專利名稱：日光溫室加氈機構自動控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及日光溫室自動化草氈啟閉機構的設計及裝置。
隨著人類生活水平的不斷提高，人們對蔬菜的四季均衡需求量日趨擴大。為了適應大范圍、大規(guī)模溫室種植需要，有必要實現(xiàn)溫室的自動化管理。特別是溫室頂棚上方的保溫草氈，在低溫嚴寒季節(jié)，為了滿足晝夜生長的不同需求，要求每日必須頻繁揭蓋。尤其是在個體規(guī)模化管理時，此項勞動更是令人頭疼，累人且耗時長，前后揭蓋一次需數(shù)小時，將會極大程度地造成溫室不同區(qū)域的保溫受光程度不均衡。特別是在日氣候變化不定的日子里，此道工序更是令人力不從心，好些人往往干脆蓋棚不開，以致引起缺光性生理饑餓，造成死秧、落花、落果等現(xiàn)象，從整體上影響溫室的生產效益！盡管目前有些新型溫室在其內部空間采用了雙層簾或二層幕來代替?zhèn)鹘y(tǒng)頂棚上置式草氈，具有易實現(xiàn)自動化輕巧控制等優(yōu)勢，但卻由于使用環(huán)境條件苛刻，存在對大棚種類、空間結構、框架設計提出新要求等技術設施局限性，不適于現(xiàn)有廣大農村傳統(tǒng)溫室中普遍推廣采用。所以目前大多地方仍采用人工揭蓋草氈方式，難以實現(xiàn)自動化管理。
本實用新型目的是要克服上述缺陷，提供一種最具普及性的廉價自動化草氈啟閉機構。
本實用新型之目的是這樣實現(xiàn)的，為了讓草氈適宜機械化控制操作并簡化設計，便于快捷操縱，統(tǒng)一管理，首先將分塊草氈合體板塊化，以便整個大棚草氈動作工序一次性完成，這樣還可至少節(jié)省一半拉繩用量。由于草氈啟閉過程伴隨有重力做功，為了便于控制，消除重力影響并加以利用，本機構的動力傳輸過程采用自鎖型蝸桿蝸輪減速機構。這樣草氈的運行情況就完全從動于動力源，實現(xiàn)電信號的主旨指令控制，不會因斷電等因素使動力消失時造成草氈的重力做功而自行閉簾。而且此類減速器具有傳動比大，減速增扭效果顯著，結構緊湊，傳動平穩(wěn)等優(yōu)點，非常適宜該系統(tǒng)機構的動作銜接。通過相應行程開關感測牽引繩索的機械位移并轉換為電信號，控制電氣線路部分的動作執(zhí)行，實現(xiàn)最終電力拖動控制。第一方案采用一長一短型雙繩牽引方式執(zhí)行啟閉動作，長繩(9)作啟氈動力拉繩，用于提升草氈，而閉氈過程則首先通過閉氈短拉繩(3)牽引草氈滾越棚頂水平區(qū)，而后便進入自行重力做功段，此時，單靠蝸桿反旋控制蝸輪運轉，功段，此時，單靠蝸桿反旋控制蝸輪運轉，松馳長繩(9)便可平穩(wěn)完成草氈閉合過程。另外，草氈越頂機構也可采用滾輪推杠式(如圖11所示)。第二方案采用無越頂式傾型棚面骨架結構(如圖10所示)。取消了閉氈越頂動作環(huán)節(jié)，使整體自控化設施方案大為簡化，僅需一臺蝸桿減速器輔之于兩只截止行程開關控制電路即可完成全部自動化工序！第三方案采用通體繩索往返大循環(huán)雙向牽引翻滾方式控制草氈的開卷過程。此方案實用范圍廣，可以很好地適應任意形狀溫室棚面的啟閉工況需求。僅需設置一根主動軸、一根從動軸即可實現(xiàn)動力流雙向回轉。
本實用新型優(yōu)點是結構簡單、設計合理、性能可靠、操作簡便，一項啟閉工序的完成僅需在運行前發(fā)出一次性指令，之后、自控機構便可自動執(zhí)行，直至此道工序完成后自行停車。感測行程開關可以及時獲取當前草氈所處狀態(tài)，實現(xiàn)自動化管理。該類靠牽引繩索的行程距離來控制行程開關的方式具有精確度高、抗干擾能力強等特點，不會因運動系統(tǒng)中的某些環(huán)節(jié)出現(xiàn)如裹繩不均、卷繩重疊錯位、慣性癡動等影響因素而造成運動超前、滯后、跳躍等運動不協(xié)調、傳動失真現(xiàn)象，其行程控制的精確度很高，非常適合自動高效多元化控制的等級要求，可以方便地實現(xiàn)計算機的聯(lián)機控制，進行程序化智能調控。其電氣化控制線路與微機的聯(lián)機過程也極其方便，僅需將線路中的手動按鈕開關SBT、SBP等工作觸頭換接微機接口原件(光電耦合管可控硅固態(tài)開關電路)控制下的相應繼電器開關觸頭即可，甚至可以設置多元化程序，引入專門光熱傳感器，拾取內外環(huán)境多樣化信息，根據(jù)光照強度及光照時間控制草氈的開啟面積，對棚內溫度、光照度進行細微精確調控。
由于該實用新型的新穎快捷性，擴充了傳統(tǒng)草氈的本來面貌，產生新的潛功能。不僅可用于冬季防寒保溫，還可用于夏季遮陽蔽暑，起到遮陽網(wǎng)作用，防止正午烈日曝曬，水份過度蒸發(fā)，生態(tài)環(huán)境改變等不利因素?？梢噪S時根據(jù)外界氣候變化迅速實現(xiàn)溫室內外環(huán)境的氣候隔離。及時避免遭受突如其來的狂風、暴雨、冰雹等惡劣氣候的嚴重危害。
以下結合
本實用新型實施例的具體結構及工作狀況。
圖1溫室整體結構規(guī)劃圖(aA型閉氈圖bA型啟氈圖cB型啟氈圖)圖2A型啟閉動力流分配圖圖3B型啟閉動力流分配圖圖4拉繩、行程開關C型布置圖圖5拉繩、行程開關D型布置圖及擺繩機構示意圖圖6拉繩、行程開關、擺繩套管組接放大圖圖7草氈、連體筋絞接局部剖視圖圖8C型電氣化控制線路原理圖圖9D型電氣化控制線路改裝部分原理圖圖10無越頂式傾型骨架溫室啟閉機構示意圖圖11滾輪推杠式越頂機構示意圖圖12大循環(huán)式拉線牽引水平運動示意圖圖13大循環(huán)拉線牽引拱形棚面運動示意圖圖14大循環(huán)拉線牽引越頂棚面運動示意圖其中1、草氈 2、鋼絲連體筋3、閉氈短拉繩 4、閉氈動力軸5、軸承 6、角鋼框架結構7、防雨棚 8、啟氈動力軸9、啟氈長拉繩 10、螺栓11、滑輪軸 12、頂棚非透光區(qū)13、閉氈從動直齒圓錐齒輪 14、扭矩傳動軸15、角鋼 16、電磁離合器17、啟氈截止信號感測行程開關(1ST)18、行程開關控制段粗纜繩 19、軸承緊固螺栓20、閉氈主動直齒圓錐齒輪 21、平面齒輪22、啟氈繩卷輥 23、蝸輪24、蝸桿 25、電機26、軸承高度調節(jié)孔 27、閉氈截止信號感測行程開關(2ST)28、閉氈繩卷輥 29、電磁離合器工控行程開關(3ST)30、凸輪直動從動桿擺繩機構 31、齒輪傳動系32、圓柱凸輪機構 33、擺繩套管34、電磁離合器工控行程開關(5ST)35、時間繼電器控制行程開關(4ST)36、拉繩卷繞束縛盤 37、上層草氈38、下層草氈 39、草氈縫合線40、滾輪推杠 41、齒條42、齒輪 43、從動輪44、主動輪 45、張緊輪圖2、圖3所示為長短型雙向拉繩牽引型草氈啟閉機構的兩種動力流分配圖。A型屬閉氈動力軸前置式，B型屬閉氈動力軸后置式，此兩種類型分別適用于不同角鋼梁架結構中，B型啟閉動力軸均后置于同一豎直平面內，故造成其豎向尺寸加大，而A型則在梁架高度尺寸要求小的場合較為實用。另外，可通過軸承高度調節(jié)孔(26)調節(jié)軸承座的豎向高度，在條件允許情況下，應盡量將啟氈動力軸調至最大位置，必要時增設啟氈拉繩牽引高度提升張緊機構，這樣有利于減小拉繩與草氈上表面的摩擦結合面積，達到減小阻力矩及延長草氈拉繩壽命之目的，另外升高閉氈前置軸或滑輪軸有利于減小擋光影響。為了保證啟閉動力軸雙動狀態(tài)下使長短拉繩均保持自然張緊度，要求在設計啟閉拉繩卷輥直徑時尺寸有別，以至在雙動狀態(tài)時二者卷輥有效工作直徑相近，不至于引起太大的雙繩包裹松弛度不同，造成草氈動作與電訊指令的不同步，出現(xiàn)牽氈滯后及閉氈運動中的跳躍現(xiàn)象，引起滾氈不穩(wěn)。另外，在無電磁離合器時，也可以用小功率電機與閉氈機構銜接，構成雙電機驅動型，此時應注意雙動力功率、傳動比的匹配同步問題，為了保證雙線同步張緊，也可讓啟氈從動電機作被動斷相空轉，此時閉氈減速器不可選自鎖類型，電氣控制線路僅需將電磁離合器換為電機并加接同步反向接觸器主控線路即可(以備雙向動力)。在空間范圍允許時，高速區(qū)域可用皮帶傳動，即用皮帶將電機與減速器輸入軸連接，這樣具有過載保護作用。另外啟氈主電機功率要選取足夠大，以防夏季暴風雨后予立即開氈受光時出現(xiàn)提升吃力、甚至無法提升等現(xiàn)象。卷繩輥也可不必專門設置，而讓相應啟閉動力軸直接充當卷輥，這樣，卷輥直徑很小，在草氈速度不變情況下，有利于減小減速器傳動比，使整體機構小巧化。動力裝備可以因地制宜根據(jù)棚頂空間情況設置在卷繩軸的中間或兩側。
圖4、圖5、圖6為拉繩、行程開關、擺線機構布置分析情況示意圖解(為直觀明了，采用繩索展開法，將所有行程開關控制段粗纜繩均展示于同一平面內)。該裝置利用拉繩機械位移控制行程開關，靠在拉繩行程控制段接入粗纜繩來觸壓擺動式行程開關滾輪推動連桿擺動，完成開關動作，實現(xiàn)機械信號與電信號的轉換過程，所以精度極高，可以保證在接受粗纜繩觸壓的狀態(tài)下及時迅速完成相應的信號轉換，達到自動控制之目的。為了進一步保證行程控制的準確性及草氈運動的平順性，適應微機管理要求的精確性，可以增設凸輪直動從動桿擺繩機構，其凸輪輪廓的設計應服務于卷輥的整齊卷繩，凸輪直動從動桿的往返行程及運動規(guī)律應與卷輥相關尺寸數(shù)據(jù)及運動參數(shù)對應，達到所有拉繩的同步運作，這樣，可以很好地消除草氈的走偏、走散現(xiàn)象，有利于行程開關的精確控制(行程開關可以設制在擺繩機構上)。另外，由于草氈板塊合體化后橫向尺寸很大，一般不會走偏，故也可不用擺繩機構而讓拉繩直接通過束縛套管，以保證其位置準確度，此時卷輥的卷繩過程則依靠其自然分層法自行卷緊。顯見，C型、D型電氣控制線路區(qū)別在于，D型對電磁離合器的控制過程增設了延時繼電器，具有在啟氈截止點離合器延時斷電之功能，這樣可保證在啟氈工序結束時，啟閉動力軸在失電瞬間仍有一段滯后嚙合期，從而消除了因各動力軸所在運動系統(tǒng)的轉動慣量不同而導致出現(xiàn)的慣性運動行程差。其實當離合器與電機同時失電后，此時閉氈動力軸處于自由態(tài)，其動作可以通過草氈拉繩的間接傳遞動力而讓閉氈軸從動于啟氈動力軸，同樣可保證雙向拉繩的緊弛度相當，而且閉氈繩索的被動松弛有對草氈收卷束緊作用，此類閉氈系統(tǒng)中不可有自鎖型傳動裝置存在。另外也可在閉氈主動軸上加裝慣性飛輪來代替延時開關。但其存在慣性雙向延時，將會出現(xiàn)草氈拉繩纏繞不均，而在下次運行時出現(xiàn)的動作滯后及跳躍現(xiàn)象，故其慣量參數(shù)的設計要周全恰當，以期達到“揚長避短”之應用效果。各行程開關控制段纜繩的位置設定直接影響著自控機構的準確度，故其觸發(fā)起始點、重疊區(qū)的規(guī)劃設計均很重要，另外要特別留意“死區(qū)”的形成，纜繩末端余頭尺寸要足夠大，應考慮機構極限轉速下的停車慣性行程尺度，此纜繩段尺度必大于此，否則將會出現(xiàn)“死車”現(xiàn)象，無法完成越頂工序環(huán)節(jié)，造成閉氈失效。為了縮短粗纜繩長度以保證卷繩輥的卷繩均一性，也可采用點動觸發(fā)式，而靠接觸器電磁自鎖特性來完成延時工作，此時，除離合器觸動纜繩段稍長外(此段不會被卷入卷輥中)，其余觸動區(qū)均可采用繩索打結式設置觸發(fā)頭，其缺陷在于草氈不可在水平區(qū)任意點停車，否則將無法閉氈，必先退回啟氈截止點方可引發(fā)接觸器電磁鎖定控電主觸頭而啟動閉氈動力源。另外，此類設施還存在點動觸發(fā)停車后的慣性越位現(xiàn)象，所以下次啟動時也必經(jīng)歷越位停車二次啟動過程，而且存在誤控起步可能性，(為之，必加狀態(tài)信號指示)，而前者方案則有自動保護功能，誤控操作時電路不能識別指令，即在啟氈截止點如誤按啟氈按鈕時，行程開關處于斷開狀態(tài)，從而保證誤控操作失效。另外，也可采用反接制動方式來大大減小停車慣性運動空行程，達到縮短控制段纜繩之目的。在采用延時控制線路時，應注意其延時范圍不可太大，必小于等于閉氈越頂平面區(qū)工作時間段，否則將會引起閉氈拉繩松弛過多而導致下次閉氈動作滯后，進而影響啟氈拉繩松弛過多而在閉氈過程中出現(xiàn)降氈跳躍。機構斷電后的牽引系統(tǒng)慣性運動空行程，在閉氈截止點時有利于蓋嚴草氈，同時處于松弛態(tài)的啟氈拉繩還將有利于下次電機的輕松啟動，而在啟氈截止點則有利于進一步滾緊草氈，這一特性在設計中要注意加以利用。
圖7所示為草氈連體筋板塊化絞接剖視圖?？紤]到運輸、裝拆的不便，必采用分塊組接式。其間加入的鋼絲連體筋，一來可以讓閉氈短拉繩在草氈上有個絞接點，二來可以增大一體化強度，不易走偏，另外還可起到減小拉繩與草氈間摩擦磨損作用，達到減小阻力矩及延長草氈壽命之目的。
圖8所示為C型電氣化控制線路原理圖，由于草氈的運動工況不必反接制動，同時也應避免草氈的急速反向運轉，所以不應采取按鈕、接觸器雙聯(lián)鎖的控制電路，即在切換動作方向時必先通過停車操作。圖9所示為延時控制部分線路圖，引用時僅需將其接至C型線路的ef處即可。
圖10為無越頂式傾型骨架溫室的啟閉機構示意圖。顯見，此方案的實施過程極為簡單，缺點是增大了溫室后墻高度，而且草氈機構將會在一定程度上影響大棚應有的采光面積。
圖11為滾輪推杠式越頂機構示意圖，該方案是對長短型雙拉繩牽引啟閉方式的補充(此推杠的作用等效于閉氈短拉繩)，該機構具有性能可靠，故障率低，安裝簡潔、方便等優(yōu)點。為降低成本，也可采用無滾輪式推杠，但其存在推動草氈越頂時摩擦阻力較大等缺點，不適于推動具有一定拱形越頂面的溫室工況。其電氣化控制線路仍可采用行程開關感測草氈位置來切換電信號，進而實現(xiàn)推杠往返動作的工序控制。
圖12、圖13、圖14為大循環(huán)式拉線牽引草氈雙向翻滾的執(zhí)行機構示意圖。此方式的應用范圍很廣，尤其適用于平面覆蓋或小拱形棚面的加氈工況，其結構合理簡單，成本低廉，電氣控制線路部分也很簡單，一臺自鎖型減速器及兩只行程開關即可滿足普通型工況需求，可以在任意開度向任意方向隨動隨停，極易實現(xiàn)多點行程開關多元化精確控制。該方案缺陷在于空間機構框架范圍大，從而在一定程度上增大溫室遮光面積。另外對于弧度較大的棚面上方加氈時，存在拉繩草氈間包角大、磨合接觸區(qū)多，摩擦阻力大，磨損較為嚴重等缺點(在草氈嚴重磨合區(qū)域可多加數(shù)根鋼絲連體筋，必要時甚至可以加裝滾針式桿狀軸承來減小摩擦)。
筆者在此提出“地窖型盆地日光溫室”組建方案，特別是在山多、地勢不平及水資源缺乏地區(qū)，可以充分利用其地理自然優(yōu)勢，建立新的地窖型溫室，具有保溫保濕效果好，建筑成本低廉，易于采用第三方案實現(xiàn)高效大規(guī)模綜合化科學管理等顯著優(yōu)勢。具有意義深遠的推廣價值。
就目前情況而言，對于大多溫室，最佳設施方案為長短型雙拉繩牽引機構，該機構可在絲毫不改動現(xiàn)在溫室框架基礎上加裝使用。
以上設計如用于普通啟閉控制型場合則其設計要求可相應降低，應以簡單、經(jīng)濟為規(guī)劃主旨。但在計算機精確調控草氈開度工況場合則很重要，其設計標準應因情而定。
權利要求1.一種日光溫室加氈機構自動控制裝置，其特征是草氈(1)表面的鋼絲連體筋(2)上均勻系有若干條用于作閉氈越頂機構的閉氈短拉繩(3)，其繩頭另一自由端系于閉氈動力軸(4)上，在草氈的自由卷繞端的卷繞上止點處，草氈下方設有啟氈長拉繩(9)，沿草氈下表面至草氈自由卷繞端繞過后系于啟氈動力軸(8)上，啟氈動力軸(8)由電機加蝸輪蝸桿減速機構(23、24)后直接驅動，閉氈動力軸(4)的驅動力通過電磁離合器(16)后輸入；在啟氈長拉繩(9)上，設有指示草氈行程狀態(tài)的可觸發(fā)行程開關動作的控制段粗纜繩(18)，用來作電信號轉化的行程開關可設在擺繩套管(33)上，觸頭與繩索相接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動控制裝置，其特征在于所述的草氈行程狀態(tài)指示元件可以是打結點或其它輔助物塊；所述的用于作信號轉化的元件可以是光、電、磁敏等感應裝置。
3.根據(jù)權利要求1所述的自動控制裝置，其特征是在繩索的啟、閉截止點位置及任意中間位置，可以設置有多個用于使草氈開度作多元化精確控制的行程狀態(tài)指示元件，并在其相應部位設置信號轉化裝置。
4.根據(jù)權利要求1所述的自動控制裝置，其特征在于所述的閉氈越頂機構是由推杠機構組成，其相應行程狀態(tài)指示裝置可以設置在齒輪、齒條、推杠等運動機件上。
5.根據(jù)權利要求1所述的自動控制裝置，其特征在于所述的啟氈長拉繩(9)與閉氈短拉繩(3)的自由端連接一處，形成大循環(huán)式拉線牽引草氈雙向翻滾執(zhí)行機構，封閉式繩索纏繞在主動輪、從動輪及張緊輪上。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的自動控制裝置，其特征在于所述的閉氈動力軸(4)或推杠機構的驅動力可以分別來源于另一臺電動機。
專利摘要日光溫室加氈機構自動控制裝置屬于日光溫室自動化草氈啟閉機構的設計及裝置技術領域。采用雙向繩索牽引或推杠牽動、自鎖機構控制、電氣化線路調控達到自動化控制目的,實現(xiàn)整體溫室棚頂草氈的一次性快速啟閉工作。省時高效,尤其是在現(xiàn)代溫室產業(yè)化、自動化生產中,有著顯著的應用優(yōu)勢。
文檔編號A01G9/26GK2377831SQ9920390
公開日2000年5月17日 申請日期1999年2月15日 優(yōu)先權日1999年2月15日
發(fā)明者王國斌 申請人:王國斌