日光溫室卷簾機技術現狀分析
卷簾機是用于驅動日光溫室外保溫材料展開和收攏的設備，是日光溫室( 大棚) 最重要的農業機械。自發明以來，據筆者測算卷簾機推廣已超過70 萬臺，以目前日光溫室66． 67 萬hm2 多的存量看，日光溫室的裝備率已經達到7%。在被譽為“中國蔬菜之鄉”的壽光，卷簾機保有量已經突破10 萬臺，日光溫室配備率達到25%。隨著卷簾機在農機購置補貼力度上的逐年加大，保有量將連年快速增長。卷簾機降低了農戶的勞動強度，將傳統手工卷簾的作業時間從2h 降低至不到20min，同時延長了溫室的光照時間。由于機械卷簾速度快，可以早卷簾和晚放簾，從而增加溫室的受照時間，此外，通過及時的卷簾，早上溫升快，下午降溫慢。因為傳統的手工卷簾方式需要兩人共同完成( 一人在屋脊拉簾，另一人在下面整理草簾) ，由于雨雪等影響，人經常從屋脊摔下，從而致傷。機械卷簾減少了安全事故，另外機械卷簾的草簾和保溫被的整體防風性能好，由于草簾或保溫被等外保溫覆蓋和卷簾軸的連接( 傳統的外保溫覆蓋末端處于自由狀態) ，使卷簾軸和外保溫覆蓋固定在一端，增加抗風能力。機械卷簾還延長了草簾子的使用壽命，人工卷放草簾子可用2 年，而卷簾機卷放至少可以延長1 年。所以，卷簾機對于日光溫室生產，其重要性得到農戶、專家和政府的一致認可，在北方日光溫室主產區都已經進入購置補貼目錄。但是，卷簾機由于設計、生產、安裝和使用存在著很多問題，在很多地區已經出現了卷簾機傷人致殘致死現象，引起了農業主管部門的高度重視。雖然作為日光溫室最重要的農機裝備，但卷簾機無論是在研發、設計和生產制造等方面卻長期沒能引起足夠的重視。近3 年來，卷簾機在購置
補貼的推動下才得到了迅速推廣，但配備率還依然很低。可見，隨著配備率的不斷提高，卷簾機的推廣力度將進一步加大。為此，本文介紹了卷簾機的發展歷史、主要類型、技術特點、標準現狀和研究現狀和發展趨勢，希望為卷簾機的健康發展提供參考。
1 卷簾機類型
1． 1 按卷鋪介質
卷簾機的卷鋪介質主要就是草簾和保溫被，由于保溫被是后來發明的，所以卷簾機的名稱一直就延續了下來，廣為使用。在西北區域，很多地方既要求保溫被的防水性能，又要具有草簾的質量和保溫能力，所以形成了草簾子加保溫被的組合卷鋪介質。
1． 2 按傳動方式
最初卷簾機的減速機構以皮帶輪或鏈輪傳動為主，結構簡單，成本低廉，但皮帶容易打滑，傳動比小，安全性能差，質量不可靠。后來采用了齒輪減速機構。雖然沒有自鎖功能，但傳動比高，輸出扭矩大，結構緊湊，容易制造。此外，蝸輪蝸桿減速機構自鎖性能好，安全性得到提高，但容易損壞，承載力差。
1． 3 按卷鋪方式
1) 卷繩式卷簾機將一定間隔的繩子一端拴系在屋脊處，沿著溫室屋面布置在外保溫覆蓋的下面; 另一端繞過外保溫覆蓋底端，延伸并固定到位于溫室后屋面的卷簾機卷軸上。隨著卷軸的轉動，繩子收緊纏繞到卷軸上，實現外保溫覆蓋的卷簾作業。卷軸反轉后，卷繩放松，外保溫覆蓋在重力的作用下，沿著屋面下滾，實現鋪放作業。2) 卷軸式卷簾機則是將動力輸出軸固定在卷軸上，卷軸固定在外保溫覆蓋位于前屋面的端部。卷軸將外保溫覆蓋從低端卷起。卷軸隨著外保溫覆蓋一同旋轉，爬升到屋面，實現卷簾作業。電機反向旋轉，則實現鋪放作業。卷軸式卷簾機根據卷軸有無軌道，可分為軌道式和無軌道兩種。
1． 4 按動力和支撐裝置安裝位置
卷繩式卷簾機的動力和支撐裝置放置在溫室的后屋面。卷軸式卷簾機的動力和支撐裝置總體放在溫室的前屋面處，側置卷簾機則將其放在溫室的一端。綜上可見，卷簾機的名稱并不統一，給使用和選擇都帶來了一定困難。根據上述分析，筆者認為卷簾機的分類應綜合考慮上述因素，根據目前的現狀，將卷簾機分為后置卷繩上拉式、前置卷軸上推式以及側置卷軸上推式卷簾機更符合目前的現狀。
2 卷簾機發展的歷史
日光溫室卷簾機是我國具有完全知識產權的技術，為我國獨有，目前已經有181 項專利，其中4 項發明專利，154 項實用新型專利，23 項外觀專利。卷簾機是為了解決卷簾勞動強度大而發明的機械化設備，其歷史較短。根據筆者進行的期刊、專利等文獻查閱，有文獻記錄最早的卷簾機是吉林省吉林市劉吉在1992 年發明的，該卷簾機不僅設計了卷簾的功能，還考慮了清掃功能。卷簾方式屬于繩拉式，驅動裝置懸掛在橫跨溫室跨度方向的行走支架上，將驅動裝置固定在溫室的最高屋脊處，通過滾動摩擦的形式將動力傳遞給卷軸，卷軸通過旋轉將卷簾繩拉起，從而進行卷簾操作。該裝置每次只能對一塊草簾進行卷鋪作業，通過支架沿著溫室長度方向移動，實現對溫室上所有草簾的卷鋪作業。該裝置機構復雜，不能對草簾進行整體卷鋪作業，其應用受到很大的限制。1995 年，韓宏偉在日光溫室的后屋面處安裝了若干雙軸電機、減速器和卷繩軸，同時開啟電機就可以對草簾進行卷鋪作業。一個長50m、寬6m、高2． 3m的溫室需要雙軸電機5 臺，兩級減速器10 個。雖然需要很多電機和減速機，但卻實現了草簾的整體卷鋪作業。1995 年，王選財則在日光溫室后屋面處安裝支架，在支架上安裝與溫室長度相等的卷軸，卷軸中部在由減速電機驅動的鏈條驅動下，將卷簾繩拉起，從而將草簾子從日光溫室屋面上逐漸卷起，完成機械卷簾操作，這就是典型的固定上拉式卷簾機。放簾作業則通過將鏈條和卷軸脫離，依靠草簾的重力自由滾落。卷簾作業耗時大約3min，而放簾則快達15s。由于動力來自于鏈條傳動，放簾無法控制，容易對人體和溫室棚體造成傷害，因此對于卷簾機的發明和研究逐漸增多且都屬于后置卷繩上拉式卷簾機，但在動力源上都有所改變。1996 年，李文戈發明的自動卷簾機，將動力裝置放置在了地面，通過拉繩和滑輪，從地面傳遞到位于溫室屋脊處的卷繩軸上。該裝置的好處是動力裝置可以移動，可以用于多處日光溫室的卷簾作業，還可以收存到屋內儲存。1996 年，生維普將動力裝置放在了溫室的一側，利用了單級渦輪蝸桿減速機，電機通過皮帶輪、皮帶或鏈條、鏈輪或者齒輪與減速機配合，在動力的安全性上有了很大提高。1997 年，樸義浩將支架和動力裝置設置在日光溫室的一側，發明了側置卷軸式卷簾機。該卷簾機結構簡單，便于安裝。1999 年，李金城為克服后置卷繩上拉式卷簾機對于坡度較小的日光溫室草簾拉上去和放下來困難的缺點，設計了帶有導軌的前置卷軸式卷簾機。該卷簾機是在日光溫室的斜面上方安裝導軌，卷簾機的動力裝置安裝在導軌上，動力裝置可以沿著導軌上下自由運動。由于草簾直接隨著卷軸上下運動，不受溫室坡度的影響，草簾很方便地卷起和鋪開，操作方便。此外，將導軌設置在溫室的一側，就成為了帶有導軌的側置卷軸式卷簾機。帶有導軌的前置卷軸式卷簾機由于電機、減速器的重量由導軌承擔，減少了對棚體骨架的破壞，是目前使用比較理想的卷簾機。將導軌用支撐桿代替，就是目前非常流行的撐桿式( 搖臂式) 自走卷簾機。1999 年，史永良發明了一種導索式卷簾機。該卷簾機懸掛在一條導索繩上。該導索橫跨在溫室上方，一端固定在溫室前地面，另一端固定在溫室的后屋面上。卷簾機沿著導索上下移動，實現卷鋪簾操作。由于導索上設置限位開關，避免了卷簾越位等危險事故的發生。
3 卷簾機生產現狀
卷簾機生產企業普遍規模不大。從2010 年的全國和地方購置補貼目錄看，全國有96 家卷簾機生產企業進入該目錄，分布如圖1 所示。其中，山東和甘肅的企業數量占了45%。2010 年，山東省卷簾機安全重點檢查報告顯示，所調查的19 家企業，職工人數大多都在30 人次以上，生產能力較高的已經達到3 萬臺/ a 左右。山東省生產的卷簾機主要以齒輪傳動方式為主，用于前置卷軸上推式卷簾機，除滿足本省使用外，大量銷售到陜西和新疆等地。
4 標準化現狀
為了適應發展要求，甘肅省制定了DB62 /T 1333－ 2005《懸臂式卷簾機》，規定了懸臂式卷簾機的卷放簾時間、卷簾一致性、百米力矩和損簾率等技術參數，為我國最早出臺的地方標準。北京市出臺了DB11 /T 550 － 2008《日光溫室用卷簾機技術條件》，規定了卷簾機的一般性能指標、裝配、涂漆、外觀以及安全等技術要求，給出了最大輸出扭矩和輸入功率等參數的測試方法。為了方便鑒定，鑒定大綱DG/T 056 － 2009《卷簾( 膜) 機》出臺，規定了卷簾機鑒定的技術參數、方法和判定規則，對卷簾機的自鎖功能、最大轉過角度、卷軸轉速和輸出扭矩等技術要求提出了測試方法。為進一步提升對卷簾機的質量控制水平，《大棚卷簾機質量評價技術規范》作為2010 年的農業行業標準立項，相關科研單位正在起草中。這些標準的出臺有利于指導生產企業，增強了市場監管的力度，方便了用戶的選用。此外，《日光溫室卷簾機安裝與驗收規程》以及《日光溫室卷簾機安全操作規程》兩項行業標準的制定呼吁也愈發強烈。
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