新型溫室除雪機

1、“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目申請表（創(chuàng)新訓練項目）項目名稱：新型溫室除雪機負 責 人：劉禹含 院系名稱：機械工程學院專業(yè)班級： 機電10-2班 聯(lián)系電話填表日期： 2012/9/2 遼寧工程技術大學校團委、教務處、科學技術處、學生處 制填表須知一、項目申請表要按照遼寧工程技術大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目管理辦法和遼寧工程技術大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目實施方案的相關要求，逐項認真填寫，填寫內容必須實事求是，表達明確嚴謹。二、項目申請表填寫內容應言簡意賅，思路清晰，論證充分，字跡清楚，一律用計算機輸入打印，填寫中如欄目篇幅不夠，可自行加頁。表格中正文字體應為小四號

2、宋體，22磅行距，需簽字部分由相關人員以黑色鋼筆或水筆簽名。三、項目申請表由項目負責人填寫，并需項目負責人所在單位領導審核，簽署明確意見，再由院（系）評審匯總后統(tǒng)一上報學校大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目辦公室。四、本申請表一式兩份，均用A4紙雙面打印，于左側裝訂成冊。五、填表如有不明事宜，請與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目辦公室聯(lián)系，電話3350064。項 目 名 稱新型溫室除雪機研究起止時間2012年9月至2013 年9月申請經(jīng)費10000元負責人姓 名劉禹含院系班級機械學院機電10-2上一學年加權成績78學 號1007210110聯(lián)系電-mailltx1129團隊成員姓

3、名學 號院系班級上一學年加權成績聯(lián)系電話E-mail張鳳嘉1007100322機械10-371.201524189258540813857詹廣強1107060229機電11-2801824189344818241893448呂坤1107100618機械11667.018241892493Lvkun_1992指導教師姓 名郝志勇院系機械學院職稱/學位講師E-mailChinaren_1314聯(lián)系電項依據(jù)（項目背景及研究現(xiàn)狀500字以內）一、項目背景在我國北方地區(qū)，尤其是東北部，冬季溫室積雪影響屋面的透光性和保溫性，不利于喜陽植物的生長，且影響溫室的總體強度和剛度。目前農

4、業(yè)溫室除雪多為手工作業(yè)，據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，對于一個150m長的溫室，除雪工作需要5個人花費3-4h才能完成。除雪時間較長，不僅會造成其他屋面積雪清掃的延遲，還會影響到溫室草簾的快速卷起，減少了農作物正常的光照時間，影響農作物生長。更重要的是白天光照時間短，會造成晚上棚內溫度繼續(xù)降低，蔬菜生長緩慢或有被凍死的可能，造成直接或間接的經(jīng)濟損失。對于小雪或薄雪，手工作業(yè)基本可以應對；若突遇大雪和暴雪，手工清掃積雪，不僅勞動強度大，而且除雪效率低，除雪時間長，如果除雪不及時，溫室有被壓塌的危險。二、研究現(xiàn)狀目前溫室屋面除雪有的采用熱水融雪管，但是投資和運行費用均比較高；整體輸送式溫室屋面除雪裝置，制造成本

5、較高，不適合多個相鄰溫室屋面的除雪，不易于推廣應用，現(xiàn)有的機械化溫室除雪裝置是利用空氣迅速流動原理進行除雪，存在效率低、噪音大、機械結構復雜等缺點，應用范圍有限。針對尚未出現(xiàn)高效的溫室除雪裝置的現(xiàn)狀，設計了一種新型溫室除雪機，樣機試驗效果良好，為溫室屋面除雪提供了一種有效的低運行費用除雪設備。項目內容、研究方法、創(chuàng)新點、預期成果（2000字以內）三、項目內容1功能設計與研究（1）頂部執(zhí)行機構采用螺旋分布式硬質毛刷，共有5段，每段毛刷固定在各自驅動軸上，軸之間采用聯(lián)軸器相連，保證動力傳遞。毛刷支撐架用來支撐毛刷及其驅動軸，毛刷支撐架分為4段，每段之間用銷軸連接。每段清掃機構都作用在支持輪上，為了

6、減少對溫室屋面的壓力，采用6個支撐輪。北方地區(qū)冬季溫室屋面上都有草簾覆蓋，為避免除雪過程中，旋轉毛刷卷起草簾，采用壓簾桿以防止草簾被卷起；（2）支撐輪材料選用復合橡膠輪，支撐輪上安裝壓力傳感器，通過壓力傳感器反饋的信息可以使支撐架形狀更好地與大棚形狀吻合，使除雪面積更大，效果更好；（3）為減輕頂部執(zhí)行機構重量和降低能耗，毛刷材料選用中等強度的硬質塑料制成，呈細長圓柱狀。毛刷軸采用中空鋼管，不僅保證了強度和剛度，而且減輕了重量。毛刷支撐架全部采用高強度鋁合金制成；（4）底部執(zhí)行機構采用異形螺旋清掃機構，用于把積雪輸送到田間合適位置。（5）為了保證在運行中頂部執(zhí)行機構不會有過大的振動，在整體支架的

7、關鍵處安裝彈簧，起到減震的作用，保護除雪裝置；（6）采用外接動力，可以是液壓馬達驅動或者柴油機驅動，也可以是電動機驅動，依不同的車體而定，以確保整體靈活性；（7）考慮到是在室外工作，單片機受外界的因素影響較大，所以，本裝置的控制系統(tǒng)采用西門子的PLC控制系統(tǒng)。2結構原理設計與研究（1）整體結構設計研究圖1 活動安裝整機結構簡圖圖2 活動安裝樣機整體模型圖3 頂部執(zhí)行機構簡圖1.液壓馬達 2.毛刷 3.毛刷軸 4. 軸承 5.聯(lián)軸器 6.支撐輪 7.毛刷支撐架 8. 連接銷 9.壓簾桿圖4 底部執(zhí)行機構總圖（2）工作原理的設計與研究1）新型溫室除雪機安裝在農用行走機械之上，利用車載液壓馬達驅動頂

8、部執(zhí)行機構和底部執(zhí)行機構進行工作。頂部執(zhí)行機構用于清掃溫室屋面積雪，由液壓馬達驅動毛刷軸旋轉，由電動推桿控制頂部機構的工作位置，底部異形螺旋清掃機構由液壓馬達驅動，利用油缸控制其實際工作位置，并與毛刷同步運動進行積雪清掃工作，并將積雪輸送到田間合適位置。整個除雪機操控都在駕駛室內完成。2）由于新型溫室除雪機在田間相鄰溫室之間作業(yè)，受實際作業(yè)環(huán)境限制，因此溫室除雪機的高度和寬度等都有明確要求，其具體設計要求：能在田間道路上行駛自如，能將溫室頂部積雪清掃干凈，并且能使溫室底部積雪被搬運到適宜位置；可實現(xiàn)全自動化，操作簡便，整個除雪過程一人即可完成。四、研究方法新型溫室除雪機的研究方法主要有：系統(tǒng)研

9、究法、虛擬樣機設計法、實物樣機試驗法，具體實現(xiàn)過程如下：（1）系統(tǒng)設計法 根據(jù)系統(tǒng)原則，考慮機械整體結構，綜合研究內部外部和各個子系統(tǒng)之間的相互關系，協(xié)調各子系統(tǒng)幾間相互作用，使整個系統(tǒng)的功能表現(xiàn)為最佳狀態(tài)； （2）虛擬樣機設計法根據(jù)初步設計方案及草圖，利用三維設計軟件進行各部分結構建模，在軟件中進行預裝配，三維模型建立完成后，對機械系統(tǒng)進行運動仿真，再根據(jù)運動仿真得到的數(shù)據(jù)，對機械系統(tǒng)進行有限元分析，準確的分析機構的結構強度及動態(tài)特性。最后對模型進行優(yōu)化，預計機械在真實工況下的特征和影響。 （3）實物樣機試驗法 根據(jù)相似理論，按照一定比例研制一小型樣機。冬季雪花暫時用相似材料代替。整個除雪機

10、樣機完全按照實際要求進行設計和加工，由于樣機空間的限制，其操控在樣機中用遙控手柄控制，進行實驗，通過樣機實際除雪工作，驗證理論計算和分析的合理性。五、創(chuàng)新點：（1）功能創(chuàng)新除雪機具有良好的互換性能，可以非常方便的安裝到農用行走機械上進行除雪工作，其操控可在駕駛室內完成；（2）結構創(chuàng)新除雪機工作效率較高，驅動系統(tǒng)簡單，小型原動機均可滿足實際工作需求，采用螺旋分布式硬質毛刷，可大面積的清掃積雪；（3）應用創(chuàng)新通過實際工作和測試各種實驗數(shù)據(jù)，證明該新型溫室除雪機除雪效果明顯，除雪效率高，并且可以推廣應用于工廠廠房，倉庫等建筑物屋頂積雪的清掃工作，具有很強的實際應用價值。六、預期成果序號 成果名稱1

11、研究報告一份2 與相關企業(yè)合作，投入農業(yè)實際應用，解決實際問題3 實用新型專利一項4 物理樣機一個5 學術論文兩篇項目進度安排1. 調研分析2012/9-2012/10 調查我國冬季北方地區(qū)溫室屋面除雪這一農業(yè)部門研究的熱點問題，收集相關資料，了解現(xiàn)有除雪機械的功能，獲得相關設計的數(shù)據(jù)資料；2012/10-2012/12 進行實地考察，了解現(xiàn)階段農民掃雪工作的相關信息，廣泛收集第一手資料，了解溫室屋面積雪壓塌溫室這一問題的具體狀況；2.整體功能分析2012/12-2013/1 對現(xiàn)有除雪機械進行功能和結構分析，以提供設計所需的工作原理、機械結構設計的基本資料；3.總體方案設計2013/2-20

12、13/3 對“新型溫室除雪機”進行技術方案討論，并對功能實現(xiàn)和結構設計，以及工藝技術和經(jīng)濟可行性進行論證；4.總體方案可行性論證2013/3-2013/4 在若干技術方案中確定最佳施行方案，對選定方案進行相關論證，并繪制和設計方案實現(xiàn)流程圖；5.技術設計2013/4-2013/6 設計“新型溫室除雪機”的總裝配圖，并確定“新型溫室除雪機”各部分結構，進行三維建模，及相關運動學、力學分析；6.施工設計2013/7-2013/8 根據(jù)設計需要及實際需求購買原材料，進行加工制作“新型溫室除雪機”；7.樣機調試試驗2013/8-2013/9 對裝配好的“新型溫室除雪機”進行調試試驗，并確定最終功能與結構。經(jīng)費預算與用途經(jīng)費使用詳細項目金 額 (元)調研考察費1300資料費400原材料購置費2000加工制作費2000論文版面費2000郵寄費100專利申請費1000試驗調試費1200合計 10000項目指導教師意見本項目根據(jù)實際需求，設計一款節(jié)省能源，集除雪、掃雪于一體的新型除雪設備，具有很強