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設(shè)施黃瓜高架吊繩自動(dòng)升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)_尹華.pdf

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設(shè)施黃瓜高架吊繩自動(dòng)升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)_尹華.pdf

產(chǎn)業(yè)與科技論壇 2021 年第 20 卷第 21 期 Industrial 高架吊繩 智能化 作者單位 尹華 成子怡 王林 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院 隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展 越來(lái)越多的蔬菜種植戶(hù)選擇了大 棚類(lèi)菜的種植 大棚黃瓜作為典型的設(shè)施蔬菜 早已進(jìn)入千 家萬(wàn)戶(hù)的菜籃子 而大棚黃瓜的種植 植保 收獲等作業(yè)環(huán)節(jié) 仍是以人工方式為主 其效率低 人工成本高 約占總生產(chǎn)成 本的 60 左右 因此研究新型黃瓜自動(dòng)化栽培系統(tǒng) 采用自 動(dòng)控制技術(shù)對(duì)瓜類(lèi)生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)升級(jí) 提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要 的意義 一 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 黃瓜為攀援草本植物 傳統(tǒng)栽培采用搭架牽引的方式 用竹桿作為滕蔓牽引介質(zhì) 搭成人字形框架 以供黃瓜滕蔓 向上攀爬 該方式無(wú)法滿足黃瓜滕蔓不斷往上生長(zhǎng)的需求 抑制了黃瓜的生長(zhǎng) 導(dǎo)致黃瓜產(chǎn)量下降 該方法僅用于農(nóng)村 農(nóng)戶(hù)的種植 設(shè)施蔬菜的種植一般采用吊落蔓式立體栽培 以尼龍繩作為滕蔓牽引物 從高處吊落下 黃瓜滕蔓依附著 該繩向上攀爬 目前 吊落蔓式立體栽培已經(jīng)成為藤生農(nóng)作 物栽培的趨勢(shì)和潮流 黃瓜的高拉線栽培模式最早源于荷蘭 21 世紀(jì)初 荷蘭 農(nóng)業(yè)工程研究所的研究員用拉線代替了傳統(tǒng)搭架 首先提出 了吊落蔓式立體栽培法 近年來(lái)由于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展 韓 國(guó)采用一種可移動(dòng)的拉線栽培模式 但仍處于半自動(dòng)形式 45 2021 年第 20 卷第 21 期產(chǎn)業(yè)與科技論壇 2021 20 21Industrial Science Tribune 未實(shí)現(xiàn)垂直落蔓與水平移動(dòng)的同步作業(yè) 仍需要人工輔助 在我國(guó) 吊落蔓方面的研究還處于起步階段 2015 年 唐 山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的韓靖玲等人運(yùn)用棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的工 作原理 研發(fā)出一種簡(jiǎn)易溫室黃瓜吊落蔓機(jī)構(gòu) 但在作業(yè)過(guò) 程中仍依靠人工 大規(guī)模種植時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度很大 綜上 國(guó)內(nèi)外針對(duì)瓜類(lèi)生產(chǎn)在栽培技術(shù)上雖然做了大量 研究工作 促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 但還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化種植 因此需要繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)創(chuàng)新新型瓜類(lèi)自動(dòng)化栽培系統(tǒng) 提升 裝備水平 二 高架吊繩自動(dòng)升降系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)主要有三部分組成 操作裝置 控制系統(tǒng) 循環(huán)機(jī) 構(gòu) 三個(gè)部分之間的關(guān)系如圖 1 所示 操作裝置主要是用來(lái) 進(jìn)行管理人員動(dòng)作操作 通過(guò)按鈕式開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電路控制 再通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)吊繩升降系統(tǒng) 一 操作裝置 操作裝置是整個(gè)系統(tǒng)的控制界面 安裝 于大棚的控制柜中 也可以通過(guò)手機(jī) APP 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 主 要由控制面板 電路及其他電路元件組成 如圖 2 所示是操 作裝置的面板 用來(lái)進(jìn)行大棚黃瓜牽引繩自動(dòng)升降系統(tǒng)的動(dòng) 作操作 通過(guò)對(duì)按鈕的操作實(shí)現(xiàn)黃瓜牽引繩的上升 下降和 停止 其中 SB1 是控制牽引繩上升按鈕 SB2 是控制牽引繩 下降按鈕 SB3 是停止按鈕 圖 1 大棚黃瓜牽引繩自動(dòng) 圖 2 大棚黃瓜牽引繩自動(dòng) 升降系統(tǒng)關(guān)系圖 升降系統(tǒng)操作面板 二 控制系統(tǒng) 在大棚黃瓜牽引繩自動(dòng)升降系統(tǒng)的控 制電路采用三相電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路 如圖 3 所示 電路中采用 兩個(gè)電機(jī) M1 M2 作為驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力 電路主要由 M1 M2 電機(jī) QS 刀開(kāi)關(guān) FU2 熔斷器 開(kāi)關(guān) SB1 SB2 SB3 交 流接觸器 KM1 KM2 等組成 M1 M2 兩電機(jī)是由一個(gè)電路 來(lái)進(jìn)行同時(shí)控制 可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 從而來(lái)實(shí)現(xiàn)黃 瓜牽引繩的上升和下降 合上 QS 刀開(kāi)關(guān) 按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按 鈕 SB1 KM1 線圈得電吸合 KM1 主觸點(diǎn)閉合 電機(jī)正轉(zhuǎn) 松開(kāi) SB1 但由于 KM1 常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合 KM1 接觸器自鎖 所以 電機(jī)保持正轉(zhuǎn) 按下停止按鈕 SB3 常閉點(diǎn)斷開(kāi) 接觸 器釋放 電機(jī)停止 按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB2 KM2 吸合 電機(jī) 反轉(zhuǎn) 圖 3 大棚黃瓜牽引繩自動(dòng)升降系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路 三 循環(huán)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 大棚黃瓜牽引繩自動(dòng)升降系統(tǒng)中 的循環(huán)機(jī)構(gòu)主要是由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)同步帶 輪 1 2 驅(qū)動(dòng)皮帶 3 張緊輪 5 18 個(gè)牽引繩纏繞器 4 等組 成 如圖 4 所示 而牽引繩纏繞器的結(jié)構(gòu)如圖 5 所示 由從動(dòng) 帶輪 1 繞線輪 2 支撐桿 3 走線軸 4 組成 圖 4 循環(huán)機(jī)構(gòu)示意圖 當(dāng)操作人員按下 SB1 按鈕 驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針正轉(zhuǎn) 帶動(dòng) 兩個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)同步帶輪順時(shí)針正轉(zhuǎn) 主動(dòng)驅(qū)動(dòng)同步帶輪帶動(dòng) 驅(qū)動(dòng)皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)皮帶又帶動(dòng)牽引繩纏繞帶輪的從動(dòng) 帶輪順時(shí)針轉(zhuǎn) 從而使繞線輪順時(shí)針轉(zhuǎn) 而黃瓜滕蔓牽引繩 通過(guò)吊繩自動(dòng)纏繞器上的走線輪繞至繞線輪上 使得黃瓜滕 蔓牽引繩上升 當(dāng)上升到所要高度時(shí) 按下 SB3 按鈕 停止 操作 當(dāng)操作人員按下 SB2 按鈕 驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針?lè)崔D(zhuǎn) 帶動(dòng) 兩個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)同步帶輪逆時(shí)針?lè)崔D(zhuǎn) 主動(dòng)驅(qū)動(dòng)同步帶輪帶動(dòng) 驅(qū)動(dòng)皮帶逆時(shí)針轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)皮帶又帶動(dòng)牽引繩纏繞帶輪部件逆 時(shí)針轉(zhuǎn) 從而使繞線輪逆時(shí)針轉(zhuǎn) 使得黃瓜滕蔓牽引繩下降 當(dāng)下降到所要高度時(shí) 按下 SB3 按鈕 停止操作 牽引繩下 降后的效果如圖 6 所示 每根黃瓜滕蔓牽引繩都保持在同一 高度 以便于黃瓜的智能管理 圖 5 牽引繩纏繞器 圖 6 黃瓜藤蔓下降后與下降前對(duì)比圖 三 結(jié)語(yǔ) 一 操作方便 大棚黃瓜牽引繩自動(dòng)升降系統(tǒng) 無(wú)需人 工對(duì)每個(gè)繞線裝置進(jìn)行單獨(dú)控制 直接通過(guò)按鈕操作即可實(shí) 現(xiàn)滕蔓牽引繩的上升 下降 操作方便可靠 二 成本降低 只需對(duì)原有棚內(nèi)設(shè)施進(jìn)行部份改造 可 大幅度節(jié)約人工成本 實(shí)現(xiàn)黃瓜牽引繩的機(jī)械化操作 改造 部件由是只承受黃瓜滕蔓的牽引力度 部件材料在選擇上無(wú) 需高強(qiáng)度材料 成本不高 從長(zhǎng)遠(yuǎn)估計(jì) 總體成本有了很大程 度上降低 三 提高效率 可設(shè)置為同時(shí)對(duì)一個(gè)栽培槽或一個(gè)大 棚內(nèi)的黃瓜滕蔓牽引繩的控制 還可在此基礎(chǔ)上利用物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù) 實(shí)現(xiàn)黃瓜種植管理的遠(yuǎn)程控制 目前 黃瓜高架吊繩自動(dòng)升降系統(tǒng)可以安裝于目前棚高 2 5 米以上的溫室大棚中 實(shí)現(xiàn)黃瓜滕蔓的自動(dòng)升降 從而最 終實(shí)現(xiàn)大棚黃瓜的自動(dòng)化移栽 植保 收獲等 實(shí)現(xiàn)大棚黃瓜 為代表的滕蔓類(lèi)設(shè)施蔬菜種植管理收獲的全程自動(dòng)化 參考文獻(xiàn) 1 陳玉梅 申允德 張成浩 等 黃瓜自動(dòng)化栽培系統(tǒng)關(guān)鍵技 術(shù)研究 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2019 47 5 174 180 2 齊飛 汪曉云 丁小明 等 一種溫室作物的吊蔓裝置及作 物栽培方法 CN CN102405797A P 2012 04 11 55

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