CN102047822A - 一种日光温室卷被机具及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于设施农业范围的一种日光温室卷被机具及操作方法。该机具由电动机、减速器、导轨支架、中间卷被机构、行程控制盒、两侧卷被轴和双排弧形导轨组成。日光温室由东、西、北三面围护墙体和南北向屋面拱形架搭建而成，在南北向屋面拱形架上铺设有透明塑料薄膜；双排弧形导轨固定在北面围护墙体和温室南面前端地面基础上，在日光温室的南北向屋面拱形架上方，卷被机具安装在双排弧形导轨上，并沿着双排弧形导轨上下运动。本发明解决了保温被卷放的往复运动对屋面钢结构造成倾压和出现钢结构件疲劳变形的问题；解决了日光温室中部窄条保温被不能同步卷放的问题；不会造成对屋面塑膜的早期破坏性磨损，其使用寿命也不会受到影响。

Description

一种日光温室卷被机具及操作方法

技术领域

本发明属于设施农业范围，特别涉及一种日光温室卷被机具及操作方法。

背景技术

日光温室是利用太阳光热能进行温室保温的节能产品，是我国北方地区独有的一种温室类型，是一种在室内不加热的温室，即使在最寒冷的冬季，也只依靠太阳光来维持室内一定的温度水平，以满足蔬菜作物生长的需要。为调控寒冷季节日光温室的温度，温室东、西、北三面为围护墙体，前坡面夜间有活动保温被(日出后收起，日落时放下)覆盖，在传统的日光温室上面，沉重保温被的卷放便成为了一件繁重的工作，因此卷被机构便应运而生，大幅减轻了体力劳动强度和节约了劳务费用。

目前国内卷被机生产厂家有数千家，所生产的卷被机大致可分为两种，一种是“后卷轴式(后墙式)”，包括主机、卷杆和立柱三大部分，在保温被前端装上芯轴，主机转动卷轴，卷轴带动绳索，从而实现保温被的卷放。另一种是“前屈伸臂式样”，包括主机、支撑杆、卷杆三大部分，支撑杆由立杆和横杆构成，立杆安装在温室前方地桩上，横杆前端安装主机，主机两侧安装卷杆，卷杆长短随温室体跨度而定。在两种卷被机构使用过程中都存在以下几个方面缺陷：

(1)侧卷被机卷铺过程不整齐。因日光温室保温被跨度较大，东西方向长约50-100m，侧卷时芯轴为悬臂结构，靠近电机一侧压着屋面较紧，保温被卷得紧实，芯轴上保温被两层之间无空隙，卷被轴的直径较小；远离电机一侧芯轴压力较小，芯轴卷起的保温被较松散，两层之间存在空隙，卷被轴的直径较大。于是卷被过程中不可避免地出现温室西边(电机安装于温室东边)卷被速度落后东边，卷起的保温被不整齐和受力不均匀的情况。

(2)前屈伸臂卷被机增加了温室屋面钢结构的荷载。卷被过程中，电机的转动必然会产生一个反作用力，使卷放过程不稳定。前屈伸臂卷被机(人字扒杆)有效地抵消了该反作用力，但同时人字扒杆也给温室前屋面施加了额外的荷载，对围护塑膜的挤压加剧。前屈伸臂卷被机自重为80kg左右，加之人字扒杆的重量，给屋面的挤压严重影响了日光温室塑膜的使用寿命，增加温室成本的同时也影响了温室作物的生长。

(3)中间卷被机未设计中间保温被的卷放功能。中间卷被机为两侧保温被同时卷放，卷被机设在中间。两侧保温被中间和卷被机下方有一条沿屋面方向由上到下的缝隙，虽然也设置了一窄条保温被，但中间卷被机构未设计同步卷放功能，而是另外安装了专门的卷被机构。这样不仅使温室的卷被机构变得复杂、成本升高，也提高了运行费用，同时加大了温室屋面的荷载，使塑膜寿命降低。

发明内容

本发明的目的是针对现有卷被机的不足而提供一种日光温室卷被机具及操作方法。所述日光温室卷被机具由电动机、减速器、导轨支架、中间卷被机构、行程控制盒、两侧卷被轴和双排弧形导轨组成，其特征在于，日光温室由东、西、北三面围护墙体和南北向屋面拱形架搭建而成，在南北向屋面拱形架上铺设有透明塑料簿膜；双排弧形导轨固定在北面围护墙体和温室南面前端地面基础上，在日光温室的南北向屋面拱形架上方，卷被机具安装在双排弧形导轨上，并沿着双排弧形导轨上下运动。

所述电动机和减速器固定在导轨支架下面，导轨支架内上下两排排列的八个导轨滚子，双排弧形导轨穿过上下两排排列的八个导轨滚子，使卷被机具安装在双排弧形导轨上；电动机转动轴和减速器的减速齿轮组连接，第一链轮固定于减速器输出轴上，第一、第二法兰盘分别固定在减速器的输出轴两端；第二链轮和第三链轮同轴固定在传动轴上；第一链条套在第一链轮与第二链轮上，第二链条套在第三链轮与第四链轮上；导轨支架通过两根导轨支架支撑臂与传动轴连接，两根中间卷被轴支撑臂分别固定在传动轴两头；行程控制盒固定在传动轴左端，第三链轮固定在传动轴右端，第二链轮固定在传动轴上两根导轨支架支撑臂之间。

所述分别固定在减速器的输出轴两端的第一、第二法兰盘通过螺栓与侧卷被轴上法兰盘连接；两侧保温被固定在侧卷被轴上，中间保温被固定于中间卷被轴上。

一种日光温室卷被机具的操作方法，其特征在于，开机前，卷被机具处于双排弧形导轨下端即保温被覆盖在南北向屋面拱形架上；先设定行程控制盒中螺杆的行程转数，然后打开电机正转电源开关，电机通过减速器的减速后由1400r/min变为2.8r/min，在减速器输出转速带动下，两侧卷被轴开始转动，两侧保温被随着卷起，第一链轮和第二链轮由第一链条传动，第二链轮带动传动轴转动，与第二链轮同轴的第三链轮通过第二链条带动中间卷被轴上的第四链轮转动，第四链轮将带动中间卷被轴转动，中间保温被同时卷起；由于电动机不停转动，保温被紧紧缠绕在卷被轴上，卷被机受到了保温被向前的拉力后，卷被机具沿着导轨支架内的导轨滚子被迫沿双排弧形导轨向上移动，当卷被机运行至温室屋顶，亦即卷被轴转过设定的转数后，控制盒中螺母推动电源接触器断开，电机电源断开，卷被机停止动作；

需要将保温被放下时，打开电机的反转开关，电机轴带动减速器连同卷被轴一起反转，此时中间保温被先放下，两侧保温被随后放下并压在中间保温被上面，卷被机在保温被的拉力与自身重力作用下沿着双排弧形导轨反向运行，当卷被机运行至导轨下端即行程控制螺杆转过设定的转数时，电源开关断开，卷被机停止运作，回到原始状态。

本发明的有益效果是装置结构简单、重量轻、功能完备，总体容易实现和推广。对日光温室钢结构及塑膜等不会造成损坏且操作简单管理方便。装置运行精确且平稳，不需要温室屋面承受荷载，可以实现中间、两侧保温被同步卷放，且有行程控制功能。

附图说明

图1为日光温室卷被机具结构示意图。

图2为图1的左侧面视图。

图3为日光温室卷被机具的正面视图。

图4为日光温室的侧面视图。

图5为卷被机卷放保温被状态图。

图中编号：

1、第四链轮  2、第二链条  3、第一链条，4、减速器  5、第一链轮，6、电动机  7、导轨支架  8、第三链轮，9、第一法兰盘，10、第二法兰盘，11、中间卷被轴  12、第二链轮。13、传动轴  14、滚子  15、行程控制盒，16、中间卷被轴支撑臂，17、导轨支架支撑臂，18、北面围护墙体，19、透明塑料簿膜，20、双排弧形导轨，21、卷被机，22，侧卷被轴，23南北向屋面拱形架。

具体实施方式

本发明提供一种日光温室卷被机具及操作方法。下面结合附图和实施例对本发明予以进一步说明。

图1、图2所示为日光温室卷被机具结构示意图。在图中，日光温室卷被机具由电动机6、减速器4、导轨支架7、中间卷被机构、行程控制盒15、两侧卷被轴22和双排弧形导轨20组成。日光温室由东、西、北三面围护墙体18和南北向屋面拱形架23搭建而成，在南北向屋面拱形架23上铺设有透明塑料薄膜19；双排弧形导轨20固定在北面围护墙体和温室南面前端地面基础上，在日光温室的南北向屋面拱形架23上方，卷被机具21安装在双排弧形导轨20上，并沿着双排弧形导轨20上下运动(如图4、图5所示)。

在图1、图2、图3中，电动机6和减速器4固定在导轨支架7下面，导轨支架内上下两排排列的八个导轨滚子14，双排弧形导轨20穿过上下两排排列的八个导轨滚子14，使卷被机具安装在双排弧形导轨20上；电动机转动轴和减速器的减速齿轮组连接，减速器4的输出轴与第一链轮5连接，第一法兰盘9、第二法兰盘10分别固定在减速器4的输出轴两端；第二链轮12和第三链轮8同轴固定在传动轴13上；第一链轮5与第二链轮12由第一链条3传动，第三链轮8与第四链轮1由第二链条2传动；导轨支架7通过两根导轨支架支撑臂17与传动轴13连接，两根中间卷被轴支撑臂16分别固定在传动轴13两头；行程控制盒15固定在传动轴13左端，第三链轮8固定在传动轴13右端，第二链轮12固定在传动轴13上两根导轨支架支撑臂17中间。

分别固定在减速器4的输出轴两端的第一法兰盘9、第二法兰盘10通过螺栓与侧卷被轴22上法兰盘连接；两侧保温被固定在侧卷被轴22上，中间保温被固定于中间卷被轴11上。

下面实例为本发明机具在中国农业大学上庄实验站日光温室中的实际运行过程，顺利完成了保温被的卷放任务。日光温室全钢拱架结构，具体尺寸为：东西长度80m、南北跨度8m、后屋面水平宽度1.8m、屋顶高为3.2m、前屋面倾角为26°、后屋面倾角为40°。本机具的双排弧形导轨为两排弧形2寸钢管，导轨距屋面底端350mm，距屋顶500mm。导轨位于温室中部，两端分别固定于温室后墙和温室前端地面基础，卷被机具通过导轨支架安装于双排弧形导轨上。日光温室卷被机具的操作、运行过程如下所述：

开机前，卷被机具21处于双排弧形导轨20下端即保温被覆盖在南北向屋面拱形架23上；先设定行程控制盒15中螺杆的行程转数，然后打开电动机6正转电源开关，电动机6通过减速器4的减速后由1400r/min变为2.8r/min，在减速器输出转速带动下，两侧卷被轴22开始转动，两侧保温被随着卷起，第一链轮5和第二链轮12由第一链条3传动，第二链轮12带动传动轴13转动，传动轴13通过第二链条2带动第三链轮8与第四链轮1转动(即与第二链轮同轴的第三链轮通过第二链条带动中间卷被轴上的第四链轮转动)。第四链轮1将带动中间卷被轴11转动，中间保温被同时卷起；由于电动机6不停转动，保温被紧紧缠绕在卷被轴上，卷被机受到了保温被向前的拉力后，卷被机具21沿着导轨支架内的导轨滚子14被迫沿双排弧形导轨20向上移动，当卷被机运行至温室屋顶，亦即卷被轴转过设定的转数后，行程控制盒15中螺母推动电源接触器断开，电动机电源断开，卷被机停止动作；

需要将保温被放下时，打开电动机6的反转开关，电动机轴带动减速器4连同两侧卷被轴22一起反转，此时中间保温被先放下，两侧保温被随后放下并压在中间保温被上面，卷被机具21在保温被的拉力与自身重力作用下沿着双排弧形导轨20反向运行，当卷被机具21运行至双排弧形导轨20下端即行程控制螺杆转过设定的转数时，电源开关断开，卷被机具21停止运作，回到原始状态。

该机具具有如下四个方面的优点：

(1)有效控制了屋面钢结构因受卷被机具往复运动的倾压而导致钢结构件疲劳变形问题。

本发明为中间卷被机构，为消除机构对钢结构的倾压力，设计为将卷被机与屋面脱离关系。具体方法是在温室上方距屋面一定高度处沿南北方向设置双排弧形钢管导轨，卷被机上设计有滚轮，卷放保温被时滚轮沿导轨运动，卷被轴与减速器输出轴通法兰盘连接，电机由减速器将转速降低后带动卷被轴转动，加上机器重量的作用，保温被便会紧紧缠绕在卷被轴上。运行过程中卷被机的重量及工作过程产生的反作用推力全部由钢管导轨来承担，而保温被单位面积的重量很小，屋面钢结构的承重能力范围远远大于该重量。

综上可知，保温被卷放的往复运动不会对屋面钢结构造成倾压，也不会再现钢结构件疲劳变形的问题。

(2)防止了卷被机往复运动导致温室屋面围护材料-薄膜的早期磨损，提升了薄膜的使用寿命

本发明卷被机重量全部由钢管导轨承担，而卷放保温被过程中保温被与屋面塑膜不存在相对滑动，二者之间是滚动摩擦，同时保温被质量较轻，二者之间的摩擦力很小，不会造成对屋面塑膜的早期破坏性磨损，其使用寿命也不会受到影响。

(3)系统解决了日光温室中部窄条保温被不能同步卷放的问题

设有中间卷被机构的温室，屋面的保温被由三块组成：中间一块东西长60公分左右，两边两块长数十米，面积较大。三块保温被间两两重叠，中间一块在下方，重叠部分有十公分左右。为实现三块保温的同时卷放，本发明设计了卷放中间保温被的同步卷放机构。因中间保温被在下方，当卷起时只能落后于两侧，而放下时又必须早于两侧。具体方法是为中间保温被另外设置一段与其长度相适合的卷被轴，由四个齿数直径完全相同的链轮通过链传动将减速器输出的转速传递给中间卷被轴，该卷被轴放在两侧卷被轴之后，这样三者便会同时以相同转速转动，并且中间卷杆后上先下，从而实现三块保温被的同步卷放。其结构如图1、2所示。

(4)实现了卷被机具行程控制功能，改变靠人为目测关停机的落后状态

考虑到目前市场上已有卷被机都需要由人为目测保温被的卷放是否停止，后确定开关机的落后状态，本发明增加了卷被机的行程自动控制功能。具体实现办法是在传动轴的一端连接一个行程控制盒，控制盒通过电源线与控制柜相连。控制盒中设有螺杆可与传动轴一起转动，启动卷被机前可以先设置需要转动的转数，运行过程中控制盒中螺杆与卷被轴一起转动，螺杆上装有周向固定的螺母，螺杆的转动使螺母轴向移动，推动控制盒中电源接触器片移动，当卷被轴转过设定的转数时，接触器断开，此时电机电源便会同时断开，电动机停止转动，卷被机也停止工作。增设行程控制功能，可以有效避免因人为目测误差而使停机延迟造成的机器设备损坏，这样不仅节省了人力使机器操作简单，也提高了温室的自动化控制功能。

Claims (4)

1.一种日光温室卷被机具，其特征在于，所述日光温室卷被机具由电动机、减速器、导轨支架、中间卷被机构、行程控制盒、两侧卷被轴和双排弧形导轨组成，其特征在于，日光温室由东、西、北三面围护墙体和南北向屋面拱形架搭建而成，在南北向屋面拱形架上铺设有透明塑料薄膜；双排弧形导轨固定在北面围护墙体和温室南面前端地面基础上，在日光温室的南北向屋面拱形架上方，卷被机具安装在双排弧形导轨上，并沿着双排弧形导轨上下运动。

2.根据权利要求1所述一种日光温室卷被机具，其特征在于，所述电动机和减速器固定在导轨支架下面，导轨支架内上下两排排列的八个导轨滚子，双排弧形导轨穿过上下两排排列的八个导轨滚子，使卷被机具安装在双排弧形导轨上；电动机转动轴和减速器的减速齿轮组连接，第一链轮固定于减速器输出轴上，第一、第二法兰盘分别固定在减速器的输出轴两端；第二链轮和第三链轮同轴固定在传动轴上；第一链条套在第一链轮与第二链轮上，第二链条套在第三链轮与第四链轮；导轨支架通过两根导轨支架支撑臂与传动轴连接，两根中间卷被轴支撑臂分别固定在传动轴两头；行程控制盒固定在传动轴左端，第三链轮固定在传动轴右端，第二链轮固定在传动轴上两根导轨支架支撑臂之间。

3.根据权利要求2所述一种日光温室卷被机具，其特征在于，所述分别固定在减速器输出轴两端的第一、第二法兰盘通过螺栓与侧卷被轴上法兰盘连接；两侧保温被固定在侧卷被轴上，中间保温被固定于中间卷被轴上。

4.一种日光温室卷被机具的操作方法，其特征在于，开机前，卷被机具处于双排弧形导轨下端即保温被覆盖在南北向屋面拱形架上；先设定行程控制盒中螺杆的行程转数，然后打开电机正转电源开关，电机通过减速器的减速后由1400r/min变为2.8r/min，在减速器输出转速带动下，两侧卷被轴开始转动，两侧保温被随着卷起，第一链轮和第二链轮由第一链条传动，第二链轮带动传动轴转动，与第二链轮同轴的第三链轮通过第二链条带动中间卷被轴上的第四链轮转动，第四链轮将带动中间卷被轴转动，中间保温被同时卷起；由于电动机不停转动，保温被紧紧缠绕在卷被轴上，卷被机受到了保温被向前的拉力后，卷被机具沿着导轨支架内的导轨滚子被迫沿双排弧形导轨向上移动，当卷被机运行至温室屋顶，亦即卷被轴转过设定的转数后，控制盒中螺母推动电源接触器断开，电机电源断开，卷被机停止动作；

需要将保温被放下时，打开电机的反转开关，电机轴带动减速器连同卷被轴一起反转，此时中间保温被先放下，两侧保温被随后放下并压在中间保温被上面，卷被机在保温被的拉力与自身重力作用下沿着双排弧形导轨反向运行，当卷被机运行至导轨下端即行程控制螺杆转过设定的转数时，电源开关断开，卷被机停止运作，回到原始状态。

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