扬州职业大学
专科生毕业论文（设计）
学 院 机械工程学院
专业班级 09机械（5）班
学生姓名 陈敏华
指导教师 居安详
撰写日期：2011年05月10日
摘 要
随着城乡人民生活水平的提高，冬季栽培鲜菜、鲜果的温室大棚蓬勃发展，规模越来越大。但是，草帘每天都要卷起和铺放，耗用菜农很多的精力和体力，为了节约每次升降帘子的时间，设计套管式温室大棚卷帘机，每次一个或者两个人在十分钟左右的时间就能完成卷帘、放帘作业，这样可以大大延长室内的光照时间。针对温室大棚用户的实际情况，设计一种套管式卷帘机，并对关键结构进行运动分析与受力分析，对其主要结构的技术参数进行分析与计算，以完善机器结构和工作原理。该种形式的卷帘机适合棚长较小的温室大棚的设计工作，其传动方式为电动机通过二级皮带传动和一级蜗杆减速器实现减速，并通过凸缘联轴器与卷帘轴相连。该卷帘机采用一级蜗杆减速器能够很大程度上减小减速器的设计尺寸；蜗杆头数采用单头不但加工容易，而且具有自锁性能，能够在一定程度上减少安全事故。套管式卷帘机通过电动机的正反转实现卷帘和放帘作业。 关键词：温室大棚；卷帘机；传动
Designing of Automatic Met Roller for Solar Greenhouse
Abstract
With the improvement of living standards of urban and rural people.Growing of fresh vegetables and fruit, the winter of greenhouse trellis vigorous development, scale is getting bigger and bigger. But every day, careless, heigher up and lay out a lot of energy and energy vegetable, in order to save the time, every time lifting curtain design casing type greenhouse trellis shutter machine, every time one or two in ten minutes of time will finish the shutter, put shade homework, so can greatly extend indoor illumination time. According to the actual situation of greenhouse trellis users, design a kind of casing type shutter machine, and the key structure with stress analysis, motion analysis of the main structure of the technical parameters is analyzed and calculated, consummates machine structure and work principle. The form of shutter machine suitable for tents long lesser greenhouse trellis design work, the transmission way through the secondary for motor belt transmission and level, and achieve slowdown worm reducer by lugs coupling and shutter shaft connected. This shutter machine adopts level 1 worm reducer can largely reduce the design of the speed reducer size; Using single head not only worm broken do
wn easy processing, but also the lock performance, can, to some extent, reduce safety accidents. Casing type shutter machine through motor positive &negative realize shutter and put shade homework.
Key Words：Solar Greenhouse；Met Roller；Transmission
自动泊车功能
1 引言
种植反季节蔬菜瓜果可以获得较大收益，促使温室大棚得到快速发展。大棚保温用的卷帘机有多种结构，本课题主要介绍套筒式卷帘机。该机主要由卷帘机组、卷帘杆、机座、伸缩支杆和铰接支座等构成。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。 国内温室用卷帘机的特点和种类：日光温室机械卷帘机的特点是输出扭矩大、耗电小、承载能力强，电机功率在0．75kW ～2．2kW 之间，承载能力为5t～12t。70m～90m长的温
室，重12t(含雪或水)的双层草苫可一次卷铺完成。国内有几十家卷帘机生产厂企业，山东厂家较多，这些厂家处于一种无序竞争状态，产品质量起伏不定。卷帘机的样式可以说花样繁多，特别是卷帘机专利，各种形式，有成熟的，但更多是不成熟的，在调查了解的40多种专利里面，真正能形成产业化的很少。市场上看到的卷帘机基本上也拥有专利，市场面上比较实用的卷帘机按工作形式有4类，分为：自动同定式、双跨支臂式、爬山虎式、侧置套管式等。其中自动固定式、双跨支臂式、爬山虎式可以卷铺草苫和保温被，侧置套管式主要用于卷铺保温被。
现在卷帘机存在的问题：通过对产品用户的调查和对产品各项性能指标的对比，我们发现产品的设计结构基本是合理的。而产品在使用过程中的的确确又现一些质量，如齿轮打齿、涡轮蜗杆扭坏、输出轴与卷轴与卷轴连接强度不够等，问题主要的根源是一些厂家为低价销售，以次充好，安装偷工减料等。由于卷帘机的工作环境变化比较大，遇下雪或下雨时，草苫重量增加很多，卷帘机负荷成倍增长，也较易出现问题，但使用保温被的情况要好的多，由于质量问题的存在，造成卷帘机经常损坏，打齿、断轴的现象时有发生，质量不好的产品回修率在10％左右，卷帘机一旦发生质量问题，不是草苫卷不上去就是草苫放不下来，给农民增添很多不必要的麻烦。因此，在推广工作中要充分的注意质量的问题。
日光节能温室由于其显著的经济效益和社会效益，近十年来在我国发展势头强劲。日光节能温室在提高深冬农业生产性能、改善农民作业条件、提高温室生产效益方面收到了良好的效果。
工艺拖鞋日光温室升温、保温是农业果疏栽培的关键，而日光温室棚膜上的保温被每天的晨揭夕盖，则是有效提高日光温室内温度的一项重要环节。日光温室棚的保温被揭放工作，长达6个月之久，揭放保温被工作是当前日光温室日常管理工作中繁重的体力劳动。
终端准入系统应用日光温室机械化卷帘技术可大大减轻人工劳动强度，缩短卷帘时间，增加光照时间，使日光温室内快速升温，有效地增加热效应，促进棚内作物生长，达到增加温室经济效益的目标要求
2套管式卷帘机方案的确定
2.1整机结构
日光温室大棚卷帘机的主要结构如图2-1所示
该卷帘机的摆杆通过摆杆轴与地基形成铰链联接，顶杆与电动机或者减速器的底座相连，电动机固定在减速器底座上。电动机的输出扭矩通过两级带传动传至一级蜗杆减速器的蜗杆轴上，蜗轮轴将输出扭矩通过凸缘联轴器或者法兰盘传至卷帘轴，从而实现卷帘轴的卷帘和放帘作业。
卷帘机作收帘作业时，电动机通过减速器带动卷帘轴转动，拴在卷帘轴上的帘子卷在卷帘轴上，完成收帘作业；卷帘机作铺帘作业时，电动机旋转方向相反，完成铺帘作业。
2.2温室大棚尺寸及要求
1、温室大棚参数：
长度：50~60米；跨度10~12米。
2、保温被规格：
幅宽3米；理论重量：1.0Kg/㎡。
3、卷轴参数：
卷轴采用2寸焊接管（φ60）分级法兰连接，与卷帘机输出法兰连接一级卷轴采用国标焊接管（φ60×3.5×6000），依次为二级卷轴（φ60×3.3×6000）、三级卷轴（φ60×3.0×6000），三级卷轴可根据实际棚长而定。
4、卷帘机支撑架
支撑架采用铰接的立杆和顶杆及电机底板和主机底板焊接而成。顶杆根据经验选用2.5寸焊接管（φ75×3.75×7000），立杆选用2寸焊接管（φ60×3. 5×7500）.
5、电机参数：
功率：1.5KW，电压：380伏，输出转速：1400r/min。
6、卷帘机参数：
卷帘采用四级减速，电机与减速机采用皮带传动。减速机为三级齿轮传动。
7、卷放保温被时间：
通过走访大量的农户，普遍认为卷、放保温被时间分别为5~8分钟比较合适，因此初步确定为5~8分钟。
2.3卷帘机总传动比及分配
设卷轴转速为X r/min，温室大棚受光面弧长L=12500mm，卷轴（包括保温被）平均直径D=350mm (如图一)热轧酸洗，按卷放时间H=5min计算，则:
L=πDXH (1)
由(1)得：X=L/πDH
=12000/(π×400×5)=1.91（r/min）
选用电机输出转速n=1400r/min，则:
总传动比i=n/X=1410/1.91=738.32
分配总传动比，一级皮带传动比暂定为ip=3.61，则减速机传动比为ij=204.52。
止推垫圈分配减速机传动比，一级传动比为ij1=5.83，二级传动比ij2=5.5，三级传动比ij3=6.37。
因此，经过合理分配总传动比后，得出以下传动比：
总传动比： i=738.32
一级皮带传动比： ip=3.61
减速箱总传动比： ij=204.52
减速箱一级传动比： ij1=5.83
减速箱二级传动比： ij2=5.5
减速箱三级传动比： ij3=6.37
3 卷帘机受力分析
3.1主要部件的质量
电动机质量 20 kg；减速器质量 35 kg；顶杆和摆杆质量 20kg板簧；帘重 1080kg（考虑到雨雪天气的影响）
3.2阻力矩及电动机功率
电动机带动主要部件作摆动运动时产生的阻力矩，为了便于计算 ，认为各主要部件的作用点在卷帘轴中心上。
电动机带动主要部件作摆动运动时产生的阻力矩由公式（9）给出：
(9)
分析：1）在帘子的拉力作用下，卷帘轴重量对摆杆轴产生的阻力矩相互抵消；2）当时，；当时，；当时，；当时，； 3）时，阻力矩等于0；时反而变成主动力矩。
卷帘轴角速度：
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