农田灌溉机械dd

农田灌溉机械dd第一节概述农田灌溉机械是农业机械化的重要组成部分，对抗御水旱灾难、保证农作物的高产、稳产发挥了庞大作用。农田灌溉机械包括农田排灌机械和农田灌溉机械。农田排灌机械中要紧的是水泵。它把动力机的机械能转变为所抽送的水的水力能，将水扬至高处或远处。图7图7-1水泵机组底筏2.熙水管3.弯头4.变径接管5.真空表6.水泵7.压力表8.逆止筏9.闸筏10.压水管农田灌溉机械要紧有喷灌和微灌两种类型。喷灌和微灌差不多上一种新型的灌溉方法。喷灌是将灌溉水通过由喷灌设备组成的喷灌系统（或喷灌机具），形成具有一定压力的水，由喷头喷射到空中，形成水滴状态，洒落在土壤表面，为作物生长提供必要的水分。而微灌是利用微灌设备组装成微灌系统，将有压水输送分配到田间，通过灌水器以微小的流量潮湿作物根部邻近土壤的一种局部灌水技术。这两种灌溉的特点是：地势习惯性强，灌水平均且不受微地势起伏的阻碍；灌水质量好，地表可不能板结，可不能造成水、土、肥的流失，且灌水工作机械化、自动化程度高，有利于科学用水、省水、省劳动力、增产；灌水设备还能够综合利用，如施肥、农药等，喷灌还有调剂田间小气候的作用，用喷雾灌溉方式进行凉快灌溉或防霜冻，以及利用都市生活污水进行排污灌溉等多种功能。然而，设备投资较大，运行时要消耗能量，专门是喷灌受风的阻碍大，二级风以上就降低了喷灌的平均度。干热有风气候，喷灌时水的蒸发，漂移缺失较大。在喷灌强度大，喷洒时刻短的情形下，土壤潮湿层较浅等。第二节喷灌机械一、喷灌系统的组成和分类1．喷灌系统的组成喷灌系统通常由水源工程、首部装置、输配水管道系统和喷头等部分组成（图7－2）。图7-2喷灌系统组成示意图图7-2喷灌系统组成示意图（1）水源工程包括河流、湖泊、池塘和井泉等都可作为喷灌的水源，但都必须修建相应的水源工程，如泵站及附属设施、水量调蓄池和沉淀池等。（2）水泵及配套动力机水泵将灌溉水从水源点吸提、增压、输送到管道系统。喷灌系统常用的水泵有离心泵、自吸式离心泵、长轴井泵、深井潜水泵等。在有电力供应的地点常用电动机作为水泵的动力机；在用电困难的地点可用柴油机、手扶拖拉机或拖拉机等作为动力机与水泵配套。动力机功率的大小按照水泵的配套要求而定。（3）管道系统管道系统的作用是将压力输送并分配到田间。通常管道系统有干管和支管两级，在支管上装有用于安装喷头的竖管。在管道系统上装有各种连接和操纵的附属配件，包括弯头、三通、接头、闸阀等。为了在灌水的同时施肥，在干管或支管上端还装有肥料注入装置。（4）喷头是喷灌系统的专用部件，喷头安装在竖管上，或直截了当安装于支管上。喷头的作用是将压力通过喷嘴，喷射到空中，在空气的阻力作用下，形成水滴状，洒落在土壤表面。（5）田间工程移动喷灌机组在田间作业，需要在田间修建引水渠和调剂池及相应的建筑物，将灌溉水从水源引到田间，以满足喷灌的需要。2．喷灌系统的分类喷灌机的种类专门多，按运行方式可分为定喷式和行喷式两类。在每一类中，由于系统组装形式、喷洒操纵面积大小和喷洒特点的不同又有不同的机型。现将各种要紧机型划分为下：手推（抬）式喷灌机拖拉机悬挂式喷灌机定喷式机组拖拉机牵引式喷灌机滚移式喷灌机机组式喷灌系统拖拉机双悬臂式喷灌机中心支轴式喷灌机行喷式机组平移式喷灌机钢索牵引卷盘式喷灌机卷盘式软管牵引卷盘式喷灌机定喷式喷灌机组是指喷灌机工作时，在一个固定的位置进行喷洒，达到灌水定额后，按预定好的程序移动到另个位置进行喷洒，在灌水周期内灌完打算的面积。行喷式喷灌机组是在喷灌过程中一边喷洒一边移动（或转动），在灌水周期内灌完打算的面积。上述各种喷灌机中，手推、手抬式是小型机组，由于它具有结构简单、体积小、使用灵活、价格较低等特点，在我国进展喷灌技术中曾是使用最广的机型。随着我国集约化农业生产的进展，提升劳动效率的要求，各种大中型机组将有宽敞的使用前景。按照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。（1）固定式喷灌系统固定式喷灌系统除喷头外，所有各组成部分差不多上固定不动的。水泵和动力机安装在固定的泵房内。干管和支管埋在地下，竖管伸出地面。喷头固定或轮番安装在竖管上。全套设备只能在一块地上使用，因此每亩投资较高，而且需要大量管材。竖管对机耕及其他农艺操作有一定阻碍。但使用时操作方便，生产率高，占地少，结合施肥和喷洒农药也比较方便。（2）移动式喷灌系统移动式喷灌系统在田间仅布置供水点，而整套喷灌设备可移动，在不同地块轮番使用。如此就节约了投资，提升了设备利用率。如果省去干管和支管，一台水泵机组只带动一个喷头工作，就构成一台整体式喷灌机。目前我国生产的小型喷灌机，按其与动力机配套的型式，可分为与手扶拖拉机配套的喷灌机和与电动机配套的小型喷灌机。按其机组移动方式可分为手推车式和担架式。这些机型虽结构简单，使用灵活，设备投资少。然而移管的劳动强度较大，咯渠占地较多。为了减少渠沟、道路占地，移动工喷灌机配有一定长度的管道，配置移动式单喷头，或一台水泵机组带动几个喷头工作。为了减轻移管的劳动强度，通常选用轻质管道和快速接头。这种机型能够提升土地利用，生产效率也较高。目前我国联合设计定型生产的喷灌泵（自吸式离心泵）系列用来和小型移动式喷灌机配套，使用成效好，操作简便。（3）半固定式喷灌系统半固定式喷灌系统的动力机、水泵和干管是固定的，而喷头和支管是能够移动的。如此可减少管道投资，然而在喷灌后的泥泞中移动支管，其工作条件差，劳动强度大。解决方法在于减轻支管重量和采纳自动行走装置。大型圆形和平移式喷灌机属于这一类型。其特点是机械化、自动化程度高，喷灌操纵面积大，能够大大减轻劳动强度和提升生产率。a．中心支轴圆形喷灌机（又称时针式喷灌系统）在喷灌的田块中心有给水栓或水井与泵站。其支管支承在能够自走的塔架上，支管上每隔一定距离装有喷头。工作时支管就象时针一样持续围绕中心支轴旋转。常用支管长为400－500米，管径多为6英寸。离地面高2－3米，有7－10个自走塔架。按照轮灌需要，转一圈最快是12小时，一样需要3－4天，甚至到20天，可灌溉800－1000亩。机组安装后差不多上不要人操作治理，即可自动运转和连续喷灌。转到方田的四角，有一机电系统操纵，由喷角装置将支管伸出和缩回，以补偿田角漏喷的地点。b．平移式喷灌系统平移自走式喷灌机的支管也是支承在自走塔架上，自动作平行移动。由垂直于支管的干管上的给水栓供水。当行走一定距离（等于给水栓间距）后就改由下一个给水栓供水。如此喷灌面积是矩形的，便于耕用并可充分利用耕地面积，机械化、自动化程度也专门高。二、农用水泵水泵是现代排灌技术的重要设备。它既能够单独作为提水机械，又是各种现代灌溉系统的重要组成部分，为灌溉系统从水源取水加压。（一）农用水泵的类型喷灌系统常用的水泵类型包括离心泵、井泵（长轴井泵、深井潜水电泵）、微型泵、直空泵等。各种水泵型号标注形式及其意义见表7－1。表7－1各种泵型代表符号的意义水泵种类型号举例型号中字母的意义型号中数字的意义离心泵单级单吸改进型号BP型65BP－55BP：喷灌用离心泵65－泵吸入口径为65mm55－扬程为55mBPZ型50BPZcz－45BPZ：喷灌用自吸式离心泵CZ：与柴油机直联50－泵吸入口径为50mm45－扬程为45m原型号BP型2.5BP-55BP：喷灌用离心泵2.5－泵吸入口径为2.5in55－扬程为55mBPZ型2BPZcz－45BPZ：喷灌用自吸式离心泵Z：直联2－泵吸入口径为2in5－功率为5马力45－扬程为45m改进型号IB型IS型IB80-50-250ISI：国际标准第一代号B：“泵”汉语拼音第一字母IS：国际标准80－泵吸入口径为80mm50－泵排出口径为50mm250－叶轮名义直径250mm原型号BA型6BA－18ABA：单级单吸悬臂式离心泵6－泵吸入口径为6in18－比转数为180A－泵的叶轮外径已车小过若是B、C表示车小得更多B型4B－35B：单级单吸悬臂式离心泵4－泵吸入口径为4in35－扬程为35m单级双吸改进型号S型150S－50S：单级双吸卧式离心泵150－泵吸入口径为150mm50－扬程为50m原型号Sh型10Sh－19Sh：单级双吸卧式离心泵10－泵吸入口径为10in19－比转数为190多及分段改进型号D型DA1型D25-50×12DA1-80×2D:分段式多级离心泵1－第一次改进设计25－流量为25m3/h50、80-单级扬程50m、80m2、12-泵的级数为2级12级原型号DA型4DA－8×5DA：分段式多级离心泵4－泵吸入口径为4in8－比转数为805－泵的级数为5级井泵长轴井泵改进型号JC型100JC10×23JC：长轴离心深井泵100－适用最小井径100mm10－流量10m3/h23－泵的级数为23级原型号JD型6JD36×8JD：深井多级泵6－适用最小井径6in36－流量36m3/h8－泵的级数为8级J型10J80×10J：机井用泵10－适用最小井径10in80－流量80m3/h10－泵的级数为10级深井潜水电泵改进型号QJ型200QJ80-55/5QJ：井用潜水泵200－适用最小井径200mm80－流量80m3/h55－扬程为55m5－泵的级数为5级原型号NQ型8NQ20－125NQ：农用潜水电泵8－适用最小井径8in20－流量20m3/h125－扬程125m250NQ50-160/8250－适用最小井径250mm50－流量50m3/h160－扬程为160m8－泵的级数为8级微型泵原型号WB型WB10－10－80（250B）WB：微型泵B：电动机型式10－泵吸入口径为10mm10－泵排出口径为10mm80－叶轮名义直径为80mm250－电动机额定功率250W真空泵水环式真空泵改进型号SZ型SZ－1S：水环式Z：真空泵1－规格号原型号PMK型PMK－11－规格号改进型号SZB型SZB－4S：水环式Z：真空泵B：悬臂式4－520×0.133kPa时的排气量为4L／s原型号KBHKBH－4K：悬臂式B：真空H：泵4－520×0.133kPa时的排气量为4L／sSZZ型SZZ－4S：水环式Z：真空泵Z：真联式4－520×0.133kPa时的排气量为4L／s（二）水泵的一样构造各类型水泵的构造尽管不同，但差不多上由一些作用相同的部件所组成。现将其要紧部件的构造和作用分述如下：1．叶轮叶轮是水泵最重要的工作部件。水泵通过叶轮的旋转使被抽送的水获得能量，使具有一定的流量和扬程。图7图7-3离心泵叶轮ａ.封闭式ｂ.半封闭式ｃ.放开式图7-4轴流泵叶轮图7-5混流泵叶轮图7-5混流泵叶轮图7-3离心泵叶轮ａ.封闭式ｂ.半封闭式ｃ.放开式图7-4轴流泵叶轮轴流泵的叶轮（图7－4）具有粗大的轮毂，上面有2－6片扭曲型叶片。小型泵叶片与轮毂铸成一体，大型泵叶轮的叶片安装角能够调整，从而可改变水泵的工作性能。混流泵叶轮的构造介于离心泵和轴流泵之间，形状粗短，叶槽开敞，叶片多成螺旋形（图7－5）。图7图7-6水泵叶轮水流方向ａ.单吸离心泵叶轮ｂ.双吸离心泵叶轮ｃ.混流泵叶轮ｄ.轴流泵叶轮图7-8填料函示意图图7-8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.压盖图7-7蜗壳形泵壳1.蜗道2.叶轮3.出水口3．填料函密封装置填料函的作用是封闭泵轴穿出泵壳的缝隙，以防止水从泵内流出和空气窜入泵内。填料函由填料座、填料（5－6圈油浸棉纱或棉绳）、水封环、压盖和填料盒等组成（图7－8）。用螺栓改变压盖位置可调整填料松紧度。通常在试运转时进行调整。（三）农用水泵的构造和特点目前排灌上使用最多的是离心泵、混流泵和轴流泵。在北方地区，还广泛地应用井泵、潜水泵等抽地下水来灌溉农田。在南方的丘陵山区，有着丰富的水力资源，则利用水轮泵来提水灌溉。1．离心泵（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（图7－9）。其特点是扬程较高，流量较小，结构简单，使用方便，水泵出水口方向能够按照需要作左右、上下的调整。这种水泵的体积小、重量轻，固定安装及流淌使用均甚方便。也可作为喷灌的工作泵。图7图7-9BA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2．轴流泵它包括进水嗽叭、叶轮、导水叶、泵轴、橡胶轴承、出水弯管、填料函等（图7－10）。泵壳、导水叶和下轴承座铸成一体。叶轮是螺旋桨式，正装在导水叶的下方，在水面以下运转。泵轴在上下两个用水润滑的橡胶轴承内旋转。导水叶有6－8片，它造成流线形弯曲面，其作用是排除离开叶轮后的水流的旋转运动，把动能转换成部分压图7图7-10ZLB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。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（图7－11）。其转轮与叶轮同装在一根轴上。当具有水头的水向下流淌时，冲击水轮机的转轮，从而带动水泵叶轮旋转。水轮泵的转轮为四叶片螺旋桨式，叶片与轮毂铸在一起，在水轮机进水口处装有导流轮，导流轮上固定着12－18片流线型导叶，用来使水流平均而平顺地进入转轮。在转轮下部有用混凝土浇筑的吸出管（又称尾水管）。水泵多为BA型泵。其特点是结构简单而紧凑，潜没在水中工作，靠水力作用运转，无需用油耗电，凡是有急流、跌水的地点都能够安装使用，最适用于山区的农田灌溉，经改装后还可用作加工机械的动力机。5．井用泵它从井下抽水灌溉。按照井水面的深浅分为深井泵和浅井泵。井泵多采纳立式电动机驱动。整台机组由带有滤水器的泵体部分、输水管和传动轴部分以及泵座和电动机部分所组成（图7－12）。前两部分位于井下，泵体没入井水内。后一部分一样位于井上。浅井泵的工作部分为一单级单吸立式离心泵；深井泵是一种多级单吸立式长轴离心泵。它能从几十米到上百米深的井下抽水。井泵的特点是结构紧凑、性能稳固、使用方便。适用于平原井灌地区。使用技术要求：水泵第一级叶轮必须没入水下2－3米；井水中不含杂质、水质中性、含砂量不大于0.01％；深井正直。5．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（图7－13）。其中水泵居上方，电动机在下方，进水部分居中。密封装置包括整体式，密封盒和大小橡胶封环，分别装在电动机轴伸出端及电动机与各部件的结合处。整体式密封盒内有两对动、静磨块和四个封环。磨块之间的密封面要求专门高的光洁度和平坦度，装配后能耐压2公斤／厘米2，以防止水从轴的伸出端漏进电机内部。水泵叶轮有轴流式、混流式和单吸离心式。前者扬程较低，后者扬程较高。潜水泵抽水时，电动机和水泵都潜入水下。它具有结构简单，体积小，重量轻，安装使用方便，不怕雨淋水淹等特点。其使用技术要求：潜水泵供电线路应有可靠的接地措施，以保证安全；不得脱水运转；潜水深度为0.5－3米，最深不超过10米；潜水泵潜入水下时，应竖直吊起；被抽的水含砂量不超过0.6％。图7图7-11水轮泵转轮2.导流轮毂3.泵壳4.泵盖5.滤器6.叶轮7.出水管8.主轴9.导流轮10.轮毂11.吸初管图7-12JD型井泵Ⅰ.带有滤水管的泵体部分Ⅱ.输水管和传动轴部分Ⅲ.泵座和电动机部分滤水器2.泵体3.传动轴4.输水管5.泵座6.电动机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7－14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。水流通过断面逐步扩大的泵壳流道，流速逐步变慢而水压增加，压向出水管。现在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，水就源源持续地由低处抽送到高处。图图7-13QY型油浸式潜水电泵电机定子2.电机转子3.整体式密封盒4.橡胶封环5.进水管6.下泵盖7.水泵8.转轴9.上泵盖10.电缆线11.滤水网12.出线盒按照动量矩定理能够推导离心泵建立的理论扬程（压头）HT的差不多方程式为离心泵的差不多方程式反映离心泵理论扬程与水在叶轮中运动状态的关系。它将水在叶轮内的流淌状态与叶轮所作的功联系起来。叶轮传递给水的能量仅与水在叶轮入口和出口处速度的大小和方向有关。因此，上式同样适用于叶片式水力机械。如水轮机和混流泵等。方程式用水柱高表示的扬程仅与流体的运动状态有关，与流体种类无关。因此，差不多方程式同样适用于离心式的鼓风机和通风机等。2．轴流泵的工作原理图7-14单级离心泵图7-14单级离心泵1.进水管2.叶片3.叶轮4.泵壳5.出水管图7-15叶轮中任意点的速度三角形图7-16轴流泵1．进水喇叭2.出水弯管3.联轴器4.导水叶5.叶轮轴流泵叶片的断面与机翼断面形状十分相似。机翼从结构上必须有一个适宜的流线型断面。如此才能产生最大的升力。机翼的头部应有专门好的圆角，其尾部则应具相当尖锐的后缘，机翼上下两面具有不同曲率的曲线。假定那个流线型机翼处在流体之中，在机翼上作用着一个力R，那个力能够分解成两个分力：沿着流体流淌方向的水平分力Px和垂直该方向的垂直分力Py（图7－17）。后者称为升力，前者称为迎面阻力。通过实验得出升力和迎面阻力的运算式为式中Cx－迎面阻力系数Cy－升力系数Ax－叶片的表面积γ－流体的容重v－未受叶片阻碍的流体流速图6-17叶片受力分析系数Cx、Cy与叶片断面的形状、冲角α及流体的流性有关，需要通过实验求得。图6-17叶片受力分析对轴流泵而言，机翼的倒置即为轴流泵的叶片，轴流泵推升力的产生是相反的作用，叶轮在水中旋转运动，对水产生升力而扬水。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。混流泵的工作原理确实是靠这两种力的作用而抽水的。（五）水泵的工作性能1．水泵性能的要紧参数水泵性能要紧是由流量、扬程、功率、转速、承诺吸上真空高度（或汽蚀余量）和比转数（或称比速）七个差不多工作参数而定。（1）流量是指水泵出口断面在单位时刻内流出多少体积的水，以Q表示，单位是升／秒或米3／小时（即吨／小时）。（2）扬程是指所输送的水由水泵进口至出口每单位重量的能量增加值，即水泵能够扬水的高度。用H表示，其单位以米计。图7图7-18水泵扬程示意图Hd=Hd.x+Hd.y以上扬程可通过装置在水泵进水口接盘处的真空表和出水口接盘处的压力表来测定。Hd并没有考虑水流通过管路时，由于水受到摩擦阻力而引起的缺失扬程h。水泵选型确定扬程时，须将h包括到里面去，否则只按Hd选用水泵，其扬程明显会偏低。h又包括两部分：一是吸水管路的沿程和局部缺失，另一是压水管路的沿程和局部缺失。即h=hx+hy因此对水泵所需要的总扬程应为H=Hd..x+hx+Hd.y+hy即H=Hd+h（3）功率为了运算水泵所需的功率、功率缺失和水泵效率，采纳三个功率概念。a．有效功率Nx（又叫水功率）是水泵内水流得到的净功率，亦即水泵的输出功率Nx=γQH(公斤·米/秒)或式中γ－水的容重，公斤／升Q－水泵的流量，升／秒H－水泵的扬程，米b．轴功率Nz（又叫水泵的输入功率）指动力机通过水泵轴输给水泵的功率。轴功率与有效功率之差是在泵内缺失的功率，其大小能够用效率来衡量。通常所讲的水泵功率，即指水泵轴功率式中η－水泵的效率c．配套功率Np是指为一台水泵合理选配动力机的功率数值。它应大于轴功率。其超过量为传动而缺失的功率和意外的过载需加大的功率两者之和式中K－安全备用系数当Nz＜50PS时，K=1.10－1.15当Nz＞50PS时，K=1.05－1.08Nz－水泵轴功率，马力或千瓦ηc－传动效率，％。直截了当传动ηc=0.98（4）水泵效率η水泵效率是指其有效功率与轴功率之比，以百分数表示。它反映水泵抽水的效能，和水泵对动力的利用情形农用水泵的效率一样在60－80％之间，有些大泵超过80％。（5）水泵转速水泵的转速n（转／分）指水泵的设计转速（即额定转速），配套的动力机一定要满足水泵所需要的额定转速。（6）承诺吸上真空高度（或汽蚀余量）它反映水泵不产生汽蚀时的吸水性能。是用以确定水泵安装高度的重要数据。离心泵和混流泵用承诺吸上真空高度Hs来反映其吸水性能；轴流泵则利用汽蚀余量Δh来反映其吸水性能。其单位均以米计。水泵性能所标示的Hs是水泵本身所能够吸上水的最大真空高度。它并不包括吸水管路的缺失扬程。（7）比转数比转数ns是表示水泵特性，并用以分类的一个综合性数据。它与水泵的转速完全是两个概念。一个水泵的比转数是指一个假想叶轮的转数。那个假想的叶轮与该水泵的叶轮完全几何相似。它的场程为1米，有效功率为1马力，而流量为0.075米3／秒时所具有的转速。按照相似律推导出比转数与流量、扬程和转速之间的关系式为式中n－水泵的额定转速，转／分H－水泵的扬程，米。对多级泵是指一个叶轮的扬程Q－水泵的流量，米3／秒，对单级双吸（Sh型）泵，其流量应为Q／2表7表7-2比转数与叶轮形状和性能曲线形状的关系离心泵的比转数低，一样在300以下，它具有扬程高，流量小的特点。轴流泵的比转数高，通常在500以上。它具有扬程低，流量大的性能特点。2．水泵性能曲线水泵性能曲线是水泵运行在额定转速下，通过实验方法（详见国家标准JB1041－67）测得流量与扬程、轴功率、效率和承诺吸上真空高度之间的关系，并绘制成几条曲线来表示。按水泵类型汇编成《水泵样本》，以供选用水泵时作为技术资料。（1）离心泵性能曲线（图7－19）图7图7-19离心泵性能曲线图7-20轴流泵性能曲线b．流量－功率曲线（Q－N）表示离心泵的流量与轴功率之间的关系曲线。是一条随流量增加而轴功率上升的平滑曲线。由此可见离心泵关阀启动时，水泵轴功率消耗最小，对动力机最为安全。c．流量－效率曲线（Q－η）水泵效率随流量的逐步增大而慢慢提升。但超过设计流量时，效率反而慢慢降低，曲线变化比较平缓。Q－η曲线上A点为水泵的最高效率点，即水泵设计工作点。为便于选择工作点，通常在最高效率点两侧a、b平坦段标定为工作范畴。在Q－H曲线上，用两条波折线括起来表示（图7－19）。水泵在那个范畴内运转时，都能够获得较高的工作效率。d．流量－承诺吸上真空高度曲线（Q－Hs）它表示水泵承诺吸上真空高度与流量之间的变化规律。在工作范畴内，Hs随流量的增加而减小。当流量减小时，能够适当提升水泵的扬程。（2）轴流泵性能曲线（图7－20）轴流泵不仅外形结构、工作原理与离心泵不同，而且其性能曲线也与离心泵有专门大差异。轴流泵在叶轮叶片安装角不改变和转速n一定的条件下，通过实验方法测得其性能曲线。Q－H和Q－N曲线是陡降曲线，有两个折点B和C，而A点为设计工作点。当Q＝0时，水泵扬程和轴功率为最高效率时的两倍左右。扬程和功率随流量增大而急速下降。到C点后，流量连续增大，而扬程上升。显现一个马鞍形的不稳固工作区。水泵如果在此区域内运转时，就会发出噪音和震动，水泵效率急剧下降，甚至因超负荷而损坏动力机。因此，轴流泵宜在大流量情形下工作，宜开闸启动。B点以后，流量与扬程、功率成反比关系变化，工作稳固，效率高。Q－η曲线呈山峰形，离开设计工作点，效率向两旁陡降。其高效率范畴狭小。（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。3．水泵工作点的确定水泵工作点的确定关于水泵运行的效率十分重要。水泵工作点应选在性能曲线的工作范畴内。如果工作点定得恰当，机组运转安全经济，效率高，扬程和流量都能满足要求。然而如果工作点定得不恰当，效率下降10％是常见的。要确定水泵的工作点，必须具有水泵性能曲线和管路阻力曲线。前者在水泵选定后，可在《水泵样本》中查得；后者则按照用户管路布置情形按管道水力运算绘制。（1）管路阻力曲线它是管路中的通过流量Q与需要扬程的关系曲线。管路需要扬程由实际扬程（即地势高度）和缺失扬程h两部分组成。对既定的水泵机组来讲，实际扬程通过实地测量得知，为一常数。而缺失扬程h则由沿程摩擦缺失和局部阻力缺失组成。如令Sy为沿程阻力系数、Sj为局部阻力系数，则总阻力系数为S=Sy+Sj而总缺失扬程h则随管路布置和通过流量而变。即为h=SQ2管路需要扬程Hxu为Hxu=Hd+h=Hd+SQ2即缺失扬程与流量的平方成正比，管路阻力曲线Q－Hxu为一通过原点O的抛物线。以不同的水泵流量代入上式，即可求得相应的Hxu。如果以Q为横座标，Hxu为纵座标，就会绘制出管路阻力曲线Q－Hxu（图7－21）。在这条曲线上，能够查得输水管路在通过不同流量的缺失扬程。（2）确定水泵工作点图7－21中两曲线相交点A，即为水泵机组的工作点。A点表明：图图7-21水泵机组工作点b．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。从能量的观点来看，A点确实是能量的平稳点或“供”与“需”的平稳点。5．水泵性能调剂水泵机组在水泵和管路既定的条件下只有一个工作点。如果这一工作点的工作参数（Q、H）不符合要求，就必须调剂水泵的性能或改变管路布置来改变水泵的工作点，以满足实际需要。水泵性能调剂有以下几种：（1）变速调剂即改变水泵转速，以改变水泵的性能。水泵转速改变后，其性能与转速的变化关系可按比例律换算如下：对原有的水泵，当它的转速为n1时，流量为Q1、扬程为H1、功率为N1。如果改变转速为n2时，流量为Q2、扬程为H2、功率为N2。则即应该指出，水泵的变速调剂一样只能低于水泵的额定转速。但降低转速不能低于该泵额定转速的30－50％。否则水泵运转会引起剧烈的振动，而且水泵效率明显下降。此外，注意不要任意将转速提精湛过水泵的额定转速。因为提升转速会增加水泵零件的应力。（2）变径调剂马上水泵叶轮外径车削变小，以改变水泵性能，达到扩大水泵使用范畴的目的。叶轮削小后，水泵的流量、扬程、功率也将随着改变。它们的关系按比例律换算如下式中Q1、H1、N1－叶轮未车削时D1水泵的流量、扬程和功率Q2、H2、N2－叶轮车削后D2水泵的流量、扬程和功率水泵叶轮的车削不能过多，否则会破坏设计性能，效率下降。叶轮车削限度和车削后的效率下降情形，与水泵的比转数有紧密关系（表7－3）表7－3水泵叶轮最大承诺车削量比转数60120200300350350以上叶轮最大车削量20％15％11％9％7％0效率下降值每车削10％下降1％每车削4％下降1％（3）变角调剂即在轴流泵上调剂叶片安装角，以改变水泵性能，使水泵保持在高效率下运转，以扩大使用范畴。目前，我国生产的轴流泵，按照叶片安装角的装置情形可分为固定式；半调剂式，β=－10－18°和全调剂式β=0－26°三种。关于后两种型式的轴流泵，适宜于采纳变角调剂。在转速一定时，减小轴流泵叶片安装角度，其扬程、流量、功率均相应减小；反之，则增大。变角后轴流泵的效率最高点没有多大变化。因此，这种方法有利于轴流泵的性能调剂。（4）水泵的串联和并联工作当一台水泵满足不了实际扬程和流量要求时，能够将两台或多台水泵串联或并联工作。a．水泵串联工作把一台水泵的出水管与另一台水泵的进水管联接，称为串联。它能够增加扬程，而保持流量不变。串联时的总性能曲线能够用纵加法绘制（图7－22），确实是把同一流量下两台水泵的不同扬程相加。图7－22中A点串联工作点。多台串联时的总性能曲线绘制方法和两台串联相同。图图7-22水泵串联工作图7-23水泵并联工作（六）水泵的选型目前农用水泵的型号专门多，各有其专门的规格性能。应按照使用条件和生产需要来选择。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；水泵工作效率高，而且常期运行效率稳固，工作点应尽量落在高效区以内；按照选定的泵型，建站的投资和所需用的功率应为最小；装机台数不宜太多，但最好许多于两台，并尽量选用同型号的水泵。（1）灌溉设计流量按照灌区作物生长的需水量而定式中m－最大一次灌水定额，米3／亩A－灌溉总面积，亩t－水泵每天开机时数，时T—作物轮灌连续天数，天ηg－灌溉水的利用系数。考虑到全灌区各级渠道输水缺失和田间水量缺失，ηg=0.75－0.85（2）排水设计流量Qp.s排水流量与汛期暴雨，河网调蓄能力、作物布局、土壤类别及治理水平有关。为了保证农作物不受洪涝，选择作物耐淹能力最低而最会显现涝情的时期来确定排水流量。假设排水区内的蒸发量与圩堤渗漏量相抵消，则排水流量为式中As－水田面积，亩Ah－旱地面积，亩Aw－河网水面面积，亩P－排涝标准中规定的设计暴雨量，毫米C－旱地暴雨径流系数，随地区而异，各省水文站均有观测总结资料hxu－水田承诺蓄水深（毫米），即水稻耐淹水深减去适宜灌水深度。一样取30－50毫米。那个因素，对排涝流量的运算，阻碍专门大，各地可按照群众的丰产体会加以总结确定。Hj.s－河网预降水深，毫米。一样采纳500－1000T－排水天数，以设计暴雨多少天排除不成灾而定t－每天开机时数，小时2．排水设计扬程的确定（1）灌溉设计扬程以保证灌区95％以上的耕地获得自流灌溉的灌溉渠首水位作为上水位，以河流最枯水位为下水位。两者高程之差则为实际扬程。再加上管路缺失扬程，便得灌溉设计扬程，即Hg=hc-hj+h式中hc－出水池水位hj－进水池水位h－缺失扬程（2）排水设计扬程以讯期平均洪水位作为上水位，以排涝区内有90％以上的耕地能解除渍水的地面高程作为下水位，上下水位的高程差即为实际地势声水高度，加上管路缺失扬程即得排水设计扬程。在初选泵型时，一样能够粗略地按实际扬程的10－25％来估算缺失扬程。待选型最后时期，再详细运算进行校核修正。3．水泵型号的确定按照设计流量和设计扬程，就能够在《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。利用水泵规格性能表来选择水泵时，要求设计流量和设计扬程都能落在水泵工作范畴内。应用水泵性能综合型谱图选择泵型时，应先以设计扬程在型谱图上找出扬程符合要求的几种水泵，然后再按照设计流量来确定选用哪种水泵和选用的台数。当水泵型号初步选定后，就要进行校核，并确定水泵机组的工作点。如果验证工作点是落在高效率的工作范畴之内，则讲明所选择的水泵是合理的，能够满足农业生产需要，水泵的选型就能最后确定下来。否则就需要另选泵或重新修改管路布置方案。三、喷头的种类和性能指标（一）喷头的种类可按不同的方法对喷头进行分类。如按喷头的工作压力（或射程）、工作特点和材质等对其分类，一样用得最多的有下列两种。1．按工作压力和射程分类按工作压力和射程大小，大体上能够把喷头分为微压喷头、低压喷头（或称近射程喷头）、中压喷头（或称中射程喷头）和高压喷头（或称远射程喷头）四类，如表7－4。表7－4喷头按工作压力和射程分类表类别工作压力（kPa）射程（m）流量（m3/h）特点及适用范畴微压喷头50－1001－20.008-0.3耗能量省、雾化好，适用于微型灌溉系统，可用于花卉、园林、温室作物的灌溉低压喷头(近射程喷头)100－2002－15.50.3－2.5耗能少，水滴打击强度小，要紧用于菜地、果园、苗圃、温室、公园、草地、连续自走行喷式喷灌机等中压喷头（中射程喷头）200－50015.5－422.5－32平均度好，喷灌强度适中，水滴合适，适用范畴广，如公园、草地、果园、菜地、大田作物、经济作物及各种土壤等高压喷头（远射程喷头）＞500＞42＞32喷灌范畴大，生产率高，耗能高，水滴大，适用于对喷洒质量要求不太高的大田、牧草等的灌溉2．按结构形式和喷洒特点分类按喷头结构形式和喷洒特点，能够分为旋转式（射流式）喷头、固定式（散水式、漫射式）喷头、喷洒孔管三类。此外还有一种同步脉冲式喷头。（1）旋转式喷头。这是绕其自身铅垂轴线旋转的一类喷头。它把水流量集中呈股状，在空气作用下碎裂，边喷洒边旋转。因此，它的射程较远，流量范畴大，喷灌强度较低，平均度较高，是中射程和远射程喷头的差不多形式，也是目前国内外使用最广泛的一类喷头。但要限制这类喷头的旋转速度，并应使喷头安装铅直以保证差不多匀速转动。因为驱动机构和换向机构是旋转式喷头的重要部件，因此，按照驱动机构的特点，旋转式喷头还能够分成为摇臂式（撞击式、叶轮式（蜗轮蜗杆式）和反作用式三种。其中摇臂式喷头按照导水板的形式还可分为固定导流板式摇臂喷头和楔导水摆块式摇臂喷头；反作用式喷头还可分为钟表式、垂直摆臂式、全对流式（射流元件式）等。按照是否装有换向机构和喷嘴数目，旋转式喷头又有全圆喷洒、扇形喷洒和单喷嘴、双喷嘴等形式。（2）固定式喷头。固定式喷头的指喷洒时，其零部件无相对运动的喷头，即其所有结构部件都固定不动。这类喷头在喷洒时，水流在全圆周或部分圆周（扇形）呈膜状向四周散裂。它的特点是结构简单，工作可靠，要求工作压力低（100－200kPa），故射程较近，距喷头近处喷灌强度比平均喷灌强度大（一样在15－20mm／h以上），一样雾化程度较高，多数喷头喷水量分布不平均。按照固定式喷头的结构特点和喷洒特点，它还能够分成折射式、缝隙式和漫射式三种。（3）喷洒孔管。喷洒孔管又称孔管式喷头，其特点是水流在管道中沿许多等距小孔呈细小水舌状喷射。管道常可利用自身水压使摆动机构绕管轴作900旋转。喷洒孔管一样由一根或几根直径较小的管子组成，在管子的上部布置一列或多列喷水孔，其孔径仅1－2mm。按照喷水孔分布形式，又可分为单列和多列喷洒孔管两种。喷洒孔管结构简单，工作压力比较低，操作方便，但其喷灌强度高，由于喷射水流细小，因此受风阻碍大，对地势习惯性差，管孔容易被堵塞，支管内水压力受地势起伏变化的阻碍较大，对耕作等有阻碍，同时投资也较大，故目前大面积推广应用较少，在国内一样仅用于温室、大棚等固定场地的喷灌。上述各种喷头中，我国目前使用最多的是摇臂式喷头、垂直摇臂式喷头、全射流喷头、折射式喷头等，专门是摇臂式喷头和固定式喷头在我国应用专门普遍。（二）喷头的性能指标1．压力喷头的压力包括工作压力和喷嘴压力。工作压力指喷头工作时，其进水口前的压力，即距喷头进水口20cm处测取的静水压力，单位为kPa，一样在此处的竖管上安装压力表来测量。喷嘴压力是指喷头出口处的水流总压力（即流速水头）。它能够用来评判喷头性能的好坏。喷头工作压力和喷嘴压力专门接近，喷嘴压力是工作压力减喷头内过流部件的水力缺失而得出的，因此那个缺失越小，喷头内部的流道就越好，产品质量也就越高。2．流量喷头流量是指单位时刻内喷头喷出的水的体积，单位为m3/h或L／min。阻碍喷头流量的要紧因素是工作压力和喷嘴的直径，同样的嘴径，工作压力愈大，喷头的流量也就愈大，反之亦然。喷头的流量能够用体积法、重量法、堰法、流量计法等测量而得出，也能够用水力学管嘴出流公式运算，即式中：Q为喷头流量，m3／h；μ为喷头流量系数，取0.85－0.95，一样喷嘴锥角大的（450、500等）取下限，锥角小的（150、250等）取上限；A为喷嘴过水断面面积，m2；g为重力加速度为9.18m／s2；hp为喷头的工作压力水头，m。3．射程射程是指在无风情形下，喷头正常工作时的喷洒潮湿圆半径，即指喷洒有效水所能达到的最远距离，又称喷洒半径，单位为m。射程可由实测得出。关于旋转式喷头，为了统一标准，规定在无风条件下正常工作时，量水筒中每小时收集的水深为0.3mm（关于喷水量低于250L／h的喷头为0.15mm／h）的那一点到喷头旋转中心的水平距离作为射程。关于旋转式喷头，当其结构参数确定后，它的射程就要紧受工作压力和转速阻碍，在一定的工作压力变化范畴内，压力增大，射程也相应地增大。超过这一压力范畴，压力增加只会提升雾化程度，而射程不再会增加。喷头射程随转速的增大而减小，当转速接近零时，它的射程达到最大。在喷头流量相同的条件下，射程愈大，则单个喷头的喷灌强度就愈小，其组合喷灌强度也愈小，喷头的布置间隔则能够适当增大。这关于降低成本，提升习惯性大有好处，因此射程是喷头的一个重要水力性能指标。旋转式喷头射程的测试和运算方法能够参见国家标准GB5670.3－85《旋转式喷头试验方法》。下列公式是我国几种喷头射程运算的体会估算公式RPY1=1.70d0.847hp0.45RPYS=3.50d0.51hp0.24RPS=2.35d0.62hp0.26式中：RPY!为PY1摇臂式系列喷头的射程，m；RPYS为PYS塑料摇臂式系列喷头的射程，m；RPS为PSH、PSBZ步进式全射流系列喷头的射程，m；d为喷嘴直径，mm；hp为喷头工作压力水头，m。关于固定式喷头，射程用下式来运算R=1.35d0..6hp0.44．喷灌强度喷灌强度是指单位时刻内喷洒到单位面积上水的体积，或单位时刻喷洒的水深，单位为mm／h。它是喷头的要紧参数之一，连同喷灌平均度和水滴雾化程度是衡量喷头水力性能的重要指标。喷头的运算喷灌强度可用下式来表示式中：ρ为喷头的运算喷灌强度，mm／h；Q为喷头流量，m3／h；S为喷头喷洒操纵面积，m2。从上式能够看出，喷头的喷灌强度与喷头流量成正比，与喷头操纵面积（即喷头的射程）成反比。在设计喷灌时，承诺喷灌强度可按下列数值来选用：砂土20mm／h，壤砂土15mm／h，砂壤土12mm／h，壤土10mm／h，粘土8mm／h。有良好植被覆盖时，以上数值可提升20％；在地面有坡度时要降低以上数值，当地面坡度为50时，应降低50％。5．水滴的打击强度喷灌时喷洒水滴的打击强度，是指喷洒作物受水面积范畴内，水滴对作物或土壤的打击动能。它与喷洒水滴的大小、水滴降落速度和水滴密度紧密有关。一样使用雾化指标Pd或水滴直径大小来表征喷灌水滴打击强度，即Pd=hp/d式中：Pd为雾化指标；hp为喷头工作压力水关，m；d为毛喷嘴直径，mm。关于同一喷嘴来讲，Pd值越大，讲明其雾化程度越高，水滴直径越小，打击强度也越小。6．喷洒水量分布特性常用水量分布图来表示喷洒水量分布特性。水量分布图是指在喷灌范畴内的等水深（量）线图，能准确、直观地表示喷头的特性。水量分布特性是阻碍喷灌平均度的要紧因素。阻碍喷头水量分布的因素专门多，其中风的阻碍较大。一个做全圆喷洒的旋转式喷头，如转速平均，在无风情形下，其水量颁等值线图是一组以喷头为中心的同心圆。通常为了更直观地看到水量分布情形，在互相垂直的两个直径方向，取水量分布等值线图的剖面，给出喷头径向水量分布曲线，如图7－24所示。在有风情形下，风对水量分布的阻碍如图7－25所示。从图上能够看出：风使水量分布等值线图的逆风带变陡而收缩，顺风带变缓而伸长，整个潮湿面积缩小，喷灌强度变大。因此在喷灌系统的规划设计中，喷头布置间距的确定，一定要考虑风的阻碍。图7-26在不同压力下单个喷头的水量分布图图7-26在不同压力下单个喷头的水量分布图(a)压力过低;(b)压力适中;(c)压力过高图7-24喷头水量分布图图7-25风对喷头水量分布的阻碍四、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）摇臂式喷头的结构摇臂式喷头尽管有许多结构形式，但差不多上都由下列几部分组成。a．旋转密封机构。常用的有径向密封和端面密封两种形式，由减磨密封圈、胶垫（或胶圈）、防沙弹簧等零件组成。b．流道。水流通过喷头时的通道，包括空心轴、喷体、喷管、稳流器、喷嘴等零件。c．驱动机构。由摇臂、摇臂轴、摇臂弹簧、弹簧座等零件组成，其作用是驱动喷头转动。d．扇形换向机构。由换向器、反转钩、限位环（销）等零件组成，其作用是使喷头在规定的扇形范畴内喷洒。e．连接件。摇臂式喷头与供水管常用螺纹连接，其连接件多为喷头的空心轴套。摇臂式喷头的结构详见图7－27和图7－28。摇臂式喷头与其他旋转式喷头在结构上的不同之处在于驱动机构。驱坚决臂式喷头旋转的是摇臂机构，摇臂在射流作用下绕自轴摆动，以较大的碰撞冲量撞击喷管或喷体，使喷头旋转。这种间歇施加的撞击驱动力矩，时刻短、作用力大，能使喷头转速平均而稳固，射流集中定向，因此，摇臂式喷头的射程较远而平均度较高。图7-27单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图1-空心轴套2-减磨密封圈3-空心轴4-防沙弹簧5-喷体7-换向器8-反转钩9-摇臂调位螺钉10-弹簧座11-摇臂轴12-摇臂弹簧13-摇臂14-打击块15-喷嘴16-稳流器17-喷管18-限位环图7-27单嘴带换向机构的摇臂式喷头结构图1-空心轴套2-减磨密封圈3-空心轴4-防沙弹簧5-喷体7-换向器8-反转钩9-摇臂调位螺钉10-弹簧座11-摇臂轴12-摇臂弹簧13-摇臂14-打击块15-喷嘴16-稳流器17-喷管18-限位环图7-28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.挡块图7-28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（2）摇臂式喷头的工作原理摇臂式喷头的工作原理实质上是摇臂工作时不同能量的相互传递和转化的运动过程，它能够分为以下五个时期。a．启动时期。射流经偏流板射向导流板后，转向600－1200，导流板得到射流的反作用力，使摇臂获得动能而向外摆动，绕摇臂轴转动，使摇臂弹簧扭转，得到扭力矩，此力矩小于射流反作用力矩，因此，摇臂得到角速度而脱离射流。b．外摆时期。惯性力使摇臂连续转动，直至摇臂张角达到最大，从而得到最大的扭力矩，现在角速度转变为0，弹簧势能达到最大，即摇臂外摆的动能全部转化为弹簧的弹性势能。c．弹回时期。在弹簧扭力矩的作用下，弹簧的弹性势能逐步转化为摇臂的转动动能，摇臂开始往回摆，角速度持续地增加，直到摇臂将要切入射流。d．入水时期。具有最大转动动能的摇臂又重新进入射流，偏流板开始最先同意水流导水板不受水），产生的反作用力使摇臂动能急剧增加，角速度变得越来越大。e．撞击时期。摇臂在回转惯性力和偏流导板切向附加力的作用下，以专门大的角速度开始碰撞喷管，使喷头转动3－50，碰撞终止后，摇臂即完成了一个完整的旋转运动过程。在摩擦力矩的作用下，喷头专门快静止停了下来。此后再连续重复上述的旋转运动过程。如果喷头做扇形喷洒工作，当突变挡块（销）在一个凹下的稳固位置时，摇臂不受突变挡块限制，现在喷头按上述五个时期周期性地进行正向间歇转动。当突变挡块在一个凸起的稳固位置上时，摇臂正常摆动角度受到限制，在射流作用下，摇臂直截了当碰撞挡块，喷头反转一个较小角度，在弹簧扭力矩作用下，摇臂返入射流，摇臂对喷管正向冲量力矩专门小。此后，在射流作用下，摇臂又摆开。反转运动过程是快速进行的，射程就比较近，水滴多洒落在比较近的地点。2．垂直摇臂式喷头（1）结构垂直摇臂式喷头是一种反作用式喷头，它是利用水流通过垂直摇臂的导流器所产生反作用力，获得驱动力矩的旋转式喷头，它的要紧优点是受力情形比摇臂式喷头好。这是因为摆臂不直截了当撞出喷管，正转时摆臂配重和摆臂轴处配重在运动时关于摆臂轴的作用力方向相反，能够抵销部分撞出力。同时，由于摆臂在与喷管近于平行的平面里运动，摆臂运动的作用力和射流运动产生的作用力相反也产生一个平稳力矩。因此驱动平稳。这是一种中、高压型的喷头。除幼嫩作物外，其他作物都能习惯，另外，它还能够喷洒污水或粪液等混合液体。垂直摇臂式喷头的结构尽管各厂家有所差异，但概括起来能够分为流道（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，具体结构见图7－28。这种喷头与供水管之间常用法兰连接。喷头圆环形喷孔出口处有一倾角，射流通过时，虽流量系数有所降低，但能促进射流裂散。喷管一样较长，为喷管直径的8倍以上，稳流器常用成效较好的星形结构。限速机构包括摩擦片、压缩弹簧和调剂螺栓等，摩擦片的压力均布在喷头座上，因此，只要改变弹簧的压缩行程，即可改变摩擦片上的压力，亦即起到操纵转速的作用。反转时是靠反转臂、反转传动杆及换向架等部件进行的。因此，垂直摇臂式喷头绕喷体中心垂直轴的正、反转是靠两套机构实现的。（2）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，摇臂克服平稳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，其平稳重块升高，得到重力势能，然后在其与摇臂轴平稳重块（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，喷头持续做间歇性正转（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。从能量转换的角度来看，喷头旋转时可分成获能、蓄能、释能、增能四个时期。如按喷体运动过程也可分成射流淌能使喷体绕垂直轴线转动、射流淌能与摩擦阻力平稳及复位三个时期。垂直摇臂式喷头与摇臂式喷头在同意能量方式上是不同的。前者靠水流冲击和重力回拉。后者靠摇臂撞击和摇臂弹簧回位。3．固定式喷头喷洒时其零部件无相对运动的喷头，称为固定式喷头。固定式喷头又称漫射式喷头或散水式喷头。它的特点是在喷灌过程中所有部件有关于竖管是固定不动的，而水流是在全圆周或部分圆周（扇形）同时散开。如此水流分散、喷不远、射程短（5－10m）、喷灌强度大（15－20mm／h以上）。多数喷头的水量分布规律是近处的喷灌强度比平均喷灌强度高得多，因而使用范畴受到专门大的限制。然而其结构简单，没有旋转部分，工作可靠，而且要求的工作压力比较低，一样水滴比较细，因此常用在公园、草地、苗圃、温室等处。另外还适用于悬臂式喷灌机、中心支轴式喷灌机和平移式喷灌机上，以节约能源。按固定式喷头的结构和喷洒特点可将其分为三类：折射式、缝隙式和离心式。（1）折射式喷头的结构及工作原理喷射水流通过折挡，裂散成水滴的固定式喷头，称为折射式喷头。这种喷头有内支架式、外支架式和整体式三种，喷头由喷嘴、折射锥和支架等部分组成。具体结构见图7－29。图7-29折射式喷头结构图图7-29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—管接头折射式喷头的工作原理是当喷头工作时，有压水流由喷嘴直截了当垂直射出后，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。（2）缝隙式喷头的结构及工作原理图7图7-30两种缝隙式喷头结构图1—缝隙；2—喷头；3—管接头图7图7-31漫射式喷头结构图1—喷嘴；2—锥形（螺旋）轴；3—喷头；4—接头（3）离心式喷头的结构及工作原理离心式喷头（又称漫射式喷头）是指有压水流一经喷出即裂散成水滴的固定式喷头，这种喷头要紧由喷嘴、锥形轴（螺旋轴）、喷体、接头等部分组成。具体结构见图7－31。离心式喷头的工作原理是喷头开始工作时，通过竖管的有压水流沿切线方向（图7－31a）或沿螺旋孔道（图7－31b）进入喷体，使水流绕垂直的锥形轴或壁面产生涡流运动，如此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。离心式喷头的优点是工作压力低，雾化程度比较高，水滴细小，对作物打击强度小。它的缺点是喷洒操纵面积较小。因此多用于苗圃、温室、花卉喷灌和行喷式喷灌机具上。这种喷头均为全圆式喷洒，专门适用于草坪等地点。五、喷灌机的工作原理和要紧性能参数（一）定喷式喷灌机1．手推（抬）式喷灌机手推（抬）式喷灌机在我国使用比较早，是较为成熟的一种机型。（1）结构特点图7图7-32手推直连式喷机喷头；2—竖管；3—水泵；4—电动机；5—开关；6—电缆；7—吸水管；8—底阀；9—机架；10—车轮这种喷灌机的动力有电动机和柴油机。采纳电动机时，田间需有电力网配套设施。柴油机在我国现时期被使用最多的是单缸式柴油机，功率有4马力、6马力、12马力。手推（抬）式喷灌机按喷头与喷灌泵的连接形式，又可分为直连式和管引式两种。直连式喷机组是指喷头直截了当安装在喷灌泵出水口上，也确实是将喷头、水泵和动力机装配在一个机架或一辆小车内，能整体一起移动的喷灌机，如图7－32。管引式喷灌机与直连式喷灌机相比，不同之处是从水泵的出水口引出一条管道伸向田间，管道的末端安装一个带支架的中、远射程喷头，有时按照需要也可沿管道安装多个小型喷头，如图7－33所示。（2）使用特点手推（抬）式喷灌机在田间使用都要求田间有配套的田间渠道网。喷灌机工作时，一样放在渠旁路边或骑在渠道上，将水泵的吸水管置于渠水中。治理人员操作时，为爱护机行道不被水淋湿，以防止喷出的水洒到喷灌机的动力机上，应按照风向选择喷灌机的移动主向，同时将喷头设定成扇形旋转进行工作，如图7－34及图7－35所示。手推（抬）式喷灌机每工作一个喷点后都需移动喷灌机或喷头的位置。因此，使用此种喷灌机时，治理人员劳动强度较大。专门是水泵采纳离心泵时，加之底阀又不严的情形下，每当移动一次喷灌机，都需对水泵进行一次注水。为了减少这种重复性劳动，建议购此种喷灌机时最好选择自吸泵。（3）要紧性能指标图7-34直连式移动喷灌机图图7-34直连式移动喷灌机图7-35管引式（单喷头）喷灌机田间作业平面示意图田间扇形作业平面示意图图7-33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2．拖拉机悬挂式喷灌机（1）结构特点拖拉机悬挂式喷灌机是指将喷灌泵安装在拖拉机上，借助于拖拉机的动力，通过连轴器、增速箱和各种传动方式带动喷灌泵工作的一种喷灌机组。与手推（抬）式喷灌机相比，水泵进水口往常和出水口之后的结构、工作原理完全相同，图7－36是与手扶拖拉机配套的喷灌机。不同之处是将水泵装在拖拉机上，而不是小推车内，不需另加动力源而直截了当利用拖拉机本身的动力。目前，我国这种喷灌机的形式有多种，下面着重介绍几种常用的曲型形式。a．水泵后置式水泵后置式喷灌机是将水泵安装在小四轮拖拉机的后面，利用拖拉机的动力输出轴带动水泵。但因拖拉机的后动力输出轴的转速比水泵的额定转速低，如东方红－150型拖拉机后动力输出轴的转速才540r／min。因此，后置式水泵必须在水泵和柴油机之间加一增速箱，使转速互相匹配。b．水泵前置式水泵前置式喷灌机在小四轮拖拉机和手扶拖拉机上都有使用，最为简单的是将水泵安装在拖拉机的前部，直截了当由拖拉机的柴油机通过带传动来带动水泵工作。这种形式的缺点是，只要柴油机工作水泵就跟着一起转动，只能通过摘传动带来操纵水泵。为了克服这一缺点，在前面加一增速箱，并带有离合机构。选择这种型号的喷灌设备时一定要考虑这种结构，以简化操作，同时对延长喷灌设备的使用寿命是有好处的。图7图7-36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（2）要紧性能技术我国制造生产的拖拉机悬挂式喷灌机的配套设备的技术性能如表7－5。表7－4国内手推（抬）式喷灌要紧表6－5拖拉机悬挂式喷灌机配套生产厂家的产品性能参数设备的技术性能厂家项目河南新郑喷灌机厂江苏金坛喷灌机厂浙江缙云农机厂厂家配套设备河南新郑喷灌机厂河南省宜阳黄河机械厂中国农业大学机组型号7D4CP－X浙喷50－55型拖拉机东方红－150东方红―150河北150配套动力7.5kW4.5kW12马力增速箱后动力输出轴后动力输出轴侧动力输出轴配套水泵2.5BPZ－552.5BPZcz－552.5BPZ－55配套喷头PY150(1个)PY140PY150水泵65BP－55型离心泵2.5BPZ－55型自吸泵2.5BPZ－55自吸泵管道长度100喷头PY150PY140PY150工作压力4－5kg/cm23－3.5kg/cm24－4.5kg/cm2工作压力4－5kg/cm24－5kg/cm24－5kg/cm2喷灌强度5.42-5.15mm/h5.9－4.3mm/h5.15mm/h喷灌强度5.15mm/h5.15mm/h5.15mm/h3．滚移式喷灌机（1）滚移式喷灌机的特点及组成a．特点滚移式喷灌机的特点是结构简单，便于操作，沿着耕作方向作业，与排水、林带结合较好，对不同水源条件都适用，爬坡能力较强。它是国内外均有使用的一种单元组装多支点结构的喷灌机，按照地块的情形，可组装成长机组和短机组来使用。国内有黑龙江省集贤县红兴隆机械厂家生产，是一种比较成熟的机型。滚移式喷灌机机组管道采纳铝合金管，具有轻便、耐腐蚀、牢固耐用，快速联接、拆装方便、一机多用等优点。它的缺点是不能灌溉高杆作物，只能对大豆、小麦、玉米前期（株高在75cm以下）、甜菜、蔬菜等矮株作物喷灌。灌溉作业的情形如图7－37所示。图7图7-37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b．组成滚移式喷灌的组成要紧有以下四个部分。a）．水泵。水泵可采纳深井泵或离心泵，按照使用条件来选择，水源为明水或地下水位在5m以内的地区可配备离心泵。离心泵使用较为方便，将泵与柴油机（电动机）装配在一个行进车内，用拖拉机牵引移动。在地下水位较深的地区，应配备深井泵。b）．输水管道。输水管道的作用是将水泵抽的有压水输送到各供水栓处，供喷灌机使用。输水管道的管径一样较大，约150mm，长度为500－600m，由多根管子通过快速接头连接。每根管长为6m，其中部分管带有供水阀门、一个900弯头和一个堵头。管道需要转弯时可安装弯头，尾端用堵头堵上。有的地区的输水干管埋入地下，每隔一定距离在地面留下个给水栓。c）．喷水管道。在输水管道两侧设两组喷水管道，与输水管道相垂直，每根喷水管长6－12m，直径为100－150mm，每组都有数十根管和一个驱动车，用三角法兰联接，组成一条长度为数百米的喷水管，喷水管的总长度能够按照地块宽度和林带距离的不同适当地增减管子的根数。每根喷水管上都配有一个喷头座体和一个泄水阀，按照喷头型号的不同，可在每根管子上安装一个喷头，也能够隔一根管子安装一个喷头。不装喷头的座体用丝堵堵上。另外，带有胶管和球型出水阀各两件。工作时轮换着与输水管道的供水阀门联接。d）．行进部分。滚移式喷灌机的工作是固定作业，但喷完一块地后，移动到下一个喷点时，可采纳自己行进。行进时，喷水管作为行进轴，每节喷水管装有一个行进大轮，每组管道中间装有一个驱动车，用小汽油机作动力，将扭矩传递到喷水管道上。动力传递是通过一个驱动箱来进行的，它实际上是一个由蜗轮蜗杆和齿轮组成的多级减速器，位于驱动车的中部。在驱动箱的前后两面装有平稳车架，车架端头装有行进小轮，如此就成为一个能独立行进的驱动车。每个驱动车配有两块配重铁，目的是了为减轻行进时后平稳车架小轮对地面的压力，使喷水管呈一字形向前移动。（2）滚移式喷灌机的要紧技术性能滚移式喷灌机采纳优质无缝铝合金管作喷水管，经热处理后具有专门高的强度和专门好的弹性，能够习惯起伏的地势，在坡度不大于12％的地块上作业。以下是黑龙江省红兴隆机械厂的8YG－60滚移式喷灌机的整机性能参数：输水管道总长600m输水管直径φ150mm壁厚2mm每根管长度6.2m喷水管道长度每侧400m喷水管道直径φ125mm壁厚2.5mm每节喷水管长度10m可操纵面积单井96hm2，双井192hm2喷灌强度9－20mm／h喷灌平均度80％－85％最大爬坡能力24％喷水量130、160、210、230m3/h水泵型号深井泵12J130×11、12J160×9、12J210×9离心泵8BP－75配套动力120－150马力柴油机型号6135G、6135AG汽油机4马力，最大5.5马力整机重量10－11t（二）行喷式喷灌机1．卷盘式喷灌机（1）特点及适用条件卷盘式喷灌机是指用软管输水，在喷洒作业时利用喷灌压力水驱动卷盘旋转，卷盘上缠绕软管（或钢索），牵引远射程喷头，使其沿管（线）自行移动和喷洒的喷灌机械，又称为绞盘式或卷筒式喷灌机。卷盘式喷灌机的应用专门广泛，专门是近年来受到许多国家的重视。在喷灌机中卷盘式喷灌从开始显现就有专门多的品种规格，但能够归纳为两大类，即卷盘缠绕软管的管卷盘式自动喷灌机和卷盘缠绕钢索带动喷头车自走的钢索牵引卷盘式喷灌机。它们的共同特点是输水差不多上软管；都有1个卷盘；卷盘在喷灌机作业时靠自身喷灌的压力水驱动并缠绕软管或钢索，拖带远射程喷头连续移动，进行喷洒作业。这两类喷灌机目前以软管卷盘式进展较快，生产、使用的国家越来越多。如法国灌溉公司生产的这种喷灌机就已在84个国家和地区使用，在欧洲、非洲，以及美国、加拿大等国约有2万余台。以下对软管卷盘式自动喷灌机作简要阐述。软管卷盘式喷灌机显现在钢索绞盘式喷灌机之后，约在1970年第一在法国、德国等地研制出来。近年来，这类喷灌机的性能持续得以提升完善，目前已被国外公认为是最好的灌溉机械之一。我国1983年试制出J90－300软管卷盘式喷灌机，1987年通过鉴定，并少量推广应用。卷盘式喷灌机的优点较多，要紧有以下几方面。a．结构简单、紧凑，构件结实，不易损坏。b．操作简便，能实现自动化，只需1－2人操作治理，转移位置时只要0.5－1.0小时就可安装完毕。可昼夜工作，到位后可自动停机。c．操纵面积大、生产效率高。输水管长为250－580m，喷头射程为25－65m，每天只需移动1－2次，每台喷灌机按规格不同可操纵7－25hm2土地，输灌周期为4－10天。d．机动性好、习惯性强、灵活快捷，有10种型号25个品种。e．便于修理保养，喷灌作业完成后即可拉回仓库保管，幸免人为损坏和偷盗。f．喷灌质量较好，喷头车移动速度可在10－40m／h的范畴内调剂，从而喷灌水量可操纵在8－60mm水深。喷灌平均度可达85％以上。g．投资较低，如法国机型单位面积平均投资约6600元／hm2，一样2－4年可收回投资。h．使用寿命长，正常情形下可用15年左右。所用PE塑料软管耐高压、耐高温、耐磨、耐拉、耐扎、耐候（环境应力开裂），寿命可达10年以上。从以上优点可见，这种喷灌机较适合我国的自然、经济条件及农业治理水平，能够大面积推广。和其他喷灌机相比，它的不足之处是管道输水压力缺失较大，要有一条较宽的机行道，对作物有些损坏。（2）构造与技术性能a．构造软管卷盘式自动喷灌机外形见图7－38。它是由喷头车、PE半软管及卷盘三大部分组成。运输状态时，三者成为整体；工作状态时，喷头车用PE管和卷盘车联系。PE半软管是这种喷灌机的最关键部件，它是一种以中密度的聚乙烯材料为主的半软管，在有水压和无水压情形下，卷成盘或铺伸开时其截面总能保持圆形。这种管的力学性能优良，担伸强度比一样PE管大得多，断裂强度可达13.5－15.6Mpa，管子重复卷放达1万次左右才会显现裂纹。而且能经受地面摩擦、日晒雨淋、冷热交替、弯曲拉伸和内水压力等多种环境条件的综合作用。卷盘喷灌机装有使喷头车自走的水力驱动机。常见的形式有四种，即旋转喷嘴式、水涡轮式、水压缸式和伸缩皮囊式，前两种为动水压驱动，后两种为静水压驱动。目前认为伸缩皮囊式性能较好，它结构简单，体积较小，水量消耗专门少（一样只占总喷灌流量1％－1.5％），水力缺失专门小，无机械摩擦，性能稳固，对水质要求不高。作功后的水可就近洒在地里。伸缩皮囊常被安装在软管卷盘式自动喷灌机的中心部位。图7图7-38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