איך פועלת מערכת של שיניים וגלגל שיניים באוורור חממה?

למה חממות זקוקות לאוורור מכני בכלל?

חממה סגורה ביום שמשי מחממת מהר יותר מאשר כמעט כל מבנה חקלאי אחר. קרינה סולרית עוברת דרך הזכוכית, נבלעת על ידי הקרקע, הצומח והמבנה, ומתחדשת באורך גל שהזכוכית אינה משחררת. ללא אוורור, הטמפרטורה הפנימית עולה מעבר לכל מה שהצומח יכול לסבול תוך שעות.

השאיבה מנהלת גם את הרטיבות וגז דו-חמצני. צמחי דשא שמשחררים מים מגדילים את הרטיבות הפנימית, וертיביות גבוהה ממושכת מזעיקה מחלות פטריות; יבול צפוף בבית הירק המוקף בדפנות סגורות עלול לצרוך את הגז הדו-חמצני עד שקצב הפוטוסינתזה יאטה. פתיחת הפתחים פותרת את שלושת הבעיות, ולכן בקרת הפתחים עומדת במרכז ניהול האקלים בבית הירק ולא בצלעותיו.

השאלה היא מכנית: כיצד פותחים מספר מאות מטרים רבועים של חלונות פתח, באופן אמין, אלפי פעמים בעונה אחת, בסביבה רטובה? שאיבה באמצעות תיל וגלגל שיניים לבית הירק .

חמשת הרכיבים של מערכת שאיבה בתיל וגלגל שיניים מנוע גיר

מנוע הילוך הוא מקור האנרגיה — מנוע חשמלי עם תיבת הילוכים אינטגרלית. חשיבותה של תיבת ההילוכים גדולה יותר מאשר חשיבות המנוע. מחסומים ניידים זקוקים לטורק גבוה מאוד במהירות נמוכה מאוד, מכיוון שזאת תנועה איטית ומבוקרת של לוח גדול הנושא עומס רוח. מהירויות הפלט במערכות אלו הן בדרך כלל מספר סיבובים לדקה, לא מאות.

לתקע ההילוכים יש בדרך כלל גם מאפיין של נעילה עצמית או התנגדות גבוהה, כך שמחסום שנשאר פתוח חלקית לא ייסגר על ידי לחץ הרוח שפועלת בכיוון ההפוך דרך מערכת הפעלה.

ציר הנהגה

ציר הפעולה הוא צינור פלדה או מוט פלדה שמתארך לאורך טווח המחסומים, ונתמך במרווחים קבועים על ידי דרנים המוקבעים למסגרת החומה. זהו אלמנט הפצה: מנוע אחד מסובב ציר אחד, והסיבוב היחיד הזה מועבר בו זמנית לכל עמדת מחסום לאורך הטווח.

זוהי ההחלטה הארכיטקטונית שמביאה לכך שהמערכת תהיה כלכלית. חצר באורך 60 מטרים עם עשרים מיקומי אוורור אינה דורשת עשרים מנועים. היא דורשת מנוע אחד, ציר אחד ועשרים נקודות המרה.

שיניים

השיניון הוא גלגל שיני קטן שמחובר לציר הנעה בכל מיקום אוורור. זהו המקום שבו הסיבוב הופך לזמין כתנועה במיקום אוורור מסוים.

בפועל, השיניון כמעט ולא מופיע כגלגל שיני עירום על הציר. הוא נמצא בתוך יחידת הנעה של שיניון וסרגל — מסגרת פלדה שמתאימה את השיניון, מחזיקה את הסרגל במערכת התאמה ומחוברת לציר. המסגרת הזו היא שמבטיחה את אמינות ההמרה תחת עומס, כפי שנחזור לכך להלן.

שיניים חלופיות

הסרגל הוא מוט פלדה בעל שיניים. שיניו מתאימים לשיניון, ובגלל שלא ניתן לסובב את הסרגל, הסיבוב של השיניון מפעיל את הסרגל לאורך אורכו. זהו המרה אמיתית: תנועה סיבובית נכנסת, תנועה קווית יוצאת .

סרגלים למחסומים ירוקים הם בדרך כלל חתוכים ישר (שיניים ישרות) ולא במעין ספירלה. שיניים ישרות אינן יוצרות דחיפה צירית — הכוח נשאר במישור התנועה במקום לנסות לדחוף את הגליל הצידה לאורך הציר. עבור רכיב שעלול להחזיק מיקום על הציר במשך אלפי מחזורי פעילות, זה חשוב יותר מהחלק הקטן של חלקות שצורת הספירלה הייתה מספקת. ראו את הסרגל הגיארי למחסומים ירוקים המגולוון לצורת השיניים המשמשת במערכות אלו.

מוט דחיפה וזרוע תמיכה

הסרגל נדיר מאוד שמתנקב ישירות ללוח הפתיחה. מוט דחיפה מעביר את התנועה הליניארית של הסרגל לזרוע תמיכה המחוברת בצדק ללוח הפתיחה, והזרוע המתחברת ללוח הפתיחה ממירה את הדחיפה הזו לסיבוב זוויתי של לוח הפתיחה.

הקישור הזה מבצע עבודה אמיתית. הוא משנה את כיוון הכוח, מספק יתרון מכני בשלב ההתחלתי של המחזור, שבו לוח הפתיחה כבד ביותר כדי להתניע אותו, ומאפשר לסרגל לפעול בקו ישר נוח, בעוד שלוח הפתיחה מתנענע בקשת.

עקרון הפתיחה והסגירה, שלב אחר שלב

כדי לפתוח:

1. בקר האקלים מבקש את ההזנה ומעורר את מנוע הגלילים.

2. ציר הפלט של המנוע מסתובב לאט עם מומנט גבוה.

3. ציר הפעולה מסתובב לאורך כל אורך התא.

4. בכל מיקום של פתח ההזנה, גלגל השיניים שמחובר לציר מסתובב יחד איתו.

5. שיני גלגל השיניים נוגעות בשיני השדרה וגורמות לה תנועה קווית.

6. השדרה דוחפת את מוט הדחיפה.

7. מוט הדחיפה מפעיל את זרוע התמיכה, אשר מסובבת את החלון החיצוני.

8. הבקר עוצר את המנוע במיקום הפתיחה הרצוי.

לסגירה , המנוע מתהפך והשרשרת פועלת בכיוון ההפוך — השדרה נסוגת, זרוע התמיכה מושכת את החלון החיצוני כלפי מטה, והפתח נסגר באופן צמוד למסגרת שלו.

השרשרת כולה היא מכנית חיובית. אין נוזל הידראולי שיעבור, אין לחץ פניאומטי שאיבד, ואין כבל שימתח. כל רכיב הוא חיבור מכני ישיר, ומיקום הפתח בכל רגע נתון הוא פונקציה ישירה של המרחק שהמנוע סובב. הדטרמיניזם הזה הוא הסיבה שבגינה בקרות יכולות להחזיק פתח ב-30% פתיחה ולסמוך על כך שהוא אכן ב-30%.

הבנת תנועת השינאי

מהלך הרכב היא המרחק הליניארי שהשינאי נע מהסגרה המלאה לפתיחת המלאה. היא קובעת עד כמה הפתח ייפתח בפועל, והיא נקבעת על ידי שני גורמים: ההיקף הפITCHי של הגלגלן והמספר הכולל של הסיבובים שמבצע ציר הפעלה.

כל סיבוב מלא של הגלגלן מזיז את השינאי בהיקף הפITCHי שלו. גלגלן גדול יותר מזיז את השינאי מרחק גדול יותר לסיבוב אחד, אך דורש מומנט מנוע גדול יותר עבור אותו עומס, מאחר שרדיוס הגלגלן פועל כזרוע מנוף נגד המנוע. גלגלן קטן יותר דורש פחות מומנט, אך דורש מספר רב יותר של סיבובים של הציר כדי להשיג אותה פתיחה.

נובעים שני תוצאות פרקטיות:

השיניים חייבות להיות ארוכות מספיק כדי לאפשר את כל המרחק, כולל ההשתלבות. שיניים שגודלם מדויק למרחק התנועה יגמרו שיניים בסיום המרחק, והשיניים האחרונות יסבלו את כל העומס ברגע הגרוע ביותר. בחירת הגודל הנכון מוסברת ב- איך לבחור את השיניים המתאימות .

התנועה חייבת להגביל לפני שהן מגיעות לסוף המנגנון הפיזי. מפסקים מגבילים או הגבלות מיקום של הבקר חייבים לעצור את המנוע לפני שהשיניים יגיעו לסוף השיניים שלהן. הסתמכות על המנגנון לבלום את עצמו בסוף הטווח היא הדרך שבה שיניים נקטעות.

מערכות ונטילציה על הגג

הונטילטורים על הגג פועלים לאורך הרכס, ובמבנים מסוג ונלוא ומבנים דומים מבוססי עמודים הם מסלול הוונטילציה העיקרי. אוויר חם עולה למעלה, מתרכז ברכס ויוצא דרך הוונטילטור על הגג — המקום היעיל ביותר מבחינה תרמית לשים פתח.

מבחינה מכנית, מחזורי הגג הם המקרה המאתגר יותר. החרמש עולה נגד כוח הכבידה, ולכן המנגנון נושא את משקל הלוח לאורך כל התנועה. חשוב יותר, מחזור פתוח בגג יוצר פנים מוגבהים בפני הרוח, ועומס הרוח עלול לעלות במרות על משקל החרמש הסטטי במידה רבה. רכיבי הנעה מתוכננים למקרה של הרוח, ולא למשקל.

במצבים של מחזורי גג גם יש את הכמויות הגדולות ביותר של קondenציה. אוויר חם ולח מתרכז בחלק העליון של הגג, והמשטחים המетאליים שם עוברים מחזור של רטיבות וייבוש בכל לילה — ולפיכך רכיבים מגולוונים הם סטנדרטיים במקום אופציונליים באזור זה.

מכיוון שציר אחד מניע שורה שלמה, כל המחזורים בביה נפתחים יחד. לכן כל יחידת הנעה חייבת להיות מקובעת לציר באותה פאזה, כדי שהמחזורים ינועו כקבוצה. מחזור שנקבע בציר בפאזה לא תקינה יוביל או יאחר את השכנים שלו ויקבל חלק לא פרופורציונלי מהעומס בקצות התנועה.

מערכות מחזורי צד

המפרצים הצדדיים נפתחים בקיר הצדדי ופועלים יחד עם מפרצי הגג כדי ליצור זרימת ח cruce — אויר קר נכנסת מלמטה דרך הקיר הצדדי, ואויר חם יוצאת מלמעלה דרך הרכס. תנועת האויר האנכית הזו יעילה יותר בהסרת חום מאשר כל פתח בנפרד.

מנגנוני המפרצים הצדדיים עוקבים אחר אותו עיקרון של המרה מסיבובית לخطית, אך הם ניצבים בפני תנאים שונים. עומס הכבידה נמוך יותר, מאחר שהחלון מתנודד ולא עולה. החשיפה לרוח היא ישירה יותר, אך פועלת על שטח אפקטיבי קטן יותר. ההבדל האמיתי הוא בכמות הזיהום: רכיבי הקיר הצדדי ממוקמים קרוב לרמה של הקרקע ומאגרים סחף של אדמה, התפזרות ממערכת השקיה ואבק.

הזיהום הזה הוא גורם התיקון הדומיננטי. שאריות שנתקעות בשורשי השיניים הן הסיבה הנפוצה ביותר לפעולת המפרץ הצדדי הקשה או המקוטעת, וعادة מהוות בעיה הרבה לפני שמופיעת שחיקה מדידה על השיניים עצמן.

חלק מערכות הפעלה של חלונות צדדיים משתמשות בסדרה אנכית של פתחים, שבה המפריז עולה לאורך מסלול מדריך, ומערכת השיניים והגלגל שיניים מפעילה את התנועה האנכית. עקרון ההמרה זהה; רק הגאומטריה של המנגנון משתנה.

למה מערכת שיניים וגלגל שיניים ולא 실ינדר דחיפה-משיכה

קיימים סוגי מנגנוני אוורור חלופיים — סילינדרים פנאומטיים, מנגנוני פעולה ליניאריים חשמליים, מערכות כבלים וגלגלות. עם זאת, מערכת השיניים והגלגל שיניים שולטת באוורור חממות מסחריות מסיבות מבניות.

מנוע אחד משרת מספר חלונות אוורור. מנגנון פעולה ליניארי מזיז מפריז אחד בלבד; בעוד ש.shaft של מערכת השיניים והגלגל שיניים משרת חוף שלם ממקור הפעלה יחיד. באתרים גדולים של מספר הדסיאטרים, ההבדל במספר המנועים, החוטים ונקודות הבקרה הוא משמעותי.

המיקום הוא דטרמיניסטי. המיקום של השן נקבע באופן מדויק על פי סיבוב הציר, ללא כל רפיון שיכל להצטבר. מערכות כבלים מתמתחות; מערכות פנאומטיות סוטות בהתאם לשינויי הלחץ.

אורך המהלך אינו מוגבל על ידי מנגנון הפעולה. המהלך של הגליל מוגבל על ידי אורך הגוף שלו. המרחק שהשיניים נעות בו מוגבל רק על ידי אורך השיניות.

הוא סובל את הסביבה. אין חותם שיכלה לפגוע, אין נוזל שיכלה להזדהם, ואין צינור לחץ שיכלה להתעייף. שיניות מפלדה מגולוונת עם גלגל שיניים במערכת מסגרת פלדה היא פשוטה ככל שמערכת מונעת יכולה להיות, והפשטות היא מה ששרד חמש-עשרה שנה של קondenציה יומית.

הנקודות שבהן מערכות אלו נכשלות בפועל

הבנה של דרכי הכישלון מספרת יותר על המנגנון מאשר דף المواصفות.

אובדן עומק החיבור. תחת עומס רוח, השיניות נוטות להתרומם מהגלגל השיניים, מה שמפחית את עומק החיבור בין השיניים ומרכז את הכוח על קצות השיניים. זהו בדיוק התפקיד של הסיכות המנחות המותקנות משני צידי הגלגל השיניים ביחידת הנעה תקינה — הן נוגעות בגב השיניות ומחזיקות אותן מחוברות בדיוק כאשר העומס הוא הגבוה ביותר.

אי-יישור. סרגל שאינו מקביל לכיוון התנועה שלו נתקע בחלק מהמסלול. מותקנים לעיתים קרובות מגיבים על ידי הגדלת מומנט המנוע, מה שממיר בעיה גאומטרית לשבירת שן.

חישוק בקטעים ללא תמיכה. סרגל ארוך ללא תמיכה ביניימית מתכופף תחת משקלו העצמי, מאבד עומק חיבור במרכז המסלול תוך שהחיבורים בקצותיו נשארים תקינים.

אי התאמה של צורת השן. סרגל ישר הנע נגד פיניון מסולסל יוצר מגע נקודתי במקום מגע קווי לאורך פני השן. הוא נראה כפועלת כראוי בעת ההתקנה, אך נכשל בתוך עונה אחת. בחירת הגאומטריה הנכונה מוסברת ב- איך לבחור את השיניים המתאימות .

זבל בשורש השן. הסיבה הנפוצה ביותר לפעולת קושי, והקל ביותר לתיקון. בבית עפרתי, השמנים אוגרים גרגרי אבק ומאיצים את ההתבלות במקום להקטינה.

שאלות נפוצות

ש: כמה מומנט דרוש למנוע חלון חממה?
זה תלוי במשקל החרטום, במספר הפתחים לגליל, בגודל הגלגלן ובעומס הרוח המתוכנן לאתר שלך — לא על פי ערך אחד שפורסם. בדרך כלל קובע מקרה הרוח, ולא המשקל הסטטי. יש לחשב זאת עבור המבנה הספציפי שלך במקום להניח זאת על סמך בית דומה.

ש: האם מנוע אחד יכול לנהל גם פתחי גג וגם פתחי צד?
למעשה הם נוהלים בנפרד. פתחי הגג ופתחי הצד נשלטים באופן עצמאי, משום שאסטרטגיית האקלים דורשת מיקומים שונים של פתיחה בזמנים שונים — לעתים קרובות רוצים לפתוח את הקירות הצדדיים בעוד הגג סגור חלקית, או להפך ברוח.

ש: עד כמה צריך לפתוח פתח גג של חממה?
זוהי החלטה של בקרת אקלים, ולא של מכניקה, והיא משתנה בהתאם לצמח, לטמפרטורת החוץ ולרוח. מה שחשוב מבחינה מכנית הוא שהמערכת יכולה להגיע לפתיחת מלאה באופן אמין ולשמור כל מיקום ביניים ללא סחיפה.

ש: מה ההבדל בין טווח התזוזה של השינוע לזוית הפתיחה של הפתח?
המרחק שהמתלה עובר הוא המרחק הליניארי שהמתלה זז. הזווית הפתוחה היא הסיבוב הזוויתי של הדלת. הגאומטריה של המנגנון — אורך מוט הדחיפה ומיקום ציר הסיבוב של הזרוע התומכת — ממירה בין שני המידות, והיחס ביניהן אינו ליניארי לאורך כל תנועת המתלה.

שאלה: למה המתלות של החממות מוגדzesים במקום מוצפים בצבע?
הצבע ניזוק קודם כל בצדדים של השיניים, משום ששם מתרחשת ההגעה מתכת-למתכת בכל מחזור. ברגע שהציפוי נ wears דרך נקודת ההגעה, הקורוזיה מתחילה בדיוק במקום שבו נישאת המטען. הציפוי הבזלי מסוגל להתמודד עם הסביבה המưngנת ללא תלות בקיום ציפוי שלם.

שאלה: האם ניתן להפעיל ידנית מערכת פתח/סגר מסוג מתלה-שנהב אם יש כשל בה alimentation החשמלית?
התשובה תלויה בתיבת הילוכים. רובה של מנועי הגלילים לחממות כוללים אפשרות של בקרה ידנית או ידית סיבוב ידנית בדיוק בגלל זה — חממה ללא ונטילציה ביום שמשי מאבדת את היבול שלה במהרה. יש לאשר אפשרות זו בעת קביעת המנוע.

סיכום

מערכת הפעלת חלונות ב greenhouse מסוג רדיקס-פיניון היא שרשרת של המרות פשוטות: אנרגיה חשמלית הופכת לסיבוב נמוך מהירות ובעל מומנט גבוה במנוע הגלגלי, הסיבוב מתפזר לאורך המבנה על ידי ציר הפעלה, כל פיניון ממיר אותו לתנועה ליניארית של הרדיקס במיקום החלון שלו, ומשיכת המוט והזרוע התומכת ממירות את התנועה הזו לסיבוב של הדף.

אין שום דבר מסובך בשרשרת הזו בפני עצמו. מה שמאפשר למערכת לפעול לאורך תקופת שירות של חמש עשרה שנה הוא שההמרה בכל שלב נשארת מחוברת כראוי — הפיניון מחובר באורח אמין ובמופע הנכון לציר, הרדיקס נשמר בעומק מלא של השיניות על ידי סיכות המדריך, כל הרכיבים מיושרו כך שלא יקרה חיכוך בשלב מסוים של התנועה, וכל משטח פלדה המוגע להצטברות הלילית של קondenציה מצופה באבץ.

כאשר מערכות אלו נכשלות, זה כמעט אף פעם לא בגלל שהרעיון הבסיסי היה בלתי מספיק. אלא בגלל שרדיקס הותקן לא בישר, צורת השן לא התאימה, או שפסולת נותרה תקועה בשורשי השיניות במשך שלוש עונות.