一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置及方法

1.本发明属于草地机械化改良研究技术领域，具体涉及建立放牧草地的一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置及方法。


背景技术：

2.近年来，退化草地由于过度放牧导致植被的高度、盖度、产量和质量下降，土壤团粒结构减少，土壤肥力下降，生产能力和生态功能衰退，而豆科和禾本科牧草种子混播能够提高草产量、改善土壤结构并提高土壤肥力，是改良退化草地和建植放牧草地的重要手段。不同种类牧草的生物学、生态学和植物营养代谢各方面相差很大，合理的混播能充分发挥不同牧草的优点，避开其缺点，达到优势互补的目的。目前适合豆科和禾本科牧草种子混播的播种装置缺乏，尤其是豆禾牧草同行混播装置严重缺乏。
3.由于豆禾牧草种子的形态尺寸、流动性存在较大差异，现有的同行混播方式基本都是人工播撒，但此种方式的播撒并不均匀且劳动成本高。由于豆科牧草种子的播深大多为1~2 cm且播量较小，而禾本科牧草种子的播深大多为4~5 cm且播量较大，两者的播深和播量要求不一致也使得现有豆禾混播机械装置作业难以达到混播农艺要求。


技术实现要素：

4.针对现有豆禾牧草混播方法和装置存在的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种气力式豆禾牧草同行分层混播方法，用于解决豆禾混播不均匀且不同种类种子播深、播量要求不一致等问题。本发明的另外一个目的是提供一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，用以实现上述方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：本发明提供一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于，包括机架1、三点悬挂机构2、开沟组件3、限深轮4、覆土镇压组件5、禾本科牧草排种装置6、豆科牧草排种装置7和松土圆盘8。
6.所述松土圆盘8安装于机架下方，用于划破草皮、疏松退化草地的硬质土壤，利于后续开沟作业；所述开沟组件3包括双圆盘开沟器302、仿形弹簧303、平行四边形连杆301和禾本科导种管304，通过螺栓安装在机架横梁下方，在松土后的草地开出禾本科牧草种沟；所述限深轮4通过连杆安装于机架纵梁下方；所述覆土镇压组件5包括覆土板501、覆土板连杆502、弹簧503、水平连杆504、镇压轮连杆505和镇压轮506，通过水平连杆与机架固定连接；所述覆土板501连接在覆土板连杆502一端，覆土板连杆另一端通过弹簧503与水平连杆504相连，覆土板连杆502与水平连杆504进行铰接；所述镇压轮506通过镇压轮连杆505与水平连杆504相连。所述开沟组件和覆土镇压组件均具有仿形功能，可分别保证禾本科牧草种子和豆科牧草种子的行内播深一致性。
7.所述禾本科牧草排种装置6包括禾本科牧草种箱601、文丘里输种管602、气吹式分配器603、分种管604、电机605、输种管611、输种弯管606和风机ⅰ607；所述禾本科牧草种箱
601设置两个，分别与左右两个电机605连接，电机驱动种箱601内部的供种轮转动，将禾本科牧草种子供入文丘里输种管602内；所述文丘里输种管602一水平端与风机ⅰ607出风口相连接，另一水平端与输种弯管606连接，竖直端与种箱601的供种管连接，所述风机ⅰ607吹出的气流与种子在文丘里管内形成气种两相流，并在气流的所用下将禾本科种子吹入气吹式分配器603内；所述分配器外壳608侧面平均分布6个分配口，6个分配口分别连接6个分配管，双凹弧型分配头610置于分配器外壳608内上部，分配器外壳608下端通过进种管609连接输种弯管606；所述气吹式分配器603设置6个分种口，分别连接6个分种管604，各分种管604分别通过输种管611与开沟器302的导种管304相连，进种管609与输种弯管606连接，禾本科种子被输送至分配器603，在分配器603的作用下被均匀分配至各分种管604，从而通过输种管进入导种管，最后落入禾本科牧草种沟。
8.所述气吹式分配器603包括分配器外壳608、双凹弧型分配头610、和进种（气）管609，所述分配器外壳608侧面平均分布6个分配口，6个分配口分别连接6个分配管，双凹弧型分配头610置于分配器外壳608内上部，分配器外壳608下端通过进种管609连接输种弯管606气流携带种子从进种（气）管输送至分配头，由于禾本科牧草种子碰撞恢复系数小和流动性较差的特点，双凹弧型分配头可起到缓冲作用使大部分种子沿弧面向四周滑动，且对气流有引导作用，使得禾本科牧草种子可均匀分配至各分种管内，改善了禾本科牧草种子的排种效果。
9.所述豆科牧草排种装置7包括豆科牧草种箱701、气吸式豆科牧草排种器702、豆科导种管703、分气圆盘704、气吸式连接管705、风机ⅱ706、分气管707；所述豆科牧草种箱701安装于机架后上方，且水平位置处于覆土板501和镇压轮506之间，种箱701正下方设置6个供种口分别连接气吸式豆科排种器702；所述气吸式豆科排种器702的进种口连接种箱701的供种口，气吸式豆科排种器的导种管位于覆土板和镇压轮之间；所述风机ⅱ706的吸气口通过气吸式连接管与分气圆盘704相连，所述分气圆盘704侧面平均设置6个吸气口，6个吸气口分别连接6个分气管，所述6个分气管分别连接气吸式豆科排种器，所述分气圆盘704用于均匀分配各气吸式排种器的气流，可使得各行气吸式排种器内型孔吸附的种子粒数一致，避免因气流不均导致部分孔内气流较大吸附粒数较多，而部分孔内气流较小导致漏种，以此保证各行内豆科牧草种子播量一致性。
10.优选地，所述松土圆盘8、开沟组件3、禾本科牧草排种装置6、覆土板501、豆科气吸式排种器702、镇压轮506从前至后依次布置，且双圆盘底端与覆土板底端的垂直距离设置为3~4 cm，镇压轮与覆土板的垂直距离设置为1~2 cm，形成“深松—开沟—播禾本科牧草种子—浅覆土—播豆科牧草种子—镇压”的豆禾同行混播的工艺路线方法。
11.优选地，所述的气吹式分配器603内部的分配头呈“双凹弧”型，即由1/4凹圆弧对称分布组成；当碰撞恢复系数较小和流动性较差的禾本科牧草种子随气流进入分配头时，可起到缓冲作用使部分种子沿弧面向四周滑动，且对气流有引导作用，使得禾本科牧草种子可均匀分配至各分种管内。
12.优选地，所述的豆禾牧草气力式混播装置采用气吹和气吸组合式的混播方法，气吹式排种装置对于大小不同的禾本科草种子均具有良好的适用性，而气吸式排种装置针对苜蓿小粒径豆科牧草种子具有良好的精量排种效果，本发明的气力组合式既可以满足豆禾混播比例的要求，也可以满足“一种豆科牧草+多种禾本科牧草种子混播”的农艺需求。
13.一种气力式豆禾牧草同行分层混播方法，其应用本发明的气力式豆禾牧草同行分层混播装置，包括以下步骤：步骤一，确定豆禾混播种类和混播比例，并调节并检查开沟器、覆土板和镇压轮三者的水平高度差，完成准备工作；步骤二，启动风机ⅰ和风机ⅱ，并检查各气流管口连接处的气密性是否良好，待导种管口气流稳定排出后，启动并控制电机转速，进行禾本科牧草种子的排种；步骤三，待禾本科导种管即将有种子排出时启动动力装置带动机架向前运动，并带动豆科种箱内的供种轮转动，先由松土圆盘开出4~6 cm宽、6~8 cm深的松土区，而后双圆盘开沟器在松土区开出5 cm左右的禾本科牧草种沟；如若出现田间土地不平整的情况，开沟器的平行四边形连杆可具有仿形功能，以保证开沟深度一致；步骤四，禾本科牧草种子落入种沟后，其后的覆土器将两侧部分土壤覆盖种子，覆土深度为3~4 cm；步骤五，覆土完成后，豆科牧草通过气吸式排种器排入覆土后的浅种沟内，而后进行镇压，完成豆禾牧草同行混播作业。
14.本发明的一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置及方法具有以下有益效果：（1）采用的“深松—开沟—播禾本科牧草种子—浅覆土—播豆科牧草种子—镇压”的方法，可有效解决不同种类种子播深、播量要求不一致的问题，满足豆禾同行混播的农艺要求，保证豆禾同行混播的增益效果；（2）采用的气吹气吸组合式排种装置，可有效解决现有排种装置难以适应形态尺寸、流动性迥异的不同种类牧草种子的排种，保证豆禾混播比例均匀性和各行内播量一致性；（3）采用的“双凹弧”型气吹式分配头，即分配器内部由1/4凹圆弧对称分布构成，当碰撞恢复系数较小和流动性较差的禾本科牧草种子随气流进入分配头时，可起到缓冲作用使部分种子沿弧面向四周滑动，且对气流有引导作用，使得禾本科牧草种子可均匀分配至各分种管内，改善了禾本科牧草种子的排种效果。
附图说明
15.图1为本发明一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置的轴测图。
16.图2为本发明一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置的侧视图。
17.图3为本发明的气吹式分配器的正视图。
18.图4为本发明豆禾牧草同行分层混播方法示意图。
19.图中：1.机架；2.三点悬挂机构；3.开沟组件，301.平行四边形连杆，302.双圆盘开沟器，303.仿形弹簧，304.禾本科导种管；4.限深轮；5.覆土镇压组件，501.覆土板，502.覆土板连杆，503弹簧，504.水平连杆，505.镇压轮连杆，506.镇压轮；6.禾本科牧草排种装置，601.禾本科牧草种箱，602.文丘里输种管，603.气吹式分配器，604.分种管，605.电机，606.输种弯管，607.风机ⅰ，608.分配器外壳，609.分配头进种（气）管，610.双凹弧型分配头，611.输种管；7.豆科牧草排种装置，701.豆科牧草种箱，702.气吸式豆科牧草排种器，703.豆科导种管，704.分气圆盘，705.气吸式连接管，706.风机ⅱ，707.分气管；8.松土圆盘。
具体实施方式
20.下面结合附图，对实施例做详细说明。为使本发明的实施目的、技术方案和优点更加详细清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1-3所示，本发明的提供一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于，包括机架1、三点悬挂机构2、深开沟组件3、限深轮4、覆土镇压组件5、禾本科牧草排种装置6、豆科牧草排种装置7和松土圆盘8。
22.如图1和图2所示，所述开沟组件3包括双圆盘开沟器302、仿形弹簧303、平行四边形连杆301和禾本科导种管304，双圆盘开沟器（302）通过平行四边形连杆（301）连接于机架上，仿形弹簧（303）的上端与机架连接，下端与平行四边形连杆（301）连接，禾本科导种管（304）的下端设置在双圆盘开沟器（302）内部，通过螺栓安装在机架1横梁下方，用于开出禾本科牧草种沟；所述限深轮4通过竖直连杆安装于机架1纵梁下方；所述覆土镇压组件5包括覆土板501、覆土板连杆502、弹簧503、水平连杆504、镇压轮连杆505和镇压轮506，通过水平连杆504与机架1固定连接；所述覆土板501连接在覆土板连杆502一端，覆土板连杆502另一端通过弹簧503与水平连杆504相连，覆土板连杆与水平连杆进行铰接；所述镇压轮506通过镇压轮连杆505与水平连杆504相连。所述松土圆盘8安装在机架下方，用于划破草皮、疏松退化草地的硬质土壤，利于后续开沟作业；所述开沟组件和覆土镇压组件均具有仿形功能，可分别保证禾本科牧草种子和豆科牧草种子的行内播深一致性。
23.所述禾本科牧草排种装置6主要包括禾本科牧草种箱601、文丘里输种管602、气吹式分配器603、分种管604、电机605、输种管611、输种弯管606和风机ⅰ607；所述禾本科牧草种箱601设置两个，分别与左右两个电机605连接，电机驱动种箱601内部的供种轮转动，将禾本科牧草种子供入文丘里输种管602内；所述文丘里输种管602一水平端与风机ⅰ607出风口相连接，另一水平端与输种弯管606连接，竖直端与种箱601的供种管连接，所述风机ⅰ607吹出的气流与种子在文丘里管内形成气种两相流，并在气流的所用下将禾本科种子吹入气吹式分配器603内；所述气吹式分配器603设置6个分种口，分别连接6个分种管604，各分种管604分别通过输种管611与开沟器302的导种管304相连，进种管609与输种弯管606连接，禾本科种子被输送至分配器603，在分配器603的作用下被均匀分配至各分种管604，从而通过输种管进入导种管，最后落入禾本科牧草种沟。
24.所述豆科牧草排种装置7包括豆科牧草种箱701、气吸式豆科牧草排种器702、豆科导种管703、分气圆盘704、气吸式连接管705、风机ⅱ706、分气管707；所述豆科牧草种箱701安装于机架后上方，且水平位置处于覆土板501和镇压轮506之间，种箱701正下方设置6个供种口分别连接气吸式豆科排种器702；所述气吸式豆科排种器702的进种口连接种箱701的供种口，气吸式豆科排种器的豆科导种管703位于覆土板和镇压轮之间；所述风机ⅱ706的吸气口通过气吸式连接管与分气圆盘704相连，所述分气圆盘704侧面平均设置6个吸气口，6个吸气口分别连接6个分气管，所述6个分气管分别连接气吸式豆科排种器，所述分气
圆盘704用于均匀分配各气吸式排种器的气流，使得各行排种器内气流一致性，以提高各行内豆科牧草种子播量一致性。
25.如图3所示，气吹式分配器主要包括分配器外壳、分配头、和进种（气）管，气流携带种子从进种（气）管输送至分配头，由于禾本科牧草种子碰撞恢复系数小和流动性较差的特点，双凹弧型分配头可起到缓冲作用使大部分种子沿弧面向四周滑动，且对气流有引导作用，使得禾本科牧草种子可均匀分配至各分种管内，改善了禾本科牧草种子的排种效果。
26.如图4所示，由松土圆盘先开出4~6 cm宽、6~8 cm深的松土区，而后双圆盘开沟器在松土区开出深度为5 cm左右的种沟，气吹式排种装置将禾本科牧草种子排入种沟内，而后由覆土板进行覆土，其覆土深度为2~3 cm，再由气吸式排种器将豆科牧草种子排入覆土后的种沟内，最后经镇压轮将种沟镇压平整。
27.一种气力式豆禾牧草同行分层混播方法，其应用本发明的气力式豆禾牧草同行分层混播方法装置，包括以下步骤：步骤一，确定豆禾牧草混播种类和混播比例，调节并检查双圆盘开沟器、覆土板和镇压轮三者的水平高度差，完成准备工作；步骤二，启动风机ⅰ和风机ⅱ，并检查各气流管口连接处的气密性是否良好，待导种管口气流稳定排出后，启动并控制电机转速，进行禾本科牧草种子的排种；步骤三，待禾本科导种管即将有种子排出时启动动力装置带动机架向前运动，并带动豆科牧草种箱内的供种轮转动，双圆盘开沟器开出5cm左右的禾本科牧草种沟；若出现田间土地不平整的情况，双圆盘开沟器的平行四边形连杆具有仿形功能，以保证开沟深度一致；步骤四，禾本科牧草种子落入种沟后，其后的覆土板将两侧部分土壤覆盖种子，覆土深度为3~4 cm；步骤五，覆土完成后，豆科牧草种子通过气吸式豆科牧草排种器排入覆土后的浅种沟内，而后进行镇压，完成豆禾牧草同行混播作业。
28.最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于：该装置从前到后依次在机架（1）上设置有松土圆盘（8）、禾本科牧草排种装置（6）、覆土镇压组件（5）、豆科牧草排种装置（7），禾本科牧草排种装置（6）的下方设置有开沟组件（3），禾本科牧草排种装置（6）的下方设置有限深轮（4），覆土镇压组件（5）具有仿形功能，松土圆盘（8）用于划破草皮、疏松硬质土壤；所述覆土镇压组件（5）包括覆土板（501）、覆土板连杆（502）、弹簧（503）、水平连杆（504）、镇压轮连杆（505）和镇压轮（506）组成，水平连杆（504）与机架固定连接，所述覆土板（501）连接在覆土板连杆（502）一端，覆土板连杆（502）另一端通过弹簧（503）与水平连杆（504）相连，覆土板连杆（502）上部与水平连杆（504）进行铰接，所述镇压轮（506）通过镇压轮连杆（505）与水平连杆（504）相连；覆土板（501）能够对禾本科牧草排种装置（6）所播种子进行覆土，使土壤部分覆盖种沟；豆科牧草排种装置（7）的种子播入覆土后的浅种沟内，镇压轮（506）能够对豆科牧草排种装置（7）所播种子进行覆土镇压，实现同行混播作业。2.根据权利要求1所述的一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于：所述禾本科牧草排种装置（6）包括禾本科牧草种箱（601）、文丘里输种管（602）、气吹式分配器（603）、分种管（604）、电机（605）、输种管（611）、输种弯管（606）和风机ⅰ（607），所述禾本科牧草种箱（601）设置两个，分别与左右两个电机（605）连接，电机驱动禾本科牧草种箱（601）内部的供种轮转动，将禾本科牧草种子供入文丘里输种管（602）内，所述文丘里输种管（602）一水平端与风机ⅰ（607）出风口相连接，另一水平端与输种弯管（606）连接，竖直端与禾本科牧草种箱（601）的供种管连接，所述风机ⅰ（607）将禾本科种子吹入气吹式分配器（603）内，所述气吹式分配器（603）设置6个分种口，分别连接6个分种管（604），各分种管（604）分别通过输种管（611）与双圆盘开沟器（302）的禾本科导种管（304）相连，禾本科种子在气吹式分配器（603）的作用下被均匀分配至各分种管（604），从而通过输种管（611）进入禾本科导种管（304），最后落入种沟。3.根据权利要求2所述的一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于：所述豆科牧草排种装置（7）包括豆科牧草种箱（701）、气吸式豆科牧草排种器（702）、豆科导种管（703）、分气圆盘（704）、气吸式连接管（705）、风机ⅱ（706）、分气管（707），所述豆科牧草种箱（701）安装于机架后上方，且水平位置处于覆土板（501）和镇压轮（506）之间，豆科牧草种箱（701）正下方设置6个供种口分别连接气吸式豆科排种器（702），所述气吸式豆科排种器（702）的进种口连接豆科牧草种箱（701）的供种口，所述风机ⅱ（706）的吸气口通过气吸式连接管（705）与分气圆盘（704）相连，所述分气圆盘（704）侧面平均设置6个吸气口，6个吸气口分别连接6个分气管（707），所述6个分气管（707）分别连接气吸式豆科排种器（702），分气圆盘（704）均匀分配各气吸式豆科牧草排种器（702）的气流，以提高各行内豆科牧草种子播量一致性。4.根据权利要求3所述的一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于：所述开沟组件（3）包括双圆盘开沟器（302）、仿形弹簧（303）、平行四边形连杆（301）和禾本科导种管（304），双圆盘开沟器（302）通过平行四边形连杆（301）连接于机架上，仿形弹簧（303）的上端与机架连接，下端与平行四边形连杆（301）连接，禾本科导种管（304）的下端设置在双圆盘开沟器（302）内部，开沟组件（3）具有仿形功能，保证播深一致性。5.根据权利要求4所述的一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置，其特征在于：气吹式分配器（603）包括分配器外壳（608）、双凹弧型分配头（610）和进种管（609），所述分配器外
壳（608）侧面平均分布6个分配口，6个分配口分别连接6个分配管，双凹弧型分配头（610）置于分配器外壳（608）内上部，分配器外壳（608）下端通过进种管（609）连接输种弯管（606）。6.一种气力式豆禾牧草同行分层混播方法，其特征在于：该混播方法基于权利要求1所述的气力式豆禾牧草同行分层混播装置，包括以下步骤：步骤一，确定豆禾牧草混播种类和混播比例，调节并检查双圆盘开沟器、覆土板和镇压轮三者的水平高度差，完成准备工作；步骤二，启动风机ⅰ和风机ⅱ，并检查各气流管口连接处的气密性是否良好，待导种管口气流稳定排出后，启动并控制电机转速，进行禾本科牧草种子的排种；步骤三，待禾本科导种管即将有种子排出时启动动力装置带动机架向前运动，并带动豆科牧草种箱内的供种轮转动，先由松土圆盘开出4~6 cm宽、6~8 cm深的松土区，而后双圆盘开沟器在松土区开出5 cm左右的禾本科牧草种沟；若出现田间土地不平整的情况，双圆盘开沟器的平行四边形连杆具有仿形功能，以保证开沟深度一致；步骤四，禾本科牧草种子落入种沟后，其后的覆土板将两侧部分土壤覆盖种子，覆土深度为3~4 cm；步骤五，覆土完成后，豆科牧草种子通过气吸式豆科牧草排种器排入覆土后的浅种沟内，而后进行镇压，完成豆禾牧草同行混播作业。

技术总结
本发明涉及一种气力式豆禾牧草同行分层混播装置及方法，该装置从前到后依次在机架上设置有松土圆盘、禾本科牧草排种装置、覆土镇压组件、豆科牧草排种装置，禾本科牧草排种装置的下方设置有开沟组件，禾本科牧草排种装置的下方设置有限深轮，覆土镇压组件具有仿形功能，松土圆盘用于划破草皮、疏松硬质土壤，覆土镇压组件的覆土板能够对禾本科牧草排种装置所播种子进行覆土，使土壤部分覆盖种沟，豆科牧草排种装置的种子播入覆土后的浅种沟内，镇压轮能够对豆科牧草排种装置所播种子进行覆土镇压，实现同行混播作业，开沟组件和覆土镇压组件均具有仿形功能，可分别保证禾本科牧草种子和豆科牧草种子的行内播深一致性。种子和豆科牧草种子的行内播深一致性。种子和豆科牧草种子的行内播深一致性。


技术研发人员：尤泳 廖洋洋 惠云婷 王德成 王天一 赵旭 朱洋洋
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/9/7