連棟溫室屋頂壓雪運(yùn)輸除雪機(jī)的設(shè)計(jì)

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1連棟溫室屋頂壓雪運(yùn)輸除雪機(jī)的設(shè)計(jì)余克強(qiáng) 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 中國山西太古人 e-mail：yuke406336022@hotmail.com王雙喜 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 中國山西太古人 e-mail：wsx@sxau.edu.cn摘 要——溫室屋頂上的積雪對溫室的透光性和熱損失有很大的影響。它對植物的生長有不利的影響，而且影響溫室的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。為了減少溫室工廠屋頂積雪的影響，總體考慮溫室屋頂情況，例如積雪的厚度，溫度條件等等，我們設(shè)計(jì)了這種壓力運(yùn)輸除雪機(jī)。在未來溫室屋頂積雪的去除方面，這是一個(gè)有幫助的，有效的，低廉的，而且環(huán)保的項(xiàng)目。關(guān)鍵詞語——壓力運(yùn)輸；連棟溫室屋頂；除雪機(jī)；設(shè)計(jì)Ⅰ. 介紹在中國，現(xiàn)代園藝設(shè)備有著繁榮的趨向，而且規(guī)模也越來越大。然而，冬天連續(xù)的降雪覆蓋了溫室屋頂，不僅影響室內(nèi)植物的光合作用，使植物不能得到最好的生長，而且它要你影響溫室光的通透性和熱的保留。因此浪費(fèi)了很多能量。還有，積雪影響溫室結(jié)構(gòu)的總強(qiáng)度和剛性，導(dǎo)致很多溫室被摧毀。因此，如何有效地消除溫室屋頂?shù)姆e雪變成一個(gè)很重要的項(xiàng)目[1]。目前有三種常用的去除溫室屋頂積雪的方法：人工除雪法，融雪法和機(jī)器除雪法。人工除雪法需要大量的人力，很長的時(shí)間，而且浪費(fèi)資源。融雪法能提高除雪的效率，但是會(huì)引起一系列的環(huán)境污染和建筑物的嚴(yán)重?fù)p壞[2]。另外，這是一筆很大的投資費(fèi)用，不能適應(yīng)小溫室水果和蔬菜產(chǎn)品[3]。由于這些原因，這篇論文主要介紹連棟溫室屋頂壓力運(yùn)輸除雪機(jī)的設(shè)計(jì)。Ⅱ. 設(shè)備構(gòu)成這個(gè)設(shè)備主要適用于 6—10m 跨度的玻璃或者塑料板 連棟溫室屋頂，以及其他型號的三角形塑料膜連棟溫室屋頂。這個(gè)設(shè)備主要有六個(gè)部分：平衡裝置，掃雪裝置，供能傳動(dòng)裝置，運(yùn)輸裝置，壓雪裝置，控制裝置。整個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。2圖 1 整體結(jié)構(gòu)示意圖1- 平衡裝置 2-掃雪裝置 3-供能傳動(dòng)裝置 4-運(yùn)輸裝置 5-壓雪裝置 6-排水溝 7-連棟溫室屋頂 8-承載梁A． 掃雪裝置掃雪裝置結(jié)構(gòu)是由電機(jī)，齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，V 帶，皮帶輪，連桿，連接架，刷盤，清掃頭，導(dǎo)流板，軸承構(gòu)成。它的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。圖 2 掃雪裝置示意圖9-電機(jī) 10-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) 11- V 帶 12-皮帶輪 13-連桿 14-連接架 15-刷盤 16-清掃頭 17-導(dǎo)流板 18-軸承3單邊的溫室屋頂共有 4—6 個(gè)刷盤，高度按比例從 150—400mm 之間選取。在這個(gè)裝置制造中，電機(jī)為離排水溝和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)最近的刷盤供能，其余鄰近的刷盤用 V帶驅(qū)動(dòng)。在每一個(gè)鄰近的刷盤之間安裝導(dǎo)流板，在刷盤旋轉(zhuǎn)過程中，它能刮掉粘合在刷盤上的積雪，而且能預(yù)防積雪散落。為了減少刷盤的重量，清掃頭用聚碳酸酯材料。大約 5cm 長環(huán)繞套筒的尼龍刷與每一個(gè)有彈性的清掃頭刷分別相連。當(dāng)掃雪裝置開始運(yùn)行時(shí)，電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)系為最近的刷盤供電，其余鄰近的刷盤用 V 帶驅(qū)動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。所有的刷盤同向旋轉(zhuǎn)使積雪從溫室屋頂聚集到排水溝。圖 3 掃雪裝置供能傳動(dòng)示意圖9-電機(jī) 10-齒輪傳動(dòng)系統(tǒng) 11- V 帶 12-皮帶輪 13-連桿 14-連接架 15-刷盤B． 平衡裝置平衡裝置是由平衡支架，橡膠環(huán)，空心軸，軸承和套管組成。它的結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。圖 4 平衡裝置結(jié)構(gòu)示意圖419-平衡支架 20-橡膠環(huán) 21-空心軸 22-軸承 23-套管在這個(gè)裝置中，軸承固定在空心軸的兩端，套管裝配在空心軸的中心，橡膠軸承環(huán)套在軸承環(huán)外組成橡膠輪，套管焊接在平衡支架的底部，平衡支架安裝在掃雪裝置的托架上，通過角鋼連接在一起。為了使除雪機(jī)的掃雪裝置平衡移動(dòng)到承載橫梁，在溫室屋頂排水溝的兩側(cè)有兩行工作在橫梁上的塔器。a) 壓雪裝置壓雪裝置由三個(gè)從動(dòng)鏈輪，滾子鏈，刮刀，細(xì)連桿，小套筒，主動(dòng)鏈輪，粗連桿，滾筒，刮刀架，軸承，連桿，底座，隔風(fēng)板，V 帶，皮帶輪和彈簧組成。它的結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。圖 5 壓雪裝置結(jié)構(gòu)示意圖24-從動(dòng)鏈輪 25-滾子鏈 26-刮刀 27-細(xì)連桿 28-小套筒 29-主動(dòng)鏈輪 30-粗連桿 31-滾筒 32-刮刀架 33-軸承 34-連桿 35-底座 36-隔風(fēng)板 37- V 帶 38-皮帶輪 39-滑輪 40-回位彈簧壓雪裝置的功能來自于運(yùn)輸裝置的電機(jī)，能量由 V 帶傳遞給主動(dòng)鏈輪。刮刀和刮刀架在它們之間適當(dāng)?shù)奈恢孟噙B，回位彈簧固定在它們中間，它能保持刮刀處于伸出5刮刀架的狀態(tài)。它的結(jié)構(gòu)如圖 6 所示。圖 6 刮刀和刮刀架結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)刮刀移動(dòng)到壓雪裝置底部時(shí)，由于使刮刀移動(dòng)的底座是凸?fàn)畹?，回位彈簧逐漸地伸長。當(dāng)刮刀移出底座時(shí)，回位彈簧的收縮使得刮刀回到初始位置。在這個(gè)裝置中，主動(dòng)鏈輪和三個(gè)從動(dòng)鏈輪通過滾子鏈連接，兩個(gè)連接有粗連桿上的滾子鏈又與粗連桿連接。我們應(yīng)該搞清需要安裝多少刮刀和刮刀架，在整個(gè)鏈輪圈上均勻地安裝刮刀架，把隔風(fēng)板放在整個(gè)裝置的兩邊，最后底座安裝在整個(gè)裝置的最底部。電機(jī)把能量通過 V 帶傳給皮帶輪使從動(dòng)鏈輪和主動(dòng)鏈輪通過滾子鏈旋轉(zhuǎn)。在排水溝的積雪通過張開的刮刀進(jìn)入由刮刀，小套筒，底座和位于兩邊的阻風(fēng)門組成的壓力空間。小套筒和刮刀通過滾子鏈水平地移動(dòng)，使得壓雪空間逐漸地變小，因此積雪別壓成雪塊。在壓雪裝置的底部，成塊的雪通過刮刀被推到運(yùn)輸帶上，雪塊連續(xù)不斷地通過運(yùn)輸帶輸送到車上。D． 供能傳動(dòng)裝置供能和傳動(dòng)裝置位于刷盤的兩端，主要包括行走輪，齒輪減速器，電機(jī)和 V 帶驅(qū)動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)如圖 7 所示。由于電機(jī)輸出的高速通過齒輪減速器降低，然后通過 V 帶驅(qū)動(dòng)行走輪，使得整個(gè)裝置向前移動(dòng)。6圖 7 供能傳動(dòng)裝置示意圖41-行走輪 42-齒輪減速器 43-電機(jī) 44-V 帶驅(qū)動(dòng)E． 運(yùn)輸裝置運(yùn)輸裝置主要由滾筒，輸送帶，張緊輪，連桿和軸承，支架，滑輪， “Ⅰ”型連桿，電機(jī)和皮帶輪組成。它的結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。圖 8 運(yùn)輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖45-滾筒 46-輸送帶 47-張緊輪 48-連桿和軸承 49-支架 50-滑輪 51-“Ⅰ”型連桿F． 控制裝置控制裝置的控制系統(tǒng)有一個(gè)外面的部分，一個(gè)微控制器和計(jì)算機(jī)。外面的部分有幾個(gè)雨夾雪傳感器，它們能根據(jù)下雪量計(jì)算積雪的厚度，然后控制機(jī)器工作和關(guān)閉的時(shí)間。由于溫室的長度很長，所以需要很長的運(yùn)輸帶。為了運(yùn)輸和移動(dòng)的方便，運(yùn)輸帶7的每一段是 3m 長。它們一段接著一段通過“Ⅰ” 型連桿連接在壓雪裝置的后面。運(yùn)輸帶和壓雪裝置連接在壓雪裝置的底座上，它的結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。Ⅲ.總結(jié)通過與傳統(tǒng)除雪方法的比較，機(jī)器除雪法是有效的，低廉的除雪項(xiàng)目。這種連棟溫室屋頂壓雪運(yùn)輸除雪機(jī)需要注意以下幾個(gè)問題：(1) 這種設(shè)備只使用于三角形屋頂?shù)臏厥摇?2) 在設(shè)計(jì)中，這種設(shè)備的強(qiáng)度，剛性和傳輸效率必須嚴(yán)格地計(jì)算。同時(shí)，結(jié)構(gòu)的牢固性和驅(qū)動(dòng)的可靠性必須保證。(3) 這種設(shè)備的核心是壓雪裝置。設(shè)計(jì)和安裝每一個(gè)組件必須合理。參考文獻(xiàn)[1] 周增產(chǎn)，龍志強(qiáng)，李修剛等，溫室屋頂除雪設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用，中國社會(huì)農(nóng)業(yè)工程出版社，第 1 卷，第二章，P239-242, 2004.3[2] Bargale P C,Wulfsohn D, Irudayaj J , et al-Prediction of oilexpression by uniaxial compression using time - varyingoilseedproperties. Journal of Agricultural Engineering Research,vol.77,NO.2,pp 171-181,2000[3] Bargale P C , Fbrd R , Jwulfsohn D, et a1. Measurement ofconsolidation and permeability properties of extruded soy undermechanical pressing. Journal of Agricultural Engineering Research,vol.74,pp 155-165,1999[4] 周增產(chǎn)，龍志強(qiáng)，李修剛等，溫室屋頂除雪設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用，中國社會(huì)農(nóng)業(yè)工程出版社，第 36 卷，P144-146, 2005.5[5] 王雙喜，農(nóng)業(yè)工程設(shè)備，北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2010