第三章 噴灌設(shè)備結(jié)構(gòu)及設(shè)計--第1-2節(jié)

1、第三章第三章 噴灌設(shè)備結(jié)構(gòu)與設(shè)計噴灌設(shè)備結(jié)構(gòu)與設(shè)計n第一節(jié)第一節(jié) 噴頭噴頭n第二節(jié)第二節(jié) 微噴頭與滴頭微噴頭與滴頭n第三節(jié)第三節(jié) 管材與管件管材與管件n第四節(jié)第四節(jié) 控制控制/量測量測/安全設(shè)備安全設(shè)備n第五節(jié)第五節(jié) 水泵水泵1.1 1.1 噴頭的綜述噴頭的綜述一、噴頭發(fā)展史一、噴頭發(fā)展史n國外n1933年，發(fā)明了第一只搖臂式噴頭n20世紀50年代，發(fā)明葉輪式噴頭n20世紀60年代末，發(fā)明垂直搖臂式噴頭n20世紀70年代，我國發(fā)明全射流噴頭n20世紀90年代初，出現(xiàn)雙導(dǎo)流器垂直搖臂式噴頭n20世紀90年代末，出現(xiàn)噴頭閥門一體的噴頭、阻尼噴頭n21世紀初，出現(xiàn)可調(diào)仰角噴頭、微電子控制角度的噴頭一

2、、噴頭發(fā)展史一、噴頭發(fā)展史n國內(nèi)n1954年，我國第一套引進蘇聯(lián)的噴灌系統(tǒng)在城郊蔬菜基地建成n5060年代，引進仿制階段n70年代初，研制創(chuàng)新階段n70年代中期80年代中期，系列化、標準化攻關(guān)階段，成立聯(lián)合設(shè)計組、制定技術(shù)規(guī)范、試驗標準n2001年，在國家“863”項目、國家自然科學(xué)基金項目等資助下，進一步研究、開發(fā)與推廣工作二、國內(nèi)噴頭發(fā)展現(xiàn)狀二、國內(nèi)噴頭發(fā)展現(xiàn)狀n產(chǎn)品種類少，規(guī)格單一，性能可靠性差，沒有形成系列化、成套化。n對噴頭的設(shè)計理論還不夠成熟，研發(fā)力度不夠，技術(shù)轉(zhuǎn)化能力弱，只有少數(shù)研究單位孤兵作戰(zhàn)，企業(yè)幾乎缺乏研究人員。n企業(yè)追求利潤，競相仿制、缺乏性能測試環(huán)節(jié)， 造成噴頭性能達不

3、到設(shè)計要求，影響噴灌系統(tǒng)的灌水質(zhì)量和使用壽命。與國外相比：二、國外噴頭發(fā)展現(xiàn)狀二、國外噴頭發(fā)展現(xiàn)狀n噴頭種類多、規(guī)格齊全，與噴灌系統(tǒng)（噴灌機組）配套的噴頭齊全，性能參數(shù)覆蓋范圍廣。n建立專門的研究機構(gòu)，研發(fā)力量主要以企業(yè)為主體，建有先進的性能測試技術(shù)與裝置，企業(yè)每年投入穩(wěn)定的研究經(jīng)費，不斷研發(fā)新產(chǎn)品進入市場。n采用先進的制造技術(shù)、測試技術(shù)，應(yīng)用新材料、新工藝、新設(shè)計分析方法等研發(fā)新噴頭。三、噴頭發(fā)展趨勢三、噴頭發(fā)展趨勢n朝“低壓、節(jié)能”方向發(fā)展n新材料的應(yīng)用n多功能、多用途、新結(jié)構(gòu)的噴頭發(fā)展n新的設(shè)計理論、分析手段、試驗方法的應(yīng)用n拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域噴頭應(yīng)用管道式噴灌系統(tǒng)噴頭應(yīng)用噴灌機組噴頭應(yīng)用

4、條條 播播圓形播圓形播密植播密植播噴灌機組噴頭應(yīng)用噴灌機組噴頭應(yīng)用草坪噴灌噴頭應(yīng)用草坪噴灌噴頭應(yīng)用高爾夫球場噴灌噴頭應(yīng)用防霜凍噴灌噴頭應(yīng)用除塵作業(yè)1.2 1.2 噴頭分類及其特點噴頭分類及其特點一、按工作壓力和射程分類一、按工作壓力和射程分類低壓噴頭、近射程噴頭：H=1020m、R=515m中壓噴頭、中射程噴頭：H=2040m、R=1530m高壓噴頭、遠射程噴頭：H=4080m、R=3075m、 甚至超過100m噴頭漫射式噴頭漫射式噴頭（固定式）（固定式）射流式噴頭射流式噴頭（旋轉(zhuǎn)式）（旋轉(zhuǎn)式）孔管式噴頭孔管式噴頭（固定式）（固定式）折射式噴頭折射式噴頭縫隙式噴頭縫隙式噴頭離心式噴頭離心式噴頭

5、搖臂式噴頭（撞擊式）搖臂式噴頭（撞擊式）反作用式噴頭反作用式噴頭葉輪式噴頭（蝸輪蝸桿式）葉輪式噴頭（蝸輪蝸桿式）垂直擺臂式噴頭垂直擺臂式噴頭全射流式噴頭全射流式噴頭單列單向噴頭單列單向噴頭多列多向噴頭多列多向噴頭噴頭噴頭二、按結(jié)構(gòu)形式和噴灑特征分類二、按結(jié)構(gòu)形式和噴灑特征分類1.3 搖臂式噴頭結(jié)構(gòu)與工作原理搖臂式噴頭結(jié)構(gòu)與工作原理常見搖臂式噴頭PY1、PY2系列常見搖臂式噴頭ZY1、ZY2系列常見搖臂式噴頭出口擋水板出口擋水板頂部安置折射板頂部安置折射板特殊部件噴嘴出口處安裝夾噴嘴出口處安裝夾板，增加霧化性能，板，增加霧化性能，但減少了射程。但減少了射程。特殊部件導(dǎo)流器分體式低仰角、極低仰角噴

6、頭特殊部件特殊部件噴嘴安裝有可變形彈性墊，用于調(diào)節(jié)流量特殊結(jié)構(gòu)特殊結(jié)構(gòu)材料工程塑料工程塑料鋅基合金鋅基合金鑄鋁鑄鋁黃銅黃銅結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點單向雙噴嘴噴頭單向雙噴嘴噴頭雙向雙噴嘴噴頭雙向雙噴嘴噴頭n分為單嘴、雙向雙嘴、單向雙嘴和三嘴等形式分為單嘴、雙向雙嘴、單向雙嘴和三嘴等形式結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成過水流道、旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、換向機構(gòu)過水流道、旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、換向機構(gòu)偏流板導(dǎo)流板搖臂搖臂彈簧換向機構(gòu)防砂彈簧噴體/噴管結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)n組成n搖臂、搖臂軸、搖臂彈簧、彈簧座等n分類n懸臂梁式n橋架式（框架式）驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)n搖臂套裝在搖臂軸上，搖臂軸固定在噴管或噴體的上方，

7、搖臂彈簧一端插入搖臂框架，一端插入彈簧座?？烧{(diào)整旋轉(zhuǎn)彈簧的張開角度改變彈力。n搖臂由搖臂體、搖臂軸襯和導(dǎo)水器組成，主要是驅(qū)動噴頭旋轉(zhuǎn)。n導(dǎo)水器由偏流板和導(dǎo)流板組成，個別在兩者之間安置連接托板（多用小噴頭） 橋架式橋架式（框架式）（框架式）驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)懸臂梁式懸臂梁式驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動機構(gòu)換向機構(gòu)換向機構(gòu)n又叫扇形機構(gòu)，包括換向器、限位裝置、反轉(zhuǎn)部件三部分；n作用：使噴頭在規(guī)定角度范圍內(nèi)作往返扇形噴灑；n換向器：雙穩(wěn)態(tài)突變擋銷機構(gòu)，包括突變擋銷，傳動彈簧，撥桿和限位擋桿等組成；n傳動彈簧：由撥桿和限位擋桿等組成。換向機構(gòu)換向機構(gòu)n突變擋銷n在某一個穩(wěn)定位置時，突變擋銷臥下，搖臂能正常擺開，正向旋轉(zhuǎn)

8、；n在另一個穩(wěn)定位置時，突變擋銷跳起，搖臂不能正常擺開，反向旋轉(zhuǎn)；n實際上是具有限位裝置的雙搖桿機構(gòu)。換向機構(gòu)換向機構(gòu)n分類n轉(zhuǎn)鉤式n由掛鉤、扭簧、撥桿、凸塊組成；n轉(zhuǎn)塊式n由轉(zhuǎn)塊、軸、扭簧、撥桿和銷組成；n臥鉤式n由臥鉤、臥鉤軸、撥桿、撥桿、扭簧等組成；n挺桿式n由挺桿、桿座、撥塊軸、撥桿、撥桿軸、扭簧組成；n擺塊式n由擺塊、擺塊軸、限位塊、扭簧、撥桿和撥桿軸組成。換向機構(gòu)換向機構(gòu)n分類n按軸的數(shù)量分n同軸式n異軸式n按軸的布置方位分n立軸n斜軸n臥軸轉(zhuǎn)鉤式換向機構(gòu)轉(zhuǎn)鉤式換向機構(gòu)轉(zhuǎn)塊式換向機構(gòu)轉(zhuǎn)塊式換向機構(gòu)臥鉤式換向機構(gòu)臥鉤式換向機構(gòu)挺桿式換向機構(gòu)挺桿式換向機構(gòu)擺塊式換向機構(gòu)擺塊式換向機構(gòu)限

9、位裝置n卡簧式限位環(huán)n螺柱式n滑環(huán)式卡簧式限位環(huán)卡簧式限位環(huán)n用普通彈簧鋼絲(或鋼片)制成，靠彈力固定在空心軸套上，通常一長一短兩臂；n限位卡簧共兩根，上下相對方向裝置，工作時扇形中心角應(yīng)位于長臂之間；n結(jié)構(gòu)最簡單，可調(diào)角度簡單，但必須注意開口大小，裝配前需有一個預(yù)緊力。螺柱式螺柱式n在空心軸套外鑲一套圈（用靜配合），或直接在空心軸套上鑄出凸臺，每隔一定角度打一螺孔，用兩根螺柱作為限位銷，限制撥桿；n結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，但不能任意調(diào)節(jié)扇形角度。滑環(huán)式滑環(huán)式n在空心軸套外面套上兩個滑環(huán)，每個滑環(huán)上有一個攻穿的螺孔，分別用兩個螺釘定位并做限位銷；n也用一個滑環(huán)按螺柱式每隔一定角度設(shè)一通孔并攻絲，用

10、兩個螺絲定位并兼做限位銷；n工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單。旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)n作用n保證噴頭工作時既能繞豎管轉(zhuǎn)動，又不漏水。n分類n端面密封n徑向密封端面密封n端面密封n原理：噴頭工作時靠水流作用力使空心軸端面壓緊各墊圈的摩擦面，噴頭工作時由防砂彈簧脹緊，防止水流和泥砂外漏。n組成：由空心軸、空心軸套、橡膠墊圈、減磨密封墊圈、防砂彈簧等組成。n三片式n二片式端面密封n三片式n由橡膠墊圈、聚四氯乙烯（減磨墊圈）、橡膠墊圈組成；n多用于塑料噴頭和金屬中小噴頭。n二片式n橡膠墊圈和聚四氯乙烯組成；n多用于金屬大噴頭。n在一些中壓和高壓噴頭中，在空心軸與空心軸套接合的端面設(shè)置滾珠軸承，用來減少摩擦阻力矩，此時常采用徑

11、向密封。徑向密封徑向密封nV型膠圈一面與空心軸壓緊，水壓越高，V型膠圈與空心軸套和空心軸兩壁面貼合越緊，達到密封目的。旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)設(shè)計n端面密封材質(zhì)的選擇n軸與軸套間的止水靠12層橡膠墊圈，軸與噴體間的密封靠O型密封橡膠圈，減少摩擦阻力靠減磨密封墊圈。nO型密封膠圈和墊圈要求遇水不能膨脹，而且有一定的要求，一般選擇硬質(zhì)耐油橡膠，如“橡膠I-2”制作。n減磨密封墊圈用靜動摩擦系數(shù)很小且接近的材質(zhì)，如聚四氟乙烯、青銅等。n聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)極低，僅0.04；幾乎不吸水（吸水率0.005%），非常適合于運動速度較低的噴頭工作。旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)設(shè)計n防砂彈簧n因聚四氟乙烯的硬度較低，當有雜質(zhì)（尤其中砂粒

12、）進入滑動面之間時，磨損更嚴重。n結(jié)構(gòu)上采用防砂彈簧或V型膠圈。其作用是使摩擦面經(jīng)常保持貼合狀態(tài)，并補償摩擦面磨損后產(chǎn)生的間隙。n防砂彈簧的設(shè)計要點： 彈力（最小負荷）=噴頭上部重量（去掉空心軸套） 一般應(yīng)考慮減磨墊圈磨損了3mm后能承受的負荷。工作原理工作原理n搖臂式噴頭的轉(zhuǎn)動是靠搖臂敲擊噴管（噴體）來實現(xiàn)的。n全圓噴灑包括n脫水階段n外擺階段n回擺階段n入水階段n撞擊階段n扇形噴灑除上述五階段外，還有快速反轉(zhuǎn)階段。高速攝影搖臂受水運動過程(4000張/秒)工作原理自由運動狀態(tài)入水開始工作原理入水過程撞擊階段脫水階段偏流板對水流偏擋作用偏流板對水流偏擋作用工作原理工作原理n脫水階段射流偏流板

13、導(dǎo)流板水舌轉(zhuǎn)向60120導(dǎo)流器獲得動能搖臂外擺扭簧扭轉(zhuǎn)獲得扭力矩搖臂獲得旋轉(zhuǎn)角速度工作原理工作原理n外擺階段（減速階段）慣性力矩使搖臂張角達到最大搖臂獲得最大扭力矩，彈簧能最大、角速度為零慣性力矩=彈簧扭力矩+摩擦阻力矩工作原理工作原理n回擺階段彈簧最大扭力矩，使搖臂回擺勢能轉(zhuǎn)為動能角速度增大，速度越來越大工作原理工作原理n入水階段（切入射流階段）搖臂切入射流偏流板受水改變水流方向?qū)宀糠终摴Φ窒靼逄幱谏淞髡袝r，偏流板獲得最大動能工作原理工作原理n撞擊階段（碰撞階段）慣性力偏流板切向附加力搖臂達到Wmax，撞擊噴管使噴頭轉(zhuǎn)動35在摩擦阻力矩作用下，噴頭暫時停止運動工作原理工作原理n扇

14、形噴灑n換向器突起構(gòu)件限制搖臂大幅度擺動，撞擊在第一階段末發(fā)生，能量在搖臂后部反轉(zhuǎn)鉤和換向器的突起構(gòu)件之間傳遞。n反轉(zhuǎn)過程中，快速進行、射程近，補充噴頭近處的水量。過水流道設(shè)計過水流道設(shè)計n空心軸n噴體n噴管n穩(wěn)流器n噴嘴空心軸：內(nèi)徑n空心軸既是流道的一部分，又是噴頭的旋轉(zhuǎn)軸，設(shè)計時要注重兩方面：提高流道通過性能、降低機械摩擦阻力；n內(nèi)徑D由噴頭的設(shè)計流量和經(jīng)濟流速決定；D值應(yīng)盡可能取大些，但應(yīng)符合國標；n為減少水流阻力，可將空心軸設(shè)計成倒角?？招妮S：長度n其上端用螺紋和噴體（彎頭）相連，并承受水壓對噴頭的上托力，噴頭側(cè)向噴水，空心軸上、下各受有方向相反的力，形成傾復(fù)力矩；n當水壓一定時，Rx

15、Ly=const、RxLy=N1L1;n摩擦阻力F=N1f，適當增加L1，可降低N1和F?？招妮S：壁厚和材質(zhì)n在噴頭結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，空心軸壁厚應(yīng)具有足夠強度，一般取34mm；n材質(zhì)應(yīng)考慮防銹蝕和耐磨，一般用黃銅和不銹鋼制作，且表面應(yīng)加防銹蝕措施，如鍍鉻或鎳磷鍍等。噴體：水流流態(tài)n當水流沿曲線管道運動時，因離心力作用，彎道外壁處的壓力比內(nèi)壁大，而相反內(nèi)壁處的流速卻高于外壁。因壓力差，沿側(cè)壁產(chǎn)生次生流，水流由內(nèi)壁向外壁橫流，在噴體中形成了螺旋前進的渦流。n因渦流區(qū)在噴管內(nèi)存在，縮小了水流斷面，加劇了流速的不均勻分布，紊流損失加大。噴體：噴體轉(zhuǎn)彎半徑n增加噴體轉(zhuǎn)彎半徑能夠減少水流的阻力系數(shù)；n轉(zhuǎn)彎

16、半徑等于流道直徑11.5倍比較合適；nPY系列搖臂噴頭的噴體相對彎徑（噴體轉(zhuǎn)彎半徑與流道直徑之比）為11.3。噴體：仰角n一般用21 40 ，樹下采用7 14 ；n試驗得到，當32 時，射流式噴頭的射程最遠。噴體n噴體內(nèi)腔斷面形狀多為圓形，表面粗糙度越低越好；n在中高壓噴頭的噴體中，設(shè)置隔流板，對提高射程是有效的，但不適合于小噴頭。噴管n噴體和穩(wěn)流器的作用是將噴體轉(zhuǎn)彎后被干擾的水流改造成平順的水流，降低紊流程度，以斷面流速比較均勻的形式進入噴嘴，使噴頭能獲得比較理想的射程；n噴管的設(shè)計主要是選擇適宜的噴管形式、直徑，確定噴管的長度和錐度；n噴管應(yīng)與噴體、噴嘴、搖臂軸等零件的連接型式。噴管：形式

17、n直管穩(wěn)流錐管過渡噴嘴出流n漸縮管穩(wěn)流噴嘴出流n直管穩(wěn)流噴嘴出流噴管：長度n指與噴體連接處斷面至噴嘴入口斷面之間的連接長度。n射程隨噴管相對長度增加而增加；n遠射程噴頭，噴管長度可適當大些，采用78 D內(nèi)徑；對中近射程噴頭來說，采用56 D內(nèi)徑。噴管：錐角n錐角應(yīng)適中，過大往往產(chǎn)生渦流，過小錐管長度過大，一般以1213合適。穩(wěn)流器n作用是增加橫向水流碰壁機會，使橫向水流尺寸盡快消失；n各部分水流橫向尺寸減少，雷諾數(shù)降低，水流盡量接近層流，提高射程；n穩(wěn)流器的設(shè)計要求：n形式n最適宜長度n安放位置穩(wěn)流器穩(wěn)流器噴嘴n作用是最大限度地將水流壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，且使水流具有較低的紊流程度不再產(chǎn)生橫向水流，

18、提高噴頭射程，是影響噴灌質(zhì)量和噴頭水力性能的重要部件。n結(jié)構(gòu)形式n圓錐形噴嘴n流線形噴嘴n流線圓錐形噴嘴圓錐形噴嘴n結(jié)構(gòu)簡單、加工方便n主要參數(shù)：n噴嘴直徑dn噴嘴圓柱形長度 l n內(nèi)腔錐角 流線形噴嘴n水流平順、減少水流沖擊、可適當提高射程8%12%；n加工麻煩。流線形噴嘴異形噴嘴n非圓形斷面形狀非圓形斷面形狀n方形方形n三角形三角形n雙錐形雙錐形n菱形菱形n雙矩形雙矩形l末端最大水滴直徑小，霧化末端最大水滴直徑小，霧化效果好，但射程略有減少。效果好，但射程略有減少。l在保持末端水滴直徑和噴灑在保持末端水滴直徑和噴灑均勻系數(shù)相同條件下需要的工均勻系數(shù)相同條件下需要的工作壓力較圓形噴嘴少，具有

19、節(jié)作壓力較圓形噴嘴少，具有節(jié)能優(yōu)勢。能優(yōu)勢。噴嘴設(shè)計n噴嘴直徑nCp換算系數(shù)；Pd為霧化指標；為噴灌強度n噴嘴收縮斷面直徑41000 2pQdgHz(1 0 16sin)2cdd.220 23dp.PdC噴嘴設(shè)計n內(nèi)腔錐角n列別捷夫：60100n伊沙耶夫：4050n國內(nèi)PY系列：40搖臂的正轉(zhuǎn)運動過程n非自由運動狀態(tài)非自由運動狀態(tài)n在搖臂的第一、四階段，搖臂的導(dǎo)流器始終與水流直接接觸，搖臂運動主要由水射流作用力決定，雖然同時還受有彈簧扭力作用，但搖臂導(dǎo)流器在水中轉(zhuǎn)動角度很小，彈簧扭矩變化不大，近乎等于彈簧初始扭矩，且此扭矩值與水射流作用力矩相比仍微不足道，可忽略。 搖臂的正轉(zhuǎn)運動過程n自由運動

20、狀態(tài)自由運動狀態(tài)n在搖臂的第二、三階段，導(dǎo)流器不與水質(zhì)點接觸，不受水射流直接沖擊，只受有彈簧扭力作用，因此運動僅由彈簧特性決定。n碰撞運動階段碰撞運動階段n正向撞擊的第五階段，作用時間極短而作用力極大，以至可以忽略其它非碰撞力的作用，運動速度急劇改變。 搖臂的反轉(zhuǎn)運動過程n搖臂張開受換向機構(gòu)擋塊限制，搖臂彈簧受扭的力矩小，蓄能少。當搖臂反回射流時，彈簧釋放的能量少，搖臂獲得的動能小，回擺角速度慢；搖臂沒有回到原來的初始位置，導(dǎo)水板就提前受到射流的沖擊，搖臂每次撞擊碰管產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)角度小，反轉(zhuǎn)撞擊角速度也比正向轉(zhuǎn)動時的角速度小得多。n整個反轉(zhuǎn)運動過程近似認為只有非自由運動和碰撞運動兩種狀態(tài)。搖臂的

21、運動方程n搖臂張角n搖臂撞擊頻率02020maxkJbb0012arctgbbbfJk()Jk彈簧剛度系數(shù)k彈簧初始轉(zhuǎn)角0搖臂對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量bJ搖臂初始角速度0搖臂運動小結(jié)n當不考慮摩擦力情況下，搖臂轉(zhuǎn)動慣量越大越好。但是轉(zhuǎn)動慣量與摩擦力是相矛盾的。由于強度和剛度的原因，轉(zhuǎn)動慣量的增加往往導(dǎo)致重量的增加，也不可避免地增大了摩擦力，增加了阻力矩，因而轉(zhuǎn)動慣量無限值是不可能的，即最大動能也是不可能實現(xiàn)的。但是不同轉(zhuǎn)動慣量的增加對于動能的增加是不同的。一般認為搖臂轉(zhuǎn)動慣量的合適范圍是在9C2Jb16C2。sin2212FRdC 搖臂的受力分析1.4 垂直搖臂式噴頭特點n靠改變射流方向產(chǎn)生的反作用力

22、推動其間歇旋轉(zhuǎn)。n常力驅(qū)動，受力比水平搖臂式噴頭明顯改善，噴頭轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。n可調(diào)部位較多，工作壓力范圍寬，采用環(huán)形噴嘴、異形噴嘴等。n用平衡重塊回位，避免搖臂彈簧疲勞損壞。n進水口直徑40以上的主要噴頭形式,應(yīng)用于圓形噴灌機末端噴槍，絞盤式噴灌機和固定角噴系統(tǒng)，也可適用于運動場、采礦場等場合。n美國Nelson公司Big Gun系列,Rainbird公司的100、200及SR3000系列，Komet公司的TWIN系列，澳大利亞的南十字架公司的SP200NSY型，前蘇聯(lián)的系列等。n我國研制起始于70年代中期，定型產(chǎn)品有PYC-40和PYC-60。結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成n由過水流道、旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)、

23、驅(qū)動機構(gòu)、換向機構(gòu)和限速機構(gòu)等五部分組成。n過水流道由空心軸、噴體、噴管、穩(wěn)流器和噴嘴組成。噴管長度約為進口直徑的8倍。n旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)采用軸向密封，由空心軸、軸承體、推力滾珠軸承、O形密封圈等組成。n驅(qū)動機構(gòu)由正轉(zhuǎn)臂、導(dǎo)流器、配重鐵（平衡鐵）、反轉(zhuǎn)臂、搖臂軸等組成。n換向機構(gòu)由反轉(zhuǎn)臂、傳動桿、換向軛架、滾輪、正轉(zhuǎn)擋塊，反轉(zhuǎn)擋塊等組成。n限速機構(gòu)由磨擦片、磨擦墊、壓力彈簧、調(diào)節(jié)螺栓等組成。工作原理n第一階段：搖臂脫離射流階段（獲能階段）n第二階段：搖臂減速階段（蓄能階段）n第三階段：搖臂回擺階段（釋能階段）n第四階段：搖臂切入射流階段（增能階段）第一階段-脫離射流階段n射流沖擊導(dǎo)流器，對導(dǎo)流器的

24、沖擊力可分成垂射流沖擊導(dǎo)流器，對導(dǎo)流器的沖擊力可分成垂直向下的分力和水平分力。直向下的分力和水平分力。n垂直分力可使搖臂克服自身重力（含配重鐵）垂直分力可使搖臂克服自身重力（含配重鐵）和搖臂摩擦阻力，繞搖臂軸向下擺動而逐漸脫和搖臂摩擦阻力，繞搖臂軸向下擺動而逐漸脫離水流。離水流。n水平切向分力推動搖臂繞軸旋轉(zhuǎn)，并克服旋轉(zhuǎn)水平切向分力推動搖臂繞軸旋轉(zhuǎn)，并克服旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)和限速機構(gòu)的摩擦阻力。密封機構(gòu)和限速機構(gòu)的摩擦阻力。工作原理水平切向分力垂直向下分力第二階段-減速階段n搖臂脫離射流區(qū)，水平切向分力消失。搖臂依搖臂脫離射流區(qū)，水平切向分力消失。搖臂依慣性繼續(xù)擺動，搖臂尾部重心逐漸升高，直至慣性繼

25、續(xù)擺動，搖臂尾部重心逐漸升高，直至動能完全轉(zhuǎn)變成摩擦阻力。動能完全轉(zhuǎn)變成摩擦阻力。n搖臂導(dǎo)流器到達最低點，重力勢能增加，到達搖臂導(dǎo)流器到達最低點，重力勢能增加，到達最高點，瞬間停止。最高點，瞬間停止。第三階段-回擺階段n搖臂在自身重力作用下回擺，重力勢能轉(zhuǎn)化為搖臂在自身重力作用下回擺，重力勢能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動動能。轉(zhuǎn)動動能。n在導(dǎo)流器重新接觸射流的瞬間，勢能全部轉(zhuǎn)化在導(dǎo)流器重新接觸射流的瞬間，勢能全部轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動動能。為轉(zhuǎn)動動能。n因能量損失，入水速度略小于第一階段初速度。因能量損失，入水速度略小于第一階段初速度。第四階段-切入射流階段n回擺搖臂具有一定初速度，搖臂導(dǎo)流器受水使回擺搖臂具有一定初速度，

26、搖臂導(dǎo)流器受水使動能有所增加。動能有所增加。n搖臂回到初始位置，進入第二輪循環(huán)。搖臂回到初始位置，進入第二輪循環(huán)。扇形噴灑n在換向機構(gòu)作用下，使反轉(zhuǎn)臂切入射流，在換向機構(gòu)作用下，使反轉(zhuǎn)臂切入射流，射流連續(xù)沖擊反轉(zhuǎn)臂的擋片部分，產(chǎn)生切射流連續(xù)沖擊反轉(zhuǎn)臂的擋片部分，產(chǎn)生切向推力。向推力。n反轉(zhuǎn)臂擋片使射流偏轉(zhuǎn)方向與導(dǎo)流器相反，反轉(zhuǎn)臂擋片使射流偏轉(zhuǎn)方向與導(dǎo)流器相反，噴頭快速反轉(zhuǎn)。噴頭快速反轉(zhuǎn)。n在正轉(zhuǎn)擋塊作用下，迫使?jié)L輪脫開，反轉(zhuǎn)在正轉(zhuǎn)擋塊作用下，迫使?jié)L輪脫開，反轉(zhuǎn)臂脫離射流，停止反轉(zhuǎn)，恢復(fù)正轉(zhuǎn)狀態(tài)。臂脫離射流，停止反轉(zhuǎn)，恢復(fù)正轉(zhuǎn)狀態(tài)。導(dǎo)流器新結(jié)構(gòu)n采用雙向?qū)Я髌?，搖臂（擺臂體）采用框采用雙向?qū)Я髌?/p>

27、，搖臂（擺臂體）采用框架整體式結(jié)構(gòu)。架整體式結(jié)構(gòu)。n正、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速幾乎一致，國外正、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速幾乎一致，國外稱稱SR系列，即系列，即Slow,Steady Revolve Action。n結(jié)構(gòu)更加簡單，是目前的中高壓噴頭的發(fā)結(jié)構(gòu)更加簡單，是目前的中高壓噴頭的發(fā)展潮流。展潮流。導(dǎo)流器新結(jié)構(gòu)RainBird公司SR3000SR3003Nelson公司SR100SR150SR200噴槍閥門一體化新結(jié)構(gòu)1.5 1.5 全射流噴頭全射流噴頭全射流噴頭n我國于1974年研制的一種用于農(nóng)田灌溉的新型噴頭，也屬反作用式噴頭。n關(guān)鍵部件：水射流元件，噴灑部件和驅(qū)動部件，可以完成噴頭噴灑和正反旋轉(zhuǎn)

28、目的。n運動部件少、無撞擊部件、構(gòu)造簡單、噴灑性能好；但噴嘴直徑不能更換、工作范圍窄，工作孔窄小、易堵且不易加工。n附壁式水射流元件，分連續(xù)式和步進式兩種。結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成n過水流道：空心軸、噴體、噴管、穩(wěn)流器和射流元件n旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)：空心軸、空心軸套、減磨密封圈、防砂彈簧等n換向機構(gòu)：換向開關(guān)、限位裝置等工作原理工作原理n直射狀態(tài)n水束封住了元件出口左側(cè)，但反向接嘴開著，仍可補充空氣，水束右側(cè)因元件出口處與水束之間形成間隙C補入空氣。因間隙C較小，從C補氣的壓力損失比左腔大，右腔的絕對壓力比左腔略小些，但此壓力差較小，不足以推動主射流向右附壁。射流呈直射狀態(tài)。n接嘴1取得部分信號水進入信號管

29、4并緩慢流向接嘴2。 1. 信號接嘴1，2. 信號接嘴2，3. 反向接嘴，4. 信號傳遞管工作原理n步進狀態(tài)n信號水到達2號接嘴時被主射流卷吸并進入元件右腔，旋渦區(qū)內(nèi)的水流隨著時間推移越積越多，而從間隙補入空氣越來越少。主射流左右腔形成的壓力差越來越大。當旋渦區(qū)水流積到某一臨界時，左右兩側(cè)的壓力差將主射流推向右側(cè)附壁，而間隙C被堵死，向右步進、旋轉(zhuǎn)。n同時因主射流彎曲，1信號嘴脫空，不能再取到信號水，只有空氣補給，當導(dǎo)流管中信號水被全部卷空后，右腔下側(cè)又進入空氣，出現(xiàn)旋渦，左右側(cè)壓力差消失，恢復(fù)直射狀態(tài)。 工作原理n反向狀態(tài)n反向開關(guān)限位桿關(guān)閉換向接嘴。左腔中不再有空氣從反向嘴3補入，形成負壓

30、旋渦區(qū)，而此時右腔仍有空氣從間隙C補入，左右腔形成壓力差，推動主射流向左側(cè)彎曲并附壁，產(chǎn)生連續(xù)反向轉(zhuǎn)動。n直至換向機構(gòu)的限位裝置撞擊反轉(zhuǎn)撥桿，換向接嘴重新打開，反向嘴重新吸氣。當左腔與右腔的大氣壓力相平衡時，反向運動停止，恢復(fù)直射。 1.6 1.6 蝸輪蝸桿式噴頭蝸輪蝸桿式噴頭 （葉輪式噴頭）（葉輪式噴頭）特點n也稱蝸輪蝸桿式噴頭，是一種靠水力沖動葉輪旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動噴體繞自軸轉(zhuǎn)動的噴頭。n驅(qū)動力矩大，由于蝸輪蝸桿自鎖作用，使轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，安裝條件要求低；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造工藝高，葉輪破壞射流的連續(xù)性，射程有所減少。n在高速射流沖擊下，葉輪轉(zhuǎn)速高達10002000r/min，噴頭旋轉(zhuǎn)速度僅有15r/min

31、，減速比大，靠兩級蝸輪蝸桿（或一級蝸桿一級棘輪）減速。n結(jié)構(gòu)類型較多，單噴嘴、雙噴嘴；葉輪軸與噴管軸平行或垂直放置。結(jié)構(gòu)組成雙噴管蝸輪蝸桿式噴頭 單噴管蝸輪蝸桿式噴頭結(jié)構(gòu)組成一級蝸輪一級棘輪葉輪式噴頭（英國）結(jié)構(gòu)組成意大利蝸輪蝸桿式噴頭結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成n過水流道：空心軸、噴體、噴管、穩(wěn)流器和噴嘴。在噴管和噴嘴間加設(shè)一段錐管，使水流逐漸收縮。流道總體呈直管穩(wěn)流、錐管過渡、噴嘴出流形式。n驅(qū)動機構(gòu)：葉輪、葉輪軸、小蝸輪、小蝸桿、大蝸輪、大蝸桿等組成。n換向機構(gòu)：換向齒輪、換向雙聯(lián)齒輪，牙嵌離合器，限位銷等組成。工作原理n工作時，水射流沖擊葉輪，葉輪旋轉(zhuǎn)并通過葉輪軸帶動小蝸輪轉(zhuǎn)動，在小蝸輪軸上另一端

32、套裝有大蝸桿，小蝸輪轉(zhuǎn)動大蝸桿轉(zhuǎn)動，大蝸桿和固定在空心軸座上的大蝸輪嚙合。n葉輪轉(zhuǎn)動，通過兩對蝸輪蝸桿減速，推動噴頭正向轉(zhuǎn)動。n反向轉(zhuǎn)動有三種：n借助專門換向機構(gòu)（換向雙聯(lián)齒輪與換向齒輪），改變大蝸桿旋轉(zhuǎn)方向；n改變水流沖擊葉輪葉片的內(nèi)緣或外緣，改變?nèi)~輪旋轉(zhuǎn)方向；n改變?nèi)~輪受水的左側(cè)或右側(cè)，改變?nèi)~輪旋轉(zhuǎn)方向。第二節(jié)第二節(jié) 微噴頭與滴頭微噴頭與滴頭微噴灌技術(shù)微噴灌是通過低壓管道系統(tǒng)將有壓水送到作物根部附近，用微噴頭或微噴帶將灌溉水噴灑在土壤表面進行灌溉的一種新型灌水方法。微噴灌時水流以較大的速度由微噴頭噴出，在空氣的作用下粉碎成細小的水滴落在地面。由于微噴頭出流孔口的直徑和出流流速(或工作壓力)

33、比滴灌滴頭大，從而大大地減少了堵塞。微噴灌技術(shù)微噴灌技術(shù)（一）微噴灌系統(tǒng)組成微噴灌系統(tǒng)的組成主要由水源、首部/分首部控制樞紐、管網(wǎng)系統(tǒng)、微噴頭四部分組成。微噴頭-灌水器,微噴頭是微噴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。微噴灌技術(shù)（二）特點優(yōu)點：節(jié)水效果好，采用管道輸水進行灌溉；灌水質(zhì)量高；防堵塞性能好； 應(yīng)用范圍廣，可以實現(xiàn)水肥共施；還可應(yīng)用于降溫、除塵、防霜凍、調(diào)節(jié)田間小氣候、人工造景等多方面；管理方便、勞動效率高。缺點：投資高，水源設(shè)備、首部設(shè)備和管道設(shè)備需要耗資；使用方式受到一定限制；對水源質(zhì)量有一定要求。折射式噴頭n外支座圓錐折射式n內(nèi)支座圓錐折射式n半啟射式圓錐折射式n外支架全圓錐折射式折射式噴頭折射

34、式噴頭外觀及噴灑示意圖折射式噴頭外觀及噴灑示意圖特點n一般由噴嘴、折射錐（碎水板）和支架組成。n折射錐表面有光滑的、凹凸的，噴灑圖形有全圓的、扇形的。n錐高、嘴徑、錐角或碎水板表面形狀、工作壓力是影響噴灑性能的重要因素。n支架的形狀對噴灑質(zhì)量有影響n材料多為塑料，少為銅。n連接方式為螺紋或快速接頭。n多數(shù)微噴頭多為折射式噴頭，主要用于微噴灌或大型噴灌機的低壓噴灑。n壓力較低、噴灌強度較大、射程較近。結(jié)構(gòu)組成與工作原理n組成n噴孔、折射面、噴體n工作原理n壓力水從噴孔射出，具有一定流速的射流作用在折射面上，呈膜狀或細小射流狀射向周圍或扇形狀，在空氣阻力作用下，裂散成細小水滴均勻降落。折射式噴頭結(jié)

35、構(gòu)雙側(cè)支架單側(cè)支架結(jié)構(gòu)懸掛（倒掛）式插桿式折射式噴頭適用于大型噴灌機、懸掛式安裝適用于大型噴灌機、懸掛式安裝工作性能參數(shù)以色列Plastro公司Rondo 折射式微噴頭n又稱旋輪式噴頭。設(shè)有運動部件，輔助水流呈水束狀噴出并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。n噴灑圖形一般圓形或扇形。n由于旋輪式噴頭出流道相對較長，其射程較折射式噴頭遠，噴灌強度較低。n可通過對出流流道的專門設(shè)計，可獲得不同水量分布曲線和滿足不同的用途。n對制造精度要求高。對微噴頭材料的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性要求高，要求連續(xù)工作1500h后流量偏差小于10%，要求材料具有耐磨損及良好自潤滑性。旋轉(zhuǎn)式噴頭旋轉(zhuǎn)式噴頭旋轉(zhuǎn)式噴頭單側(cè)流道單側(cè)流道雙側(cè)流道雙側(cè)流道作業(yè)

36、場景單側(cè)流道單側(cè)流道雙側(cè)流道雙側(cè)流道以色列以色列PlastroPlastro公司公司Rondo XL Rondo XL 旋轉(zhuǎn)式微噴頭旋轉(zhuǎn)式微噴頭工作性能參數(shù)縫隙式噴頭n在噴嘴出口端加工出一定形狀的縫隙，使水流以一定的噴灑形狀散成均布水滴，多為扇形噴灑。n結(jié)構(gòu)簡單、加工方便，材料多為金屬。n噴嘴易堵，噴灑質(zhì)量差。n結(jié)構(gòu)與植保農(nóng)藥噴頭類似?？p隙式噴頭離心式噴頭n由噴管和噴嘴的外殼組成，水流沿蝸殼內(nèi)壁表面的切線方向進入蝸殼，使水流繞垂直旋轉(zhuǎn)。n經(jīng)噴嘴射出的水膜同時具有離心速度和圓周速度。n材料多為金屬。n目前較少見。離心式噴頭微噴灌在溫室中應(yīng)用主要應(yīng)用方式扦插式微噴灌扦插式微噴灌降溫懸掛式微噴灌降溫

37、懸掛式微噴灌清洗、降溫微噴灌清洗、降溫微噴灌管上式上噴管上式上噴管上式下噴管上式下噴懸掛式下噴懸掛式下噴微噴灌在溫室中應(yīng)用n主要應(yīng)用方式 霧化噴頭特例1防滴霧化微噴頭組合四組合霧化噴頭霧化噴頭高壓超細霧化噴頭微噴帶-特例2n孔管式以小管作為灌水器，水滴的破碎主要是通過空氣阻力、阻力和噴孔處的水壓作用，結(jié)構(gòu)簡單、成本低。n噴灑面積小、噴灌強度大，可達50mm/h。n水滴直徑小，對作物葉面打擊強度小，可實現(xiàn)局部灌溉。n噴水帶（微噴帶）是孔管式噴頭的一種。n可分單孔管、雙孔管、多孔管。微噴帶 早期金屬穿孔管微噴帶工作場景滴頭滴灌(Drip Irrigation(Drip Irrigation，縮寫，

38、縮寫DI)DI)是是2020世紀世紀5050年代發(fā)展起年代發(fā)展起來的一種新的灌水方法。它是利用低壓管道系統(tǒng)通過滴來的一種新的灌水方法。它是利用低壓管道系統(tǒng)通過滴頭，將作物生長所需的水分和養(yǎng)分均勻而又緩慢地滴入頭，將作物生長所需的水分和養(yǎng)分均勻而又緩慢地滴入作物根部附近，借重力作用使水滲入作物根區(qū)，使土壤作物根部附近，借重力作用使水滲入作物根區(qū)，使土壤經(jīng)常保持最佳含水狀態(tài)的一種灌水方法，屬于局部灌溉。經(jīng)常保持最佳含水狀態(tài)的一種灌水方法，屬于局部灌溉。滴灌主要適用于果樹、蔬菜、花卉、溫室等經(jīng)濟作物；滴灌主要適用于果樹、蔬菜、花卉、溫室等經(jīng)濟作物；水源極缺的地區(qū)、高揚程抽水灌區(qū)；地形起伏較大地區(qū)水源

39、極缺的地區(qū)、高揚程抽水灌區(qū)；地形起伏較大地區(qū)的灌溉以及在透水性強的砂質(zhì)土壤上和咸水地區(qū)。的灌溉以及在透水性強的砂質(zhì)土壤上和咸水地區(qū)。（一）滴灌的特點（一）滴灌的特點 1 1、優(yōu)點：優(yōu)點：省水節(jié)能省水節(jié)能; ; 灌水均勻灌水均勻; ; 土壤和地形的適應(yīng)性強土壤和地形的適應(yīng)性強; ; 增加產(chǎn)量，提高品質(zhì)增加產(chǎn)量，提高品質(zhì); ; 省工省肥（藥）省工省肥（藥）。 2 2、缺點：缺點：投資高投資高; ; 管道和滴頭容易堵塞管道和滴頭容易堵塞; ; 對水質(zhì)要求高。對水質(zhì)要求高。滴頭n對滴頭的基本要求：n出水量小;n出水均勻、穩(wěn)定;n抗堵塞性能好;n制造精度高、制造偏差小;n價格便宜、結(jié)構(gòu)簡單。n滴頭選擇n一般原則;