорость относительно почвы. Перекатывание семян в борозде уменьшается в результате почти нулевой горизонтальной скорости относительно почвы. Кроме того, поскольку семена испытывают регулируемое падение из точки, в которой они извлекаются из дозатора, в точку, очень близкую ко дну борозды, система становится почти невосприимчивой к возмущениям поля, испытываемым высевающей секцией сеялки. Сочетание регулируемого падения и выброса по существу при нулевой горизонтальной скорости относительно почвы уменьшает непостоянство в расстоянии между семенами.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сверху сеялки, имеющей высевающую систему согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 представляет собой вид сбоку высевающей секции сеялки, показанной на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой увеличенный вид сбоку высевающей системы согласно настоящему изобретению;
Фиг.4 представляет собой вид сверху высевающей секции сеялки, изображающий ориентацию системы дозирования семян в одном альтернативном устройстве системы дозирования семян и высевающей системы согласно настоящему изобретению;
Фиг.5 представляет собой вид сверху, аналогичный показанному на фиг.4, иллюстрирующий высевающую систему со снятым корпусом дозатора;
Фиг.6 представляет собой вид сбоку высевающей секции сеялки, показанной на фиг.4;
Фиг.7 представляет собой вид в перспективе высевающего диска, используемого в дозаторе семян, показанном на фиг.4-6;
Фиг.8 представляет собой вид в разрезе по линии 8-8 на фиг.7, показывающий ориентацию высевающего диска и щетку или высевающую систему согласно настоящему изобретению;
Фиг.9 представляет собой вид сбоку высевающей секции сеялки, иллюстрирующий ориентацию высевающей системы согласно настоящему изобретению и вакуумный ременный дозатор семян;
Фиг.10 представляет собой вид сбоку другой ориентации высевающей системы согласно настоящему изобретению с вакуумным ременным дозатором семян; и
Фиг.11 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий ориентацию высевающей системы согласно настоящему изобретению с пальцевым захватывающим дозатором.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
На фиг.1 показана приведенная в качестве примера посевная машина, или сеялка, 10, содержащая высевающую систему согласно настоящему изобретению. Сеялка 10 содержит брус 12 для навешивания рабочих органов (рабочий брус) в качестве части рамы 14 сеялки. Множество высевающих секций 16 сеялки прикреплены к брусу для навешивания рабочих органов. Обычно высевающие секции 16 идентичны для данной сеялки, но могут быть отличия. Высевающая секция 16 показана более подробно на фиг.2. Высевающая секция 16 снабжена центральным элементом 20 рамы, имеющим пару проходящих вверх рычагов 21 (фиг.4) на его переднем конце. Рычаги 21 соединены с рычажным механизмом 22 в виде параллелограмма для установки, известным образом, высевающей секции 16 на рабочем брусе 12 для относительного перемещения вверх и вниз между высевающей секцией 16 и рабочим брусом 12. Семена хранятся в бункере 24 для семян и поступают в дозатор 26 семян. Дозатор 26 семян относится к типу, в котором используется вакуумный диск, который является хорошо известным для дозирования семян. Также могут быть использованы дозаторы других типов. Семена из дозатора 26 семян передаются высевающей системой 28 в борозду для посева или борозду, выполненную в почве сошниками 30. Копирующие колеса 32 регулируют глубину борозды. Заделывающие колеса 34 заделывают борозду над семенами. Копирующие колеса 32 установлены на элементе 20 рамы посредством рычагов 36. Рабочий брус и высевающая секция выполнены с возможностью перемещения по земле вперед в направлении обработки, обозначенном стрелкой 38.
Высевающая секция 16 также содержит бункер 40 для химических веществ, очиститель 42 рядков и генератор 44 прижимного усилия. Высевающая секция 16 показана в качестве примера оборудования, в котором используется высевающий аппарат согласно настоящему изобретению. Настоящее изобретение может использоваться в любой из множества посевных машин, таких как, но не ограничиваясь, сеялки для пропашных культур, зерновые сеялки, сеялки с пневматической высевающей системой и т.д.
Со ссылкой на фиг.3 более подробно изображена высевающая система 28. Высевающая система 28 содержит корпус 48, расположенный рядом с высевающим диском 50 дозатора семян. Высевающий диск 50 представляет собой по существу плоский диск с множеством отверстий 52, расположенных вблизи периферии диска. Семена 56 попадают в отверстия из емкости для хранения семян и удерживаются на диске, известным образом, посредством перепада давления воздуха на противоположных сторонах диска 50. Диск может иметь плоскую поверхность у отверстий 52 или может содержать углубленные ячейки для семян вокруг отверстий 52. Как показано стрелкой 54 на фиг.3, диск вращается по часовой стрелке. В верхней части фиг.3 показаны семена 56, удерживаемые на диске.
Корпус 48 высевающей системы имеет расположенные на расстоянии переднюю и заднюю стенки 49 и 51 и боковую стенку 53, расположенную между ними. Верхнее отверстие 58 в боковой стенке 53 корпуса принимает семена из дозирующего диска 50 в корпус. Пара шкивов 60, 62 установлены внутри корпуса 48. Шкивы поддерживают ремень 64 для вращения внутри корпуса. Один из шкивов является приводным шкивом, а другой - натяжным. Ремень имеет основной элемент 66 для взаимодействия со шкивами и удлиненные щетинки 70, проходящие от него. Щетинки присоединены к основному элементу у ближних, или радиально внутренних, концов щетинок. Дальние, или радиально внешние, концы 74 щетинок касаются или почти соприкасаются с внутренней поверхностью 76 боковой стенки 53 корпуса. Нижнее отверстие 78 корпуса выполнено в боковой стенке 53 и расположено настолько близко к дну 80 посадочной борозды, насколько возможно. Как показано, нижнее отверстие 78 находится вблизи или ниже поверхности 82 почвы рядом с бороздой. Боковая стенка корпуса образует выходную наклонную плоскость 84 у нижнего отверстия 78.
Как видно на верхней части фиг.3, загрузочное колесо 86 расположено рядом с верхним отверстием 58. Загрузочное колесо расположено на противоположной стороне семян 56 от щетки 64 так, что траектория семян на диске приводит семена к зазору 88, образованному между загрузочным колесом и дальними концами 74 щетинок 70. У зазора 88 перепад давления воздуха через высевающий диск 50 прекращается, высвобождая семена из отверстий 52 в диске. Нижняя поверхность загрузочного колеса, обращенная к высевающему диску 50, имеет углубления 90, образованные в нем. Углубления 90 принимают ворошители 92 семян, выступающие из высевающего диска 50. Движущиеся ворошители при взаимодействии с углублениями в загрузочном колесе приводят загрузочное колесо во вращение по часовой стрелке.
При работе, ремень 64 вращается в направлении против часовой стрелки. Поскольку ремень изгибается вокруг шкивов, щетинки будут естественным образом открываться, т.е. отделяться друг от друга, т.к. дальние концы щетинок проходят большее периферийное расстояние вокруг шкивов, чем внутренние концы щетинок у основного элемента ремня. Как описано ниже, это обеспечивает два благоприятных эффекта. Семена передаются от дозатора семян к высевающей системе, по мере того как семена переносятся диском к зазору 88. Здесь семена отсекаются от высевающего диска между загрузочным колесом и щетинками 70 для извлечения семян из высевающего диска и дозатора семян. Семена улавливаются или захватываются в щетинках посредством введения семян в щетинки в радиальном направлении, т.е. от концов щетинок в направлении, параллельном длине щетинок. Это происходит только при прохождении ремня вокруг концов 60 шкива, когда концы щетинок обратно сближаются друг с другом, позволяя щетинкам сблизиться, и улавливают в них семена. Поскольку ремень продолжает двигаться, щетинки перемещают или переносят семена вниз к нижнему отверстию корпуса. Боковая стенка 53 корпуса взаимодействует со щетинками 70 для удержания семян в щетинках щетки при перемещении семян к нижнему отверстию.
Нижнее отверстие 78 и наклонная плоскость 84 расположены вдоль криволинейной траектории ремня вокруг шкива 62. Таким образом, дальние концы щетинок вызывают ускорение линейной скорости семян относительно скорости основного элемента 66 ремня и корпуса, как показано двумя стрелками 94 и 96. Затем семена продвигаются щетинками по наклонной плоскости 84 и выбрасываются через нижнее отверстие 78 в посадочную борозду. Угол наклонной плоскости 84 может быть выбран для обеспечения требуемого соотношения между вертикальной и горизонтальной скоростями семян при выбросе. Поступательное направление движения высевающей секции сеялки на фиг.3, как показано стрелкой 38, указывается налево. При выбросе, горизонтальная скорость семян относительно почвы уменьшена до минимума для уменьшения перекатывания семян в борозде.
Ремень, показанный на фиг.3, имеет относительно длинные щетинки. Эффект длинных щетинок и точки загрузки семян, находящейся на конце криволинейной траектории щетки вокруг шкива 60, приводит к тому, что при уменьшении скорости щетинок семена загружаются на ремень. Таким образом, скорость щетинок при загрузке оказывается меньше, чем скорость щетинок у выпускного отверстия при перемещении ремня вокруг шкива 62. Это обеспечивает загрузку семян на ремень при относительно более низкой скорости, а выброс семян на нижнем конце с требуемой более высокой скоростью. Как описано выше, предпочтительно, что горизонтальная скорость семян при выбросе равна поступательной скорости перемещения сеялки, но в направлении назад так, что горизонтальная скорость семян относительно почвы является близкой или равной нулю. Длинные щетинки могут быть использованы для увеличения скорости семян при их прохождении вокруг шкива. Однако также может быть использована щетка с короткими щетинками. При использовании щетки с короткими щетинками ускорение семян по скорости при их перемещении вокруг шкивов будет малым. Ремень должен будет приводиться в движение со скоростью, при которой достигается требуемая горизонтальная скорость семян при выбросе. Даже при использовании щетки с короткими щетинками семена все еще ускоряются в горизонтальном направлении. При прохождении ремня вокруг шкива направление перемещения семян изменяется от в основном вертикального направления, когда семена перемещаются вниз от дозатора семян, к в основном горизонтальному направлению при выбросе. Это вызывает ускорение скорости семян в горизонтальном направлении.
Посредством высевающей системы 28 семена захватываются высевающей системой для извлечения семян из дозатора семян. Затем семена перемещаются высевающей системой к точке выброса семян, где семена ускоряются в горизонтальном направлении назад относительно корпуса. Таким образом, перемещение семян регулируется высевающей системой от дозатора семян до выброса, поддерживая расстояние между семенами относительно друг друга.
В варианте осуществления, показанном на фиг.3, высевающий диск и передняя и задняя стенки 49, 51 корпуса 48 лежат в плоскостях, которые по существу параллельны друг другу. Как показано, плоскость высевающей системы по существу параллельна направлению перемещения высевающей секции. Другие соотношения между дозатором семян и высевающей системой показаны и описаны ниже.
Как показано на фиг.3, боковая стенка 53 разделена верхними и нижними отверстиями 58, 78 на два сегмента 53а и 53b. Сегмент 53а находится между верхним и нижним отверстиями в направлении перемещения ремня, а сегмент 53b находится между нижним и верхним отверстиями в направлении перемещения ремня. Промежутки в боковой стенке 53 образуют верхнее и нижнее отверстия. Однако следует понимать, что высевающая система будет работать и без сегмента 53b боковой стенки. Только сегмент 53а работает вместе со щетинками ремня для перемещения семян от дозатора к борозде. Таким образом, термин «верхнее отверстие» следует понимать как открытая область перед сегментом 53a боковой стенки в направлении движения ремня, а термин «нижнее отверстие» следует понимать как открытая область после сегмента боковой стенки 53a в направлении движения ремня.
Со ссылкой на фиг.4-7 показана высевающая система 28 с дозатором семян и высевающей секцией в альтернативной конструкции дозатора семян и высевающей системы 28. Показанный дозатор 200 семян прикреплен к высевающей секции с высевающим диском 202 в вертикальной ориентации, но под углом к поступательному направлению движения, показанному стрелкой 38. На фиг.4 показана ориентация дозатора семян в высевающей секции без высевающей системы 28. Дозатор семян содержит корпус, имеющий две половины 204 и 206, разъемно соединенные друг с другом известным образом. Дозатор семян приводится в действие посредством трансмиссии 208, соединенной с валом, не показан.
На фиг.5 показан только высевающий диск 202 дозатора с высевающей системой 28. Как упоминалось выше, высевающий диск 202 находится в вертикальной ориентации, но не лежит в плоскости, параллельной поступательному направлению 38 движения. Вместо этого, дозатор ориентирован так, что диск расположен под углом 60° относительно поступательного направления движения, если смотреть сверху. Обычно высевающая система 28 идентична показанной на фиг.3 и приводится в действие электродвигателем 65. Высевающая система, содержащая щеточный ремень 64, является по существу вертикальной и выровнена в продольном направлении сеялки так, что угол между щеткой и высевающим диском составляет приблизительно 60°. Угол между высевающей системой и высевающим диском обеспечивает частичную поперечную подачу семян на щетку. То есть семена подаются на щетку под углом к продольному направлению щетинок. Здесь, в отличие от фиг.3, семена входят в щетку в направлении, по существу параллельном продольному направлению щетинок щетки. Если бы щетка и высевающий диск были бы ориентированы под углом 90° друг к другу, полная поперечная подача производилась бы с семенами, входящими в щетку перпендикулярно щетинкам.
На фиг.7 и 8 показан увеличенный вид высевающего диска 202. Диск 202 имеет противоположные стороны, вакуумную сторону 216 и сторону 218 семян. Сторона 218 семян имеет поверхность 219 вблизи периферии, которая образует исходную плоскость. Исходная плоскость будет использована для описания элементов диска вблизи периферии диска. Внешний периферийный уступ 220 углублен от исходной плоскости. Периферийный уступ 220 образует радиально наружную краевую поверхность 222. Периферийный ряд разнесенных отверстий 224 расположен вдоль круговой траектории радиально внутрь от краевой поверхности 222. Каждое отверстие проходит через диск от вакуумной стороны 216 к стороне 218 семян. Радиально внутри каждого отверстия имеется радиально удлиненное углубление 226. Углубление 226 углублено в осевом направлении в диск от исходной плоскости. При работе диск вращается в направлении против часовой стрелки, как указано стрелкой 228. Во время вращения углубления 226 ворошат семена в емкости для хранения семян.
Каждое отверстие 224 окружает сужающееся углубление, или неглубокую ячейку для семян, 232, которое проходит в осевом направлении в диск от исходной плоскости. Ячейка 232 для семян начинается у переднего края 234 в направлении вращения диска и становится постепенно глубже к стороне 218 семян на заднем крае, образованном в осевом направлении выступающей стенкой 236. Сужающееся углубление, или ячейка, 232 для семян уменьшают вакуум, необходимый для захвата и удержания семян в отверстиях 224. Ячейка для семян также обеспечивает более низкое расположение семян относительно стороны 218 семян диска, обеспечивая удержание семян, при этом сингулятор семян исключает выход двух или более семян из отверстий 224. Кроме того, стенка 236 углубления ворошит семена в емкости для хранения семян, дополнительно способствуя захвату семян. Стенка 236 проходит продольно в основном в радиальном направлении, как показано пунктирной линией 238. Хотя стенки 236 в основном радиальные, они наклонены в радиальном направлении так, что внутренний край стенки 236 опережает наружный конец стенки в направлении вращения. Сразу за каждой стенкой 236 при вращении диска расположен выступ или выступающий штырек 240, проходящий в осевом направлении от стороны семян диска. Штырьки взаимодействуют с семенами в емкости для семян для ворошения и способствования захвату семян. Штырьки 240 расположены немного радиально внутрь круговой траектории отверстий 224 для избежания столкновения с сингулятором семян.
На фиг.8 показан диск 202 в работе, а также в положении относительно ремня 64 в высевающей системе 28. По мере того как семена 224 переносятся диском 202 в щетинки щетки 64, стенка 236 и штырьки 240 действуют для подталкивания семян 224 в щетинки 64 и способствуют удержанию на диске после первого контакта семян со щетинками щетки. Когда семена введены в щетинки щетки, вакуум с противоположной стороны диска прекращается, обеспечивая смахивание семян с диска щеткой в основном в радиальном направлении относительно диска. Вставка 246 перекрывает уступ 220 в точке выпуска семян для удержания семян в щетинках щетки при переходе между диском и боковой стенкой 53 (фиг.3) корпуса высевающей системы. Диск 202 наклонен к длине щетинок щетки приблизительно на угол 60°. Это обеспечивает частичную поперечную подачу семян в щетинки щетки.
На фиг.9 показана щеточная ременная высевающая система 28 с вакуумной ременной системой дозирования, имеющей дозирующий ремень 302. Вакуумный ременной дозатор полностью описан в находящейся одновременно на рассмотрении заявке на патент США __________, включенной сюда посредством ссылки. Ремень 302 захватывает семена в области 304 захвата у нижнего переднего положения траектории ремня и перемещает их к высевающей системе в области 306 выпуска у верхнего заднего положения траектории ремня. В этой конструкции ременного дозатора и щеточной высевающей системы высевающая система опять обеспечивает частичную поперечную подачу семян из дозатора.
Другая конструкция высевающей системы с вакуумным дозаторным ремнем показана на фиг.10. Высевающая система 28 находится на одной линии с ременным дозатором 124. Это обеспечивает касание дальними концами щетинок всей поверхности дозирующего ремня 126 для захвата семян с нее. Дозирующий ремень 126 обмотан вокруг шкивов 128. Дозирующий ремень 124 аналогичен вышеописанному ремню 302 и работает аналогичным образом.
Высевающая система согласно настоящему изобретению также может быть использована с дозаторами семян, отличными от дозаторов с перепадом давления воздуха. Например, на фиг.11 показан пальцевый подбирающий дозатор 130, такой как описанный в патенте США 3552601, включенном сюда во всей своей полноте посредством ссылки. Семена выходят из дозатора через отверстие 132. Высевающая система 134 имеет щеточный ремень 136, обмотанный вокруг шкивов 138 и 140. Как показано, ременной шкив 138 использует общую приводную ось вместе с пальцевым подбирающим дозатором 130. Трансмиссия, такая как сферическая бесступенчатая регулируемая трансмиссия или трехступенчатая трансмиссия, могут использоваться для привода ремня 136 в действие при различных скоростях от дозатора 130. Корпус высевающей системы содержит боковую стенку 142. Наклонная плоскость 146 образована на нижнем конце стенки 142 рядом с нижним отверстием 148. На верхнем конце высевающей системы образовано верхнее отверстие в задней стенке корпуса рядом с отверстием 132, через которое семена выбрасываются из дозатора семян. Семена вводятся сбоку в щетинки щетки при полной поперечной подаче. Так же как в других вариантах осуществления, семена захватываются в щетинках щетки, перемещаются вниз к нижнему отверстию, ускоряются назад и выбрасываются через нижнее отверстие 148.
Бесконечный элемент высевающей системы был описан как щеточный ремень со щетинками. В широком смысле, щетинки образуют внешнюю периферию примыкающих непересекающихся поверхностей, которые зацепляют и захватывают семена. Хотя щетинки щетки являются предпочтительным вариантом осуществления и могут быть натуральными или синтетическими, для захвата семян могут быть использованы другие виды материалов, такие как пенопластовая прокладка, сетчатая прокладка или волоконная прокладка.
После описания предпочтительного варианта осуществления становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.