本发明属于农业工程领域，具体涉及一种气力式均匀排肥装置。
背景技术
化肥的合理利用与均匀施撒，在现代精准农业中发挥着越来越重要的作用，不仅有资源利用率的成本问题，还有自然环境的社会影响，所以提高施肥机械的工作效率与准确率，意义重大。传统的施肥机都是电控机械式排肥，机械部件的作业，不仅结构复杂，需要消耗大量材料，还容易使各个排肥口的排肥量不均匀，既提高了施肥机本身的造价成本，还可能造成排肥不均匀，更重要的会对农作物的生长产生不可逆的损害。因此，为了能够使排肥作业更稳定均匀的进行，降低机械本身的成本并提高使用效率寿命，本发明提出的气力式均匀排肥装置有极其重要的意义。
技术实现要素：
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出的一种气力式均匀排肥装置，利用空气压缩机产生的气流驱动排肥轴转动，还可以根据陀螺仪采集的平衡信息，由控制器调节将肥料均匀铺平排出；不仅能够解决排肥均匀性差的问题，还能够避免传统的电控机械式排肥机结构复杂，成本较高的问题。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案是：
一种气力式均匀排肥装置，包括上层肥箱、下层肥箱及测控系统，所述上层肥箱内部设置贯穿上层肥箱的排肥轴，排肥轴的两端穿过上层肥箱侧壁；上层肥箱的底面上设置下肥口与下层肥箱连通，其特征在于：
所述下层肥箱的底面上设置数个排肥口，两端设置第一平铺进气口和第二平铺进气口；第一平铺进气口、第二平铺进气口分别通过第一电磁阀、第二电磁阀及导气管与空气压缩机连接；
所述测控系统包括控制器和陀螺仪，陀螺仪安装在下层肥箱底部的中间位置，用于实时检测下层肥箱内肥料平铺的平衡状态，并将检测信号传输给控制器；控制器根据陀螺仪所测得的信号通过控制第一电磁阀、第二电磁阀的开度，以控制第一平铺进气口和第二平铺进气口的进气量；所述控制器还与空气压缩机相连，用于控制空气压缩机的工作状态。
进一步地，所述的排肥轴为渐进变化的双向螺旋轴，即每个下肥口上部正对位置为排肥轴直径最小处，相邻两个下肥口中间位置的上部为排肥轴直径最大处，并且排肥轴直径最小处两侧的螺旋纹螺旋方向相反，所述螺旋纹为圆锥形，即从排肥轴直径最大处到最小处螺旋纹的螺距不变、螺旋的深度逐渐变大。
进一步地，所述排肥轴由压缩空气驱动旋转。
进一步地，排肥轴的两端分别设置驱动叶轮，所述驱动叶轮被包裹在防尘罩内，防尘罩上设有驱动进气口、驱动出气口，驱动进气口通过导气管与空气压缩机连接。
进一步地，驱动进气口正对排肥轴的驱动叶轮。
进一步地，驱动进气口与空气压缩机之间设有与控制器相连的第三电磁阀。
进一步地，所述陀螺仪安装在下层肥箱的锥形整流腔底部正中间，通过支杆与气流罩连接，气流通过带网进气口进入腔内后，驱动气流罩转动，并带动陀螺仪转动。
进一步地，第一平铺进气口、第二平铺进气口相对设置，并位于同一水平面上。
进一步地，排肥轴上的圆锥形螺旋线满足公式：x(t)＝ktcos(t)；y(t)＝ktsin(t)；z(t)＝lt；其中t为角度，k为半径，l为螺距，x、y、z分别代表螺旋线在三维空间中的坐标值。
进一步地，所述控制器还设置有显示屏，用于显示气力式均匀排肥装置的工作状态。
本发明提出的排肥装置的下层肥箱两端设置相对的第一平铺进气口、第二平铺进气口，且分别通过第一电磁阀、第二电磁阀及导气管与空气压缩机连接。陀螺仪安装在下层肥箱底部的中间位置，用于实时检测下层肥箱内肥料平铺的平衡信号，并将信息反馈到控制器进行分析决策，调节第一电磁阀、第二电磁阀，以调节第一平铺进气口、第二平铺进气口的进气量，以实现在不同气压流量的作用下，调节肥料的散落分布，使其均匀铺平，从而达到排肥装置均匀排肥的目的。本发明的测控系统简单易操作，工作状态的调节稳定合理，还可以显示当前的状态参数。
另外，本发明中的排肥轴采用渐进变化的双向螺旋轴，可保证肥箱内各处的肥料通过下肥口落下，无残留死角。排肥轴由空气压缩机产生的气压驱动来完成排肥作业，与传统的机械驱动相比，结构简单，控制方便。
附图说明
图1为本发明所述气力式均匀排肥装置的整体结构图；
图2为下层肥箱的结构图；
图3为所述气力式均匀排肥装置的整体结构截面图；
图4为排肥轴的结构图；
图5为测控系统的结构图；
图6为本发明的控制原理图；
图7为本发明的锥形整流腔结构图。
图中：
1、上层肥箱；2、排肥轴；3、驱动进气口；4、驱动出气口；5、防尘罩；6、驱动叶轮；7、下肥口；8、下层肥箱；9、带网进气孔；10、陀螺仪；11、支杆；12、气流罩；13、排肥口；14、第一平铺进气口；15、第二平铺进气口；16、控制器；17、空气压缩机；18、导气管；19、第三电磁阀；20、第一电磁阀；21、第二电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的气力式均匀排肥装置，包括上层肥箱1、下层肥箱8及测控系统，所述上层肥箱1内部设置贯穿上层肥箱1的排肥轴2，排肥轴2的两端穿过上层肥箱1侧壁；上层肥箱1的底面上设置下肥口7与下层肥箱8连通。
如图2所示，所述下层肥箱8的底面上设置数个排肥口13，两端设置第一平铺进气口14和第二平铺进气口15；第一平铺进气口14、第二平铺进气口15分别通过第一电磁阀20、第二电磁阀21及导气管18与空气压缩机17连接。通过控制两侧气流的不同强度，使下肥口7落下的肥料在下层肥箱8内均匀平铺下落。
如图5、图7所示，所述测控系统包括控制器16和陀螺仪10，陀螺仪10安装在下层肥箱8的锥形整流腔底部的中间位置，通过支杆11与气流罩12连接，气流通过带网进气口9进入腔内后，驱动气流罩12转动，并带动陀螺仪10转动。陀螺仪的三轴测量功能，可以实时检测肥箱内肥料平铺的平衡状态信号，并将检测信号传输给控制器16，用于调节的决策分析。控制器16根据陀螺仪10所测的得平衡信号通过控制第一电磁阀20、第二电磁阀21的开度，控制第一平铺进气口14和第二平铺进气口15的进气量；所述控制器16还与空气压缩机17相连，用于控制空气压缩机17的工作状态。所述的第三电磁阀19、第一电磁阀20、第二电磁阀21分别由控制器控制三个进气口的进气量，用于驱动排肥轴和均匀平铺下层肥箱内的肥料。所述控制器(16)还设置有显示屏，用于显示气力式均匀排肥装置的工作状态。
如图7所示，当陀螺仪10偏转角度为α区域时，控制器16控制第一调节电磁阀20开度使第一平铺进气口14减小进气流量，调节第二电磁阀21开度使第二平铺进气口15增大进气流量，使下层肥箱8重新保持平衡。当陀螺仪10偏转角度为β区域时，控制器16调节第二电磁阀21开度使第二平铺进气口15减小进气流量，调节第一电磁阀20开度使第一平铺进气口14增大进气流量，使下层肥箱8重新保持平衡。
如图3、4所示，所述的排肥轴2为渐进变化的双向螺旋轴，即每个下肥口7上部正对位置为排肥轴直径最小处，相邻两个下肥口7中间位置的上部为排肥轴直径最大处，并且排肥轴直径最小处两侧的螺旋纹螺旋方向相反，所述螺旋纹为圆锥形，即螺旋纹的螺距不变、螺旋的深度逐渐变大；可保证肥箱内各处的肥料通过下肥口落下。排肥轴上的圆锥形螺旋线满足公式：x(t)＝ktcos(t)；y(t)＝ktsin(t)；z(t)＝lt；其中t为角度，k为半径，l为螺距，x、y、z分别代表螺旋线在三维空间中的坐标值。
本实施例中，所述排肥轴2由压缩空气驱动旋转。如图1、3所示，排肥轴2的两端分别设置驱动叶轮6，所述驱动叶轮6被包裹在防尘罩5内，防尘罩5上设有驱动进气口3、驱动出气口4。驱动进气口3与通过导气管18与空气压缩机17连接；驱动进气口3正对排肥轴2的驱动叶轮6，空气压缩机17产生的气流，经第三电磁阀19后进入驱动进气口3，使驱动叶轮6转动，带动排肥轴2工作。
排肥器工作前，打开控制器16，开启空气压缩机17和各个电磁阀，上层肥箱1的下肥口7由关闭状态变为打开，气流经驱动进气口3进入，驱动排肥轴2转动，将肥料由上层肥箱1通过下肥口7送入下层肥箱8，并由两侧的平铺进气口的气流将落下的肥料吹撒均匀，在整个过程中，陀螺仪10可以实时检测肥箱的平衡性，并将由于肥料不均匀造成的晃动和整体不均衡信号传输到控制器16，控制器16分析决策，调节电磁阀的进气量，改变两侧进气量，使肥料施撒均匀。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。