论文部分内容阅读
覆盖保温被是减少温室夜间通过覆盖层热量散失的重要保温措施。生产中常用的日光温室和塑料大棚,因其屋面拱形结构可以在外侧覆盖保温被,在冬天不需要加温或极少加温就可以满足北方寒冷地区的农业生产。但现有保温被覆盖方式无法实现翻越拱面顶部,且卷起后的保温被放置在屋顶给屋面造成额外荷载和室内遮阴,因此本研究主要完成拱型温室外保温被翻越式铺卷系统(Over-the-top Rolling System,ORS)的设计及验证运行。首先利用SolidWorks建立了卷被杆、卷绳杆和牵引杆的三维模型,导入ANASYS辅助进行变形分析,验证所选杆件的直径、壁厚规格合理性;接着,利用SolidWorks和ADAMS进行链传动系统的建模和动力学仿真分析,验证所选链传动系统各个零部件的规格参数能否满足翻越式铺卷系统传动需要;然后,利用ADAMS进行保温被和钢丝绳两个柔性体的建模,对保温被的受拉张力和卷收最大半径以及钢丝绳的张力情况进行分析,选择合适的保温被厚度和钢丝绳直径。以此来确定翻越式铺卷系统的工作方式和主要零部件参数以及参数的选型方法。根据公式计算以及SolidWorks、ANASYS和ADAMS辅助仿真模拟,设计计算ORS个部件的选型,在1:20比例温室模型上建立ORS验证其运行情况。试验选用蓬松厚度为10 mm、压实厚度为2 mm的保温被,直径为25 mm、壁厚为1.5 mm的不锈钢管,直径为2 mm的钢丝绳,链号为06B的链条和配套29齿的链轮,功率为400 W的正反转减速电机,并设计了螺距为2 mm、22圈、宽2 mm、深1 mm的螺纹、拔摸角度为30°的塔轮,在微缩温室模型上安装翻越式铺卷系统进行模拟试验运行。结果表明:1)翻越式铺卷系统采用拉铺覆盖和卷收打开保温被实现了保温被翻越屋顶的一体化覆盖,工作方式可行,提高了保温被密闭性,有利于提高整体保温性;2)相比保温被放置在屋顶的方式,翻越式铺卷系统放置在天沟上可减少屋面骨架荷载42N/m~2,避免保温被放置在屋顶造成的33%室内遮阴,体现了翻越式铺卷系统可以提高室内采光能力,降低拱杆直径和壁厚,有利于骨架轻简化的发展,降低建设成本;3)保温被卷起后平均最大直径为116.2 mm,小于模型温室天沟的宽度(320 mm),不造成额外遮阴;牵引绳的张力最大值为736.119 N,小于所选择钢丝绳(φ=2 mm)的最小破断拉力2 296 N;翻越式铺卷系统最大工作功率为384 W,扭矩传感器最大测量值为8 849.138 N?m,所选电机的额定功率为400 W、最大容许扭矩为6×10~5 N?m。表明所选规格保温被的厚度、钢丝绳的直径、电机功率和的最大容许扭矩的选型合理,建立了公式计算再运用SolidWorks、ANASYS和ADAMS联合辅助仿真模拟选型ORS部件的方法;4)保温被覆盖和打开的整个工作过程中卷被和卷绳的转速同步,确定了塔轮尺寸与保温被的厚度、宽度,牵引绳径粗,卷被杆径粗之间的关系,建立了塔轮的设计方法。5)链传动系统在整个工作过程中低速稳定的转动,没有发生卡链、崩断现象,表明链传动满足ORS传动的需求、所选规格的链轮链条和设置张紧轮是合理的,确定了通过ADAMS仿真选型链传动系统和电机的方法。