日光温室卷帘机技术现状分析
卷帘机是用于驱动日光温室外保温材料展开和收拢的设备，是日光温室( 大棚) 最重要的农业机械。自发明以来，据笔者测算卷帘机推广已超过70 万台，以目前日光温室66． 67 万hm2 多的存量看，日光温室的装备率已经达到7%。在被誉为“中国蔬菜之乡”的寿光，卷帘机保有量已经突破10 万台，日光温室配备率达到25%。随着卷帘机在农机购置补贴力度上的逐年加大，保有量将连年快速增长。卷帘机降低了农户的劳动强度，将传统手工卷帘的作业时间从2h 降低至不到20min，同时延长了温室的光照时间。由于机械卷帘速度快，可以早卷帘和晚放帘，从而增加温室的受照时间，此外，通过及时的卷帘，早上温升快，下午降温慢。因为传统的手工卷帘方式需要两人共同完成( 一人在屋脊拉帘，另一人在下面整理草帘) ，由于雨雪等影响，人经常从屋脊摔下，从而致伤。机械卷帘减少了安全事故，另外机械卷帘的草帘和保温被的整体防风性能好，由于草帘或保温被等外保温覆盖和卷帘轴的连接( 传统的外保温覆盖末端处于自由状态) ，使卷帘轴和外保温覆盖固定在一端，增加抗风能力。机械卷帘还延长了草帘子的使用寿命，人工卷放草帘子可用2 年，而卷帘机卷放至少可以延长1 年。所以，卷帘机对于日光温室生产，其重要性得到农户、专家和政府的一致认可，在北方日光温室主产区都已经进入购置补贴目录。但是，卷帘机由于设计、生产、安装和使用存在着很多问题，在很多地区已经出现了卷帘机伤人致残致死现象，引起了农业主管部门的高度重视。虽然作为日光温室最重要的农机装备，但卷帘机无论是在研发、设计和生产制造等方面却长期没能引起足够的重视。近3 年来，卷帘机在购置
1 卷帘机类型
1． 1 按卷铺介质
卷帘机的卷铺介质主要就是草帘和保温被，由于保温被是后来发明的，所以卷帘机的名称一直就延续了下来，广为使用。在西北区域，很多地方既要求保温被的防水性能，又要具有草帘的质量和保温能力，所以形成了草帘子加保温被的组合卷铺介质。
1． 2 按传动方式
最初卷帘机的减速机构以皮带轮或链轮传动为主，结构简单，成本低廉，但皮带容易打滑，传动比小，安全性能差，质量不可靠。后来采用了齿轮减速机构。虽然没有自锁功能，但传动比高，输出扭矩大，结构紧凑，容易制造。此外，蜗轮蜗杆减速机构自锁性能好，安全性得到提高，但容易损坏，承载力差。
1． 3 按卷铺方式
1) 卷绳式卷帘机将一定间隔的绳子一端拴系在屋脊处，沿着温室屋面布置在外保温覆盖的下面; 另一端绕过外保温覆盖底端，延伸并固定到位于温室后屋面的卷帘机卷轴上。随着卷轴的转动，绳子收紧缠绕到卷轴上，实现外保温覆盖的卷帘作业。卷轴反转后，卷绳放松，外保温覆盖在重力的作用下，沿着屋面下滚，实现铺放作业。2) 卷轴式卷帘机则是将动力输出轴固定在卷轴上，卷轴固定在外保温覆盖位于前屋面的端部。卷轴将外保温覆盖从低端卷起。卷轴随着外保温覆盖一同旋转，爬升到屋面，实现卷帘作业。电机反向旋转，则实现铺放作业。卷轴式卷帘机根据卷轴有无轨道，可分为轨道式和无轨道两种。
1． 4 按动力和支撑装置安装位置
卷绳式卷帘机的动力和支撑装置放置在温室的后屋面。卷轴式卷帘机的动力和支撑装置总体放在温室的前屋面处，侧置卷帘机则将其放在温室的一端。综上可见，卷帘机的名称并不统一，给使用和选择都带来了一定困难。根据上述分析，笔者认为卷帘机的分类应综合考虑上述因素，根据目前的现状，将卷帘机分为后置卷绳上拉式、前置卷轴上推式以及侧置卷轴上推式卷帘机更符合目前的现状。
2 卷帘机发展的历史
日光温室卷帘机是我国具有完全知识产权的技术，为我国独有，目前已经有181 项专利，其中4 项发明专利，154 项实用新型专利，23 项外观专利。卷帘机是为了解决卷帘劳动强度大而发明的机械化设备，其历史较短。根据笔者进行的期刊、专利等文献查阅，有文献记录最早的卷帘机是吉林省吉林市刘吉在1992 年发明的，该卷帘机不仅设计了卷帘的功能，还考虑了清扫功能。卷帘方式属于绳拉式，驱动装置悬挂在横跨温室跨度方向的行走支架上，将驱动装置固定在温室的最高屋脊处，通过滚动摩擦的形式将动力传递给卷轴，卷轴通过旋转将卷帘绳拉起，从而进行卷帘操作。该装置每次只能对一块草帘进行卷铺作业，通过支架沿着温室长度方向移动，实现对温室上所有草帘的卷铺作业。该装置机构复杂，不能对草帘进行整体卷铺作业，其应用受到很大的限制。1995 年，韩宏伟在日光温室的后屋面处安装了若干双轴电机、减速器和卷绳轴，同时开启电机就可以对草帘进行卷铺作业。一个长50m、宽6m、高2． 3m的温室需要双轴电机5 台，两级减速器10 个。虽然需要很多电机和减速机，但却实现了草帘的整体卷铺作业。1995 年，王选财则在日光温室后屋面处安装支架，在支架上安装与温室长度相等的卷轴，卷轴中部在由减速电机驱动的链条驱动下，将卷帘绳拉起，从而将草帘子从日光温室屋面上逐渐卷起，完成机械卷帘操作，这就是典型的固定上拉式卷帘机。放帘作业则通过将链条和卷轴脱离，依靠草帘的重力自由滚落。卷帘作业耗时大约3min，而放帘则快达15s。由于动力来自于链条传动，放帘无法控制，容易对人体和温室棚体造成伤害，因此对于卷帘机的发明和研究逐渐增多且都属于后置卷绳上拉式卷帘机，但在动力源上都有所改变。1996 年，李文戈发明的自动卷帘机，将动力装置放置在了地面，通过拉绳和滑轮，从地面传递到位于温室屋脊处的卷绳轴上。该装置的好处是动力装置可以移动，可以用于多处日光温室的卷帘作业，还可以收存到屋内储存。1996 年，生维普将动力装置放在了温室的一侧，利用了单级涡轮蜗杆减速机，电机通过皮带轮、皮带或链条、链轮或者齿轮与减速机配合，在动力的安全性上有了很大提高。1997 年，朴义浩将支架和动力装置设置在日光温室的一侧，发明了侧置卷轴式卷帘机。该卷帘机结构简单，便于安装。1999 年，李金城为克服后置卷绳上拉式卷帘机对于坡度较小的日光温室草帘拉上去和放下来困难的缺点，设计了带有导轨的前置卷轴式卷帘机。该卷帘机是在日光温室的斜面上方安装导轨，卷帘机的动力装置安装在导轨上，动力装置可以沿着导轨上下自由运动。由于草帘直接随着卷轴上下运动，不受温室坡度的影响，草帘很方便地卷起和铺开，操作方便。此外，将导轨设置在温室的一侧，就成为了带有导轨的侧置卷轴式卷帘机。带有导轨的前置卷轴式卷帘机由于电机、减速器的重量由导轨承担，减少了对棚体骨架的破坏，是目前使用比较理想的卷帘机。将导轨用支撑杆代替，就是目前非常流行的撑杆式( 摇臂式) 自走卷帘机。1999 年，史永良发明了一种导索式卷帘机。该卷帘机悬挂在一条导索绳上。该导索横跨在温室上方，一端固定在温室前地面，另一端固定在温室的后屋面上。卷帘机沿着导索上下移动，实现卷铺帘操作。由于导索上设置限位开关，避免了卷帘越位等危险事故的发生。
3 卷帘机生产现状
卷帘机生产企业普遍规模不大。从2010 年的全国和地方购置补贴目录看，全国有96 家卷帘机生产企业进入该目录，分布如图1 所示。其中，山东和甘肃的企业数量占了45%。2010 年，山东省卷帘机安全重点检查报告显示，所调查的19 家企业，职工人数大多都在30 人次以上，生产能力较高的已经达到3 万台/ a 左右。山东省生产的卷帘机主要以齿轮传动方式为主，用于前置卷轴上推式卷帘机，除满足本省使用外，大量销售到陕西和新疆等地。
4 标准化现状
为了适应发展要求，甘肃省制定了DB62 /T 1333－ 2005《悬臂式卷帘机》，规定了悬臂式卷帘机的卷放帘时间、卷帘一致性、百米力矩和损帘率等技术参数，为我国最早出台的地方标准。北京市出台了DB11 /T 550 － 2008《日光温室用卷帘机技术条件》，规定了卷帘机的一般性能指标、装配、涂漆、外观以及安全等技术要求，给出了最大输出扭矩和输入功率等参数的测试方法。为了方便鉴定，鉴定大纲DG/T 056 － 2009《卷帘( 膜) 机》出台，规定了卷帘机鉴定的技术参数、方法和判定规则，对卷帘机的自锁功能、最大转过角度、卷轴转速和输出扭矩等技术要求提出了测试方法。为进一步提升对卷帘机的质量控制水平，《大棚卷帘机质量评价技术规范》作为2010 年的农业行业标准立项，相关科研单位正在起草中。这些标准的出台有利于指导生产企业，增强了市场监管的力度，方便了用户的选用。此外，《日光温室卷帘机安装与验收规程》以及《日光温室卷帘机安全操作规程》两项行业标准的制定呼吁也愈发强烈。
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