一種溫室大棚推拉式放風(fēng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

張亞新，郭愛民

（1.赤峰學(xué)院 建筑與機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000；2.八里罕子蒙中學(xué)，內(nèi)蒙古 赤峰 024231）

日光溫室大棚又稱暖房.能透光、保溫或加溫，在不適宜植物生長(zhǎng)的季節(jié)，能提供生育期和增加產(chǎn)量，多用于低溫季節(jié)喜溫蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等，現(xiàn)在北方農(nóng)村比較普及的溫室大棚是典型的日光溫室（如圖1所示）[1]，即前坡面夜間用草簾覆蓋，東、西、北三面為圍護(hù)墻體的單坡面塑料溫室，其中前屋面是溫室的全部采光面，白天采光時(shí)段前屋面只覆蓋塑料膜采光，當(dāng)室外光照減弱時(shí)，及時(shí)用活動(dòng)草簾覆蓋塑料膜，以加強(qiáng)溫室的保溫[2].

圖1 日光溫室大棚

在溫室大棚種植過程中，若大棚內(nèi)溫度超過植物生長(zhǎng)的最佳溫度時(shí)，則可以掀開頂部塑料覆蓋膜降低溫度.近年來這種日光溫室大棚得到了飛速發(fā)展，但是在溫室大棚推廣過程中也遇到了一些問題，其中放風(fēng)機(jī)構(gòu)就是主要問題之一，雖然已經(jīng)有了先進(jìn)的智能溫室，但這種生產(chǎn)成本太高，前期投入太大的溫室并不適合于北方干寒地區(qū)廣大農(nóng)村地區(qū)以家庭為單位的生產(chǎn)形式[2]，因此設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易的、經(jīng)濟(jì)的、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的電動(dòng)推拉式放風(fēng)裝置.

1 總體設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)溫室大棚通過放風(fēng)的方式均勻的降低溫室內(nèi)部溫度，達(dá)到溫室植物生長(zhǎng)的最佳溫度.因此，溫室大棚放風(fēng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：通過對(duì)溫室覆蓋膜的推拉，實(shí)現(xiàn)溫室放風(fēng)口的可控性，并且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.

根據(jù)以上的要求和目標(biāo)，溫室大棚推拉式放風(fēng)口的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一端與電動(dòng)伸縮桿相連，另一端與放風(fēng)口骨架相連；放風(fēng)口塑料膜的一邊剪裁成與放風(fēng)骨架形狀一致并蒙蓋固定在放風(fēng)骨架上，另外三邊與溫室大棚覆蓋塑料膜密封連接，同時(shí)將兩膜重合的部分進(jìn)行粘合.當(dāng)電動(dòng)伸縮桿接通電源時(shí)，伸縮桿帶動(dòng)放風(fēng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將推力傳遞到放風(fēng)骨架，放風(fēng)骨架在推力的作用下產(chǎn)生變形同時(shí)帶動(dòng)放風(fēng)口塑料膜運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)放風(fēng)口的快速開合，達(dá)到溫室大棚按要求降低溫度的目的.如圖2所示.

圖2 推拉式放風(fēng)機(jī)構(gòu)

為了使溫室大棚在放風(fēng)降溫的過程中不產(chǎn)生較大的溫差，在溫室大棚頂端每間隔20米安裝一套該裝置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)溫室大棚的同步降溫.

2 具體實(shí)施方式

溫室大棚推拉式放風(fēng)機(jī)構(gòu)包括：電動(dòng)伸縮桿、放風(fēng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、放風(fēng)口骨架和放風(fēng)口塑料膜.具體實(shí)施方式如下所述.

如圖 2所示，電動(dòng)伸縮桿（1）、放風(fēng)口骨架（3）分別連接在放風(fēng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（2）的兩端.由于連接不需要傳遞過大的力和扭矩，只需采用簡(jiǎn)單的鉸鏈連接.

圖3 放風(fēng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

在圖3所示的放風(fēng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，支撐底座（2-2）與支撐連接滑動(dòng)軸承（2-1）共同構(gòu)成了一個(gè)固定支點(diǎn)，傳力桿（2-3）與支撐連接滑動(dòng)軸承（2-1），與支撐底座（2-2）共同組成了一個(gè)費(fèi)力杠桿，用來傳遞電動(dòng)伸縮桿（1）的推力傳遞到推動(dòng)桿（2-4）上，動(dòng)力移動(dòng)距離約為阻力移動(dòng)距離的十分之一，彌補(bǔ)了電動(dòng)伸縮桿伸縮距離短的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)伸縮桿（1）對(duì)放風(fēng)骨架（3）的長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng).

在圖4所示的放風(fēng)骨架圖中，將放風(fēng)口骨架（3-1）固定在兩個(gè)骨架支撐桿（2-2）（2-3）一側(cè)的鐵環(huán)內(nèi)，并且能在兩個(gè)骨架支撐桿（2-2）（2-3）的鐵環(huán)內(nèi)按放風(fēng)口骨架（3-1）軸線方向滑動(dòng).放風(fēng)口骨架采用橫截面為圓形、塑性好的粗鋼絲制成直徑為30米，弦長(zhǎng)為18米的圓弧.兩個(gè)骨架支撐桿（2-2）（2-3）安裝在溫室大棚覆蓋塑料膜的上頂邊緣端.

圖4 放風(fēng)骨架

在圖5所示的實(shí)施例中，將放風(fēng)口塑料膜（4）的一邊剪裁成與放風(fēng)骨架（3-1）形狀一致并蒙蓋固定在放風(fēng)骨架（3-1）上，另外三邊與溫室大棚覆蓋塑料膜（5）密封連接，同時(shí)將放風(fēng)口塑料膜（4）和溫室大棚覆蓋塑料膜（5）重合的部分進(jìn)行粘合.放風(fēng)口塑料膜（4）采用膜厚為0.2毫米的聚乙烯普通膜，無色透明，使用壽命約為半年，與溫室大棚覆蓋塑料膜（5）使用的普通膜壽命一致，一起更換.放風(fēng)骨架（3-1）在推動(dòng)桿（2-4）的推動(dòng)下產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)帶動(dòng)放風(fēng)口塑料膜（4）的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)放風(fēng)口（6）的開合.實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室大棚溫度的降溫控制.

圖5 放風(fēng)口

3 結(jié)論

本實(shí)用新型的有益效果是，采用電動(dòng)推拉桿為動(dòng)力，放風(fēng)骨架帶動(dòng)覆蓋塑料膜運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)放風(fēng)口開合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉.通過在寧城縣大棚示范村的一個(gè)短棚上兩個(gè)月的試用，基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且使用方便、省時(shí)省力、控制溫度理想，因此便于在農(nóng)村種植戶中普及.

〔1〕畢玉革,麻碩士等.北方干寒地區(qū)日光溫室CO2預(yù)測(cè)模型建立與冬季試驗(yàn) [J].農(nóng)業(yè)機(jī)械報(bào),2010,12(6).

〔2〕張亞新,曹萬蒼.日光溫室大棚自動(dòng)卷簾系統(tǒng)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2012,10(5).

〔3〕焦有宙,柴立龍，等.溫室3P3R機(jī)械臂系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械報(bào),2012（5）.

〔4〕馬承偉,張曉蕙，等.地源熱泵溫室降溫系統(tǒng)的試驗(yàn)研究與性能分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008（12）.

〔5〕蘇德榮,陳勇，等.日光溫室柔性蓄水池設(shè)計(jì)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2000（1）.

〔6〕宋占軍.五連拱溫室的結(jié)構(gòu)計(jì)算[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),1998（12）.