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JP75-300型卷盘式喷灌机实用数据


发布时间:2015/6/6 23:20:48                  点击次数:2037

1.概述 

农作物的优质高产来自于生长期间的必要条件,尤其是水的供应必须得到完全满足。因此灌溉机械日益成为农业生产中最重要的一部分,是取得农业丰收必不可少的有力保障。卷盘式喷灌机作为现代农业喷灌机械,在国外,经过灌溉设备生产厂家自20世纪70年代开始的不断改进更新,已形成了系列化、多规格产品,目前已被认为是最理想的灌溉机械之一,得到了广泛应用,并在这几年开始引进我国。但由于进口产品价格较贵,使其适用范围受到限制,我所研制的JPG75/300型卷盘式喷灌机,就是以世界知名卷盘式喷灌机生产厂家——意大利IDROFOGLIA公司的同类产品为基础,并通过大量的收集资料、调研,结合国内特别是华南地区的实际情况设计出一种结构相对简单、成本较低的机型。现将该喷灌机的一些结构及工作原理、主要技术参数的计算提供给大家,为有志于开发卷盘式喷灌机的设计人员提供一些有益的参考。


2.主要结构及工作原理 

2.1主要结构 

JP75-300型卷盘式喷灌机的总体布置。主要由机架、绞盘、导向装置、PE输水管、水涡轮驱动装置、自动调速、安全缠绕装置、齿轮减速装置、行走装置、喷头车等组成。 

JP75-300型卷盘式喷灌机可采用四种供水配套形式,如拖拉机泵供水的配套形式,配以水泵车,选用30马力以上拖拉机配套,水泵扬程80米,流量大于25m3/h,并配以20~100米高压软管供水,不占用田间土地。也可采用柴油机泵、井泵、电动泵供水的配套形式。 

2.2工作原理 

JP75-300型卷盘式喷灌机由水泵供给压力水,经由管道输送高压水流流经水涡轮驱动装置,水涡轮的叶轮随之转动,通过皮带、齿轮减速装置带动绞盘转动,PE管则经螺纹导块式导向器被依次卷绕排列在绞盘上。同时从水涡轮流出的高压水流经PE输水管直接送到喷头处,喷头均匀地将高压水流喷洒到田间、运动场草坪等作业面,并随着PE管的移动而不间歇地进行喷洒作业。 

在水涡轮驱动装置的前部,设计有三通水管和二个阀门。调节主阀门的开度,可改变水涡轮的流量,使水涡轮的转速改变,PE管移动速度随之变化,从而达到调节降水深度的目的。另一阀门与自动调速装置相连接,喷灌作业过程中,因绞盘缠绕PE管后,绞盘有效直径以及PE管与地面磨擦阻力发生变化,绞盘角速度也发生变化,随之PE管移动速度也改变。为达到良好的喷洒质量,使PE管匀速移动,必须相应调节水涡轮驱动装置转速,这一功能由设在安全缠绕装置上的拉杆机构、牵引钢丝绳、第二阀门组成的自动调速机构实现,具体是通过拉杆机构调节第二阀门的开度控制水涡轮流量来达到自动调速的目的。 

JP75-300型卷盘式喷灌机上设计有PE管导向装置和安全缠绕装置。导向装置由左、右双螺纹导杆和螺纹导块式导向器组成,随PE管缠绕回收而使导向器作横向移动,从而确保PE管在各层都能卷得很齐。安全缠绕装置的作用是:当喷灌作业接近结束时,喷头车行走到绞盘车头部位置时,便能碰到设在头部的拉杆机构,该机构动作后,通过钢丝绳牵引而使离合器脱开,绞盘立即停止转动。另外,当PE管在绞盘上卷绕出现无规律重叠时,设在绞盘上的压辊出现摆动角度超过极限时,通过拉杆机构,也能脱开离合器而使绞盘停止转动。 

3.JP75-300卷盘式喷灌机主要技术参数的确定 

3.1喷灌定额的确定 

灌水定额是喷灌机设计中最基本的水力参数,主要取决于所种植的农作物,根据其根系深度、土壤的不同而不同,下面以华南地区普遍种植的甘蔗为例进行计算。 

华南地区甘蔗种植区土质多为中壤土,体积比32%,有效持水量16%,入渗速度10mm/h,大田作物根系活动层深度h=40~60cm,种植若以坡地为主,可取小值,即h=40cm,适宜的土壤含水量可取其限值的低值,即: 

U1=0.32×0.8=25.6% U2=0.32×0.6=19.2% 

华南地区属亚热带气候,水的有效利用率可取η=0.85。 

灌水深度H=0.1h(U1- U2)/η=0.1×40(25.6-19.2)/0.85=30.12mm 

3.2喷灌地块面积的确定 

喷灌机一次喷洒作业可控制的面积为: 

A=π/2×R2+2RL = π/2 ×402+2×40×300 =26534.66m2 

式中:R—喷枪射程,取40m 
L—有效布管长度,此处为300m 

3.3喷灌周期的确定 

T= H/E η=4.34~8.53(日) 

式中:E为甘蔗日平均耗水量,E=3.0~5.9mm/日。 

3.4喷灌机流量的确定 

QP = EA/1000ηt = 9.4~18.4 m3/h 

式中:t为每日纯喷灌时间,取t=10小时。 

3.5喷头车行走速度的确定 

在灌水定额一定的情况下,喷头流量越小,喷头车的行走速度越慢,PE管收回时间越长,生产效率降低;喷头流量越大,喷头车的行走速度越快,但相同管径内的水力损失增大,要求喷灌机的入口压力也相应增大。 

喷灌机的行走速度按下式计算: 

V= 1000Qp/RH = 7.8~15.3m/h 

为适应其他作物使用,将速度调节范围扩大至8~60m/h,300m行走时间t=5~38小时。 

3.6水涡轮输出功率的确定 

3.6.1喷头车产生的磨擦力F1 

喷头车由矩形管及方管焊接而成,其重量约为160kg,则: 

F1=G1·cosα·f1 =160×cos11.31°×0.20 = 31.38kg = 307.52N 

式中:G1—喷头车重量,约160kg 
f1—喷头车车轮与地面滚动摩擦系数,取0.2 
α—按20%坡度计算升角 

3.6.2 PE管与地面产生的摩擦力F2 

F2=f2(G2+ G3)=0.5×(860+935) = 897.5kg = 8795.5N 

式中:f2—PE管与地面间的摩擦系数,取0.5 
G2—壁厚6毫米,长度300米PE管重量,约860kg 
G3—300米PE管内贮水重量,约935kg 

3.6.3 绞盘牵引力F 

F = F1 + F2 = 9103.02N 

3.6.4绞盘旋转力矩M 

M=F(D1+D2)/2 = 9103.02× = 4437.7 Nm 

式中:D1—绞盘转鼓直径,为0.9m 
D2—PE管直径,为0.075m 

3.6.5绞盘旋转速度n 

n = V/60π(D1+D2) =0.04~0.32 r/min 

3.6.6绞盘使用功率的确定 

PW= M·n/9550 = 4437.7×(0.04~0.32)/9550 = 0.019~0.15 kw 

取最大值PW =0.15kw 

3.6.7水涡轮输出功率的确定 

PO = PW/η1·η2·η3=0.15/0.90×0.90×0.95 = 0.195 kw 

式中:皮带传动效率η1=0.90 
减速机传动效率η2=0.90 
齿轮,齿圈传动效率η3=0.95 

考虑到其它因素,如加工、装配、场地条件等,取安全系数K=7,由此得出: 

水涡轮计算输出功率PO =0.195×7=1.36 kw 


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