日光溫室電動齒輪齒條開窗通風系統設計

曹新偉 史慧鋒 肖林剛

溫室通風是通過通風口與外界進行氣體交換，可以排出多余熱量，降低溫度、抑制高溫；補充CO2，維持作物生長需要的CO2的濃度；降低溫室內濕度，減輕作物病蟲害；同時促使室內空氣流動，促進植物群落中的氣體交換，促進作物良好的生長；通風是溫室環境調控的重要措施，是提高作物產量的重要途徑，通風設施的機械化水平一定程度上影響了日光溫室的發展水平。所以溫室通風是日光溫室急需解決的重大問題。

中國日光溫室通風現狀

目前，中國大部分溫室采用人工扒縫通風以及卷膜器通風，卷膜器通風主要有手搖和電動兩種，在裝棚膜時把膜分成兩段，頂部為1.5 m左右的小棚膜，下面為一大棚膜，通過人工扒縫或卷膜器把頂部小棚膜打開進行通風，這幾種通風方式，溫室通風效果不明顯，勞動強度大，容易出現棚膜積水現象，抗風能力差。針對上述問題本項目組設計一種專用鋁合金齒輪齒條電動通風系統。實現快速通風降溫、降濕和換氣的目的。該系統運行平穩、安全可靠、承載力強、傳動效率高、抗風雪能力強，適合非耕地使用，便于實現自動化控制。

電動齒輪齒條開窗原理

該電動開窗系統（圖1）主要由電機、傳動軸、軸承座、齒輪齒條、鋁合金窗戶組成，電機采用三相異步帶限位電機，通過兩側鏈輪聯軸器帶動傳動軸轉動，傳動軸帶動齒輪轉動，齒輪嚙合齒條使其往復運動，齒條連接著窗戶從而實現溫室通風窗的啟閉，窗戶采用專用鋁合金組裝而成，同時通過調節電機限位裝置，控制電機停止運轉，實現窗戶準確定位，使通風窗停留在預先設定的位置，溫室管理者只要按下按鈕，窗戶到設定位置可自動停止。此電動齒輪齒條開窗機構，穩定性好，抗風能力強，密封性好，大大減輕了勞動強度。電動齒輪齒條開窗機構各部分功能如下。

電機

傳動軸

主要起到傳動動力作用，傳動軸一般采用1寸（3.3 cm）鍍鋅鋼管，通過焊接連成一整體，通過鏈輪與電機相連，并間隔3 m（一般3副骨架），通過軸承座固定在溫室拱架上，安裝時一定要保證傳動軸在同一直線上，以保證系統運行的穩定性。

齒輪齒條

開窗齒輪（圖3）固定在傳動軸上，通過傳動軸的傳動而嚙合弧形齒條使其往復運動，從而實現窗戶的啟閉，弧形齒條選用長度為1050 mm，厚度為2 mm，弧度半徑為1000 mm。通過齒條安裝板與窗戶活動邊框連接，窗戶上的齒條間距為1 m，以保證窗戶的穩定性。

鋁合金窗戶

窗戶采用專用鋁型材（圖4），大小設計為0.6 m×3 m，窗戶之間間距為3 m，窗戶采用專用鋁合金，美觀大方，密封性好，共有三種型材，天窗鉸座、天窗鉸軸、天窗活動邊，可以根據需要做成任意大小，四個角采用連接件用鉚釘連接，牢固可靠，窗戶安裝方便，窗戶鋁型材帶有卡棚膜卡槽，方便卡棚膜，窗戶分窗框與活動窗，窗框固定在拱架上，活動窗通過齒條連接板與齒條連接，圍繞天窗鉸座進行轉動，實現通風目的。

日光溫室通風管理

為加強日光溫室內空氣對流，使溫室降溫和排濕效果達到最好，降低溫室病害的發生，日光溫室頂部采用齒輪齒條電動開窗通風，同時在前屋面1～1.3 m高處，設前屋面通風口，采用手動或電動卷膜器通風，與頂通風口配合使用，促進空氣循環，提高通風效率。通風口正確的通風順序是先開頂部通風口，當溫度還升高時，再開前屋面通風口。關閉通風口時與開啟時順序相反，先關前屋面通風口，后關頂部通風口。通過溫室的通風口合理設置，根據通風目的、蔬菜生長狀況、生長季節等情況，靈活采取科學的通風措施，以促進光合作用，抑制病害的發生與發展。

結論

本課題設計日光溫室齒輪齒條電動開窗系統，采用了限位電機、齒輪齒條、窗戶專用鋁合金，解決了溫室通風勞動強度大、通風不均勻、抗風性差的問題，結構緊湊，系統能夠自鎖，防止通風系統因外部風力等因素而損壞。同時采用頂通風與底通風相結合，提高通風效率，也為以后日光溫室物聯網智能化控制奠定了良好的基礎。本系統操作簡單，已在新疆南北疆推廣30多套，實現了互聯網控制，大大減輕了勞動強度，溫室的綜合效益得到顯著提高，具有很高的推廣價值。

參考文獻

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*項目支持：公益性行業（農業）科研專項：適合西北非耕地園藝作物栽培的溫室結構與建造技術研究與產業化示范（201203002）。

作者簡介：曹新偉，男，湖南邵陽人，助理研究員，學士，主要從事日光溫室結構研究。