日光溫室雙動式單軸牽引型卷卷機的研制

日光溫室雙動式單軸牽引型卷卷機的研制

0符合生產(chǎn)要求針對目前日光溫室發(fā)票機的問題，開發(fā)了日光溫室單軸導向第一卷機。該機型有效地解決了目前應用的卷簾機存在的諸多缺點,實現(xiàn)了精確的自動控制,能夠適應多變的氣候條件,使用方便、工作性能可靠、成本低,迎合了廣大農民及溫室農業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的需求。1確定單軸牽引型卷放閘機作為最終設計方案比較國內外多種卷簾機,牽繩式卷簾機優(yōu)點較多。該種機型不僅能夠滿足降低勞動強度的基本要求,還能實現(xiàn)限位自停功能,且具有電動、手動兩種工作方式,便于實現(xiàn)溫室的自動控制。同時,結合目前我國日光溫室大棚的發(fā)展現(xiàn)狀,在充分聽取廣大日光溫室大棚用戶的實踐以及建議的基礎上,確定了具有電動、手動兩種工作方式及限位自停功能的單軸牽引型自動控制卷簾機作為最終設計方案。單軸牽引型卷簾機組主要適用于較短的單坡面結構溫室,以電機作為主動力源,停電、無電可通過人力手動完成卷放簾工作,從而達到設計目的。針對目前日光溫室單軸牽引型卷簾機存在的問題,對整體結構及自動控制系統(tǒng)進行了改進,使該溫室卷簾機不僅能夠滿足降低勞動強度的基本要求,還能對溫室環(huán)境的光照強度、溫度以及卷、放簾位置、人工干預等進行實時監(jiān)控,實現(xiàn)了卷簾機的微機自動控制。2主要設備的設計2.1草傘上限位所需輸入功率根據(jù)卷簾機組的工作要求:載荷變化較平穩(wěn)、工作時間不長、啟動頻率低等特點,選用Y系列全封閉自扇冷式電動機。根據(jù)受力分析,工作機在草簾上限位所需輸入功率最大。初步計算草簾處于此位置時的工作拉力,根據(jù)初步選定的卷繩器直徑以及卷簾時間,計算出工作機轉矩及卷繩軸速度。由此可確定工作機所需輸入功率0.45kW。由于傳動裝置采用單級蝸桿帶自鎖減速器,可以確定傳動裝置總的傳動效率,由此可以計算出電機的輸出功率為1.16kW。故選用Y90L-4型電機,其性能參數(shù):輸出功率為1.5kW,輸出轉速為1400r/min。2.2傳輸設備的設計和計算2.2.1一級減速和二級減速動力從電動機輸出,通過皮帶輪(軸1)進行一級減速,通過蝸桿、蝸輪(軸2)進行二級減速,最后將動力傳遞給工作軸。傳動裝置主要參數(shù)計算結果,如表1所示。2.2.2帶輪及帶桿設計1)V帶傳動計算及帶輪結構設計。選取A型V帶,帶的根數(shù)為3根,中心距a=344.1mm。選取A型V帶帶輪,小帶輪選實心式V帶輪,大帶輪選腹板式V帶輪。2)蝸輪、蝸桿設計計算。中心距為85mm,蝸桿頭數(shù)為1,選用40Cr表面調質處理。蝸輪頭數(shù)為50,選用材料為CuAl10Fe3。經(jīng)校核其接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度、抗膠合能力均滿足設計要求。2.3旋轉式機構的傳動發(fā)生特殊情況(如停電)時,可采用手動人工操作卷簾、放簾。動力從搖把經(jīng)鏈條傳入減速器,從而帶動工作機軸轉動。鏈條傳動的主要優(yōu)點是:平均傳動比準確,中心距可取大些;傳動效率高;不需張緊力,作用在軸上的載荷小。旋轉式控制器的適宜操縱力,依據(jù)人機工程學原理進行確定。鏈條傳動的傳動比為0.29,減速器的傳動比為73.26。若手輪轉速為45r/min,可計算出工作機軸轉速為2.12r/min。按標準選用鏈條:鏈號08A,節(jié)距為12.70mm。2.4卷繩軸、卷繩器整機底座及支架的組合方式采用無氣體保護的電弧焊,材料為熱軋等邊角鋼,采用螺栓固定方式。電機底座及支架要求電機能夠靈活地移動并且張緊V帶,故采用浮動式電機底座。電機座支架下端用地腳螺栓固定在水平水泥面上,上端與電機底座鉸接,利用電機自重張緊V帶,便于摘卸V帶。卷繩軸(牽引軸)主要作用是:傳遞卷簾機組輸出轉矩,拉動卷簾繩,將草簾掀起;反轉松動卷簾繩,草簾靠自重作用下落,完成覆蓋作業(yè)。減速器輸出端通過萬向聯(lián)軸器、中間軸與卷繩軸聯(lián)接。卷繩軸沿溫室縱長方向通過軸承座,軸承座支架固定在溫室頂部。卷簾桿主要作用是固定草簾下端,使其能夠整體卷放。技術要求:一是各管間焊接聯(lián)接,總長50m;二是卷簾桿外壁每隔400mm焊接小環(huán),用以固定草簾;三是整桿涂防銹漆。卷繩器的主要作用是:固定卷簾繩一端,防止松脫;卷繞拉繩,防止繩子亂繞。3螺栓和卷繩安裝總體裝配技術要求:一是此機構適于水泥結構溫室,安裝于溫室頂部;二是澆鑄水泥平臺要求有高的水平度,地腳螺栓筑于水泥平臺內,各組地腳螺栓按要求保持在同一平面內,誤差不大于5mm;三是安裝卷簾繩時應將各繩的松緊度調整一致,并將繩子兩端固定好,以免亂繩;四是卷簾機經(jīng)常使用在寒冷季節(jié),故減速機的潤滑油應選用凝點較低的蝸桿、蝸輪潤滑油,以保證卷簾機正常工作;五是減速機的齒輪及軸承內潤滑脂應在每年使用期內更換一次。4適時增加光照,采用光溫、評論員的方法來模擬采用微機自動控制卷、放簾可以實現(xiàn)溫室大棚的管理自動化,便于與其它自動控制部分組成溫室自動控制系統(tǒng),可以有效地解決人工操作的盲目性、低效性。另外,大棚內的日照時間,隨栽培季節(jié)而發(fā)生變化。采用微機系統(tǒng)自動控制卷放簾,可以實現(xiàn)精確控制,使光照時間優(yōu)化。在冬季和早春,為了保溫和防止低溫危害,有時日落前要放簾,日出后也不能馬上卷簾,日照時間只有6~7h。如果光照時間短、強度弱,會大大減弱蔬菜的光合作用時間和強度,對作物生長不利。冬季的蔬菜大棚,卷簾過早易使蔬菜受低溫冷害,過晚則減少光照時間。在短光照季節(jié),增加上午采光是很重要的。一般卷放簾的原則是:若卷簾后棚內溫度短時下降1℃左右,隨后溫度迅速上升,此時適宜卷簾;放簾前要看當時的氣溫狀況,若光照好、溫度高,可以遲些放簾,以增加光照時數(shù),否則應早些放簾。采用光溫控大棚卷簾機可以實現(xiàn)自動控制卷放簾,促進作物生長。對于各種大棚蔬菜、花卉、苗圃的種植,可自動光控、溫控及手控卷簾。其主要由光溫控集成器件來控制電機的運轉狀態(tài),并由此帶動相應的執(zhí)行機構來收放棚簾。來自溫度、光強傳感器、紅外反射開關TX05D的輸入信號將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)調理電路、A/D轉換傳入單片機,在單片機內部完成相應的數(shù)據(jù)處理后輸出脈寬調制(PWM)信號控制電動機的運轉,從而實現(xiàn)了自動控制(如圖1所示)。該機構加裝了紅外到位安全控制裝置,它可使保溫簾卷到最高極限位置或者最低極限位置時自動停機,從而確保安全。紅外控制電路主要采用了TX05D型紅外反射開關,它內部采用了低功耗器件和抗干擾電路,所以工作穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)良。其內部包含了紅外線發(fā)射、接收及信號放大與處理電路,能夠以非接觸形式檢測出前方一定范圍內的人體或物體,并轉換成高電平信號輸出。TX05D模塊內部向外發(fā)射出頻率約為40kHz的調制紅外線,一旦有物體或人體位于有效探測距離內,紅外線即被反射回一部分,經(jīng)接收管接收并轉換成同頻的電信號后,由模塊內部電路進行放大、解調、整形、比較處理,最后從OUT端輸出高電平信號,經(jīng)轉換后輸入單片機進行處理,從而實現(xiàn)上、下限位的自動控制。5日光溫室的節(jié)能技術1)雙動式單軸牽引型卷簾機的設計,有效地解決了目前日光溫室大棚卷簾機存在的問題。2)該機型設