温室卷帘机构设计-开题报告.doc

1、开题报告题目温室卷帘机构设计学生姓名、学号专业指导教师姓名职称一 研究的背景、意义 温室的自然通风设备是一个极其复杂的过程，这一过程取决于温室的所有参数（额定值，位置和窗户的几何形状以及漏孔面积等等）和外部环境条件。这种现象持续不断的利害关系会导致自然通风设备在质量和能量上的不平衡，并进一步严重影响室内环境。 自从1954年Morris和Neale 第一次对温室开窗设备中的自然通风设备进行实验性研究以来，人们越来越多地考虑到潜在的物理现象对通风设备影响。几十年后，Baiely和Cotton以及Miguel以及其他的实验论证了在植物和温室顶棚之间使用遮阳网的潜在好处。近期以来，在开窗设备5处采用

2、幕帘下是为了防止昆虫进入，这样即可减少用化学杀虫剂。所以，幕帘表面的气流研究同样是一门重要的课题。现有的对这个课题的分析方法大致可以分为以下两种：（1）：经验主义和半经验主义的研究方法研究穿过和幕帘的气流。（2）：以流体机械公式为指导数字化的解决问题。 属于第一种类型的所有模式基于的理论思想是在气流与驱动气流循环运动的潜在物之间有一种简单的非线性关系。这种分析认为温室室内的空气是不可压缩的，这一分析纯碎根据经验或贝努利方程所得。尽管简单的假设是与具体实验下得到的改正系数结合在一起的，还是大大限制了这项研究成果的有效范围。 第二种模式中，采用一种数字化模拟程序来解决惯性方程，动能和能量方程，决定

3、速度，温度及压力和温室内最终气流循环模式。世界各国的现代温室，于20世纪60年代逐步完善并快速发展。第二次世界大战后，各国都致力于自身的经济发展。因此，经济迅速恢复和快速发展，人们的生活质量大幅度提高，对农产品提出了更高的要求；随着科学技术的进步和工业水平的提高，也加快了农业的工业化进程，设施农业应运而生，在全球迅速崛起，并形成资金、技术劳动力密集型的高新技术产业，也是当今世界最具活力的产业之一，现代温室也随之快速发展。从国内外现代设施园艺发展情况来看，特别是发达国家，现代温室大多以大型连栋温室为主，其中塑料薄膜温室约60万公顷（含中国的日光温室及塑料大棚），主要分布在亚洲；玻璃温室约4万公顷

4、，主要分布在欧洲；新型覆盖材料聚碳酸酯板温室近几年来有较快发展，目前约有1万公顷，零星分布于世界各国。 荷兰是世界上温室产生最发达的国家，其温室以大型玻璃温室为主体，现有大型连栋玻璃温室面积1.0*104hm2，约占世界玻璃温室的1/4，居世界之首。其中花卉栽培面积为5000hm2,蔬菜栽培面积为5000hm2。荷兰温室生产水平很高，如番茄的生产，20世纪80年代初以来其产量提高很快，每平方米番茄年产量1970年为20kg左右，80年代后期超过40kg，现在达到50-60kg。其主要原因是：无土栽培的普及，高产品种的开发，增加温室高度而改善了栽培环境，计算机应用的普及，施肥和环境管理的改善，利

5、用昆虫授粉和利用昆虫天敌治理虫害等。荷兰全国每年花卉出口收入达15亿美元。蔬菜出口收入达10亿美元。其全自动化温室成套设备在世界上享有很高的声誉. 我国现有现代化的大型连栋温室大棚面积近200hm2，其中，由我国自行设计和建造的有50hm2，自荷兰、美国、以色列、日本、韩国、法国、西班牙等11个国家和地区引进的现代化温室140hm2以上，其中大型连栋充气大棚约占2/3，玻璃温室占1/3。大型现代化温室及大棚南方多用于花卉栽培，而北方以蔬菜为主，部分用于栽培苗木。 引进国外的玻璃温室骨架多采用双层面式钢骨架，而塑料薄膜连栋充气温室，采用圆弧拱顶结构，有的可将部分拱顶开作天窗。除日本的连栋大棚高度

6、为3.5 m较矮以外，其他国家的连栋温室、大棚一般高达5-6.5m，结构高大；因温室、大棚要常年处在高温高湿条件下，对骨架材料不仅要求强度高，而且要耐蚀性好，要热镀锌或进行防绣处理，温室大棚的立柱及拱架粗度为50-75mm间，壁厚达3mm以上。引进的温室其连栋大棚的结构也有所不同。我国温室发展迅猛，但由于冬季温度低，日照时间短，成为发展温室的两大自然障碍。日光温室在寒冷的冬季必须在透明物上覆盖保温材料，从而解决温度低，日照时间短的问题。卷帘机构就成为温室发展不可或缺的设备。卷帘是温室的通风换气和温度调节装置之一。温室的迅猛发展对之配套的卷帘装置提出了新的要求。以往卷帘虽要人工干预手动控制，能实

7、现任意开度控制，但其低效率和高劳动强度严重影响作业质量。现在的卷帘机构可由计算机自动控制，能实现开启或关闭两种状态。结合两种控制的优点，计算机控制并可实现任意开度的卷帘装置成为今后的发展趋势。国内外现有的卷帘机构大体可分为手摇式和电动式。由于经济，技术等条件的制约，手动卷帘机构和机动卷帘机构在国内的温室栽培中都受到广泛运用。卷帘机构主要分为：（一）.手摇卷帘机：最初的卷帘设备是人工的，称为手摇卷帘机。人力卷帘机以缠绕式为主。 主要是根据保温被的巻铺原理，在保温被的下端横向固定一根铁管作为卷帘轴， 在轴的两端安装卷帘机构。通过摇转绕线轮，钢索牵引卷帘轮转动，即可实现卷帘; （二）.电动卷帘机：电

8、动卷帘机的种类很多，根据传动方式的不同就可分为V带传动，齿轮传动，滑轮移动等卷帘机。从工作原理区别，电动卷帘机可分为以下几种： 1.单轴牵引型卷帘机：该机由卷帘机组、牵引轴、轴承座、轴承支架、牵引绳、卷帘杆等构成。卷帘机组固定安装在温室顶部的一端，包括三相电动机与蜗轮传动减速器。减速器的输出轴为单头，与牵引轴相联。牵引轴沿温室纵长方向通过轴承座、轴承支架固定在温室顶部。牵引绳呈对折状，其1/2长度铺压在草帘之下，此段的绳头拴系在温室顶端，另1/2长度位于草帘之上，其绳头按一致的旋向缠绕在牵引轴上，并通过绳卡将绳头固定在牵引轴上。草帘的上端被固定在温室顶部，下端与卷帘杆固定在一起。按动卷帘机控制

9、开关的按钮，令卷帘机组驱动牵引轴转动，随着牵引绳在牵引轴上被缠绕的圈数增多，牵引绳对折于草帘上、下方的长度不断缩短，草帘即被平稳地沿棚面向上拉动卷起。反之，令卷帘机组驱动牵引轴反向转动，使牵引绳在牵引轴上缠绕的回数减少，牵引绳对折于草帘上、下方的绳长增加，在被卷草帘自重的作用下，草帘逐渐沿棚面向下展开，直至完全将温室棚面覆盖。由于减速器为单头蜗杆减速器，其输出轴具有自锁功能，因此牵引轴可在任意转动位置锁止，被卷动的草帘亦可在揭启的任意位置上停滞静止。为防止因偶然停电而影响保温帘的正常揭启、覆盖作业，同时兼顾某些地方使用三相电源不便，减速器的输入轴设为双头，除一头与电机相联外，另一头可联结手轮。

10、在停电或无电源的情况下，通过转动手轮操纵卷帘机组运转，即可使保温帘得以揭、盖。手轮以辅助劳力即可轻松摇动，以此操纵整栋温室。单轴驱动的牵引型卷帘机主要适于长度为60米以内的单坡面温室应用。2.双轴牵引型卷帘机：该机的机构和工作原理与单轴驱动牵引型卷帘机相似，不同点在于：其蜗轮减速器的输出轴为双头，使用时固定安装在温室顶部的中央（图2.3），两输出轴分别与两边的牵引轴联接，并驱动其对牵引绳进行牵引或放松动作。这种双轴驱动牵引型卷帘机适合长度为120米以内的单坡面温室应用。 以上两种形式卷帘机构简单、造价低廉、工作性能可靠。但是，由于其卷帘机组、牵引轴等主要工作部件须安装固定于温室顶部，因而对温室

11、顶部建筑结构极其强度有一定要求，同时对安装的技术也相对较高。3.自驱动型卷帘机：该机由卷帘机组、卷帘杆、压铁、伸缩支杆和铰接支座等构成（图2.4）。卷帘机组固定在伸缩支杆上端的机座上，减速器的输出轴通过法兰盘与横贯温室全长的卷帘杆相联，卷帘杆全长上均匀地设有螺孔。保温帘的上端固定在温室顶部，下端通过螺栓与压铁被压紧在卷帘杆上。按动卷帘机控制开关的按钮，卷帘组即直接驱动卷帘杆转动。当驱动卷帘杆沿棚面向上方转动时，卷帘杆即带动保温帘边自卷边向上滚动，由于支撑卷帘机组的伸缩支杆的长度可随卷帘机组位置变动而自由变化，因此卷帘机组亦随之上升，从而使保温帘揭启。反之，令卷帘机驱动卷帘杆反向转动时，保温帘则

12、在自重作用下沿棚面向下方滚动，使其重新恢复到覆盖状态。 与牵引型卷帘机相比，这种自驱动型卷帘机的构造更为简单。特别是它无须在温室顶部安装任何附属构件，因而不仅对温室顶部的建筑结构与强度无特别要求，而且安装施工亦非常方便、快捷。但是，自驱动型卷帘机要求减速器的传动比较大，一般为1：300左右，减速器设计一般为二级传动，故成本略高。4.双向牵引型卷帘机：对于棚面坡度平缓（小于10度）的温室，当需要保温帘由卷起状态向下翻滚，展开到覆盖状态时，仅依靠保温帘的自重是难以实现的。另外，对于具有后坡，并且后坡亦以保温帘覆盖的温室，欲将保温帘从后坡底部由卷起状态向上翻滚展开时，不借助外力更是不可能的。因此，这

13、些情况下须采用双向牵引型卷帘机，即保温帘由卷起状态向覆盖态翻滚展开时，也利用动力和牵引绳作反向拉动。双向牵引型卷帘机与其它形式卷帘机的区别在于，它在温室的前沿多设置若干组滑轮和反拉牵引绳等构件。反拉牵引绳的一端拴系于保温帘最下部，另一头按正拉牵引绳相反的旋向缠绕固定在牵引轴上。当保温帘卷起时，反拉牵引绳在牵引轴上缠绕的圈数随牵引轴转动而减少。其下端则随保温帘卷动而卷夹在保温帘各层之间，并向上卷动。当虽要保温帘翻滚展开时，则驱动减速器反转，使正拉牵引绳在牵引轴上的缠绕圈数逐圈减少，而反拉牵引绳在牵引轴上缠绕圈增多，反拉牵引绳即通过滑轮而拉动保温帘反向翻滚，从而实现展开。二 课题研究的基本内容、重

14、点难点及要解决的主要问题2.1基本内容 大体思路是设计一种启动装置能与卷轴同步升降的自驱动卷帘机。卷轴从下往上卷动，因为缠绕在卷轴上的透明幕帘（多用薄膜）的上端粘结在温室侧墙顶端，承受了作用力，卷轴就不会明显弯曲（少许的弯曲是在误差范围内的）。同步升降卷帘机主要包括：启动装置（电动机），传动装置（减速器，联轴器传动），执行装置（卷轴）以及同步升降配套装置（固定导轨，钢丝等）。2.2主要问题 牵引型卷帘机的启动和传动装置一般装在温室顶部，对温室的顶部的建筑结构和强度要求很高，锯齿形温室不太适用。不选用牵引型卷帘机的主要原因还不仅仅以上的问题。首先，60米长的卷帘轴可由10根标准镀锌钢管（自来水管

15、）焊接而成，但牵引型卷帘机构中卷轴位于顶端，是完全受力杆，所以不可避免会出现中间下凹的情况。其次，传动机构的安装也是一个问题。从减速机构到卷帘轴的传动无法实现。如果将链轮安装在卷帘轴的最外端又会出现第一种情况的问题。关键就在于无法在旋转的卷帘轴的任何部位加一个支承。第三，也是最关键的问题。因为该温室没有坡度，在这种温室上安装牵引式卷帘机构根本就不能实现薄膜上卷的动作。三 课题研究计划与写作提纲(1) 设计步骤：调研收集设计资料根据所给定的参数制定总体设计方案完成总装图及部装图完成零件图编写设计说明书。(2)20*年 2月20日-20*年 2 月 26 日：下达设计任务书，明确任务，熟悉课题，收

16、集资料，上交外文翻译、参考文献和开题报告。20*年 2 月 27 日-20*年4 月 15 日：制定总体方案，绘制总装图草图。20*年4月16 日-20*年 5月 27日：修改并完成总装图及部装图，完成有关零件图的设计。20*年 5 月28日-20*年 6 月5 日：编写设计说明书20*年 6月 6日-20*年6 月 8 日：准备答辩四 参考文献 1.周长吉主编.现代温室工程.北京:化学化工出版社,2003 2.王耀林等主编.设施园艺工程技术.郑州:河南科学技术出版社,2000,10 3.刘步洲等主编.蔬菜塑料大棚的机构和性能.上海:上海科学技术出版社,1982.9 4.冯广和主编.设施农业技术.北京:气象出版社,1997.12