农业机械学（课堂PPT）

第七章农田灌溉机械,第一节概述第二节喷灌机械第三节微灌设备,1,第一节概述,农田灌溉机械包括农田排灌机械和农田灌溉机械。农田灌溉机械主要有喷灌和微灌两种类型。,2,第二节喷灌机械,一、喷灌系统的组成和分类二、农用水泵三、喷头的种类和性能指标四、喷头的工作原理,3,一、喷灌系统的组成和分类,1喷灌系统的组成（1）水源工程（2）水泵及配套动力机（3）管道系统（4）喷头（5）田间工程,4,2喷灌系统的分类,按运行方式可分定喷式、行喷式根据喷灌系统各组成部分可移动的程度，分成固定式、移动式和半固定式三种。,5,二、农用水泵,（一）农用水泵的类型（二）水泵的一般构造（三）农用水泵的构造和特点（四）农用水泵的工作原理（五）水泵的工作性能（六）水泵的选型,6,（一）农用水泵的类型,离心泵井泵（长轴井泵、深井潜水电泵）微型泵直空泵,7,（二）水泵的一般构造,1叶轮2泵壳3填料函密封装置,混流泵叶轮,离心泵叶轮.封闭式.半封闭式.敞开式,轴流泵叶轮,蜗壳形泵壳1.蜗道2.叶轮3.出水口,填料函示意图1.填料盒2.填料座3.填料4.水封管5.水封环6.压盖,8,（三）农用水泵的构造和特点,1离心泵2轴流泵3混流泵4水轮泵5井用泵5潜水泵,9,1离心泵,（1）单级单吸悬臂式离心泵（BA型泵）（2）单级双吸式离心泵（Sh型泵）,10,（1）单级单吸悬臂式离心泵（BA型泵）,由泵壳、泵盖、叶轮、泵轴、轴承、托架、减漏环及填料函等部件组成（见图）。其特点是扬程较高，流量较小，结构简单，使用方便，水泵出水口方向可以根据需要作左右、上下的调整。这种水泵的体积小、重量轻，固定安装及流动使用均甚方便。也可作为喷灌的工作泵。,BA型离心泵的构造泵盖2.真空表螺孔3.减漏环4.叶轮5.冲水放气螺孔6.泵壳7.水封管8.水封环9.填料10.泵轴11.轴承12.托架13.联轴器14.防水螺塞15.压力表螺孔,11,（2）单级双吸式离心泵（Sh型泵）,ZLB型轴流泵进水喇叭2.叶轮3.导水叶4.泵轴5.出水弯管6.橡胶轴承7.注润滑水管8.填料盒9.填料10.填料压盖11.联轴器,12,3混流泵,是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵型。具有离心泵较高扬程和轴流泵较大流量的特点，适合于平原河网地区和丘陵灌区使用。,13,4水轮泵是利用自然水进行抽水的农田灌溉机械。由作为动力用的水轮机和离心泵组成。5井用泵它从井下抽水灌溉。6潜水泵它由水泵、电动机、进水部分和密封装置等四部分连成整体。,14,（四）农用水泵的工作原理,1离心泵的工作原理2轴流泵的工作原理3混流泵的工作原理,15,1离心泵的工作原理,离心泵是借离心力的作用来抽水的。图714所示为单级离心泵。当其叶轮高速旋转时，流道中的水在离心力的作用下，从叶轮中部以高速被甩离叶轮，射向四周。水流经过断面逐渐扩大的泵壳流道，流速逐渐变慢而水压增加，压向出水管。此时叶轮的中心部分形成真空，而水源水面在大气压力的作用下，通过进水管进入泵内，称为吸水。如果叶轮连续转动，水就源源不断地由低处抽送到高处。,单级离心泵1.进水管2.叶片3.叶轮4.泵壳5.出水管,16,2轴流泵的工作原理,轴流泵是利用叶轮旋转所产生的推升力来抽水的。它的叶轮浸没在水里。当叶轮旋转时，叶片对水产生升力作用，把水往上推送。但同时还使水产生旋转运动，须用导水叶来消除，使泵内水流沿着泵轴方向流动。,轴流泵1进水喇叭2.出水弯管3.联轴器4.导水叶5.叶轮,17,3混流泵的工作原理,混流泵的构造介于离心泵和轴流泵之间。因此叶轮在水中旋转时，既使水流产生离心力，又对水流有升力。混流泵的工作原理就是靠这两种力的作用而抽水的。,18,（五）水泵的工作性能,1水泵性能的主要参数2水泵性能曲线,19,1水泵性能的主要参数,（1）流量（2）扬程吸水扬程由水源水面至水泵轴线基准面的垂直高度Hd.x压水扬程由水泵轴线至出水池水面的垂直高度Hd.y实际扬程Hd（或称为地形高度）Hd=Hd.x+Hd.y（3）功率a有效功率Nx（又叫水功率）b轴功率Nz（又叫水泵的输入功率）c配套功率Np（4）水泵效率（5）水泵转速（6）允许吸上真空高度（或汽蚀余量）（7）比转数,20,2水泵性能曲线,（1）离心泵性能曲线（2）轴流泵性能曲线（3）混流泵性能曲线,21,（1）离心泵和轴流泵性能曲线,a流量扬程曲线（QH）b流量功率曲线（QN）c流量效率曲线（Q）d流量允许吸上真空高度曲线（QHs）,离心泵性能曲线,轴流泵性能,22,（3）混流泵性能曲线,混流泵的性能曲线形状介于离心泵和轴流泵之间，比转数ns低的混流泵，曲线接近于离心泵；比转数ns高的混流泵，曲线形状接近于轴流泵。,23,3水泵工作点的确定,（1）管路阻力曲线损失扬程与流量的平方成正比，管路阻力曲线QHxu为一通过原点O的抛物线（2）确定水泵工作点图中两曲线相交点A，即为水泵机组的工作点。A点表明：图水泵机组工作点a水泵供给的扬程应等于管路需要的扬程Hxub水泵供给的流量QA应等于消耗在管路上扬程为Hxu时所能通过的流量Qxu。,图水泵机组工作点,24,5水泵性能调节,（1）变速调节（2）变径调节（3）变角调节（4）水泵的串联和并联工作,25,（六）水泵的选型,选用水泵的原则为：满足农业生产所提出流量和扬程的要求1流量设计（1）灌溉设计流量（2）排水设计流量Qp.s2排水设计扬程的确定（1）灌溉设计扬程（2）排水设计扬程3水泵型号的确定根据设计流量和设计扬程，就可以在水泵样本中的“水泵综合性能型谱图”或“水泵规格性能表”等技术资料中初步选择所需的水泵型号,26,三、喷头的种类和性能指标,（一）喷头的种类（二）喷头的性能指标,27,（一）喷头的种类,（1）旋转式喷头（2）固定式喷头折射式缝隙式漫射式（3）喷洒孔管,28,（二）喷头的性能指标,1压力2流量3射程4喷灌强度5水滴的打击强度6喷洒水量分布特性,29,四、喷头的工作原理,（一）摇臂式喷头1摇臂式喷头的结构与工作原理（1）摇臂式喷头的结构（2）摇臂式喷头的工作原理,30,（1）摇臂式喷头的结构,a旋转密封机构b流道c驱动机构d扇形换向机构e连接件,31,（2）摇臂式喷头的工作原理,相互传递和转化的运动过程，它可以分为以下五个阶段a启动阶段b外摆阶段c弹回阶段d入水阶段e撞击阶段,垂直摇臂式喷头结构图1.空心轴套2.换向架3.喷体4.喷管5.反向摇臂6.摇臂7.喷嘴8.配重铁9.压力表10.挡块,32,2垂直摇臂式喷头,（1）结构（2）工作原理,33,垂直摇臂式喷头结构,分为流道（包括空心轴、喷体、喷管、稳流器、喷嘴等零件）、旋转密封机构（包括轴承座、轴承、密封圈等零件）、驱动机构（包括摇臂、反向摇臂、摇臂轴等零件）、换向机构（包括挡块、滚轮、换向架、拉杆、弹簧等零件）和限速机构（包括摩擦垫、压插、压簧等零件）五个部分,34,垂直摇臂式喷头工作原理,高速射流从喷孔（多数为环形）射出，冲击导流器（摇臂）摇臂获得能量。冲击力分成向下、向左的两个分力，在向下分力的作用下，摇臂克服平衡锤的重量和摇臂轴的轴承摩擦阻力向下运动；在向左分力的作用下，克服旋转密封机构的摩擦阻力和限速机构的制动摩擦阻力，使喷头向右旋转一个小角度。摇臂向下运动时，其平衡重块升高，得到重力势能，然后在其与摇臂轴平衡重块（有的喷头没有）重力矩的联合作用下，摇臂返回，重力势能转变为转动动能，再次切入射流。同时，在摇臂轴处的摇臂橡胶块与该处的配重橡胶块碰撞，使摇臂转速为零。重复以上过程，在间歇性驱动力矩作用下，喷头不断做间歇性正转（向右转动）。当换向架（轭架、滚轮、啮合限位器合称为换向架）上的滚轴和啮合限位器相接触时，轭架通过反转传动杆，拉动反转臂，使其切水板切入射流得到能量，产生向左的反作用驱动力矩，使喷头迅速向左旋转，直至轭架滚轮接触脱开限位器，传动杆推动反转臂的切水板离开水舌，喷头重新又开始正转。,35,3固定式喷头,（1）折射式喷头的结构及工作原理（2）缝隙式喷头的结构及工作原理（3）离心式喷头的结构及工作原理,36,（1）折射式喷头的结构及工作原理,当喷头工作时，有压水流由喷嘴直接垂直射出后，遇到折射锥的阻拦，形成薄水层而向四周射出，在空气阻力作用下，伞形的薄水层就散裂为小水滴而降落到地面。,折射式喷头结构图内支架式;(b)外支架式;(c)整体式1折射锥；2喷嘴；3支架；4管接头,37,（2）缝隙式喷头的结构及工作原理,其有压水流经过固定不动的缝隙喷嘴喷出，形成一个扇形的薄水层，然后在空气阻力的作用下逐渐裂散成水滴，降落到地面,两种缝隙式喷头结构图1缝隙；2喷头；3管接头,38,（3）离心式喷头的结构及工作原理,离心式喷头的工作原理是喷头开始工作时，经过竖管的有压水流沿切线方向或沿螺旋孔道进入喷体，使水流绕垂直的锥形轴或壁面产生涡流运动，这样水从喷孔中呈中空的环状锥形薄水层，并同时具有沿径向外的离心速度和沿切向旋转的圆周速度向外喷出，甩出的薄水层水流在空气阻力作用下，被裂散成细小的水滴而降落在喷头四周的地面上。,39,五、喷灌机的工作原理和主要性能参数,（一）定喷式喷灌机（二）行喷式喷灌机,40,（一）定喷式喷灌机,1手推（抬）式喷灌机2拖拉机悬挂式喷灌机3滚移式喷灌机,41,1手推（抬）式喷灌机,（1）结构特点（2）使用特点（3）主要性能指标,手推管引式喷灌机（柴油机配套）1喷头2。出水管3。水泵4。进水管5。底阀6。柴油机,42,2拖拉机悬挂式喷灌机,（1）结构特点（2）主要性能技术,图手扶拖拉机配套的悬挂式喷灌机1-水源；2-吸水管；3-水泵；4-手扶拖拉机；5-皮带传动系统；6-输水管；7-竖管及支架；8-喷头,43,3滚移式喷灌机,（1）滚移式喷灌机的特点及组成（2）滚移式喷灌机的主要技术性能,图滚移式喷灌机1-水源；2-抽水机组；3-输水干管；4-给水栓；5-连接软管；6-钢圈式轮；7-喷头；8-喷洒支管；9-驱动车,44,（二）行喷式喷灌机,1卷盘式喷灌机（1）特点及适用条件（2）构造与技术性能2电力驱动中心支轴式全自动喷灌机,软管卷盘式自动喷灌机1-喷头车；2-PE软管；3-喷头车收取吊架；4-PE软管；5-卷盘；6-卷盘车；7-伸缩支囊式水动力机；8-进水管；9-可调支腿；10-旋转底盘；11-泄水孔管；12-自动排管器；13-支腿,平移式喷灌机结构示意图1-中心跨架；2-刚性跨架；3-柔性接头；4-柔性跨架；5-渠道,45,第三节微灌设备,一、微灌的种类和微灌系统组成二、微灌设备配套系统,46,一、微灌的种类和微灌系统组成,1微灌的种类滴灌微喷灌小管出流灌渗灌2微灌系统的组成3微灌系统的种类,47,2微灌系统的组成,微灌系统由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成,图微灌系统组成示意图1-水源；2-水泵；3-流量计；4-压力表；5-化肥罐；6-阀门；7-冲洗阀；8-过滤器；9-干管；10-流量调节器；11-支管；12-滴头；13-分水毛管；14-毛管；15-果树；16-微喷头；17-条播作物；18-水阻管；19-滴罐管,48,3微灌系统的种类,根据组成微灌系统的灌水器不同微灌系统也分为滴灌系统、微喷灌系统、小管出流灌系统以及渗灌系统四类。根据配水管道在灌水季节中是否移动，每一类微灌系统可分为固定式、半固定式和移动式。,49,二、微灌设备配套系统,1滴灌系统的组成2渗灌系统的组成3脉冲式微灌系统的组成,50,3脉冲式微灌系统的组成,（1）脉冲式微灌系统的组成（2）脉冲式微灌系统工作原理（3）脉冲式微灌系统的功能特点,51,（1）脉冲式微灌系统的组成,脉冲式微灌系统由