CN104737848B - 一种卧式旋转立体栽培系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卧式旋转立体栽培系统，包括支撑架和旋转悬挂栽培装置，支撑架上安装有伺服电机，旋转悬挂栽培装置包括旋转框架、第一悬挂式栽培架和第二悬挂式栽培架，每个旋转框架的中间固定安装有旋转轴，旋转轴与伺服电机的输出轴连接；两个旋转框架上端之间通过第一连接横杆固定连接，第一连接横杆和所述第一悬挂式栽培架之间通过挂杆连接，挂杆与所述第一连接横杆转动副连接；两个旋转框架下端之间通过第二连接横杆固定连接，所述第二连接横杆和所述第二悬挂式栽培架之间通过挂杆连接，所述挂杆与所述第二连接横杆转动副连接。本发明优点：一、设备高度远低于立柱栽培设备低，可减轻人工劳动强度；二、设备水平轴旋转，其上栽培物受光均匀。

Description

一种卧式旋转立体栽培系统

技术领域

本发明涉及农业装备领域，特别涉及一种卧式旋转立体栽培系统。

背景技术

立体栽培也叫垂直栽培是立体化的无土栽培，这种栽培是在不影响平面栽培的条件下，向空间发展，充分利用温室空间和太阳能，可大幅提高土地利用率、提高单位面积产量。其中，柱形栽培是一种非常重要的立体栽培形式。立柱栽培是在树立起来的立柱外表面上进行栽培，将栽培从平面发展到立体空间，充分利用温室立体空间，从而大大提高温室单位面积产量，具有巨大的经济效益。但立柱栽培存在着明显的不足：首先，通常温室生产中所用的栽培立柱高度一般在2 米以上，过高的栽培高度导致移栽、收获和管理时的劳动强度巨大，生产效率低下；其次，栽培立柱外表面存在光线照射不到的阴影区，栽培立柱之间也会形成光线遮挡，影响栽培立柱上栽培物的采光，从而导致立柱栽培的栽培物品质无法保证。这些缺点严重制约了立柱栽培技术的推广。因此，研制一种栽培物采光均匀，人工劳动强度低、管理难度小的立体栽培设备对立体栽培技术的推广和应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有立柱栽培设备的不足，提供一种栽培物采光均匀、有效提高温室空间利用率、降低劳动强度且设备高度远低于立柱栽培设备的卧式旋转立体栽系统。

一种卧式旋转立体栽培系统，包括支撑架和旋转悬挂栽培装置，所述支撑架上安装有伺服电机，所述旋转悬挂栽培装置包括旋转框架、第一悬挂式栽培架和第二悬挂式栽培架，所述旋转框架为两个，所述每个旋转框架的中间固定安装有转动轴，所述转动轴的动力由所述伺服电机提供；所述两个旋转框架上端之间通过第一连接横杆固定连接，所述第一连接横杆和所述第一悬挂式栽培架之间通过挂杆连接，所述挂杆与所述第一连接横杆转动副连接；所述两个旋转框架下端之间通过第二连接横杆固定连接，所述第二连接横杆和所述第二悬挂式栽培架之间通过挂杆连接，所述挂杆与所述第二连接横杆转动副连接。

上述方案中，所述转动轴与所述伺服电机之间连接有减速器。

上述方案中，所述减速器和所述转动轴之间通过联轴器连接。

上述方案中，所述减速器为具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器。

上述方案中，所述支撑架上还安装有喷杆，所述喷杆位于所述第一悬挂式栽培架和第二悬挂式栽培架的上方，所述喷杆上均匀布置多个喷头。

上述方案中，还包括一个控制模块，所述控制模块用来控制所述伺服电机和所述喷杆的动作，使得落在所述第一悬挂式栽培架和第二悬挂式栽培架上的喷雾液体的重力能产生一个与所述转动轴转动方向一致的重力合力矩。

上述方案中，所述第一悬挂式栽培架和所述悬挂式栽培架均分为两层，其中上层为镂空结构，下层为轻质塑料薄膜，所述下层与水平面呈3°倾斜角，所述下层下方安装有溢出液收集水箱。

上述方案中，所述支撑架包括支撑腿和水平支撑平台；所述水平支撑平台固定在所述支撑腿之间，所述水平支撑平台上固定安装伺服电机。

本发明的有益效果：(1) 两个悬挂式栽培架在对应两个连接横杆的转动下，能够实现上下循环位置的改变，从而保证栽培物均匀受光，不需要额外补光；（2）悬挂式栽培架的下层与水平面呈3°，借助溢出液收集水箱可收集喷雾时溢出的水并加以循环利用，大幅减少水资源消耗。（3）设备呈空间立体结构，可有效提高温室利用率，增加温室产量；显著降低设备的高度，大幅度减轻人工劳动强度和管理难度。

附图说明

图 1是本发明的结构示意图。

图 2是支撑架的结构示意图。

图 3是旋转框架、转动轴所构成结构的示意图。

图 4是第一悬挂式栽培架的结构示意图。

图 5是支撑架、旋转框架、转动轴、伺服电机、减速器和联轴器的安装位置示意图。

图6 是旋转框架、转动轴和第一连接横杆和第二连接横杆结构示意图。

图中1.支撑架，2.旋转框架，3.转动轴，4-1.第一连接横杆，4-2.第二连接横杆，5.U槽滑轮，6.挂杆，7-1.第一悬挂式栽培架，7-2.第二悬挂式栽培架，8.伺服电机，9.减速器，10.联轴器，11.喷杆，12.喷头，13.溢出液收集水箱，14.控制模块，15.轴承座，16.支撑腿，17.水平支撑平台，18.正方形外框架，19.十字形内框架，20.圆孔，21.上层，22.下层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明的一种卧式旋转立体栽培系统的结构如图1，包括支撑架1，旋转框架2，转动轴3，连接横杆4，U槽滑轮5，挂杆6，悬挂式栽培架7，伺服电机8，减速器9，联轴器10，喷杆11，喷头12，溢出液收集水箱13，控制模块14，轴承座15，支撑腿16，水平支撑平台17，正方形外框架18，十字形内框架19，圆孔20，悬挂式栽培架上层21，悬挂式栽培架下层22，所述喷杆11两端固定安装在所述支撑架1的一侧，所述喷杆11上均匀布置多个所述喷头12。如图2所示，支撑架1包括：支撑腿16和水平支撑平台17；支撑腿16是由三根矩形钢焊接而成的，其中竖直面内的两根内成60°夹角，另一根与竖直面成60°角，支撑腿16之间用矩形钢焊接形成水平支撑平台17用于增加结构强度、刚度，水平支撑平台17上固定安装有伺服电机8和轴承座15，支撑架1安装在旋转悬挂栽培装置两侧。

如图3所示，旋转框架2包括：转动轴3、正方形外框架18和十字形内框架19；转动轴3一端刚性连接在十字形内框架19的中心位置，转动轴3另一端安装在水平支撑平台17上的轴承座15内，正方形外框架18和十字形内框架19刚性连接，正方形外框架18为四根等长的矩形钢焊接而成的，正方形外框架18在四个角上开有圆孔20。第一连接横杆4-1在对应的圆孔20上通过连接螺栓刚性连接两个旋转框架2的上端部，第二连接横杆4-2在对应的圆孔20上通过连接螺栓刚性连接两个旋转框架2的下端部，这样两个旋转框架2、两根第一连接横杆4-1和两根第二连接横杆4-2形成一个长方体结构，两根第一连接横杆4-1和两根第二连接横杆4-2上均匀安装5~6个U槽滑轮5，U槽滑轮5内圈固定安装在两根第一连接横杆4-1和两根第二连接横杆4-2上，挂杆6中间挂在U槽滑轮5的U槽内，挂杆6两端分别勾在第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2两侧的挂钩上（如图4所示），通过挂杆6和U槽滑轮5将第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2吊挂起来，在重力作用下第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2始终保持水平。第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2均分为上层21和下层22两层，上层21为镂空结构，下层22材质为轻质塑料薄膜，下层22设置成与水平方向倾斜3°。对应在第二悬挂式栽培架7-2的地面上安放溢出液收集水箱13，这样下层22收集栽培架上层21溢出的水，并将水引流到溢出液收集水箱13中回收利用，溢出液收集水箱13装有过滤网和排水水管。

如图5所示，伺服电机8安装在其中一个水平支撑平台17上，伺服电机8通过联轴器10和转动轴3相连，伺服电机8与联轴器10之间安装有减速器9，减速器9选用具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器，以防止伺服电机8停机时传动轴3意外转动。控制系统为控制模块14、伺服电机8和喷杆11；控制模块14连接伺服电机8和喷杆11，控制模块14通过控制伺服电机8的转动进而控制旋转悬挂栽培装置的转动，控制模块14控制所述喷杆11上喷头12的喷雾。控制模块14控制所述伺服电机8的启/停、转速和转向，控制模块14控制所述喷头12开始或停止喷雾。

当控制模块14控制所述喷头12喷雾时，此时控制模块14同时控制伺服电机8的转向，使得落在第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2上的喷雾液体的重力能产生一个与转动轴3转动方向一致的重力合力矩。这样可以促进转动轴3转动，从而降低伺服电机8的消耗。控制模块14可调节设置伺服电机8转动参数来控制第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2连续转动或者间歇转动，也可以控制喷头12喷雾时间实现自动化喷雾作业。

本发明的工作过程为：当卧式旋转立体栽培系统工作时，控制模块14控制伺服电机8转动，经减速器9减速后带动旋转框架2、第一悬挂式栽培架7-1、第二悬挂式栽培架7-2组成的旋转悬挂栽培装置围绕转动轴3做圆周运动，在控制模块14控制下旋转框架2的转动形式有匀速转动和定角度间歇转动；第一悬挂式栽培架7-1、第二悬挂式栽培架7-2通过挂杆6连接在U槽滑轮5上分别吊挂在第一连接横杆4-1和第二连接横杆4-2下方，通过挂杆6和U槽滑轮5的转动副作用实现第一悬挂式栽培架7-1、第二悬挂式栽培架7-2交替上下位置的改变；以保证第一悬挂式栽培架7-1和第二悬挂式栽培架7-2上的栽培物在上下位置交替过程中的均匀受光和被喷雾；喷雾溢出的被悬挂式栽培架下层22收集并引流至溢出液收集水箱13中。当控制模块14控制所述喷头12喷雾时，此时控制模块14控制伺服电机8的转向受到限制，必须使得落在悬挂式栽培架7上的喷雾液体的重力能产生一个与转动轴3转动方向一致的重力合力矩。不喷雾时，旋转方向不受限。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种卧式旋转立体栽培系统，包括支撑架（1）和旋转悬挂栽培装置，所述支撑架（1）上安装有伺服电机（8），其特征在于，所述旋转悬挂栽培装置包括旋转框架（2）、第一悬挂式栽培架（7-1）和第二悬挂式栽培架（7-2），所述旋转框架（2）为两个，每个旋转框架（2）的中间固定安装有转动轴（3），所述转动轴（3）的动力由所述伺服电机（8）提供；两个旋转框架（2）上端之间通过第一连接横杆（4-1）固定连接，所述第一连接横杆（4-1）和所述第一悬挂式栽培架（7-1）之间通过挂杆（6）连接，所述挂杆（6）与所述第一连接横杆（4-1）转动副连接；两个旋转框架（2）下端之间通过第二连接横杆（4-2）固定连接，所述第二连接横杆（4-2）和所述第二悬挂式栽培架（7-2）之间通过挂杆（6）连接，所述挂杆（6）与所述第二连接横杆（4-2）转动副连接；所述支撑架（1）上还安装有喷杆（11），所述喷杆（11）位于所述第一悬挂式栽培架（7-1）和第二悬挂式栽培架（7-2）的上方，所述喷杆（11）上均匀布置多个喷头（12）；还包括一个控制模块（14），所述控制模块（14）用来控制所述伺服电机（8）和所述喷杆（11）的动作，使得落在所述第一悬挂式栽培架（7-1）和第二悬挂式栽培架（7-2）上的喷雾液体的重力能产生一个与所述转动轴（3）转动方向一致的重力合力矩。

2.根据权利要求1所述的一种卧式旋转立体栽培系统，其特征在于，所述转动轴（3）与所述伺服电机（8）之间连接有减速器（9）。

3.根据权利要求2所述的一种卧式旋转立体栽培系统，其特征在于，所述减速器（9）和所述转动轴（3）之间通过联轴器（10）连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种卧式旋转立体栽培系统，其特征在于，所述减速器（9）为具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器。

5.根据权利要求1所述的一种卧式旋转立体栽培系统，其特征在于，所述第一悬挂式栽培架（7-1）和所述第二悬挂式栽培架（7-2）均分为两层，其中上层（21）为镂空结构，下层（22）为轻质塑料薄膜，所述下层（22）与水平面呈3°倾斜角，所述下层（22）下方安装有溢出液收集水箱（13）。

6.根据权利要求1所述的一种卧式旋转立体栽培系统，其特征在于，所述支撑架（1）包括支撑腿（16）和水平支撑平台（17）；所述水平支撑平台（17）固定在所述支撑腿（16）之间，所述水平支撑平台（17）上固定安装伺服电机（8）。