一种超长连栋塑料大棚自动卷膜放风装置的研制

李海龙

摘要：针对目前超长连栋塑料大棚卷膜放风作业中存在的问题，设计一种自动卷膜放风装置。阐述该装置的整体结构与工作原理，详细介绍其主要工作部件的设计，总结创新点，以期为超长连栋塑料大棚自动卷膜放风装置的改进与应用提供参考。

关键词：超长连栋塑料大棚;卷膜放风装置;自动;结构设计

中图分类号：S625.3    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）03-0023-02

近年来我国设施农业发展迅速，百米以上的超长大棚、连栋大棚得到广泛应用。目前大棚卷膜放风作业大多采取人工或单、双侧动力卷膜放风方式。由于超长连栋大棚长度过长，人工卷膜工作量大且效率过低，侧动力卷膜不均匀且卷膜轴容易扭曲断裂。为了保证超长连栋塑料大棚放风时卷膜均匀，同时避免棚膜损坏，本课题设计一种超长连栋塑料大棚自动卷膜放风装置。

1 自动卷膜放风装置总体设计

1.1 整体结构

超长连栋塑料大棚自动卷膜放风装置主要由卷膜装置主机、导轨、卷膜轴等部分组成（如图1所示）。

1.2 工作原理及过程

安装时先在大棚中部相邻的4根骨架外侧铺好塑料棚膜，再将2根导轨分别固定在中间2根大棚骨架外侧上卷膜放风作业所需高度位置，然后将驱动主机卷膜驱动轴上的棘轮机构置于导轨上，使驱动主机能够在导轨作业范围内来回移动。将驱动主机置于作业位置最下端，在卷膜驱动轴两侧连接卷膜轴并使卷膜轴与地面保持平行，将棚膜需要卷起的部分缠绕在卷膜轴上并保持绷紧状态，用卡子将棚膜与卷膜轴固定。在大棚两端骨架外侧放风位置处分别固定1根导轨，卷膜轴从其中穿过，将棘轮机构固定在卷膜轴上，使其随卷膜轴一起在导轨上来回滚动。两个卷膜轴分别与驱动装置上的卷膜驱动轴两端连接，通过卷膜驱动装置带动卷膜轴沿两外侧导轨运动，实现大棚自动卷膜放风。

2 主要工作部件设计

驱动装置是自动卷膜放风装置的主要工作部件，由电机、传动机构、卷膜驱动轴、支撑定位轴、支撑板、张紧机构及棘轮机构等部分组成。2个支撑定位轴与卷膜驱动轴平行，设置于卷膜驱动轴上方，连接在支撑板上，其两端伸出支撑板通过张紧机构连接内侧导轨;卷膜驱动轴通过轴承座安装在支撑板上，其两端伸出支撑板及内侧导轨与卷膜轴连接，其与内侧导轨间通过棘轮机构连接;电机通过传动机构连接卷膜驱动轴;卷膜轴通过棘轮机构连接在外侧导轨上。

2.1 棘轮机构

棘轮机构包括链轮、内棘轮、棘爪和轴套（如图2所示）。链轮与内棘轮通过螺钉固定连接，棘轮内侧壁沿圆周均匀设置波浪曲面，轴套与内棘轮通过轴承连接，2个棘爪对称安装在轴套侧壁圆槽内;棘爪一端带有容置弹簧的槽孔，另一端为顶部呈小圆弧状的尖端，与棘轮内侧壁波浪曲面接触，弹簧起到张紧作用，使棘爪尖端与内棘轮内侧壁在相对滑动时保持紧密接触。轴套内侧与卷膜驱动轴及卷膜轴连接，通过顶丝固定，随同卷膜轴转动，同时在弹簧压紧的棘爪作用下带动内棘轮及链轮沿导轨链条轨道滚动。

由于链轮直径大于卷膜轴直径，同样转一圈链轮行进的距离大于卷膜轴行进的距离，在卷膜机构自身重力（大于内棘轮内侧壁与棘爪之间的摩擦力）的作用下，内棘轮内侧壁与棘爪就会发生滑动，使链轮行进速度与卷膜轴行进速度同步（此时链轮转速小于卷膜轴转速）。卷膜时卷膜轴转动，将棚膜缠绕在卷膜轴上，棚膜变短带动卷膜机向上运动，这时卷膜机的重力对棚膜产生一定的拉力，如果拉力过大就会损坏棚膜，而内棘轮内侧壁与棘爪之间的摩擦力则会抵消一部分拉力，使棚膜不会缠绕过紧，从而避免棚膜损坏。链轮沿链条轨道转动可使卷膜机不发生偏移，从而实现棚膜卷动整齐，保证卷膜质量。

2.2 张紧机构

张紧机构包括支撑轮和张紧轮。支撑轮连接在支撑定位轴两端，与导轨支撑部外侧面配合;张紧轮与支撑轮对应每侧设置2个，通过连接架对称套置在卷膜驱动轴两端的轴承座上;2个连接架间连接有扭簧，保证张紧轮紧密贴合在导轨支撑部内侧面。

2.3 导轨

导轨包括轨道壳体和链条轨道。轨道壳体截面为凹槽型结构，凹槽底面开有限位条孔，一侧设置链条轨道，与棘轮机构配合，另一侧为支撑部，支撑部内侧面为与张紧轮配合的带挡边的槽型面，支撑部外侧面为与支撑轮配合的支撑面。

3 创新点

1） 自动卷膜放风装置采用中置式设计，将驱动装置安装在大棚卷膜放风位置的中部，两侧连接卷膜轴，在驱动装置两侧及卷膜轴两侧的大棚骨架上均设置导轨，通过驱动装置驱动卷膜驱动轴沿内侧导轨运动，卷膜驱动轴上连接并带动卷膜轴沿外侧导轨运动，实现自动卷膜防风。

2） 驱动装置上的支撑定位轴与卷膜驱动轴平行设置于卷膜驱动轴上方，支撑定位轴和卷膜驱动轴两端均连接在支撑板上，卷膜驱动轴和卷膜轴两侧均通过棘轮机构连接在导轨上，在卷膜时提供助力，减少棚膜受力，使卷膜更省力、更均匀。

3） 支撑定位轴两端通过张紧机构连接内侧导轨，张紧机构的支撑轮与导轨支撑部的外侧面配合，张紧轮与导轨支撑部的内侧面配合，限制驱动装置运行的范围，同时为驱动装置运行提供导向作用。

4） 导轨一侧为链条轨道，另一侧为支撑面，在链条轨道和支撑面间开有限位条孔，可以限制卷膜驱动轴和卷膜轴在限位条孔内运动。

参考文献

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Development of an Automatic Coiling Film Ventilation Device for

Super Long Multi-Block Plastic Greenhouses

LI Hailong

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In view of the problems existing in the coiling film ventilation operation of the super-long multi-block plastic greenhouses， an automatic coiling film ventilation device was designed. This paper expounded the overall structure and working principle of the device， introduced the design of its main working parts in detail， and summarized the innovation points， in order to provide reference for the improvement and application of the automatic coiling film ventilation device for super-long multi-block plastic greenhouses.

Key words： super long multi-block plastic greenhouse; coiling film ventilation device; automatic; structural design