一種日光溫室風(fēng)力自動除雪設(shè)備與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于日光溫室除雪設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種日光溫室風(fēng)力自動除雪設(shè) 備與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 日光溫室是一種具有中國特色的一面坡溫室型式，是我國北方地區(qū)越冬生產(chǎn)園藝 產(chǎn)品的主要溫室型式。日光溫室近十年來發(fā)展十分迅猛，形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。日光溫室 的大量發(fā)展使我國北方城鎮(zhèn)冬春季鮮菜供應(yīng)狀況有了很大改觀，同時節(jié)約了大量煤炭資 源，減輕了大氣污染，緩解了"南菜北運"的運輸壓力，還提高了土地利用率。與玻璃溫室比 較，其還具有重量輕、安裝拆卸方便等優(yōu)點。
[0003] 由于我國北方冬季天氣寒冷，溫室大棚普遍存在著積雪壓棚的情況。屋頂積雪一 方面對溫室的透光性和保溫性造成很大的影響，導(dǎo)致大量能量浪費，影響植物生長;另一方 面影響溫室的總體剛度和強度，帶來安全隱患。
[0004] 目前，針對溫室除雪主要有4種常規(guī)方法：
[0005] (1)機械刮板除雪。從除雪的作業(yè)過程來看，除雪機理、技術(shù)方法比較成熟，但在具 體的工作過程中，往往受到設(shè)施表面狀況、雪層厚度、氣溫高低等條件的限制，除雪過程還 容易損傷溫室膜體，從而使得其使用存在很多局限性。
[0006] (2)化學(xué)融雪法。一般使用鹽或冰雪融劑作為融雪劑，除雪效果較好。但是使用化 學(xué)除雪費用較高，對環(huán)境和土壤也造成了一定的污染。因此這種方法的使用也受到了一定 的限制。
[0007] (3)光熱除雪法。光熱融雪法是在溫室屋面下方布置幾排光熱管，通過熱傳遞把溫 室屋面的雪除掉。這種方法能耗過大，而且費用較高，不利于普及。
[0008] (4)人工除雪法。人工除雪是以大量的人力投入作為基礎(chǔ)，通常是農(nóng)民將溫室屋面 的積雪清掃并運輸出去，讓其自然融化;或者是農(nóng)民手持風(fēng)機進(jìn)行吹雪、除雪工作。人工清 雪勞動強度大，浪費時間，浪費人力物力。
[0009] 目前，限于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面的原因，農(nóng)民仍然大多采用人工除雪的方式，這樣 就極大的增加了他們的勞動強度，同時也不是一個很好的解決問題的策略。鑒于此，實際生 產(chǎn)迫切需要一種技術(shù)和設(shè)備簡單、價格低廉、運行穩(wěn)定可靠的日光溫室自動除雪設(shè)備與方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種日光溫室風(fēng)力自動除雪設(shè)備與方法。
[0011] 資料顯示，一般將雪粒子在風(fēng)的作用下的運動劃分成3類:蠕移、躍移和懸移，如圖 1所示。蠕移是當(dāng)吹過雪源的風(fēng)速接近臨界風(fēng)速時，積雪表面的雪粒子在雪面上迀回滾動并 向前滑移，即雪粒子在風(fēng)的作用下由穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生運動。躍移是雪粒子在雪面上邊跳躍邊 向前移動的現(xiàn)象。雪粒子跳躍的高度一般在幾厘米到幾十厘米之間，而總體上躍移層的厚 度主要取決于風(fēng)速大小及雪粒子的粒徑大小。懸移是當(dāng)風(fēng)速超過9m/s后，大量雪粒被渦旋 群卷入氣流中隨風(fēng)運行，在湍流擴(kuò)散作用下，懸移的高度從數(shù)十厘米到l〇m，甚至高達(dá)100m 左右。由于本發(fā)明的設(shè)計重點在于將正在下落的雪花吹離溫室大棚表面，則風(fēng)機吹雪過程 中，雪的主要運動是懸移，次之為纟需移和躍移。
[0012] -種日光溫室風(fēng)力自動除雪設(shè)備，該設(shè)備包括風(fēng)機11、風(fēng)機運動裝置和控制系統(tǒng)；
[0013] 所述風(fēng)機運動裝置包括角鋼軌道2、角鋼輪3、活動平板6和承載平臺9，前后兩條平 行的角鋼軌道2由鋼管4架設(shè)在溫室后坡，位于保溫被和卷簾機后方，并沿溫室后坡通長布 置;活動平板6的底側(cè)四角安裝角鋼輪3，并通過角鋼輪3架設(shè)在兩條角鋼軌道2上，承載平臺 9架設(shè)在活動平板6的上方，左右驅(qū)動轉(zhuǎn)軸的一端分別連接在承載平臺9的左右兩側(cè)，另一端 分別與相應(yīng)側(cè)的支桿10的上端鉸接，左右支桿10的下端分別固定在活動平板6上，對承載平 臺9進(jìn)行支撐，承載平臺9的后側(cè)通過伸縮彈簧7與活動平板6連接，前側(cè)搭在偏心輪8上，偏 心輪8通過桿件連接至同步電機15;所述風(fēng)機11安裝在承載平臺9上方；
[0014] 控制系統(tǒng)包括電機1、同步電機15和兩個限位開關(guān)14,電機1安裝在活動平板6下 方，通過導(dǎo)線5與風(fēng)機11相連；同步電機15設(shè)于活動平板6上，位于承載平臺9下方;兩個限位 開關(guān)14分別設(shè)在角鋼軌道2的左右兩端。
[0015] 進(jìn)一步地，該設(shè)備還包括與驅(qū)動轉(zhuǎn)軸并排的一至多個從動轉(zhuǎn)軸，所述一至多個從 動轉(zhuǎn)軸分布在驅(qū)動轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，其一端連接在承載平臺9上，另一端連接在連桿10-1上，所述 驅(qū)動轉(zhuǎn)軸的另一端與連桿10-1連接后，與支桿10的上端鉸接。
[0016] 所述風(fēng)機11的出口連接一個扁平式風(fēng)口 12,所述扁平式風(fēng)口 12的后部套管與風(fēng)機 11的出口配合連接。
[0017] 所述扁平式風(fēng)口 12為漸變扁平型，出口處長500mm，高10mm。
[0018] 所述角鋼軌道2采用等邊鍍鋅角鋼;所述角鋼輪3為V型，表面噴涂橡膠材料防止空 轉(zhuǎn)打滑。
[0019] 所述活動平板6下方設(shè)有防風(fēng)倒鉤，防風(fēng)倒鉤平行于角鋼軌道2,其下部的彎鉤與 角鋼軌道2相配合但不接觸，當(dāng)有大風(fēng)吹動活動平板6時，防風(fēng)倒鉤可以勾住角鋼軌道2，避 免大風(fēng)將活動平板6掀翻。
[0020] 所述承載平臺9上設(shè)有風(fēng)機安裝座13,三個風(fēng)機安裝座13形成三角形，后側(cè)的一個 風(fēng)機安裝座13與風(fēng)機11的把手相匹配，前側(cè)的兩個風(fēng)機安裝座13與風(fēng)機11的擱架尺寸相匹 配;風(fēng)機11通過與風(fēng)機安裝座13的鉚接安裝在承載平臺9上。
[0021] 支撐角鋼軌道2的鋼管4間隔排列，使角鋼軌道2水平布置，前后兩根鋼管4之間設(shè) 有支撐以加強鋼管4的穩(wěn)定性。
[0022] 風(fēng)機11的水平運動參數(shù)設(shè)計包括0.2m/s、0.5m/s、1. Om/s三個移動速度。
[0023]所述角鋼軌道2下方加設(shè)滑軌，電機導(dǎo)線5鋪設(shè)在滑軌上，以使導(dǎo)線5能夠跟隨電機 1移動。
[0024] 一種日光溫室的屋面由直線段和曲線段組成，屋面總寬度L1 = 8.00m;其界面函數(shù) 關(guān)系符合式1:
[0025]
[0026] 后坡仰角為42°，后坡寬度L2 = 1.00~1.50m，屋面與后坡相接處為屋面最高點c， 高度為3.50m，前側(cè)角鋼軌道2架設(shè)于后坡上，后側(cè)角鋼軌道2架設(shè)于后坡與后墻相接處，取 人位于底腳進(jìn)行人工掃雪的水平范圍最大為x = 2.00m，則風(fēng)力覆蓋范圍第一極限點坐標(biāo)即 為(2，1.618· 2°·371)，風(fēng)力覆蓋范圍第二極限點坐標(biāo)為屋面與后坡相接處，為(8,3.50)，可 得：
[0027] 風(fēng)機11的架設(shè)高度Η=4·61~4.81m;
[0028] 風(fēng)機11的擺動角度Θ = 44 · 6°~31 · 4°。
[0029]所述風(fēng)機11的擺動周期選定為12s，根據(jù)44.6°~31.4°算出擺動角速度的取值范 圍為 5.2°/s ~7.4°/s。
[0030] 上述日光溫室自動除雪設(shè)備進(jìn)行除雪的方法，風(fēng)機11在角鋼軌道2上的運動由電 機1配以一個啟動/停止按鈕總開關(guān)和角鋼軌道2兩端的限位開關(guān)14進(jìn)行控制，當(dāng)按下啟動/ 停止按鈕后，電機1正轉(zhuǎn)，活動平板6開始在角鋼軌道2上正向運行，當(dāng)活動平板6觸碰角鋼軌 道2端部的限位開關(guān)14后電機1反轉(zhuǎn)，帶動活動平板6反向運動，從而實現(xiàn)風(fēng)機11在角鋼軌道 2上的來回往復(fù)運動；同時，同步電機15帶動桿件旋轉(zhuǎn)，桿件端頭連接的偏心輪8隨之轉(zhuǎn)動， 由于偏心輪8的中心不在旋轉(zhuǎn)點上，使得與偏心輪8接觸的承載平臺9前端在垂直方向上產(chǎn) 生位移，整個承載平臺即呈現(xiàn)繞驅(qū)動轉(zhuǎn)軸的擺動運動，從而實現(xiàn)風(fēng)機11的上下擺動，增大風(fēng) 力自動除雪的覆蓋范圍;再次按下啟動/停止按鈕后，設(shè)備停止運行。
[0031] 本發(fā)明的有益效果為：
[0032] 1、本發(fā)明設(shè)計了全新的風(fēng)力式自動除雪作業(yè)方式，較之傳統(tǒng)的機械刮棚作業(yè)和人 工手持風(fēng)機除雪，該方式對溫室薄膜的損傷大大減小且除雪效率得到提高；設(shè)計了自行走 式風(fēng)機底座，節(jié)約勞動力;通過預(yù)防落雪、吹走積雪兩種方式從根源上預(yù)防了積雪壓棚的問 題。
[0033] 2、該設(shè)備采用了后坡軌道設(shè)計，充分利用了后墻面積，增大棚間路面的使用空間； 本設(shè)備設(shè)計了可拆卸式扁平式風(fēng)口，接口處設(shè)計為紐帶連接或螺釘錨固，易于組裝、拆卸， 廣泛適用多種風(fēng)機機型;設(shè)計了新型的裝配式風(fēng)機底座，可實現(xiàn)多品牌、多型號風(fēng)機的簡易 鉚接，減少裝置整機費用；
【附圖說明】
[0034] 圖1為風(fēng)雪流動的運動形態(tài)示意圖；
[0035] 圖2為日光溫室屋面擬合函數(shù)說明圖；
[0036]圖3為活動平板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4為支撐平臺結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5為扁平式風(fēng)口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖6為角鋼軌道及鋼管的架設(shè)示意圖；
[0040] 圖7為角鋼軌道及鋼管架設(shè)在日光溫室上的示意圖；
[0041 ]圖8為導(dǎo)線即滑軌的示意圖；