1.一种用于芥菜种子的气力式射播排种器,其特征是,包括:射播排种盒、充种盒(2)、排种导管(4)及驱动组件;
所述射播排种盒固定连接一组所述充种盒(2),所述射播排种盒固定连通一组所述排种导管(4),所述射播排种盒固定连接所述驱动组件;
所述射播排种盒包括设置有排种齿环(12)、排种齿环驱动锥齿轮(11)、排种盒座(5)、排种孔盘(15)、密封导气管(13)、清种滚筒(9)、排种盘盖(7)、排种盘座(8)、排种盒上盖(1)、随动拨种小齿轮(14)及驱动齿轮(10);
所述排种盒上盖(1)上部为圆形通孔,所述排种盒上盖(1)固定连接所述排种盒座(5)及所述密封导气管(13),所述密封导气管(13)固定连接所述排种盒座(5),所述排种盒座(5)固定连接排种孔盘(15),所述排种盘盖(7)固定连接所述排种盘座(8),所述排种盘座(8)固定连接所述排种盒座(5);
所述排种盒上盖(1)齿轮轴连接至少一个驱动齿轮(10),所述排种盒座(5)连接排种齿环(12),所述排种齿环(12)固定连接所述排种齿环驱动锥齿轮(11),所述排种齿环驱动锥齿轮(11)啮合所述驱动齿轮(10);
所述排种盘座(8)连接一组均匀分布的清种滚筒(9)及一组均匀分布的随动拨种小齿轮(14),所述随动拨种小齿轮(14)匹配所述排种齿环(12);
所述排种盒上盖(1)上设置有四个充种口,每个所述充种口分别连通对应的所述充种盒(2);
每个所述充种口对应所述排种盘座(8)的相应排种区域,排种区域为四个独立的斜面;
所述排种齿环(12)水平贴合安装在所述排种盘座(8)外围,被所述排种盘座(8)的盘沿覆盖,所述排种齿环(12)上设有水平方向的凹槽;
所述排种孔盘(15)上均布有四个落种孔,能够与所述排种齿环(12)的凹槽对应,种子通过落种孔进入排种气流通道;
所述排种盒座(5)上均布有四个送气通道,通道与外部连通,所述密封导气管(13)底部为十字形,整体安装在所述排种盒座(5)上,与送气通道嵌合形成密封。
2.根据权利要求1所述的用于芥菜种子的气力式射播排种器,其特征是:所述排种盒座(5)外部均布有四个排种口,每个所述排种口分别与相应的与送气通道及所述落种孔连通,每个所述落种孔分别设置在对应的所述排种口内。
3.根据权利要求2所述的用于芥菜种子的气力式射播排种器,其特征是:所述驱动组件包括驱动电机(6),所述排种盒上盖(1)固定连接所述驱动电机(6),所述驱动电机(6)的输出轴固定连接动力齿轮,所述动力齿轮啮合对应的所述驱动齿轮(10)。
4.根据权利要求3所述的用于芥菜种子的气力式射播排种器,其特征是,所述驱动组件还包括驱动控制开关盒(3),所述排种盒上盖(1)固定连接所述驱动控制开关盒(3),所述驱动控制开关盒(3)电性连接所述驱动电机(6)。
5.采用权利要求4所述的用于芥菜种子的气力式射播排种器的使用方法,其特征是,包括以下步骤:S1:将本装置安装到移动机构上,移动机构带动本装置实现前进、后退以及转弯;
S2:在所述充种盒(2)内倒入茎瘤芥种子,将所述密封导气管(13)连接气源;
S3:操作移动机构移动,打开所述驱动电机(6),所述驱动电机(6)带动所述驱动齿轮(10)转动,所述驱动齿轮(10)带动所述排种齿环驱动锥齿轮(11)及所述排种齿环(12)转动,所述排种齿环(12)带动所述随动拨种小齿轮(14)转动;
当排种器稳定工作时,可结合排种时间、种距等参数,通过式1计算排种齿环工作的线速度:(1)
式中: 为排种齿环线速度;
为排种齿环直径;
为茎瘤芥种子株距;
为播种机前进速度;
为种子在射播排种器中的加速时间;
为排种齿环种槽数量;
随着排种盘线速度的增加,型孔的充能性能下降,水平圆盘式排种器的极限线速度较低,为0.3~0.35m/s;而本发明设计气力式射播排种器的排种方式,依靠大量茎瘤芥种子在排种盘座(8)的斜面上的压力,将种子挤进排种齿环的种槽型孔之中,比传统水平圆盘式依靠种子自重掉落进型孔方式的填充性能更好;
通过公式2计算所述排种齿环(12)的 极限线速度: (2)
其中: 为排种齿环种槽宽度;
为茎瘤芥种子平均直径;
为茎瘤芥种子最大直径;
为种子受力后的加速度;
经过一段时间t的作用,茎瘤芥种子在加速气流的作用下,开始在排种管中加速运动,管道距离为L,通过以下公式可得出加速时间t: (3)其中: 为加速度;
为茎瘤芥种子当量直径;
为茎瘤芥种子密度;
为气流推力;
L为排种管道加速距离;
茎瘤芥种子高速排种机构内部流场属于狭长管道的射流流场,气流在所述排种盘座(8)内部腔体中容易产生涡流,会降低射流流场对茎瘤芥种子的射播效果,通过RNG k‑湍流模型计算茎瘤芥排种器中的湍流;
(4) (5)
其中:为湍动能;
为湍动能的耗散速率;
、 为时均速度分量;
为空气的密度;
、 为笛卡尔坐标分量;
、 为与 和 对应的普兰特数, ;
为等效粘性系数;
为应变率的函数;
为经验常数, ;
为平均速度梯度引起的湍动能的产生项;
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
其中: 、 为经验常数, , ;
为热膨胀系数;
为流体动力黏度;
为湍动粘度;
为平均时间尺度与湍流时间尺度之比, 是 在剪切流中的典型值 ;
为时均应变率;
S4:所述充种盒(2)内种子经所述充种口进入所述排种盘座(8),种子通过斜面滚落进所述排种齿环(12),斜面末端安装有清种滚筒(9),防止种子过多造成堵塞,避免种子因为过多堵塞而无法进入排种齿环 (12)的凹槽之中,当所述排种齿环 (12)的凹槽旋转到所述排种孔盘(15)对应的落种孔时,种子就掉落到所述排种盒座(5)的送气通道之中,通过所述密封导气管(13)输送高压气流,再分流到均布的四条送气通道中,使种子在气流的作用下进入所述排种导管(4),依靠气流动力及自重不断加速最后射播进土壤之中。