CN107514109A - 温室大棚自动除雪机 - Google Patents

Abstract

温室大棚自动除雪机，包括积雪吹除机械部分、积雪吹除作业自动控制部分。机械部分包括：吹雪风机、承载吹雪风机在大棚纵向移动的轨道车、轨道车驱动机构、承载轨道车轨道、支撑轨道的支架；自动控制部分包括由光路平向设置的光电开关、光电开关光路下方的载雪平面组成的积雪探测器、积雪探测器上积雪清除机构、控制电路组成，积雪探测器上的积雪清除装置包括：安装在轨道车上的清扫载雪平面的毛刷或刮片，使刷头相对载雪平面的置变换控制机构；本发明的积极效果是：实现了温室大棚的棚顶及时自动机械化除雪，避免了经营者的雪害损失，消除了人力除雪的人身安全事故，给出了结构简单、工作稳定、制造及运行成本低的温室大棚自动除雪设备。

Description

温室大棚自动除雪机

技术领域

本发明属于农业技术，具体涉及温室大棚除雪装置。

背景技术

为在寒冷地区的冬季种植蔬菜，透光塑料膜大棚温室在寒冷地区的使用已经比较普遍。建在寒冷地区的大棚温室，受冬季降雪的威胁。由于大棚顶部坡度较缓，降雪不能自然滑落而形成堆积，在降雪量大的情况下，积雪的重量会压裂棚膜使棚内作物受到冻害，甚至压垮棚架导致大棚坍塌，造成大棚及棚内作物的双重损失。以往，大棚积雪都是人工清除，用的也是通常的清扫工具，劳动强度大。特别是夜间降雪，除雪的人更辛苦。雪大、雪急时会因人力不足而使大棚不能免于毁损。此外，由于棚顶高、有坡度、表面滑，人工除雪中时有摔伤的事故发生。在冬季降雪量较大的地区，降雪加大了棚内作物的生产成本和风险，大棚作物的种植者，无不为雪害而担忧。

发明内容

本发明的目的是提供一种温室大棚自动除雪机，用于大棚温室无人工机械自动除雪，克服现有技术中大棚温室除雪存在的上述困境。

本发明除雪机包括：棚顶积雪吹除机械部分、积雪吹除作业自动控制部分。

所述的棚顶积雪吹除机械部分包括：位于大棚顶部的吹雪风机、承载吹雪风机在大棚纵向（棚脊方向）移动的轨道车、轨道车驱动机构、承载轨道车的轨道、支撑轨道的支架；其中的轨道车驱动机构包括低转速大扭矩电机或普通电机配置减速机，电机或减速机与轨道车之间的传动装置；所述的传动装置为下述方式之一。

1、电机、减速机安装在轨道车上，电机动力输出轴或配置减速机的减速机动力输出轴与车轮轴之间连接齿轮或链轮或皮带传动机构，在机架上沿轨道方向架设电机及风机电源线悬吊缆线，在缆线上设多个移动式电源线挂件。

2、为避免低温下电源线反复曲、伸的过早破损，电机、减速机固定安装在轨道一端的机架上，在电机动力输出轴或或配置减速机的减速机动力输出轴上安装钢丝绳摩擦驱动轮或链条轮，在轨道另一端的机架上安装钢丝绳折返轮或链条折返轮，在驱动轮和折返轮之间安装轨道车牵引钢丝绳或牵引链条，在支架上两端之间架设连接电源的裸线，轨道车上安装滑触裸线并接通风机电机的触角组成风机电源电路；

所述的积雪吹除作业自动控制部分包括积雪探测器、积雪吹除机械部分作业控制电路、随轨道车移动的积雪探测器积雪清除机构；

其中的积雪探测器由光路平向设置的光电开关、光电开关光路下方的载雪平面组成，光电开关的光路相对载雪平面的高度作为设定的除雪机启动除雪的积雪厚度。载雪平面选择在除雪起始端的局部棚顶表面或另设在棚顶外的载雪平板。

其中的积雪吹除机械部分作业控制电路采用现有技术中通常使用的机械触动电机换向电路，本发明中选用的控制控制电路包括PLC可编程控制器、两个交流接触器、两个安装在轨道两端或轨道两端的机架上的轨道车行程开关。

其中的积雪探测器上的积雪清除装置包括：安装在轨道车上的清扫载雪平面的毛刷（或刮片），使刷头相对载雪平面的离、合的毛刷或刮片位置变换控制机构；所述的毛刷或刮片位置变换控制机构为下述结构形式之一；

1、刷杆铰接在轨道车或轨道车延伸件上，刷杆铰轴向中部稍移，形成摆动的杆尾，或在刷杆上另设伸出摆动部位，在摆动杆尾或另设的摆动部位与轨道车或轨道车延伸件之间安装弹簧，在刷杆上设定触碰部位，刷杆上、下有位置变换定位挡件，在轨道两端或轨道两端的支架上设刷杆触碰头、其中、弹簧在轨道车或轨道车延伸件上的固定端与刷杆铰轴或铰轴附近连线为弹簧力最大位置。靠近积雪探测器的触碰头，推动刷杆上扬，上扬的刷杆通过弹簧作用力与定位挡件定位在高于光电开关的位置。远离积雪探测器的触碰头推动刷杆下俯，下俯的刷杆通过弹簧作用力和定位挡件定位在刷毛经过积雪探测器时触及载雪平面的位置。

2、毛刷的刷杆和 刷头断开，刷杆和刷头用铰轴连接，刷杆和刷头铰接关系满足刷毛垂直刷杆时刷头中的刷毛座向下突出刷杆下侧表面，刷杆相对刷头的另一端铰接在轨道车或从轨道车伸出的支撑件上，在载雪平面上方固定弓形毛刷托梁，刷头铰接端朝向刷杆一侧和刷杆与刷头铰接端下侧之间有将两者支撑在垂直或接近垂直的支撑面或支撑点。在除雪机不工作时，刷头在积雪探测器外侧（相对轨道车），刷杆衔接刷头的一端下落在托梁上，刷毛竖立。除雪机启动，轨道车拉动刷杆、刷杆拉动刷头，刷杆与刷头的铰接端托梁上滑动，托梁推动刷头绕铰轴旋转，刷毛上扬，刷毛在积雪层上方通过。刷头通过托梁后，刷头失去托梁支撑、向下旋转，刷头恢复竖向。轨道车返程至始发端时，刷头从轨道车一侧进入积雪探测器，托梁的阻力和刷头支撑杆的推力使刷头保持在竖立状态，刷毛触及载雪平面，清除载雪平面上的积雪，刷头移出载雪平面后，除雪机已完成大棚除雪，刷杆与刷头的铰接端再次下落至毛刷托梁上，刷头随之下落，仍处于竖向位置。

3、尾端铰接在轨道车上刷杆使用感磁材料或附着感磁块、在刷杆上方和下方设两个永磁铁、刷杆上设置的触碰部位、在轨道两端或轨道两端的支架上设刷杆触碰头；或者在刷杆上方或下方设置的一个永磁铁，相对永磁铁刷杆另一侧与轨道车之间连接刷杆回位弹簧；在由一个永磁铁和一个回位弹簧的结构中，要求刷杆接触磁铁时磁力大于弹簧力。靠近积雪探测器一端的触碰头与刷杆上的触碰部位触碰后刷头上扬。远离积雪探测器一端的触碰头与刷杆触碰部位触碰后刷头下落。

4、尾端铰接在轨道车或轨道车延伸件上的刷杆使用感磁材料或附有感磁快，刷杆与轨道车或轨道车延伸件之间连接给刷杆向上作用力的弹簧，在刷杆下方安装有电磁铁，在远离积雪探测器的轨道端部或轨道端部的支架上安装电磁铁电源开关接通触碰头，在靠近积雪探测器轨道的端部或轨道端部的支架上安装电磁铁电源开关切断触碰头。

为防止风机工作时形成的力矩影响轨道车的稳定性，至少风机鼓风口一侧的轨道有向上和下的两个轨面，轨道车鼓风口一侧有与上轨面吻合的上车轮和与下轨面吻合的下车轮。

所述的有上、下两个轨面的轨道，宜采用由一个角边在上侧设置的大截面角钢为中梁、在大截面角钢的水平角边上、下面分别扣焊较小截面角钢作为与车轮啮的上轨面和下轨轨面，轨道车与有上轨面和下轨面轨道的每个支撑点上设上、下设两个车轮，车轮圆周有直角凹槽，上车轮的下缘与上轨面吻合，下车轮的上缘与下轨面吻合。

本发明的工作过程是：除雪工作前，轨道车位于轨道靠近积雪探测器的一端。探测器除雪刷上扬，高于光电开关。下雪时，当积雪厚度达到切断光电开关光路的厚度，控制器启动，轨道车向轨道另一端移动，风机启动鼓风，吹除棚顶积雪，当轨道车运行至轨道端点，触碰行程开关，轨道车驱动电机转动换向，轨道车折返，风机回程重复吹雪。同时积雪探测器除雪刷位置变换机构动作，使除雪刷下落。轨道车返回接近起点时，除雪刷扫过积雪探测器载雪平面，清除积雪探测器上的积雪。除雪刷经过积雪探测器后，轨道车触碰行程开关，停止移动。同时除雪刷位置变换装置动作，扬起除雪刷。经风机往返两次吹雪，棚顶积雪通常能够除净。除雪机进入下一次下雪的除雪准备状态。

本发明的积极效果是：实现了温室大棚的棚顶及时自动机械化除雪，确保大棚不被积雪损坏，避免了温室大棚种植物经营者的雪害损失，替代了以往的人力除雪，消除了人力除雪的人身安全事故，解除了经营者的雪害之忧。给出了结构简单、工作稳定、制造及运行成本低的温室大棚除雪设备。

附图说明

图1为本发明整体侧视图。

图2为本发明风机鼓风口一侧轨道结构及车轮与轨道配合示意图。

图3为本发明中积雪探测器主视图。

图4为本发明的控制电路图。

图5为本发明中使用弹簧推动的毛刷位置变换控制机构示意图。

图6为本发明中积雪探测器上设毛刷托梁的毛刷位置变换控制机构及毛刷扬起通过状态示意图。

图7为本发明中积雪探测器上设毛刷托梁的毛刷位置变换控制机构及毛刷下落清雪状态示意图。

图8为本发明中使用两个永磁铁的毛刷位置变换控制机构示意图。

图9为本发明中使用电磁铁和回位拉簧的毛刷位置变换控制机构示意图。

具体实施方式

本发明本发明中除雪机包括：棚顶积雪吹除机械部分、积雪吹除作业自动控制部分。

参阅图1、图2，所述的棚顶积雪吹除机械部分包括：位于大棚6顶部的吹雪风机1、承载吹雪风机在大棚6纵向（棚脊方向）移动的轨道车3、轨道车驱动电机2、承载轨道车的轨道4、支撑轨道的支架5；电机2及减速机固定安装在轨道4一端的机架5上，在减速机构的动力输出轴上安装钢丝绳摩擦驱动轮，在轨道另一端的机架5上安装钢丝绳折返轮，在驱动轮和折返轮之间安装连接轨道车的轨道车牵引钢丝绳，在支架上两端之间架设连接电源的裸线，轨道车上安装滑触裸线并接通风机上电机的触角组成风机电源电路；其中，风机1鼓风口一侧的轨道由一个角边在上侧设置的大截面角钢4-1为中梁、在大截面角钢4-1的水平角边上、下面分别扣焊较小截面角钢作为与车轮啮的上轨面4-2和下轨轨面4-3，轨道车风机1鼓风口一侧的每个一个支撑点设上、下设两个车轮9和10，车轮圆周有直角凹槽，上车轮9的下缘与上轨面4-2吻合，下车轮10的上缘与下轨面4-3吻合。轨道车另一侧的车轮11使用通常的刚性车轮。

参阅图3，积雪探测器由光路平向设置的光电开关8、光电开关光路下方的载雪平面7组成，光电开关的光路相对载雪平面的高度作为设定的除雪机启动除雪的积雪厚度。载雪平面选择在除雪起始端棚顶外的载雪平板。

参阅图4，积雪吹除机械部分作业控制电路包括PLC可编程控制器、两个交流接触器、两个安装在轨4两端机架5上的轨道车行程开关组成。

毛刷位置变换控制机构为下述结构形式之一

1、参阅图5，刷杆16铰接在轨道车或轨道车延伸件上，刷杆铰轴向中部稍移，形成摆动的杆尾，在摆动杆尾与轨道车或轨道车延伸件之间安装压力弹簧12，在刷杆上设定触碰部位16-1，刷杆上、下有位置变换定位挡件13，在轨道两端或轨道两端的支架上设刷杆触碰头14、其中、弹簧在轨道车或轨道车延伸件上的固定端与刷杆铰轴或铰轴附近连线为弹簧力最大位置。靠近积雪探测器的触碰头，推动刷杆上扬，上扬的刷杆通过弹簧作用力与定位挡件定位在高于光电开关的位置。远离积雪探测器的触碰头推动刷杆下俯，下俯的刷杆通过弹簧作用力和定位挡件定位在刷毛经过积雪探测器时触及载雪平面的位置。

2、参阅图6、图7，毛刷的刷杆16和刷头15断开，刷杆16和刷头15通过铰轴17连接，刷杆16和刷头15铰接关系满足刷毛垂直刷杆时刷头中的刷毛座向下突出刷杆下侧表面，刷杆16相对刷头的另一端铰接在轨道车3上，在载雪平面7上方固定弓形毛刷托梁18，刷头15铰接端朝向刷杆16一侧和刷杆16与刷头铰接端下侧之间有将两者支撑在垂直或接近垂直的支撑面或支撑点。在除雪机工作前，刷头15在积雪探测器外侧（相对轨道车），刷杆16衔接刷头的一端下落在托梁18上，刷毛竖立。除雪机启动，轨道车拉动刷杆16、刷杆拉动刷头15，刷杆与刷头的铰接端托梁上滑动，托梁18推动刷头15绕铰轴旋转，刷毛上扬，刷毛在积雪层上方通过。刷头15通过托梁18后，刷头失去托梁支撑、向下旋转，刷头重回竖向。轨道车返程至始发端时，刷头15从轨道车一侧进入积雪探测器，托梁18的阻力和刷杆的推力使刷头保持在竖立状态，刷毛触及载雪平面7，清除载雪平面上的积雪，刷头15移出载雪平面后，除雪机已完成大棚除雪，刷杆16与刷头的铰接端再次下落至托梁18上，刷头15随之下落，仍处于竖向位置。

3、参阅图8，尾端铰接在轨道车上刷杆16使用感磁材料、在刷杆16上方和下方设两个永磁铁19、刷杆上设置的触碰部位20、在轨道两端或轨道两端的支架上设刷杆触碰头21。或者在刷杆上方或下方设置的一个永磁铁，相对永磁铁刷杆另一侧与轨道车之间连接刷杆回位弹簧；在由一个永磁铁和一个回位弹簧的结构中，要求刷杆接触磁铁时磁力大于弹簧力。靠近积雪探测器一端的触碰头与刷杆上的触碰部位触碰后刷头上扬。远离积雪探测器一端的触碰头与刷杆触碰部位触碰后刷头下落。

4、参阅图9、尾端铰接在轨道车或轨道车延伸件上的刷杆16使用感磁材料，刷杆16上方与轨道车伸出的支撑构件之间连拉簧22，在刷杆下方安装有电磁铁23，在远离积雪探测器的轨道端部或轨道端部的支架上安装电磁铁电源开关接通触碰头，在靠近积雪探测器轨道的端部或轨道端部的支架上安装电磁铁电源开关切断触碰头。

Claims (8)

1.温室大棚自动除雪机，其特征是：包括：棚顶积雪吹除机械部分、积雪吹除作业自动控制部分；

所述的棚顶积雪吹除机械部分包括：位于大棚顶部的吹雪风机、承载吹雪风机沿大棚纵向移动的轨道车、轨道车驱动机构、承载轨道车的轨道、支撑轨道的支架；

其中的轨道车驱动机构包括低转速大扭矩电机或普通电机配置减速机，电机或减速机与轨道车之间的传动装置；所述的传动装置为下述方式之一；

a、电机、减速机安装在轨道车上，电机动力输出轴或配置减速机的减速机动力输出轴与车轮轴之间连接齿轮或链轮或皮带传动机构，在机架上沿轨道方向架设电机及风机电源线悬吊缆线，在缆线上设多个移动式电源线挂件；

b、电机、减速机固定安装在轨道一端的机架上，在电机动力输出轴或配置减速机的减速机输出轴上安装钢丝绳摩擦驱动轮或链条轮，在轨道另一端的机架上安装钢丝绳折返轮或链条折返轮，在驱动轮和折返轮之间安装轨道车牵引钢丝绳或牵引链条，在支架上两端之间架设连接电源的裸线，轨道车上安装滑触裸线并接通风机电机的触角组成风机电源电路；

所述的积雪吹除作业自动控制部分包括积雪探测器、积雪吹除机械部分作业控制电路、随轨道车移动的积雪探测器积雪清除机构；

其中的积雪探测器由光路平向设置的光电开关、光电开关光路下方的载雪平面组成，光电开关的光路相对载雪平面的高度作为设定的除雪机启动除雪的积雪厚度，载雪平面选择在除雪起始端的局部棚顶表面或另设在棚顶外的载雪平板；

其中的积雪探测器上的积雪清除装置包括：安装在轨道车上的清扫载雪平面的毛刷或刮片，使刷头或刮片相对载雪平面的离、合的毛刷或刮片位置变换控制机构。

2.根据权利要求1所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：至少风机鼓风口一侧的轨道有向上和向下的两个轨面，轨道车鼓风口一侧有与上轨面吻合的上车轮和与下轨面吻合的下车轮。

3.根据权利要求3所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：所述的有上、下两个轨面的轨道，采用由一个角边在上侧设置的大截面角钢为中梁、在大截面角钢的水平角边上、下面分别扣焊较小截面角钢作为与车轮啮的上轨面和下轨面，轨道车与有上轨面和下轨面轨道的每个支撑点上设上、下设两个车轮，车轮圆周有直角凹槽，上车轮的下缘与上轨面吻合，下车轮的上缘与下轨面吻合。

4.根据权利要求1所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：积雪吹除机械部分作业控制电路包括PLC可编程控制器、两个交流接触器、两个安装在轨道两端或轨道两端的机架上的轨道车行程开关。

5.根据权利要求1所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：毛刷位置变换控制机构为；毛刷的刷杆和 刷头断开，刷杆和刷头用铰轴连接，刷杆和刷头铰接关系满足刷毛垂直刷杆时刷头中的刷毛座向下突出刷杆下侧表面，刷杆相对刷头的另一端铰接在轨道车或从轨道车伸出的支撑件上，在载雪平面上方固定弓形毛刷托梁，刷头铰接端朝向刷杆一侧和刷杆与刷头铰接端下侧之间有将两者支撑在垂直或接近垂直的支撑面或支撑点，

在除雪机不工作时，刷头在积雪探测器外侧，刷杆衔接刷头的一端下落在托梁上，刷毛竖立。

6.根据权利要求1所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：毛刷位置变换控制机构为；尾端铰接在轨道车上刷杆使用感磁材料或附着感磁块、在刷杆上方和下方设两个永磁铁、刷杆上设置的触碰部位、在轨道两端或轨道两端的支架上设刷杆触碰头；或者在刷杆上方或下方设置的一个永磁铁，相对永磁铁刷杆另一侧与轨道车之间连接刷杆回位弹簧；在由一个永磁铁和一个回位弹簧的结构中，要求刷杆接触磁铁时磁力大于弹簧力，

靠近积雪探测器一端的触碰头与刷杆上的触碰部位触碰后刷头上扬，

远离积雪探测器一端的触碰头与刷杆触碰部位触碰后刷头下落。

7.根据权利要求1所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：毛刷位置变换控制机构为；刷杆铰接在轨道车或轨道车延伸件上，刷杆铰轴向中部稍移，形成摆动的杆尾，或在刷杆上另设伸出摆动部位，在摆动杆尾或另设的摆动部位与轨道车或轨道车延伸件之间安装弹簧，在刷杆上设定触碰部位，刷杆上、下有位置变换定位挡件，在轨道两端或轨道两端的支架上设刷杆触碰头、其中、弹簧在轨道车或轨道车延伸件上的固定端与刷杆铰轴或铰轴附近连线为弹簧力最大位置，

靠近积雪探测器的触碰头，推动刷杆上扬，上扬的刷杆通过弹簧作用力与定位挡件定位在高于光电开关的位置，

远离积雪探测器的触碰头推动刷杆下俯，下俯的刷杆通过弹簧作用力和定位挡件定位在刷毛经过积雪探测器时触及载雪平面的位置。

8.根据权利要求1所述的温室大棚自动除雪机，其特征是：毛刷位置变换控制机构为；尾端铰接在轨道车或轨道车延伸件上的刷杆使用感磁材料或附有感磁快，刷杆与轨道车或轨道车延伸件之间连接给刷杆向上作用力的弹簧，在刷杆下方安装有电磁铁，在远离积雪探测器的轨道端部或轨道端部的支架上安装电磁铁电源开关接通触碰头，在靠近积雪探测器轨道的端部或轨道端部的支架上安装电磁铁电源开关切断触碰头。