農(nóng)業(yè)機械學(xué)第七章農(nóng)田灌溉機械

1、 第七章 農(nóng)田灌溉機械第一節(jié) 概述第二節(jié) 噴灌機械第三節(jié) 微灌設(shè)備l農(nóng)田灌溉機械包括農(nóng)田排灌機械和農(nóng)田灌溉機械。l農(nóng)田灌溉機械主要有噴灌和微灌兩種類型。 l一、噴灌系統(tǒng)的組成和分類l二、農(nóng)用水泵l三、噴頭的種類和性能指標(biāo)l四、噴頭的工作原理l1噴灌系統(tǒng)的組成l（1）水源工程 l（2）水泵及配套動力機 l（3）管道系統(tǒng) l（4）噴頭 l（5）田間工程 按運行方式可分定噴式、行噴式根據(jù)噴灌系統(tǒng)各組成部分可移動的程度，分成固定式、移動式和半固定式三種。l（一）農(nóng)用水泵的類型l（二）水泵的一般構(gòu)造l（三）農(nóng)用水泵的構(gòu)造和特點l（四）農(nóng)用水泵的工作原理l（五）水泵的工作性能l（六）水泵的選型l離心泵l井

2、泵（長軸井泵、深井潛水電泵）l微型泵l直空泵 l1葉輪 l2泵殼l3填料函密封裝置 混流泵葉輪 離心泵葉輪.封閉式 .半封閉式 .敞開式軸流泵葉輪 蝸殼形泵殼1.蝸道 2.葉輪 3.出水口 填料函示意圖1.填料盒 2.填料座 3.填料 4.水封管 5.水封環(huán) 6.壓蓋l1離心泵l2軸流泵l 3混流泵 l4水輪泵 l5井用泵 l5潛水泵 l（1）單級單吸懸臂式離心泵（BA型泵） l（2）單級雙吸式離心泵（Sh型泵） l由泵殼、泵蓋、葉輪、泵軸、軸承、托架、減漏環(huán)及填料函等部件組成（見圖）。其特點是揚程較高，流量較小，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，水泵出水口方向可以根據(jù)需要作左右、上下的調(diào)整。這種水泵的體積

3、小、重量輕，固定安裝及流動使用均甚方便。也可作為噴灌的工作泵。 BA型離心泵的構(gòu)造泵蓋 2.真空表螺孔 3.減漏環(huán) 4.葉輪 5.沖水放氣螺孔 6.泵殼 7.水封管 8.水封環(huán) 9.填料10.泵軸 11.軸承 12.托架 13.聯(lián)軸器 14.防水螺塞 15.壓力表螺孔 ZLB型軸流泵進水喇叭 2.葉輪 3.導(dǎo)水葉 4.泵軸 5.出水彎管 6.橡膠軸承 7.注潤滑水管 8.填料盒 9.填料 10.填料壓蓋 11.聯(lián)軸器l是介于離心泵和軸流泵之間的一種泵型。具有離心泵較高揚程和軸流泵較大流量的特點，適合于平原河網(wǎng)地區(qū)和丘陵灌區(qū)使用。l4水輪泵 是利用自然水進行抽水的農(nóng)田灌溉機械。由作為動力用的水輪

4、機和離心泵組成。l l5井用泵 它從井下抽水灌溉。l l6潛水泵 它由水泵、電動機、進水部分和密封裝置等四部分連成整體。l1離心泵的工作原理l2軸流泵的工作原理l3混流泵的工作原理l離心泵是借離心力的作用來抽水的。圖714所示為單級離心泵。當(dāng)其葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，流道中的水在離心力的作用下，從葉輪中部以高速被甩離葉輪，射向四周。水流經(jīng)過斷面逐漸擴大的泵殼流道，流速逐漸變慢而水壓增加，壓向出水管。此時葉輪的中心部分形成真空，而水源水面在大氣壓力的作用下，通過進水管進入泵內(nèi)，稱為吸水。如果葉輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，水就源源不斷地由低處抽送到高處。 單級離心泵1.進水管 2.葉片 3.葉輪 4.泵殼 5.出水管l軸

5、流泵是利用葉輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推升力來抽水的。它的葉輪浸沒在水里。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片對水產(chǎn)生升力作用，把水往上推送。但同時還使水產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，須用導(dǎo)水葉來消除，使泵內(nèi)水流沿著泵軸方向流動。 軸流泵1進水喇叭 2. 出水彎管 3. 聯(lián)軸器 4. 導(dǎo)水葉 5. 葉輪 l混流泵的構(gòu)造介于離心泵和軸流泵之間。因此葉輪在水中旋轉(zhuǎn)時，既使水流產(chǎn)生離心力，又對水流有升力?；炝鞅玫墓ぷ髟砭褪强窟@兩種力的作用而抽水的。l1水泵性能的主要參數(shù)l2水泵性能曲線l（1）流量 l（2）揚程 l吸水揚程 由水源水面至水泵軸線基準(zhǔn)面的垂直高度Hd.x l壓水揚程 由水泵軸線至出水池水面的垂直高度Hd.y l實際揚程Hd （或

6、稱為地形高度） l Hd=Hd.x+Hd.y l（3）功率 a有效功率Nx（又叫水功率）b軸功率Nz（又叫水泵的輸入功率）c配套功率Np l（4）水泵效率 l（5）水泵轉(zhuǎn)速 l（6）允許吸上真空高度（或汽蝕余量）l（7）比轉(zhuǎn)數(shù) l（1）離心泵性能曲線 l（2）軸流泵性能曲線l （3）混流泵性能曲線 la流量揚程曲線（QH） lb流量功率曲線（QN） lc流量效率曲線（Q） ld流量允許吸上真空高度曲線（QHs） 離心泵性能曲線軸流泵性能l混流泵的性能曲線形狀介于離心泵和軸流泵之間，比轉(zhuǎn)數(shù)ns低的混流泵，曲線接近于離心泵；比轉(zhuǎn)數(shù)ns高的混流泵，曲線形狀接近于軸流泵。l（1）管路阻力曲線 l損失揚

7、程與流量的平方成正比，管路阻力曲線QHxu為一通過原點O的拋物線 l（2）確定水泵工作點 l圖中兩曲線相交點A，即為水泵機組的工作點。A點表明：圖水泵機組工作點a水泵供給的揚程應(yīng)等于管路需要的揚程Hxub水泵供給的流量QA應(yīng)等于消耗在管路上揚程為Hxu時所能通過的流量Qxu。 圖 水泵機組工作點 l（1）變速調(diào)節(jié) l（2）變徑調(diào)節(jié)l（3）變角調(diào)節(jié) l（4）水泵的串聯(lián)和并聯(lián)工作 l選用水泵的原則為： 滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所提出流量和揚程的要求1流量設(shè)計（1）灌溉設(shè)計流量 （2）排水設(shè)計流量Qp.s 2排水設(shè)計揚程的確定（1）灌溉設(shè)計揚程 （2）排水設(shè)計揚程 3水泵型號的確定根據(jù)設(shè)計流量和設(shè)計揚程，就可以

8、在水泵樣本中的“水泵綜合性能型譜圖”或“水泵規(guī)格性能表”等技術(shù)資料中初步選擇所需的水泵型號 l（一）噴頭的種類l（二）噴頭的性能指標(biāo)l（1）旋轉(zhuǎn)式噴頭 l（2）固定式噴頭l折射式l縫隙式l漫射式 l（3）噴灑孔管 l1壓力l2流量l3射程l4噴灌強度l5水滴的打擊強度l6噴灑水量分布特性l（一）搖臂式噴頭l1搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)與工作原理l（1）搖臂式噴頭的結(jié)構(gòu)l（2）搖臂式噴頭的工作原理 la旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu) lb流道 lc驅(qū)動機構(gòu) ld扇形換向機構(gòu) le連接件 l相互傳遞和轉(zhuǎn)化的運動過程，它可以分為以下五個階段la啟動階段 lb外擺階段 lc彈回階段 ld入水階段 le撞擊階段 垂直搖臂式噴頭結(jié)構(gòu)

9、圖1.空心軸套 2.換向架 3.噴體 4.噴管 5.反向搖臂 6.搖臂 7.噴嘴 8.配重鐵 9. 壓力表 10.擋塊l（1）結(jié)構(gòu) l（2）工作原理 l分為流道（包括空心軸、噴體、噴管、穩(wěn)流器、噴嘴等零件）、旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)（包括軸承座、軸承、密封圈等零件）、驅(qū)動機構(gòu)（包括搖臂、反向搖臂、搖臂軸等零件）、換向機構(gòu)（包括擋塊、滾輪、換向架、拉桿、彈簧等零件）和限速機構(gòu)（包括摩擦墊、壓插、壓簧等零件）五個部分 l高速射流從噴孔（多數(shù)為環(huán)形）射出，沖擊導(dǎo)流器（搖臂）搖臂獲得能量。沖擊力分成向下、向左的兩個分力，在向下分力的作用下，搖臂克服平衡錘的重量和搖臂軸的軸承摩擦阻力向下運動；在向左分力的作用下，克

10、服旋轉(zhuǎn)密封機構(gòu)的摩擦阻力和限速機構(gòu)的制動摩擦阻力，使噴頭向右旋轉(zhuǎn)一個小角度。搖臂向下運動時，其平衡重塊升高，得到重力勢能，然后在其與搖臂軸平衡重塊（有的噴頭沒有）重力矩的聯(lián)合作用下，搖臂返回，重力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動動能，再次切入射流。同時，在搖臂軸處的搖臂橡膠塊與該處的配重橡膠塊碰撞，使搖臂轉(zhuǎn)速為零。重復(fù)以上過程，在間歇性驅(qū)動力矩作用下，噴頭不斷做間歇性正轉(zhuǎn)（向右轉(zhuǎn)動）。當(dāng)換向架（軛架、滾輪、嚙合限位器合稱為換向架）上的滾軸和嚙合限位器相接觸時，軛架通過反轉(zhuǎn)傳動桿，拉動反轉(zhuǎn)臂，使其切水板切入射流得到能量，產(chǎn)生向左的反作用驅(qū)動力矩，使噴頭迅速向左旋轉(zhuǎn)，直至軛架滾輪接觸脫開限位器，傳動桿推動反轉(zhuǎn)臂的切

11、水板離開水舌，噴頭重新又開始正轉(zhuǎn)。l（1）折射式噴頭的結(jié)構(gòu)及工作原理l（2）縫隙式噴頭的結(jié)構(gòu)及工作原理l（3）離心式噴頭的結(jié)構(gòu)及工作原理l當(dāng)噴頭工作時，有壓水流由噴嘴直接垂直射出后，遇到折射錐的阻攔，形成薄水層而向四周射出，在空氣阻力作用下，傘形的薄水層就散裂為小水滴而降落到地面。折射式噴頭結(jié)構(gòu)圖內(nèi)支架式; (b) 外支架式; (c) 整體式1折射錐； 2噴嘴； 3支架； 4管接頭l其有壓水流經(jīng)過固定不動的縫隙噴嘴噴出，形成一個扇形的薄水層，然后在空氣阻力的作用下逐漸裂散成水滴，降落到地面 兩種縫隙式噴頭結(jié)構(gòu)圖 1縫隙； 2噴頭； 3管接頭l離心式噴頭的工作原理是噴頭開始工作時，經(jīng)過豎管的有壓

12、水流沿切線方向或沿螺旋孔道進入噴體，使水流繞垂直的錐形軸或壁面產(chǎn)生渦流運動，這樣水從噴孔中呈中空的環(huán)狀錐形薄水層，并同時具有沿徑向外的離心速度和沿切向旋轉(zhuǎn)的圓周速度向外噴出，甩出的薄水層水流在空氣阻力作用下，被裂散成細小的水滴而降落在噴頭四周的地面上。l（一）定噴式噴灌機l（二）行噴式噴灌機l1手推（抬）式噴灌機 l2拖拉機懸掛式噴灌機l3滾移式噴灌機l（1）結(jié)構(gòu)特點l（2）使用特點l（3）主要性能指標(biāo) 手推管引式噴灌機（柴油機配套） 1噴頭 2。出水管 3。水泵 4。進水管 5。底閥 6。柴油機l（1）結(jié)構(gòu)特點l（2）主要性能技術(shù)圖手扶拖拉機配套的懸掛式噴灌機1-水源；2-吸水管；3-水泵；

13、4-手扶拖拉機；5-皮帶傳動系統(tǒng)；6-輸水管；7-豎管及支架；8-噴頭l（1）滾移式噴灌機的特點及組成l（2）滾移式噴灌機的主要技術(shù)性能圖 滾移式噴灌機1-水源；2-抽水機組；3-輸水干管；4-給水栓；5-連接軟管；6-鋼圈式輪；7-噴頭；8-噴灑支管；9-驅(qū)動車l1卷盤式噴灌機（1）特點及適用條件（2）構(gòu)造與技術(shù)性能l2電力驅(qū)動中心支軸式全自動噴灌機軟管卷盤式自動噴灌機1-噴頭車；2-PE軟管；3-噴頭車收取吊架；4-PE軟管；5-卷盤；6-卷盤車；7-伸縮支囊式水動力機；8-進水管；9-可調(diào)支腿；10-旋轉(zhuǎn)底盤；11-泄水孔管；12-自動排管器；13-支腿平移式噴灌機結(jié)構(gòu)示意圖1-中心跨架

14、； 2-剛性跨架； 3-柔性接頭； 4-柔性跨架； 5-渠道l一、微灌的種類和微灌系統(tǒng)組成l二、微灌設(shè)備配套系統(tǒng)l1微灌的種類l滴灌 l微噴灌 l小管出流灌 l滲灌l(xiāng)2微灌系統(tǒng)的組成l3微灌系統(tǒng)的種類l微灌系統(tǒng)由l水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和灌水器以及流量、壓力控制部件和量測儀表等組成 圖 微灌系統(tǒng)組成示意圖1-水源； 2-水泵； 3-流量計； 4-壓力表； 5-化肥罐；6-閥門；7-沖洗閥；8-過濾器；9-干管；10-流量調(diào)節(jié)器；11-支管；12-滴頭；13-分水毛管；14-毛管；15-果樹；16-微噴頭；17-條播作物；18-水阻管；19-滴罐管 根據(jù)組成微灌系統(tǒng)的灌水器不同微灌系統(tǒng)也分為滴灌系統(tǒng)、微噴灌系統(tǒng)、小管出流灌系統(tǒng)以及滲灌系統(tǒng)四類。根據(jù)配水管道在灌水季節(jié)中是否移動，每一類微灌系統(tǒng)可分為固定式、半固定式和移動式。l1滴灌系統(tǒng)的組成l2滲灌系統(tǒng)的組成l3脈沖式微灌系統(tǒng)的組成l（1）脈沖式微灌系統(tǒng)的組成l（2）脈沖式微灌系統(tǒng)工作原理l（3）脈沖式微灌系統(tǒng)的功能特點l脈沖式微灌