【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于農業機械，特別是涉及播種同步施肥機用氣力集排式螺旋排肥系統及控制方法。
技術介紹
1、肥料為作物生長提供必需的營養元素，可以實現糧食的優質高產，在農業生產中起著重要作用。施肥是決定作物產量的關鍵，提高施肥的效率和精準性，并確保施肥的均勻性和各行排量一致性是至關重要的。
2、在復雜的非結構化農田環境中，田間作業地塊高低不平，起伏不定，農業機械行走時易產生振動和偏斜，導致施肥量均勻性差，存在多施、少施、漏施肥的問題。當前國內外研究的氣力集排式排肥系統不能形成高速旋轉的氣-肥混合流，不能解決由于地面起伏、機具振動和偏斜導致的施肥量均勻性差和各行排肥量一致性變異系數大的問題，并且排肥系統在工作過程中，存在容易堵塞、氣-肥混合不均勻和不充分、氣壓損失嚴重的問題。
技術實現思路
1、為了解決上述問題，本專利技術公開了播種同步施肥機用氣力集排式螺旋排肥系統及控制方法，在螺旋式輸送管和高速氣流共同作用下，形成高速旋轉的氣-肥混合流。這種高速旋轉的氣-肥混合流具有強大的動力和穩定性，能夠顯著抵消地面起伏、農機具傾斜和振動帶來的不利影響，即使在復雜多變的田間環境中，也能確保施肥的均勻性和各行排肥量的一致性。
2、為了達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：
3、本專利技術公開的播種同步施肥機用氣力集排式螺旋排肥系統，安裝于播種同步施肥機上，所述播種同步施肥機還包括用于播種的氣力播種單體、用于排肥的氣力集排式螺旋排肥系統、用于支撐整個系統穩定作業的機架、
4、肥料從肥箱由排肥輪定量排出，在自身的重力和壓差的作用下進入所述氣-肥混合裝置的混合腔，所述調速風機產生高速氣流，所述高速氣流進入所述氣-肥混合裝置的混合腔，所述氣-肥混合裝置設計為文丘里結構，將高速氣流和肥料顆粒充分混合形成均勻的氣-肥混合流，氣-肥混合流進入所述螺旋式輸送管，在所述螺旋式輸送管的導流、摩擦和肥料觸避反射的共同作用下，形成高速旋轉的氣-肥混合流，氣力分配器將高速旋轉的氣-肥混合流經由多個所述輸肥軟管均勻地分配到每個出口，再快速通暢地運輸到各行排肥開溝單體開的溝槽里，完成排肥，在所述氣-肥混合裝置的混合腔和所述氣力分配器的混合腔之間安裝螺旋式輸送管，可以在氣-肥兩相流進入氣力分配器之前進行擾流，防止肥料顆粒在管內聚集或堵塞，從而確保肥料顆粒能夠均勻、順暢地進入氣力分配器，促進氣-肥兩相流的均勻分布，螺旋式輸送管的螺旋式凸起設計形成的三維曲線，結合了直線運動和旋轉運動的特點，使氣-肥混合物沿著螺旋軌道做旋轉上升運動，有助于更加均勻地混合氣-肥兩相流，從而減小現有技術中由于地面起伏、機具行走時振動和偏斜導致的各行施肥的均勻性和各行排肥量一致性的影響，提高排肥系統的可靠性和穩定性，確保農作物得到均勻、準確的肥料供給。
5、作為本專利技術的進一步改進，所述螺旋式輸送管包括長度l1、管直徑d、螺距p、螺旋截面坡度角α、β和劣弧r，所述螺旋截面坡度角α、β分別為螺旋截面豎向管內壁與螺旋凸起相鄰兩斜邊的上下兩夾角，劣弧r為同時與螺旋凸起相鄰兩斜邊相切的圓的圓弧曲線段。劣弧r設計為圓弧曲線段，用來連接螺旋與管道內壁部分，使得氣-肥混合物在輸送過程中，可以平滑過渡至氣力分配器，大大減少了氣-肥混合物在螺旋式輸送管中輸送過程中的阻力，提高輸送效率。
6、作為本專利技術的進一步改進，所述螺旋式輸送管的長度l1為350～450mm，螺旋截面坡度角α、β為20°～29°，管中的氣流速度為30～40m/s，螺距p為90～105mm。
7、作為本專利技術的進一步改進，所述排肥系統還包括步進電機驅動器，所述步進電機驅動器為電機調速器，所述電機調速器安裝于所述步進電機和所述排肥輪之間，用于控制所述步進電機，從而控制排肥輪的轉速。由此可以根據肥料的不同，選擇性的對農作物進行多行定量施肥，具有結構簡單、可靠性強的優點。
8、作為本專利技術的進一步改進，所述排肥系統中還包括ecu控制系統，所述ecu控制系統包括ecu、電源、風速控制器、觸控面板、施肥機前進速度檢測傳感器、用于實時監測所述肥箱中剩余肥料位置和剩余肥料量的超聲波傳感器和紅外線光電式傳感器、安裝于將施肥機懸掛于拖拉機上的懸掛架上的高度檢測傳感器、安裝于所述排肥管的排肥口處用于監測排肥口處的風速的風速檢測傳感器、用于對肥料堵塞和缺肥進行報警提示的報警器，所述肥箱上端設有肥箱蓋，所述超聲波傳感器安裝于所述肥箱蓋上，所述紅外線光電式傳感器安裝于所述肥箱內部下端內壁上，并處于所述肥箱底部上方，用于實時監測所述肥箱中剩余肥料位置和剩余肥料量。
9、作為本專利技術的進一步改進，所述排肥開溝單體包括排肥管，所述輸肥軟管另一端與所述排肥管相聯通，所述氣力分配器上端設有氣力分配器蓋。
10、本專利技術還公開了上述氣力集排式螺旋排肥系統的控制方法，所述控制方法步驟如下：
11、s1:開啟電源，ecu控制系統通電，初始化，進入s2；
12、s2:在觸控面板上預設值，設置每畝排肥量、排肥輪轉速、施肥機前進速度、調速風機風速等參數后，進入s3；
13、s3:通過觸控面板操作，給調速風機的風機控制器發送啟動信號，調速風機啟動，進入s4；s4:啟動調速風機5s后，步進電機驅動器驅動步進電機啟動，排肥輪開始轉動，進入s5；
14、s5:施肥機前進，同時施肥機前進速度檢測傳感器實時檢測施肥機的前進速度，若速度有變化，施肥機前進速度檢測傳感器立刻發出信號，ecu接收信號后，進行計算，把計算結果轉化為電信號通過信號傳輸線，發送給步進電機驅動器，步進電機驅動器根據調整轉速指令，通過電機調速器調整步進電機的轉速，從而調整排肥輪的轉速，進而調整排肥量后進入s6，若無變化，則直接進入s6；
15、s6:通過紅外線光電式傳感器實時檢測肥箱中剩余肥量，若紅外光線被肥料遮擋，則判斷肥箱中的肥料充足，紅外線光電式傳感器不發出報警信號，則進入s7，若肥箱中剩余肥料低于紅外線光電式傳感器安裝位置時，紅外光線不再被肥料遮擋，紅外線光電式傳感器發出信號，ecu接收到紅外線光電式傳感器反饋的信號，通過報警器發出缺本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.播種同步施肥機用氣力集排式螺旋排肥系統，所述氣力集排式螺旋排肥系統安裝于播種同步施肥機上，所述播種同步施肥機還包括用于播種的氣力播種單體(1)、用于支撐整個系統穩定作業的機架(3)、用于開溝保證施肥作業進行的排肥開溝單體(4)，其特征在于，所述氣力播種單體(1)和所述排肥開溝單體(4)成對，并一一對稱安裝于所述機架(3)的兩側，所述氣力集排式螺旋排肥系統(2)安裝于所述機架(3)的上方，所述氣力集排式螺旋排肥系統(2)包括螺旋式輸送管(2-1)、輸肥軟管(2-2)、氣力分配器(2-3)、排肥輪(2-5)、肥箱(2-7)、步進電機(2-9)、氣-肥混合裝置(2-10)和調速風機(2-11)，所述排肥輪(2-5)安裝在所述肥箱(2-7)和所述氣-肥混合裝置(2-10)之間，所述步進電機(2-9)連接所述排肥輪(2-5)，為所述排肥輪(2-5)提供動力源，所述調速風機(2-11)位于所述氣-肥混合裝置(2-10)的一側，并與所述氣-肥混合裝置(2-10)的混合腔聯通，所述螺旋式輸送管(2-1)的下端聯通于所述氣-肥混合裝置(2-10)的混合腔，上端聯通于所述氣力分配器(2-3)的混
2.根據權利要求1所述的氣力集排式螺旋排肥系統，其特征在于，所述螺旋式輸送管(2-1)包括長度L1、管直徑D、螺距P、螺旋截面坡度角α、β和劣弧R，所述螺旋截面坡度角α、β分別為螺旋截面豎向管內壁與螺旋凸起相鄰兩斜邊的上下兩夾角，劣弧R為同時與螺旋凸起相鄰兩斜邊相切的圓的圓弧曲線段。
3.根據權利要求2所述的氣力集排式螺旋排肥系統，其特征在于，所述螺旋式輸送管(2-1)的長度L1為350～450mm，螺旋截面坡度角α、β為20°～29°，管中的氣流速度為30～40m/s，螺距P為90～105mm。
4.根據權利要求3所述的氣力集排式螺旋排肥系統，其特征在于，所述排肥系統還包括步進電機驅動器，所述步進電機驅動器為電機調速器(2-8)，所述電機調速器(2-8)安裝于所述步進電機(2-9)和所述排肥輪(2-5)之間，用于控制所述步進電機(2-9)，從而控制排肥輪(2-5)的轉速。
5.根據權利要求4所述的氣力集排式螺旋排肥系統，其特征在于，所述排肥系統中還包括ECU控制系統，所述ECU控制系統包括ECU(6)、電源(9)、風速控制器(10)、觸控面板(8)、施肥機前進速度檢測傳感器、用于實時監測所述肥箱(2-7)中剩余肥料位置和剩余肥料量的超聲波傳感器(2-7-1)和紅外線光電式傳感器(2-7-2)、安裝于將施肥機懸掛于拖拉機上的懸掛架上的高度檢測傳感器、安裝于所述排肥管(4-1)的排肥口處用于監測排肥口處的風速的風速檢測傳感器(5)、用于對肥料堵塞和缺肥進行報警提示的報警器，所述肥箱(2-7)上端設有肥箱蓋(2-6)，所述超聲波傳感器(2-7-1)安裝于所述肥箱蓋(2-6)上，所述紅外線光電式傳感器(2-7-2)安裝于所述肥箱(2-7)內部下端內壁上，并處于所述肥箱(2-7)底部上方，用于實時監測所述肥箱(2-7)中剩余肥料位置和剩余肥料量。
6.根據權利要求5所述的氣力集排式螺旋排肥系統，其特征在于，所述排肥開溝單體(4)包括排肥管(4-1)，所述輸肥軟管(2-2)另一端與所述排肥管(4-1)相聯通，所述氣力分配器(2-3)上端設有氣力分配器蓋(2-4)。
7.一種應用于權利要求1-6的任意一項氣力集排式螺旋排肥系統的控制方法，其特征在于，所述控制方法步驟如下：
...【技術特征摘要】
1.播種同步施肥機用氣力集排式螺旋排肥系統，所述氣力集排式螺旋排肥系統安裝于播種同步施肥機上，所述播種同步施肥機還包括用于播種的氣力播種單體(1)、用于支撐整個系統穩定作業的機架(3)、用于開溝保證施肥作業進行的排肥開溝單體(4)，其特征在于，所述氣力播種單體(1)和所述排肥開溝單體(4)成對，并一一對稱安裝于所述機架(3)的兩側，所述氣力集排式螺旋排肥系統(2)安裝于所述機架(3)的上方，所述氣力集排式螺旋排肥系統(2)包括螺旋式輸送管(2-1)、輸肥軟管(2-2)、氣力分配器(2-3)、排肥輪(2-5)、肥箱(2-7)、步進電機(2-9)、氣-肥混合裝置(2-10)和調速風機(2-11)，所述排肥輪(2-5)安裝在所述肥箱(2-7)和所述氣-肥混合裝置(2-10)之間，所述步進電機(2-9)連接所述排肥輪(2-5)，為所述排肥輪(2-5)提供動力源，所述調速風機(2-11)位于所述氣-肥混合裝置(2-10)的一側，并與所述氣-肥混合裝置(2-10)的混合腔聯通，所述螺旋式輸送管(2-1)的下端聯通于所述氣-肥混合裝置(2-10)的混合腔，上端聯通于所述氣力分配器(2-3)的混合腔，所述氣力分配器(2-3)的混合腔的出口為n個(n>1,且為整數)，每個出口均分別一一聯通于所述輸肥軟管(2-2)一端，所述螺旋式輸送管(2-1)豎直布置，且管內壁呈螺紋旋轉式凸起設計，所述排肥開溝單體(4)的數量與所述輸肥軟管(2-2)的數量一致。
2.根據權利要求1所述的氣力集排式螺旋排肥系統，其特征在于，所述螺旋式輸送管(2-1)包括長度l1、管直徑d、螺距p、螺旋截面坡度角α、β和劣弧r，所述螺旋截面坡度角α、β分別為螺旋截面豎向管內壁與螺旋凸起相鄰兩斜邊的上下兩夾角，劣弧r為同時與螺旋凸起相鄰兩斜邊相切的圓的圓弧曲線段。
3.根據權利要求2所述的氣力集排式螺旋排肥系...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張隆梅，袁文勝，金誠謙，劉崗微，馮玉崗，倪有亮，謝雙成，楊騰祥，劉政，張光躍，陳滿，錢震杰，
申請(專利權)人：農業農村部南京農業機械化研究所，
類型：發明
國別省市：
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