【文章內(nèi)容簡介】 設計 第 6 頁 透明，無色陽光板的透光率在 75%～ 82%之間；可冷彎性：常溫下陽光板的最小曲折半徑為板厚的 175 倍 ,從基本上改良了溫室的狀態(tài)。 表二 PC板陽光板主要技術(shù)參數(shù) 性能 單位 指標值 沖擊強度 J/M 850 透光率 % 40— 80 比重 G/CM3 熱膨脹系數(shù) MM/M?℃ ～ 可耐溫度 ℃ — 40℃～ +120℃ 傳熱系數(shù) W/M2?℃ ～ 抗拉強度 N/MM2 ≥ 60 彎曲強度 N/MM2 100 彈性模量 MPA 2400 斷裂拉伸應力 MPA ≥ 65 斷裂拉伸率 % ﹥ 100 2 電動開窗機結(jié)構(gòu)設計 總體結(jié)構(gòu)設計 電動開窗機是目前最常用的一種開窗機構(gòu)，其核心部件為齒輪齒條，附屬配件隨著機構(gòu)整體的不同而有差異。齒輪齒條機構(gòu)性能穩(wěn)定、運行可靠安全、承載力強、傳動效率高、運轉(zhuǎn)精確、便于實現(xiàn)精確自動控制。 電動開窗機是由電動機、傳動軸、齒條、齒輪、軸承座和連接件組成。 溫室大棚電動開窗機設計 第 7 頁 圖四 電動開窗機裝配示意圖 工作原理 電動機固定在溫室骨 架上，輸出端與傳動軸連接，傳動軸穿過軸承座，通過軸承座固定在溫室骨架上，但可以轉(zhuǎn)動，齒輪固定在傳動軸上，齒條與齒輪咬合，齒條的一端與通風窗邊有連接件連接，當電動機轉(zhuǎn)動時，帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪帶動齒條移動，從而實現(xiàn)窗戶的開啟與關閉。 窗體自重計算 溫室開窗方式形式多樣，我們采用的是屋脊開窗模式，除了考慮窗體的自動外，還應該將開窗所受風壓及雨雪載荷加入其中，計算出開窗及關窗所需力的大小，從而選擇電動開窗機，為了使電動開窗機的工作更為可靠，我們應將電動開窗機的推拉力要與窗體的 自重以及開啟的行程相結(jié)合。此處我們應根據(jù)窗體尺寸和窗體材料來計算出窗體自重，如下舉例說明： 1 2 3 4 5 6 7 溫室大棚電動開窗機設計 第 8 頁 圖五 頂窗 假設窗體自身的寬、高、玻璃厚度尺寸分別為： W（ m）、 H(m)、 D(mm)，窗體 90%的材料為玻璃，鋼型材占 10%，玻璃的密度為 ，鋁合金密度為 g/cm3，在計算時，為了滿足開啟窗戶的力足夠大，計算結(jié)果應選大不選小，因此此處根據(jù)鋁合金的密度來計算窗體自重 計算公式： Z(kg)=W(m) H(m) D(mm) 106 (kg) 106(kg/mm3) 設窗體尺寸（ W H）為 1100mm 900mm 玻璃厚度為 5mm﹢ 12A﹢ 5mm﹢ ﹢ 5mm Z(kg)=W(m) H(m) D(mm) 106 (kg) 106(kg/mm3)= 根據(jù)上述例證，我們可以計算出溫室所用 PC 陽光板自重，具體數(shù)據(jù)如下表： 表三 PC板參數(shù) 材料 H（ mm） W(mm) D(mm) ρ （ g/cm3） PC陽光板 1220 900 8﹢ 12A﹢ 8 則 PC 板自重 Z 為： Z(kg)=W(m) H(m) D(mm) 106 (kg) 106(kg/mm3)= 頂桿的設計 頂桿的一端作用于頂窗上，伴隨著齒條的移動推開或關閉頂窗，它是由兩根桿件組成，兩根桿件的夾角一般為 40 度，另一端通過連接件與齒條所在軸連接。 H D W 溫室大棚電動開窗機設計 第 9 頁 圖六 頂桿 從受力分析角度考慮，在計算開啟推力和拉力的時候，除了考慮窗體自重外，還應將窗體所受風壓及雨雪載荷考慮其中，對于窗體所受風壓及雨雪載荷的選取計算要分為兩種情況考慮，其一是窗體開 啟瞬間所受的風壓及雨雪載荷作用，其二是窗體開啟后所受的風壓雨雪載荷作用，此處溫室開窗機構(gòu)中不將雨雪載荷計算其中，在雨雪天氣下，溫室不需要開啟天窗。在開窗機推力計算中，風壓為附加載荷而進行推力計算：在計算推桿開啟后靜態(tài)支撐以及關閉拉力時，風壓為附加載荷而進行開窗機的支撐力及拉力的計算；一旦開窗機選定后，其推拉力和支撐力為額定值，不會變動，因此推拉力和支撐力的反復驗算非常有必要。 下面為窗體受力分析 : 圖七 窗體受力分析 25mm mm 450mm mm 溫室大棚電動開窗機設計 第 10 頁 相關參數(shù)如下表： 材料 自重 Z（ kg） 開啟行程 S(mm) 風壓系數(shù) (kg/m2) PC陽光板 750 8 參量計算如下： a 水平風壓 P1=8 h w P1=8 = kg b 窗體開啟瞬間受風壓作用，則電動開窗機的最低推力應該大于 ，可以選取一個最大值為 Ft=（ ～ 2） P1 Ft=（ ～ 2） = kg = N c開啟后的推力計算 Ft,= W/2 S/H Ft,= 750/1220= kg = N 按照選大不選小的原則，比 較 Ft和 Ft,得出，電動開窗機的開啟推力應選擇，開啟之后，電動開窗器處于靜態(tài)支撐。 d 靜態(tài)支撐下垂直向下風壓 P2=40% P1 =40% = kg e 開啟角度 α =2 sin1(S/2 H1) =176。 f 根據(jù)力矩平衡原理，電動開窗機的靜態(tài)支撐拉力為： F=[（ W＋ P2） sin α H/2]/H =[ 176。 610]/1220 = kg = N 溫室大棚電動開窗機設計 第 11 頁 同樣根據(jù)選大不選小的原則，為靜態(tài)支撐拉力選取一個最大值為： F,=（ ～ 2） F = N 通過以上計算 , 我們有如下結(jié)論 : 1 ) 電動開窗器的靜態(tài)支撐力 (回拉力 ) F 除了與窗扇自重成正比外 , 還與窗扇開啟角度α成正比 , 且開啟角度α越大 , 則需求的 F力越大 。 2 ) 電動開窗器的靜態(tài)支撐力 (回拉力 )F 與電動開窗器在窗扇的作用點 (安裝位置 ) 有關 , 且越靠近下懸點 (轉(zhuǎn)軸點 ), 其 F力要求越大 。 3 ) 以上計算是有關電動開窗器的穩(wěn)定性參數(shù)計算。而動態(tài)情況及瞬態(tài)受力分析等則應按當?shù)厍闆r另行核算。 根據(jù)計算結(jié)果，我們可以繪制如下表格，以此作為電動開窗機的選擇依據(jù)： 材料 自重（ kg） 最大推力（ N） 最大拉力（ N） PC陽光板 齒條所在軸直徑計算 齒條所在軸在整個機構(gòu)中也是受力較大部件，因此也需要特別設計。為了防止該 軸在工作時的斷裂，需要校核功率輸入端的最小軸徑的尺寸。與傳動軸相同，該軸承受的彎矩不大，可以按許用扭剪應力進行計算。 τ T=TTW ≈ 9550000 179。Pd n ≤ [τ T] 與傳動軸相同，我們選取軸的材料為 40Cr， [τ T]可選取的數(shù)值為 44MPa，A0相應的可選取的數(shù)值為 100。 軸轉(zhuǎn)速 n=； 軸的輸入功率約為 P=?? KW ? 將上述數(shù)據(jù)代入公式，得到 d≥ 3 ?＝ 根據(jù)設計要求，我們還要乘以安全設計系數(shù)，在這里取 ，則 d≥ =45mm 則最終得出軸最小直徑選為 ，大徑選擇 45mm 齒輪齒條的設計選擇 根據(jù)結(jié)構(gòu)計算得出，開啟頂窗時每個齒輪上的阻力矩 ； 齒輪選用 B 型齒輪， TU2140，分度圓直徑 進行傳動，為了使傳動軸工作穩(wěn)定，左右兩側(cè)的齒輪臨近布置，這樣水平方向上的作用力就會互相抵消； 每相隔 4m布置一對齒條，長度 2941mm； 電機安裝在中間位置，即在溫室跨度中部 溫室大棚電動開窗機設計 第 12 頁 表四 齒輪參數(shù) 型號 推力 n 扭矩 n 減速比 每轉(zhuǎn)齒條行程 mm 分度圓直 徑 mm 重量 kg TUS2540 450 21 表五 齒條 參數(shù) 型號 L （ mm） 壁厚 mm 適合開間 mm RACK 403\L2941