新型日光温室骨架型材的改进设计

我国早期的日光温室通常采用塑料薄膜为外覆盖材料，圆钢作骨架，细绳穿过塑料膜将其捆扎在钢骨架上。这种日光温室对塑料薄膜的损害很大，而且固定也不牢固，在春季大风天气下很容易被刮坏，大大降低了塑料薄膜的使用寿命，农户也不得不在1～2年就更换一次新的塑料薄膜，大大增加了日光温室的运行成本和农户的经济负担。为此，设计了一种用型材固定塑料薄膜的方法，并通过数学计算及强度计算，对温J室的骨架型材进行改进，达到了降低成本的目的。用型材固定塑料薄膜时，采用U形型材作钢骨架，用塑料压条和塑料锁条将塑料薄膜固定在型材骨架里，这样可以把塑料薄膜展开得更紧、更平，降低了对塑料薄膜的损害，一番在风大时也不至于被刮坏，因而使塑料薄膜的使用寿命可以达到3～5年。

　　1 新旧型材的对比

　　用型材固定塑料薄膜时，采用U形型材作钢骨架，用塑料压条和塑料锁条将塑料薄膜固定在型材骨架里，这样可以把塑料薄膜展开得更紧、更平，降低了对塑料薄膜的损害，一番在风大时也不至于被刮、坏，因而使塑料薄膜的使用寿命可以达到3～5年；同时，这种方法安装拆卸方便，塑料压条和塑料锁条可以重复使用，U型钢骨架的强度也比圆钢骨架高。这种方法经过几年的实际应用取得了很好的效果，但是增加了农户的一次性投入成本，导致农户普遍不看好这种新型的型材骨架。为了解决这一矛盾，笔者经过研究，发现导致型材结构日光温室成本增加的主要因素是塑料压条及塑料锁条。因此，笔者重新设计了钢骨架型材结构以及塑料压条、塑料锁条的尺寸。型材结构如图1所示，尺寸如表1所示。

　　表1 新旧型材横截面积对比表
　　　　　　钢骨架　　　　塑料压条　　　　塑料锁条
新型材　　　155.60　　　　69.36　　　　　 23.57
旧型材　　　157.40　　　　121.46　　　　　85.25

　　从表1可知，新的设计方案中钢骨架的截面积没有太大变化，但塑料压条和塑料锁条的用料只是原来的44.9%，下降了一半多，虽然加工成本略有增加，但是总成本还是大大地降低了。

　　2 新旧型材强度的计算

　　笔者设计的U形型材是作为骨架应用于温室中的，在它的上面要承载天窗机构、侧窗机构、风、雨等，这样就对型材在Z轴向的承载能力提出了很高的要求。尤其是北方的温室，冬季夜间要盖保温被，在下雪的天气里，有时12h内的降雪量就能达到300～400mm，承重大概要增加120～160kg/m2，如果型材的强度不够，后果将不堪设想。
　　在使用旧型材时，笔者充分考虑了各种情况，确保了旧型材的强度合乎生产实践的要求。为了检验新型材的强度，笔者对新旧型材在Y-Z轴向进行了强度计算，如图2所示。对于相同材料的新旧型材，它们的Y-Z轴向的强度与Y-Z轴向的惯性矩成正比。因此，笔者只要分别算出新旧型材Y-Z轴向的惯性矩，就可以知道新旧型材的强度关系了。Z轴方向的强度要好于旧型材，在Y轴方向的强度不如旧型材。不过在实际应用中，受力主要来自Z轴向，Y轴向受力很小。因此，新型材强度要比旧型材好，在实验室的承载实验中也证明了这一点。

　　3 结语

　　通过上述的对比计算，笔者发现，型材骨架的改进设计是合理可行的。改进后的型材骨架、塑料压条和塑料锁条在成本上降低了近 1/2，虽然利润有所下降，但是却大大降低了农户的技资，为以后新型日光温室的推广打下了坚实的基础。