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摘 要： 本设计给出了一种拱棚卷帘系统，包括拱棚和卷帘装置，卷帘装置包括牵引杆、双轴卷绕电机、卷轴和卷帘，牵引杆包括相互铰接的下杆和上杆，下杆的下端铰接在拱棚的后方，上杆的前端与双轴卷绕电机连接，双轴卷绕电机左右两侧的两个输出端分别连接卷轴，卷帘设置在卷轴上，其特征是，在卷轴上设置有齿轮，从拱棚的前端到后端设置有与齿轮配合的齿条；在卷轴远离双轴卷绕电机的一端设置有法兰盘；上杆和下杆为弧形杆。本设计可根据拱棚需要而随意扩展且不会出现跑偏和缠绳问题。
关键词： 卷帘；拱棚；卷绕电机
【中图分类号】 TN 605 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）20-0276-02
1 研制背景及意义
拱棚卷帘装置是农业生产中常见的设备，卷帘装置包括牵引杆、拉绳、双轴卷绕电机、卷轴和卷帘，牵引杆带动双轴卷绕电机和卷轴运动，双轴卷绕电机带动卷轴旋转从而将卷轴上的卷帘铺设在拱棚上。但是，目前的拱棚卷帘装置都是为拱棚量身定做的，如果需要扩建拱棚，则需要更换卷帘装置，费用较大。而且，目前的拱棚在收放卷帘时经常出现缠绳和跑偏问题，正常情况下，拉绳在卷轴上呈缠绕式均匀排列，可是，在连续不断地使用过程中，有的拉绳过紧，有的拉绳过松，结果便在卷轴上发生了缠绳的情况，拉绳一乱，必然影响草苫拉放质量，甚至出现“麻花”状的拉放效果。而卷帘机屡屡跑偏，最主要的原因是农户所覆盖的棚面草苫厚薄不均，导致卷帘机上卷的草苫步调不一致，有的快，有的慢，进而出现跑偏。
2 主要功能和性能指标
本设计包括拱棚1和卷帘装置，卷帘装置包括牵引杆2、双轴卷绕电机3、卷轴4和卷帘5，牵引杆2包括相互铰接的下杆21和上杆22，下杆22的下端铰接在拱棚1的后方，上杆21的前端与双轴卷绕电机3连接，双轴卷绕电机3左右两侧的两个输出端分别连接卷轴4，卷帘5设置在卷轴4上，在卷轴4上设置有齿轮6，从拱棚1的前端到后端设置有与齿轮6配合的齿条7，在齿条7下方设置有固定齿条7的底座10，底座10与拱棚的主体构架固定连接在一起。在卷帘5收放过程中，齿轮齿条作为辅助力实现卷轴的运动。为了防止齿轮6在运动时脱离齿条7，在齿条7的两侧设置有防护板，齿条7两侧的防护板形成一个凹槽，将齿轮6的下部包裹起来。因为在铺设卷帘5时，卷帘5的厚度逐渐变小，角速度不变，线速度减小，因此，齿条7的齿间距从拱棚1的后端向拱棚1的前端逐渐变小。
为了实现卷帘装置的扩展，在卷轴4远离双轴卷绕电机3的一端设置有法兰盘8，扩展时，将外加的卷轴通过法兰盘固定连接在现有的卷轴4上即可。为了防止卷帘在收放时牵引杆2与拱棚1发生碰撞，妨碍卷帘操作，如图2中所示，上杆21和下杆22为弧形杆。
为了防止雨水侵蚀卷帘5，在拱棚1的后端设置有防护罩9，防护罩9的后端底部通过转轴铰接连接，可以实现转动。防护罩9的前端开口且开口的上端为向上弯曲的弧形板91。防护罩9的后方设置有复位弹簧92。在卷帘5收回到拱棚1的后端时，卷帘5卷成的卷触碰到弧形板91，推动弧形板91向后运动，卷帘5进入防护罩9后，防护罩9在复位弹簧92的作用下复位，将卷帘5遮盖。本设计的优选实施例中，在拱棚1的后端设置有载物台13（为了视图清晰，图1中未画出载物台13上的防护罩9），防护罩9和下杆22的下端设置在载物台13上。载物台13的高度可根据拱棚的结构而定，图2中所示的仅为示意图，并不代表实际载物台13与拱棚的比例。
如图2所示，齿条7的高度从拱棚1的后端向拱棚1的前端逐渐变小，且在拱棚1前端的底座10上设置有凹槽11，齿条7位于凹槽11内（图2中凹槽11内未画出齿条7）。这样可以控制卷帘装置的运动估计，同时，防止齿轮对拱棚面的压损。当然，对于齿条的设置方式，还可以如图1中所示，全部固定在拱棚1的表面。
为了对拱棚起到支撑作用，在拱棚1的齿条下方设置有立柱12。
本设计便于扩建的设计点在于，卷帘装置和拱棚塑料膜101分成一个个独立小单元，每个小单元包括一个齿轮齿条组、一截卷轴和一个卷帘。对于每个独立的拱棚塑料膜101的安装，本设计设计了如下结构：在底座10的两侧设置有用于固定拱棚塑料膜101的卡槽102，拱棚塑料膜101的两个侧边分别卷绕在软杆103上，卷绕多层，利用自锁原理，固定住塑料膜，软杆103固定在卡槽102内。软杆103横截面积是正方形，可以采用橡胶支撑，既能防止软杆在卡槽内产生自转，又能够弯曲贴合大棚的弧度。为了保证软杆103固定，在卡槽102的一侧设置有封堵条104，封堵条104如图3所示为L型，将软杆103放入卡槽102后，将封堵条104的通过螺钉105固定在底座10上。
图中：拱棚1、凹槽11、立柱12、载物台13、牵引杆2、下杆21、上杆22、双轴卷绕电機3、卷轴4、卷帘5、齿轮6、齿条7、法兰盘8、防护罩9、弧形板91、复位弹簧92、底座10、拱棚塑料膜101、卡槽102、软杆103、封堵条104、螺钉105。
3. 功能意义
通过在卷轴上设置法兰盘，在拱棚扩建时，可以对接上卷轴，因此不需要重新定做卷帘装置，大棚的塑料膜拼接操作简单，不在塑料膜上打孔，利用自锁原理，不会对塑料膜造成伤害，节省了大量成本。而且，配合齿轮齿条机构，可以防止卷帘机跑偏，而且，能够给较长的卷轴提供卷绕能力，防止卷轴过长造成卷轴弯曲和因扭矩过大造成的损坏。防护罩的设计可以防止雨水侵蚀卷帘。载物台给卷帘装置提供支撑，使卷帘装置处于较高位置，有利于卷帘操作。
参考文献
[1] 裴雪，范奥华，刘焕宇，王孝龙，王东，范叶满，翟长远. 基于温光耦合的温室卷帘机控制设备开发[J]. 农机化研究，2018，40（04）：83-86.
[2] 杨剑超，姜学玲，李廷菊，孙晓，徐维华，孙妮娜，张瑞清，汤国民，王新语，王培松，郑秋玲，唐美玲. 温棚卷帘控制系统[P]. 山东：CN106959648A，2017-07-18.
[3] 顾建环. 卷帘机在设施农业生产中的作用研究[J]. 农业科技与信息，2017，（12）：45-46.
[4] 崔敬谦. 拱棚卷帘机[P]. 山东：CN203968819U，2014-12-03.
[5] 张传生. 一种停留位置在棚体一侧的拱棚用支架式卷帘系统[P]. 山东：CN103461034A，2013-12-25.
[6] 孙成通.机械制造技术基础[M].山东人民出版社：王晶/马洁，2012：3-13.
[7] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M]：第七版.北京：高等教育出版社，2006：17.
关键词： 卷帘；拱棚；卷绕电机
【中图分类号】 TN 605 【文献标识码】 A【文章编号】 2236-1879（2017）20-0276-02
1 研制背景及意义
拱棚卷帘装置是农业生产中常见的设备，卷帘装置包括牵引杆、拉绳、双轴卷绕电机、卷轴和卷帘，牵引杆带动双轴卷绕电机和卷轴运动，双轴卷绕电机带动卷轴旋转从而将卷轴上的卷帘铺设在拱棚上。但是，目前的拱棚卷帘装置都是为拱棚量身定做的，如果需要扩建拱棚，则需要更换卷帘装置，费用较大。而且，目前的拱棚在收放卷帘时经常出现缠绳和跑偏问题，正常情况下，拉绳在卷轴上呈缠绕式均匀排列，可是，在连续不断地使用过程中，有的拉绳过紧，有的拉绳过松，结果便在卷轴上发生了缠绳的情况，拉绳一乱，必然影响草苫拉放质量，甚至出现“麻花”状的拉放效果。而卷帘机屡屡跑偏，最主要的原因是农户所覆盖的棚面草苫厚薄不均，导致卷帘机上卷的草苫步调不一致，有的快，有的慢，进而出现跑偏。
2 主要功能和性能指标
本设计包括拱棚1和卷帘装置，卷帘装置包括牵引杆2、双轴卷绕电机3、卷轴4和卷帘5，牵引杆2包括相互铰接的下杆21和上杆22，下杆22的下端铰接在拱棚1的后方，上杆21的前端与双轴卷绕电机3连接，双轴卷绕电机3左右两侧的两个输出端分别连接卷轴4，卷帘5设置在卷轴4上，在卷轴4上设置有齿轮6，从拱棚1的前端到后端设置有与齿轮6配合的齿条7，在齿条7下方设置有固定齿条7的底座10，底座10与拱棚的主体构架固定连接在一起。在卷帘5收放过程中，齿轮齿条作为辅助力实现卷轴的运动。为了防止齿轮6在运动时脱离齿条7，在齿条7的两侧设置有防护板，齿条7两侧的防护板形成一个凹槽，将齿轮6的下部包裹起来。因为在铺设卷帘5时，卷帘5的厚度逐渐变小，角速度不变，线速度减小，因此，齿条7的齿间距从拱棚1的后端向拱棚1的前端逐渐变小。
为了实现卷帘装置的扩展，在卷轴4远离双轴卷绕电机3的一端设置有法兰盘8，扩展时，将外加的卷轴通过法兰盘固定连接在现有的卷轴4上即可。为了防止卷帘在收放时牵引杆2与拱棚1发生碰撞，妨碍卷帘操作，如图2中所示，上杆21和下杆22为弧形杆。
为了防止雨水侵蚀卷帘5，在拱棚1的后端设置有防护罩9，防护罩9的后端底部通过转轴铰接连接，可以实现转动。防护罩9的前端开口且开口的上端为向上弯曲的弧形板91。防护罩9的后方设置有复位弹簧92。在卷帘5收回到拱棚1的后端时，卷帘5卷成的卷触碰到弧形板91，推动弧形板91向后运动，卷帘5进入防护罩9后，防护罩9在复位弹簧92的作用下复位，将卷帘5遮盖。本设计的优选实施例中，在拱棚1的后端设置有载物台13（为了视图清晰，图1中未画出载物台13上的防护罩9），防护罩9和下杆22的下端设置在载物台13上。载物台13的高度可根据拱棚的结构而定，图2中所示的仅为示意图，并不代表实际载物台13与拱棚的比例。
如图2所示，齿条7的高度从拱棚1的后端向拱棚1的前端逐渐变小，且在拱棚1前端的底座10上设置有凹槽11，齿条7位于凹槽11内（图2中凹槽11内未画出齿条7）。这样可以控制卷帘装置的运动估计，同时，防止齿轮对拱棚面的压损。当然，对于齿条的设置方式，还可以如图1中所示，全部固定在拱棚1的表面。
为了对拱棚起到支撑作用，在拱棚1的齿条下方设置有立柱12。
本设计便于扩建的设计点在于，卷帘装置和拱棚塑料膜101分成一个个独立小单元，每个小单元包括一个齿轮齿条组、一截卷轴和一个卷帘。对于每个独立的拱棚塑料膜101的安装，本设计设计了如下结构：在底座10的两侧设置有用于固定拱棚塑料膜101的卡槽102，拱棚塑料膜101的两个侧边分别卷绕在软杆103上，卷绕多层，利用自锁原理，固定住塑料膜，软杆103固定在卡槽102内。软杆103横截面积是正方形，可以采用橡胶支撑，既能防止软杆在卡槽内产生自转，又能够弯曲贴合大棚的弧度。为了保证软杆103固定，在卡槽102的一侧设置有封堵条104，封堵条104如图3所示为L型，将软杆103放入卡槽102后，将封堵条104的通过螺钉105固定在底座10上。
图中：拱棚1、凹槽11、立柱12、载物台13、牵引杆2、下杆21、上杆22、双轴卷绕电機3、卷轴4、卷帘5、齿轮6、齿条7、法兰盘8、防护罩9、弧形板91、复位弹簧92、底座10、拱棚塑料膜101、卡槽102、软杆103、封堵条104、螺钉105。
3. 功能意义
通过在卷轴上设置法兰盘，在拱棚扩建时，可以对接上卷轴，因此不需要重新定做卷帘装置，大棚的塑料膜拼接操作简单，不在塑料膜上打孔，利用自锁原理，不会对塑料膜造成伤害，节省了大量成本。而且，配合齿轮齿条机构，可以防止卷帘机跑偏，而且，能够给较长的卷轴提供卷绕能力，防止卷轴过长造成卷轴弯曲和因扭矩过大造成的损坏。防护罩的设计可以防止雨水侵蚀卷帘。载物台给卷帘装置提供支撑，使卷帘装置处于较高位置，有利于卷帘操作。
参考文献
[1] 裴雪，范奥华，刘焕宇，王孝龙，王东，范叶满，翟长远. 基于温光耦合的温室卷帘机控制设备开发[J]. 农机化研究，2018，40（04）：83-86.
[2] 杨剑超，姜学玲，李廷菊，孙晓，徐维华，孙妮娜，张瑞清，汤国民，王新语，王培松，郑秋玲，唐美玲. 温棚卷帘控制系统[P]. 山东：CN106959648A，2017-07-18.
[3] 顾建环. 卷帘机在设施农业生产中的作用研究[J]. 农业科技与信息，2017，（12）：45-46.
[4] 崔敬谦. 拱棚卷帘机[P]. 山东：CN203968819U，2014-12-03.
[5] 张传生. 一种停留位置在棚体一侧的拱棚用支架式卷帘系统[P]. 山东：CN103461034A，2013-12-25.
[6] 孙成通.机械制造技术基础[M].山东人民出版社：王晶/马洁，2012：3-13.
[7] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M]：第七版.北京：高等教育出版社，2006：17.