日光温室电动齿轮齿条开窗通风系统设计

曹新伟 史慧锋 肖林刚

温室通风是通过通风口与外界进行气体交换，可以排出多余热量，降低温度、抑制高温；补充CO2，维持作物生长需要的CO2的浓度；降低温室内湿度，减轻作物病虫害；同时促使室内空气流动，促进植物群落中的气体交换，促进作物良好的生长；通风是温室环境调控的重要措施，是提高作物产量的重要途径，通风设施的机械化水平一定程度上影响了日光温室的发展水平。所以温室通风是日光温室急需解决的重大问题。

中国日光温室通风现状

目前，中国大部分温室采用人工扒缝通风以及卷膜器通风，卷膜器通风主要有手摇和电动两种，在装棚膜时把膜分成两段，顶部为1.5 m左右的小棚膜，下面为一大棚膜，通过人工扒缝或卷膜器把顶部小棚膜打开进行通风，这几种通风方式，温室通风效果不明显，劳动强度大，容易出现棚膜积水现象，抗风能力差。针对上述问题本项目组设计一种专用铝合金齿轮齿条电动通风系统。实现快速通风降温、降湿和换气的目的。该系统运行平稳、安全可靠、承载力强、传动效率高、抗风雪能力强，适合非耕地使用，便于实现自动化控制。

电动齿轮齿条开窗原理

该电动开窗系统（图1）主要由电机、传动轴、轴承座、齿轮齿条、铝合金窗户组成，电机采用三相异步带限位电机，通过两侧链轮联轴器带动传动轴转动，传动轴带动齿轮转动，齿轮啮合齿条使其往复运动，齿条连接着窗户从而实现温室通风窗的启闭，窗户采用专用铝合金组装而成，同时通过调节电机限位装置，控制电机停止运转，实现窗户准确定位，使通风窗停留在预先设定的位置，温室管理者只要按下按钮，窗户到设定位置可自动停止。此电动齿轮齿条开窗机构，稳定性好，抗风能力强，密封性好，大大减轻了劳动强度。电动齿轮齿条开窗机构各部分功能如下。

电机

传动轴

主要起到传动动力作用，传动轴一般采用1寸（3.3 cm）镀锌钢管，通过焊接连成一整体，通过链轮与电机相连，并间隔3 m（一般3副骨架），通过轴承座固定在温室拱架上，安装时一定要保证传动轴在同一直线上，以保证系统运行的稳定性。

齿轮齿条

开窗齿轮（图3）固定在传动轴上，通过传动轴的传动而啮合弧形齿条使其往复运动，从而实现窗户的启闭，弧形齿条选用长度为1050 mm，厚度为2 mm，弧度半径为1000 mm。通过齿条安装板与窗户活动边框连接，窗户上的齿条间距为1 m，以保证窗户的稳定性。

铝合金窗户

窗户采用专用铝型材（图4），大小设计为0.6 m×3 m，窗户之间间距为3 m，窗户采用专用铝合金，美观大方，密封性好，共有三种型材，天窗铰座、天窗铰轴、天窗活动边，可以根据需要做成任意大小，四个角采用连接件用铆钉连接，牢固可靠，窗户安装方便，窗户铝型材带有卡棚膜卡槽，方便卡棚膜，窗户分窗框与活动窗，窗框固定在拱架上，活动窗通过齿条连接板与齿条连接，围绕天窗铰座进行转动，实现通风目的。

日光温室通风管理

为加强日光温室内空气对流，使温室降温和排湿效果达到最好，降低温室病害的发生，日光温室顶部采用齿轮齿条电动开窗通风，同时在前屋面1～1.3 m高处，设前屋面通风口，采用手动或电动卷膜器通风，与顶通风口配合使用，促进空气循环，提高通风效率。通风口正确的通风顺序是先开顶部通风口，当温度还升高时，再开前屋面通风口。关闭通风口时与开启时顺序相反，先关前屋面通风口，后关顶部通风口。通过温室的通风口合理设置，根据通风目的、蔬菜生长状况、生长季节等情况，灵活采取科学的通风措施，以促进光合作用，抑制病害的发生与发展。

结论

本课题设计日光温室齿轮齿条电动开窗系统，采用了限位电机、齿轮齿条、窗户专用铝合金，解决了温室通风劳动强度大、通风不均匀、抗风性差的问题，结构紧凑，系统能够自锁，防止通风系统因外部风力等因素而损坏。同时采用顶通风与底通风相结合，提高通风效率，也为以后日光温室物联网智能化控制奠定了良好的基础。本系统操作简单，已在新疆南北疆推广30多套，实现了互联网控制，大大减轻了劳动强度，温室的综合效益得到显著提高，具有很高的推广价值。

参考文献

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[3] 刘林，候加林，姜斌.日光温室通风系统的设计与实现[J].山东农业科学，

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*项目支持：公益性行业（农业）科研专项：适合西北非耕地园艺作物栽培的温室结构与建造技术研究与产业化示范（201203002）。

作者简介：曹新伟，男，湖南邵阳人，助理研究员，学士，主要从事日光温室结构研究。