CN103392540A - 一种机械化植物防霜方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机械化植物防霜方法及装置，属于农作物霜冻害保护技术领域。本发明利用锥齿轮机构、蜗杆涡轮机构、传动轴等部件带动风机叶片转动，把植物上方的较暖空气强制对流至植物冠层处，起到防霜冻的效果。所述的一种机械化植物防霜方法的装置包括动力输入装置、基座、立柱、攀梯、下齿轮箱、传动轴、上齿轮箱、中心轮、行星轮和风机叶片。动力输入装置通过立柱内的下齿轮箱和传动轴，以及立柱顶部的上齿轮箱，驱动风机叶片转动，同时通过上齿轮箱的中心轮和行星轮驱动风机叶片往复公转，从而实现360°圆周范围防霜，可降低单位面积的防霜成本。本发明的装置具有防霜面积大、成本低的特点，适于大规模推广应用。

Description

一种机械化植物防霜方法及装置
技术领域
本发明涉及一种农作物霜冻害防护方法及装备，尤其是能防除茶果树倒春寒晚霜冻害的风机装置。
背景技术
早春倒春寒晚霜冻害给农林作物生产带来严重损失，特别是对茶果园造成巨大的经济损失。晚霜冻害往往发生于早春逆温的条件下，此时由于茶果园白天吸收大量太阳辐射，在晚间不断向天空放射，导致近地气温快速下降，形成空气温度场上高下低的逆温层。因此，充分利用逆温的温度场分布特点，通过机械(如风扇)扰动近地逆温层空气，实现上下方冷暖气流强制对流，可有效提高作物冠层温度，避免和减轻霜冻害。实现此防霜原理的技术有两种：一是将冠层处冷空气吸排至逆温层顶界以上；二是将逆温层上方的暖空气强制对流至下方冠层。相应的气流扰动防霜装备，主要有吸排式防霜风筒和高架风机等。
经文献和专利检索，专利号为US5244346和US4501089的美国专利，分别公开了利用轴流风机或附带离心风机将上方暖空气吹向下方的装置，用于果园防霜；专利号为JP2007000096、JP2000050749和JP10113076的日本专利，公开了用于茶果园的高架防霜扇。专利号为201020571460.7的中国实用新型，公开了一种茶果园用吸排式防霜冻风筒，它通过把植株冠层处冷空气吸排至逆温层上方进行防霜；专利号为200810124434.7的中国发明，公开了一种防除植物霜冻害的风扇系统控制方法及装置；专利号为201120394220.9的中国实用新型，公开了一种植物防霜机，它采用电动机驱动，风扇的最大摆动角度为90°，风力最远投送距离超过30 m，需要多台防霜机近似矩阵状布置才能对一定面积的作物进行防霜冻作业，单位面积的防霜冻成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械化植物防霜方法及装置，该方法及装置通过风机叶片的自转和往复公转，增大防霜面积，降低单位面积的防霜成本。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种机械化植物防霜方法，通过驱动风机叶片自转，扰动逆温层冷暖空气对流，提高植物冠层处空气的温度，其特征在于，在风机叶片自转的同时，通过实现风机叶片在360°范围内往复公转，达到大范围防霜。
一种实施所述机械化植物防霜方法的机械化植物防霜装置，包括动力输入装置(1)、下齿轮箱(3)、立柱(9)，下齿轮箱(3)的输入轴通过联轴器(2)与动力输入装置(1)水平连接；其特征在于：中心轮(10)固结于立柱(9)的上端面中心位置，中心轮(10)上端面与上齿轮箱(16)底面之间留有间隙；支撑件(20)的下端与立柱(9)上端通过轴承可转动联接，支撑件(20)支撑上齿轮箱(16)且上齿轮箱(16)的底面固结于支撑件(20)的上表面；垂直布置的下齿轮箱(3)的输出轴通过传动轴(5)穿过立柱(9)的上端面、中心轮(10)和支撑件(20)，与上齿轮箱(16)的输入轴通过万向节(8)相连；固定于纵轴(12)下端的行星轮(11)与中心轮(10)相啮合；纵轴(12)通过轴承垂直固定于齿轮箱上下两个面；蜗杆涡轮e(13)的涡轮固定连接于纵轴(12)的中间位置，蜗杆涡轮e(13)的涡杆与横轴(14)固定联接；蜗杆涡轮f(15)的涡轮与横轴(14)固定联接；横轴(14)通过轴承垂直固定于齿轮箱前后两个面；蜗杆涡轮f(15)的涡杆与上齿轮箱的水平输出轴(6)同轴固定连接；上齿轮箱的水平输出轴(6)通过法兰(7)与风扇叶片(17)固结；攀梯(19)与立柱(9)平行固定连接，且位于背对传动输入装置(1)的立柱(9)一侧；所述风机叶片的转轴沿水平方向下倾8°~12°。
所述风机叶片转动的转速范围为400 rpm~580 rpm。
所述风机叶片往复公转的周期范围为2.5 min~4 min。
动力输入装置的功率范围为45 KW~90 KW，安装于所述立柱下端旁边的地面上，所述动力输入装置可为内燃机或电动机。
所述风机叶片为轴流风机叶片，叶片直径范围为4 m~6.2 m。
所述风机叶片的安装高度范围为8 m~12 m。
本发明的工作过程：启动动力输入装置(1)，通过联轴器(2)带动下齿轮箱(3)的输入轴转动，通过下齿轮箱(3)中的一对锥齿轮实现下齿轮箱(3)的输出轴转速的改变，然后通过万向节a(4)、传动轴(5)以及万向节b(8)带动上齿轮箱(16)的输入轴转动，通过上齿轮箱(16)中的一对锥齿轮实现上齿轮箱(16)的水平输出轴(6)转速的改变，进而实现风机叶片(17)的自转；与此同时，上齿轮箱(16)的水平输出轴(6)的转动驱动蜗杆涡轮f(15)，蜗杆涡轮f(15)的转动驱动蜗杆涡轮e(13)，从而驱动行星轮(11)绕着中心轮(10)转动，进而驱动上齿轮箱(16)绕着立柱(9)转动，实现风机叶片(17)360°范围内的往复公转。
本发明具有有益效果：本发明通过下齿轮箱、上齿轮箱、传动轴等部件带动叶片转动，通过蜗杆涡轮、行星轮和中心轮，同时使风机叶片绕立柱进行360°范围内往复公转，实现全方位大面积防霜，可降低单位面积的防霜成本。
 
附图说明
图1是本发明的外观示意图；
图2是本发明的传动系统结构示意图。
图中：1 动力输入装置   2 联轴器   3 下齿轮箱   4 万向节a   5 传动轴   
6 上齿轮箱水平输出轴  7 法兰   8 万向节b    9 立柱    10 中心轮   11 行星轮   
12 纵轴   13 蜗杆涡轮e   14 横轴    15 蜗杆涡轮f    16 上齿轮箱   17 风机叶片   18 基座    19 攀梯    20 支撑件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1和图2所示，将本发明的各部件进行连接组装。
实施例1
以山区坡地的茶园为例。
使用的机械化植物防霜装置的结构和性能参数如下：动力输入装置1为90 KW的变频电机，型号为YVP315M-6，防护等级为IP55；下齿轮箱减速器的传动比为1.64：1；上齿轮箱锥齿轮的传动比为1:1；蜗杆涡轮e的传动比15：1；蜗杆涡轮f的传动比为20：1；风机叶片17的回转直径为6.2 m，转速为580 rpm，风机叶片的公转周期为2.5 min，风机叶片的转轴沿水平方向下倾8°；立柱9采用等径圆柱钢管，外径为50.8 cm，壁厚为8 cm；风机叶片的安装高度为12 m；基座18为混凝土，立柱与基座之间通过螺栓固定联接，基座顶部埋入地下的深度达1.5 m。机械化植物防霜装置安装在坡地茶园的中央位置，当设置在地面的温度传感器探测到地面气温低于温度传感器的设定值时，温度传感器向控制器发讯，控制器自动启动变频电机及风机叶片传动机构，向地面投送风力，风力投送距离在105 m以外，有效防霜面积达50亩以上。
实施例2
以平地地形的茶园为例。
使用的机械化植物防霜装置的结构和性能参数如下：动力输入装置(1)为45 KW的变频电机，型号为YVP315M-6，防护等级为IP55；下齿轮箱减速器的传动比为2.45：1；上齿轮箱锥齿轮的传动比为1:1；蜗杆涡轮e的传动比12：1；蜗杆涡轮f的传动比为15：1；风机叶片(17)的回转直径为4 m，转速为400 rpm，风机叶片的公转周期为4 min，风机叶片的转轴沿水平方向下倾10°；立柱(9)采用等径圆柱钢管，外径为50.8 cm，壁厚为8 cm；风机叶片的安装高度为8 m；基座(18)为混凝土，立柱与基座之间通过螺栓固定联接，基座顶部埋入地下的深度达1.5 m。机械化植物防霜装置安装在茶园的中央位置，当设置在地面的温度传感器探测到地面气温低于温度传感器的设定值时，温度传感器向控制器发讯，控制器自动启动变频电机及风扇传动机构，向地面投送风力，风力投送距离在70 m以外，有效防霜面积达25亩以上。
实施例3
以平地地形的苹果园为例。
使用的机械化植物防霜装置的结构和性能参数如下：动力输入装置(1)为75 KW的变频电机，型号为YVP315M-6，防护等级为IP55；下齿轮箱减速器的传动比为1.69：1；上齿轮箱锥齿轮的传动比为1:1；蜗杆涡轮e的传动比16：1；蜗杆涡轮f的传动比为20：1；风机叶片(17)的回转直径为5.8 m，转速为520 rpm，风机叶片的公转周期为3.5 min；风机叶片的转轴沿水平方向下倾12°；立柱(9)采用等径圆柱钢管，外径为50.8 cm，壁厚为8 cm；风机叶片的安装高度为11 m；基座(18)为混凝土，立柱与基座之间通过螺栓固定联接，基座顶部埋入地下的深度达1.5 m。机械化植物防霜装置安装在苹果园的中央位置，当设置在地面的温度传感器探测到地面气温低于温度传感器的设定值时，温度传感器向控制器发讯，控制器自动启动变频电机及风扇传动机构，向地面投送风力，风力投送距离在85 m以外，有效防霜面积达35亩以上。

Claims (7)

1.一种机械化植物防霜方法，通过驱动风机叶片自转，扰动逆温层冷暖空气对流，提高植物冠层处空气的温度，其特征在于，在风机叶片自转的同时，通过实现风机叶片在360°范围内往复公转，达到大范围防霜。
2.一种实施如权利要求1所述的机械化植物防霜方法的机械化植物防霜装置，包括动力输入装置(1)、下齿轮箱(3)、立柱(9)，下齿轮箱(3)的输入轴通过联轴器(2)与动力输入装置(1)水平连接；其特征在于：中心轮(10)固结于立柱(9)的上端面中心位置，中心轮(10)上端面与上齿轮箱(16)底面之间留有间隙；支撑件(20)的下端与立柱(9)上端通过轴承可转动联接，支撑件(20)支撑上齿轮箱(16)且上齿轮箱(16)的底面固结于支撑件(20)的上表面；垂直布置的下齿轮箱(3)的输出轴通过传动轴(5)穿过立柱(9)的上端面、中心轮(10)和支撑件(20)，与上齿轮箱(16)的输入轴通过万向节(8)相连；固定于纵轴(12)下端的行星轮(11)与中心轮(10)相啮合；纵轴(12)通过轴承垂直固定于齿轮箱上下两个面；蜗杆涡轮e(13)的涡轮固定连接于纵轴(12)的中间位置，蜗杆涡轮e(13)的涡杆与横轴(14)固定联接；蜗杆涡轮f(15)的涡轮与横轴(14)固定联接；横轴(14)通过轴承垂直固定于齿轮箱前后两个面；蜗杆涡轮f(15)的涡杆与上齿轮箱的水平输出轴(6)同轴固定连接；上齿轮箱的水平输出轴(6)通过法兰(7)与风扇叶片(17)固结；攀梯(19)与立柱(9)平行固定连接，且位于背对传动输入装置(1)的立柱(9)一侧；所述风机叶片的转轴沿水平方向下倾8°~12°。
3.一种如权利要求2所述的机械化植物防霜装置，其特征在于，所述风机叶片转动的转速范围为400 rpm~580 rpm。
4.一种如权利要求2所述的机械化植物防霜装置，其特征在于，所述风机叶片往复公转的周期范围为2.5 min~4 min。
5.一种如权利要求2所述的机械化植物防霜装置，其特征在于，动力输入装置的功率范围为45 KW~90 KW，安装于所述立柱下端旁边的地面上，所述动力输入装置可为内燃机或电动机。
6.一种如权利要求2所述的机械化植物防霜装置，其特征在于，所述风机叶片为轴流风机叶片，叶片直径范围为4 m~6.2 m。
7.一种如权利要求2所述的机械化植物防霜装置，其特征在于，所述风机叶片的安装高度范围为8 m~12 m。
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