日光温室双侧同步自走式卷帘装置设计与性能分析

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日光温室卷帘装置是驱动其外保温覆盖材料展开和收拢的关键设备,它在提高日光温室保温管理效率和轻简化水平方面具有重要价值。目前市场上的卷帘装置产品种类繁多、性能各异,但多数卷帘装置安全可靠性尚不理想,市场发生卷轴折断、卷帘走偏等问题,因此揭盖保温覆盖材料时需要人现场监控。随着日光温室环境环境管理向自动化和智能化方向发展,现有的卷帘装置已经难以满足现代化节能日光温室对其可靠性的需求。因此,根据日光温室的结构特点,研发出适于现代节能日光温室的卷帘装置极其重要。双侧自走式卷帘装置可通过自动控制和位置检测保证卷轴两侧动力位移同步输出转矩平衡,这样可有效解决卷帘走偏、卷轴折断等问题,提高卷帘装置的安全性满足现代化节能日光温室对卷帘装置的基本技术需求。因此,本研究设计了双侧自走式卷帘装置,进行了双侧自走式卷帘装置的试制与现场试验,开发了卷帘装置各部件的动力学仿真模型与结构安全性仿真模型,开展了卷帘装置各部件的动力学特性和结构安全性解析,项目研究成果申请了相关专利。本研究的主要结论如下:1.双侧自走式卷帘装置结构设计采用了双动力机构,开发并配备双侧同步控制系统,装置试制试验与测试表明,双侧自走式卷帘装置卷放帘效果良好、平均卷帘时间为6’16”,平均放帘时间为5’34”,满足大棚卷帘机质量评价技术规范中的性能指标要求,每次卷帘中自动控制系统平均自动调偏次数为2次,在长期管控中卷帘效果良好且控制系统运行稳定,可以满足温室卷帘的要求;2.通过将双侧自走式卷帘装置样机试验扭矩测量数据与理论值对比动力学模型数据,验证了动力学模型准确性,可以仿真不同条件下卷帘过程中工作负载动态变化情况。以第三代10 m跨度40 m长度温室为例,覆盖材料为针刺毡保温被的条件下,卷帘初始状态的卷帘工作负荷迅速上升,在23.13 s工作负荷即上升至133.82 N·m,随后卷帘工作负荷波动上升,至137 s时达到卷帘中间位置,此时工作负荷为266.13 N·m,至169s时达到最大工作负荷510.61 N·m,至195.22 s结束卷帘。大量吸水致使质量密度增大后的最大工作负荷为639.89 N·m,相比于干燥状态上升了25.33%;3.结构安全性分析得到,相同载荷条件下,双侧动力下卷轴最大应力约为单侧动力下的50%,轴向变形远小于单侧,结构安全性能更优。以第三代10 m跨度节能日光温室,保温被厚度为30 mm为例,外径75 mm壁厚3 mm卷轴的双侧自走式卷帘装置可满足140 m长度温室在极端天气条件下的卷帘;若保温被厚度增加到50 mm,则外径75 mm(壁厚5.5 mm)卷轴的双侧自走式卷帘装置可满足120 m长度温室的正常卷帘;同等条件下,若温室长度为100 m,则卷轴规格为75 mm(壁厚4 mm)即可满足。
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