温室用移动式苗床的设计.doc

温室用移动式苗床的设计.猛鏖厕动西床国王锐锋程俊峰(广东省农业机械研究所)随着我国现代化农业的飞速发展,温室作为一种现代化的农业设施得到逐步发展和推广,截至2004年底,我国已建有各类型温室1000多hm.然而与发达国家相比,我国的温室总面积以及普及率还远远落后.温室的造价相对于国民收入还是比较昂贵,如用来种植普通作物,显然是很难收回投资.因此,在投资额一定的情况下,想利用有限的资源获得更好的经济收益,首先要要提高温室使用率,增加单位面积产量;其次要好钢用在刀刃上,用温室来种植高经济作物,培育新种苗等.但是种苗和高经济作物普遍比较娇贵,对自身环境气候要求严格,不仅需要严格控制温室内部的小气候环境,而且要采用单株小盆栽培,以便于人工经常的护理.如何提高工作效率,提高人员对作物的操作便利性成为了首要解决的问题.1移动式苗床的产生在使用要求下,栽培苗床应运而生.栽培苗床一般采用轻钢结构,固定于地面,高度以适宜于人弯腰操作而定,一般为0.50.8m;宽度以人弯腰伸臂可以轻松操作苗床上作物而定,一般取1.52.0m;长度则依温室长度和使用要求而定,从几米到几十米均可,无具体要求.苗床上面铺设铁网,作物就放置于上面.使用栽培苗床固然提高了操作人员的便利性,提高了工作效率,但操作人员为了便于围绕着苗株操作,每架苗床旁边都要保留一条供人通行的道路.如每条苗床旁边都要布置一条道路的话,室内空间势必被道路占用了很大一部分,大大降低了温室的使用效率,这对于提高温室的经济性又是一个很大的冲突.因此,如何既能便利地使用苗床,又能更有效地利用温室空间,成了温室用户的进一步需求.室内移动苗床在此需求上产生了.2移动式苗床的设计及应用室内移动苗床是通过多架苗床共用一条道路来提高温室使用率的,其外形尺寸与固定苗床类似,但可以沿宽度方向作左右移动.使用移动苗床,温室内每跨只需预留一条道路即可,通过移动苗床上盘使道路出现在不同的苗床侧边,大大节约了温室使用面积.下面,我们来讨论一下移动式苗床的设计(如无特殊说明,以下所称的苗床均指移动式苗床).2.1苗床主体结构形式A现grc代ultu农ralE业quModernAgriculturalEqui装pme备nts囫_如图1,苗床要满足移动的条件,必须为上下两层分离结构.上面的苗盘因为要用来放置作物,需采用整体平面结构;下边的支撑架,因其只起承载作用而已,为了节省成本,在苗床长度方向上采用间断式的点式支撑,而不采取连续结构;上盘和下支撑架之间通过两条滚轴连接,转动滚轴,可以使上盘左右移动.温室的道路就是通过移动上盘来获得的.】8001.轴承臂;2.防翻钩;3.铁删;4.承重臂;5.支撑架图1移动苗床截面示意图2.2苗床的结构尺寸确定根据使用要求,取苗床高度为O.5O.8m,上盘宽度为1.52.Om,苗床间道路为O.60.7m.在这个要求的基础上,具体确定苗床各部分尺寸需满足的条件.令代表道路宽,代表上盘宽,代表下盘宽,则满足=+;当苗床移动时,设上盘速度为yt:,轴承管速度为y,因圆周的速度为圆心的2倍,即y:2y,则需满足*+2中;另外,当苗床移到极限位置,即一端上下盘边对齐时,要保证苗床不能倾覆,假设苗床上面承受的为均布载荷,则需满足O.5根据如上条件,可知图1中假定苗床的尺寸均符合要求.2,3苗床的受力分析现在以图1所示苗床为例来考虑承载问题.从图1可知,苗床的承重从上而下依次为承重管,轴承管,支撑架,我们先对承重管进行分析.假定承重管材料为25圆管,壁厚1.2mm,长度方向上间隔为0.5m一条,苗床承重要求为50kg/m,因此可以视作管上均布载荷q=O.25kN/m.因苗床处于正中位置时承重管所受的弯矩小于苗床处于极限位置时所受的弯矩,故以苗床处于囝M现od代ernA农gr.c业ultu装ralE备qu.m.极限位置时的情况对承重管的受力情况进行分析:首先根据承载要求对管求支反力并做弯矩图(详细过程略),可知该管承受的最大弯矩位于悬出端轴承管处,最大值M=7O.3N?m,由此可得其承受的最大弯曲应力=1.3810(MPa).查手册可知,普通农业机械用型钢A4,A5钢的抗拉压许用应力均大大超过该值,证明假定的承重管在弯曲应力强度上符合假定承重要求.考虑到苗床受力均匀,没有局部强载荷,故无需校核管材的剪应力强度.因此,该承重管的选材是合适的.同理,我们可以计算出轴承管和支撑架的弯曲应力强度,并由此选取合适的材料,此处不一一赘述.2.4苗床的安全设置当苗床上盘滚动到一边极限位置时,设苗床上面均布载荷g,由上面的O.5:知道,在没有单独局部外力情况下,苗床不存在倾覆现象.但是当人为操作不当以致受力不均匀时,苗床仍会发生倾覆现象.为了避免这种情况出现,通过计算,在承重管的正中加一防翻钩钩在下面支撑架上,当苗床一侧承担过载时,防翻钩可以使承重管中部和支撑架连为一体阻止发生倾覆,增强了安全性,不管苗床处于任何位置,防翻钩始终处于两轴承管之间,既不会阻挡苗床移动,又始终保持着阻止倾覆的状态.另外,为了使苗床在移动过程中不出现跑过头的问题,我们在支撑架上根据行程加2个小挡块来对轴承管的移动范围进行限制,当苗床移到极限位置时,轴承管移动到挡块处受阻而停止移动,减小了苗床使用中受破坏的可能性.2.5苗床的使用根据移动式苗床的设计特点,使用时要注意:承载物不应超过苗床的设计载荷,以免造成永久性破坏.载荷尽量均