一种角度可变的自调节式仿生风扇
阅读说明：本技术 一种角度可变的自调节式仿生风扇 (Angle-variable self-adjusting bionic fan ) 是由 赵佳乐 王筱庚 路云 张成春 韩志武 庄健 郭明卓 魏延鹏 田宏丽 吴思阳 于 2020-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及农业机械领域,具体涉及到一种角度可变的自调节式仿生风扇,该风扇包括中心装载体、转向舵机、仿生扇叶、气体流量传感器和嵌入式开发板组成；所述仿生扇叶上半部分A、B两点之间为风扇扇叶的外缘曲线,所述外缘曲线是由多个(模拟座头鲸鱼鳍外缘曲线)外凸的外缘凸包连接而成；所述仿生扇叶下半部分A′、B′两点之间为风扇扇叶的内缘曲线,所述内缘曲线是由多个(模拟座头鲸鱼鳍外缘曲线)内凹的内缘凸包连接而成,本发明仿生风扇可在工作中过程中模仿鲸鱼游动时鱼鳍的摆动,增加风扇的气流量,同时稳定气流,适用于气力式排种器在任何环境下进行作业。(The invention relates to the field of agricultural machinery, in particular to a self-adjusting bionic fan with a variable angle, which comprises a central loading body, a steering engine, bionic fan blades, a gas flow sensor and an embedded development plate, wherein the central loading body is provided with a plurality of blades; the outer edge curve of the fan blade is arranged between two points of the upper half A, B of the bionic fan blade, and the outer edge curve is formed by connecting a plurality of convex outer edge convex hulls (simulating the outer edge curve of a whale fin); the bionic fan can simulate the swinging of the fins when whales move in the working process, increase the air flow of the fan, stabilize the air flow and be suitable for a pneumatic seed sowing device to operate in any environment.)
技术领域
本发明涉及农业机械领域，具体涉及到一种角度可变的自调节式仿生风扇。
背景技术
随着农业种植对播种质量和速度的需求增加，排种器的设计和制造被人们所重视，而气力式排种器由于其普适性强、对种子损伤小、作业速度块、作业精度高等优点而越来越被人们所认可。
风机的风扇作为气力式排种器最重要的装置之一，其作用是为气力式排种器提供稳定的风压，以便提高播种质量；播种机在工作时，环境复杂，作业难度高。受环境因素的影响，现有气力式播种机风扇产生的气流很难满足播种要求，同时由于振动影响，风扇产生的气压也很难保持稳定状态，造成排种不均匀，播种效果差；故设计一种能够增流稳压的风扇是当今气力式排种器面临的一个重要问题。
发明内容
为解决现有气力式排种器风扇气流不足，气压难以保持稳定等问题，本发明提供一种角度可变的自调节式仿生风扇，该风扇可在工作过程中模仿鲸鱼游动时鱼鳍的摆动，增加风扇的气流量，同时稳定气流，适用于气力式排种器在任何环境下进行作业。
本发明的目的是这样实现的：一种角度可变的自调节式仿生风扇，该风扇包括中心装载体、转向舵机、仿生扇叶、气体流量传感器和嵌入式开发板组成；所述中心装载体为单面封闭的空心圆柱体，所述中心装载体上沿周向加工有多个均布设置的凹槽，所述转向舵机安装在中心装载体的每个凹槽中；在中心装载体前端沿周向安装有所述气体流量传感器；所述仿生扇叶安装在每个转向舵机的转向输出轴上；所述嵌入式开发板通过数据传输线分别与转向舵机和气体流量传感器相连。
所述仿生扇叶上半部分A、B两点之间为风扇扇叶的外缘曲线，所述外缘曲线是由多个外凸的外缘凸包连接而成，其中每个外缘凸包的曲线公式如下：
f外(x)＝a1*exp(-((x-b1)/c1)2)+a2*exp(-((x-b2)/c2)2)+a3*exp(-((x-b3)/c3)2)+a4*exp(-((x-b4)/c4)2)+a5*exp(-((x-b5)/c5)2)+a6*exp(-((x-b6)/c6)2)+a7*exp(-((x-b7)/c7)2)
其中：
50≤x≤1000
a1＝39.77；b1＝405.9；c1＝84.47；a2＝-178.3；b2＝463.2；c2＝675.2；a3＝89.13；b3＝309；
c3＝62.73；a4＝0；b4＝643.6；c4＝3.873；a5＝-58.98；b5＝299.5；c5＝39.62；a6＝135.6；b6＝559.3；
c6＝142.3；a7＝225.1；b7＝220.2；c7＝402
所述仿生扇叶下半部分A′、B′两点之间为风扇扇叶的内缘曲线，所述内缘曲线是由多个内凹的内缘凸包连接而成，其中每个仿生扇叶内缘凸包的曲线公式如下：
f内(x)＝p1x3+p2x2+p3x+p4
p1＝8.507e-05；p2＝-0.1014；p3＝39.62；p4＝-4977
所述仿生扇叶的上下表面加工有多个斜向排列的羽毛状凸起。
本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明仿生风扇通过对风扇气体流量的感知模拟鲸鱼游动时鱼鳍的摆动，进行自我调节，增加并稳定风扇风量，同时由于叶片表面模仿鸟类羽毛，增加了气流的通过性，保证风机工作时的风压。
2、本发明风扇工作后，通过风扇上的气体流量传感器将风压信号传入嵌入式开发板，嵌入式开发板根据传入信号进行数据分析处理后控制转向舵机进行旋转，模拟鲸鱼游动时鱼鳍的摆动，增加风扇的气流量，同时稳定气流。
3、本发明仿生风扇可在工作中过程中模仿鲸鱼游动时鱼鳍的摆动，增加风扇的气流量，同时稳定气流，适用于气力式排种器在任何环境下进行作业。
4、仿生风扇结构简单、设计合理，使用特别方便。
附图说明
图1为本发明一种角度可变的自调节式仿生风扇的轴测图。
图2为本发明气体流量传感器粘附后中心装载体的轴测图。
图3为本发明转向舵机的轴测图。
图4为本发明仿生扇叶的二维图。
具体实施方式
由附图1、2所示：一种角度可变的自调节式仿生风扇，该风扇包括中心装载体1、转向舵机2、仿生扇叶3、气体流量传感器4和嵌入式开发板5组成；所述中心装载体1为单面封闭的空心圆柱体，所述中心装载体1上沿周向加工有多个均布设置的凹槽1-1，所述转向舵机2(可选自深圳力维模型科技有限公司生产的产品——力维LVH)通过卡扣安装在中心装载体1的每个凹槽1-1中；在中心装载体1前端沿周向通过粘连的方式安装有所述气体流量传感器4；所述仿生扇叶3安装在每个转向舵机2的转向输出轴上、并通过焊接相连；所述嵌入式开发板5(可选自互视达产品——HYDR-18.5)通过数据传输线分别与转向舵机2和气体流量传感器4相连。
由附图2所示：所述中心装载体1是一个高度为400mm、外径为100mm、内径为70mm的单面封闭的空心圆柱体，空心圆柱体中部四周开有8个所述凹槽1-1，所述凹槽1-1长70mm、宽50mm、深30mm、用于安装转向舵机2。
由附图3所示：所述转向舵机2是一个长度为70mm，宽为50mm，高为30mm的长方体结构，其转向输出轴为直径10mm，长度为30mm的圆柱体；输出轴上开有长度为8mm深度为2mm的键槽，便于仿生扇叶3的安装；所示转向舵机2通过数据传输线与嵌入式开发板5相连，工作时嵌入式开发板5控制仿生扇叶3(模拟座头鲸游动时鱼鳍)的摆动，转向舵机2能控制仿生扇叶3转向角度的范围为5°～35°，所示转向舵机2的反应时间为0.08S；工作时，根据设定的气流量进行往复旋转摆动，其摆动频率为100次/秒。
由附图4所示：所述仿生扇叶3上半部分A、B两点之间为风扇扇叶的外缘曲线，所述外缘曲线是由多个(模拟座头鲸鱼鳍外缘曲线)外凸的外缘凸包3-1连接而成，其中每个外缘凸包3-1的曲线公式如下：
f外(x)＝a1*exp(-((x-b1)/c1)2)+a2*exp(-((x-b2)/c2)2)+a3*exp(-((x-b3)/c3)2)+a4*exp(-((x-b4)/c4)2)+a5*exp(-((x-b5)/c5)2)+a6*exp(-((x-b6)/c6)2)+a7*exp(-((x-b7)/c7)2)
其中：
50≤x≤1000
a1＝39.77；b1＝405.9；c1＝84.47；a2＝-178.3；b2＝463.2；c2＝675.2；a3＝89.13；b3＝309；
c3＝62.73；a4＝0；b4＝643.6；c4＝3.873；a5＝-58.98；b5＝299.5；c5＝39.62；a6＝135.6；b6＝559.3；
c6＝142.3；a7＝225.1；b7＝220.2；c7＝402
由附图4所示：所述仿生扇叶3下半部分A′、B′两点之间为风扇扇叶的内缘曲线，所述内缘曲线是由多个(模拟座头鲸鱼鳍外缘曲线)内凹的内缘凸包3-2连接而成，其中每个仿生扇叶3内缘凸包3-2的曲线公式如下：
f内(x)＝p1x3+p2x2+p3x+p4
p1＝8.507e-05；p2＝-0.1014；p3＝39.62；p4＝-4977
所述外缘凸包3-1的数量为8个，内缘凸包3-2的数量为3个，均匀排列在风扇边缘。
所述仿生扇叶3外缘曲线的另外两个部分(A、A′两点之间，B、B′两点之间)的曲线形状可以根据现有技术风扇叶片的形状按设计要求自由确定，自然过渡即可，没有特殊的要求。
所述仿生扇叶3的上下表面加工有多个斜向排列的羽毛状凸起3-3，所述羽毛状凸起3-3是根据鸟羽毛外表面的形状制作而成，仿生扇叶3上下表面羽毛状凸起的数量为50个，制作时经过冲压形成，凸起统一在与水平面呈35°的方向上呈线性排列(图4所示)。
由附图2所示：所述气体流量传感器4是一个高度为50mm，直径为120mm的套筒，通过粘结剂粘连在中心装载体1上，气体流量传感器4四周均匀分布10个长为10mm，宽为10mm，高为5mm的长方体传感器本体4-1。
由附图1所示：所述嵌入式开发板5是长为150mm，宽为100mm，厚度为10mm的长方体，嵌入式开发板5通过两根数据传输线分别与气体流量传感器4和转向舵机2相连，工作时，嵌入式开发板5通过收集气体流量传感器4传回的气流信号来控制转向舵机2的角度和转动频率进而控制风扇的风量。
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