支轴

机械零件

支轴是轴中的一种，因此它也是指一种机械零件。主要是起支撑、固定的作用。

材质要求

支轴的材质没有特别要求。厂家在生产的过程中，主要是根据其实际的使用性来生产的。基本上遵循以下几个原则：

1、根据主件的用途来选择制造支轴的材料。如是用于支撑，则要选择能承受支撑物的材质来制造。如是用于固定，则要选择便于支轴与固定点焊接的材质来制造。

2、根据主件的材料来选择制造支轴的材料。一般来说钢制的主件，为了能让其配制的零件能与主件有同等的使用寿命，其零件应选择与主件同等或高于其的材质的材料制造；如果主件是塑料等质地较软的材料做成，亦可选择质地与主件相当或高于主件的材料制造。

3、根据降低成本原则选择制造支轴的材料。如果在能达到同等目的的前提下，一般选择成本最低的材料制造支轴。

产品种类

支轴的种类比较繁多。主要也是根据其主件名称来分类的。例如有网带支轴，摇臂支轴等。

配置方法

以中心支轴式喷灌机结构尺寸为约束条件，以单位时间灌水深度和机组运行角速度为初始参数，对喷头配置方法进行了系统研究，建立了喷头配置数学模型，并开发出喷头配置软件。利用该方法和数学模型可确定中心支轴式喷灌机的最佳喷头配置方案，同时得出与该方案相匹配的机组入机流量和入机压力。该喷头配置模型和软件通用性强，可方便地用于各种长度的中心支轴式喷灌机，对于提高中心支轴式喷灌机的灌水均匀度，发挥机组及配套水泵的最佳性能具有重要意义。

约束条件

通过对中心支轴式喷灌机的机械结构、运行方式和功能特性的分析可知，喷头间距、机组机械长度和桁架输水管内径是喷头配置3个约束条件。

喷头间距

喷头间距s( m )是指中心支轴式喷灌机相邻两个喷头之间的距离，主要依据机组的结构尺寸确定。国产中心支轴式喷灌机的桁架跨距为40～60m，每跨桁架通常由8～12根输水管组成。为了使每根输水管在同一台机组上尽可能通用，通常每根输水管上对称布置 2个喷头；输水管连接后，与两端相邻输水管上的喷头也保持相同的间距。即各根桁架输水管的长度相同，连接后的喷头间距也相同。

机组机械长度

中心支轴式喷灌机的机组长度通常是指从中心支轴到末端喷头之间的距离再加上末端喷头的有效射程，根据用户所要灌溉的面积和不同跨距长度的桁架组合选定。为研究方便，机组长度定义为机组的机械长度L ( m )，即中心支轴与末端喷头之间的距离。

桁架输水管内径

中心支轴式喷灌机的桁架输水管内径d(mm)由结构设计决定，配置喷头时该参数已确定。常见的桁架输水管公称内径为150mm( 6″)。

单位时间灌水深度

中心支轴式喷灌机的单位时间灌水深度p(mm/h)取决于所灌溉作物的种类、作物的生长阶段以及用户对生产率的要求等。

特别指出，虽然单位时间灌水深度与灌水强度具有相同的量纲，但二者的含义不同。由于中心支轴式喷灌机属于行喷式 (边行走边进行灌水作业 )喷灌机组，所以其单位时间灌水深度受到机组运行角速度的影响；而中心支轴式喷灌机的灌水强度与机组运行角速度无关。

机组运行角速度

机组运行角速度k(°/s)是指中心支轴式喷灌机单位时间内转过的角度。改变机组运行角速度可以改变机组的单位时间灌水深度p当机组流量一定时，运行角速度较慢者，单位时间的灌溉面积较小，灌水深度较大；反之，单位时间的灌溉面积较大，灌水深度较小。电力驱动中心支轴式喷灌机的机组运行角速度，由安装在中央控制箱里的百分率计时器控制，可根据需要进行调整。

最佳喷头配置计算机软件及其应用实例

根据以上导出的中心支轴式喷灌机喷头优化配置数学模型，开发出了喷头配置计算机软件。利用该软件，输入相应的初始参数，可快速输出中心支轴式喷灌机的最佳喷头配置方案，并给出与该方案相匹配的机组入机流量和入机压力。

利用该软件对“十五”国家“863”计划中“轻小型移动式与大型自走式喷灌机组及配套产品研制与产业化开发”课题研制的两台长度分别为315m和365m的中心支轴式喷灌机进行了喷头优化配置。这两台喷灌机的桁架输水管内径和喷头间距相同。

均匀度影响

中心支轴式喷灌机 ( Center-pivot irrigationsystem)，也称圆形喷灌机，是自动化程度最高的一种喷灌机。田间喷灌均匀性是中心支轴式喷灌机主要的技术指标之一，也是表征喷灌效果好坏的质量指标。中心支轴式喷灌机的灌水均匀性受系统配置( 低压喷头类型、有无压力调节器及规格和末端喷枪等) 、运行管理( 行进速度、首部入机压力、末端喷枪开启和关闭) 以及风速等多种因素的影响。

末端喷枪开启对喷灌均匀度的影响

中心支轴式喷灌机沿中心支座做圆周运动，其灌溉区域为圆形，但对于方形地块，中心支轴式喷灌机对圆形灌溉区域的4个角则无法灌溉，一般在中心支轴式悬臂末端增加喷枪，行进到四角区域时开启喷枪，末端喷枪开启与关闭时的均匀度的测试结果是实测水量( 平均风速0.16m/s，最大风速0.28m/s) 。

无压力调节器对喷灌均匀度的影响

在首部压力一定的条件下，在喷头进口处安装适当的压力调节器进行压力调节，可使各喷头进口压力一致。特别是在地形起伏的灌溉区域，安装压力调节器尤为必要。有些中心支轴式喷灌机不安装压力调节器，该种工况下喷灌均匀度测试结果( 平均风速 0.14m/s，最大风速0.22m/s)。无压力调节器与有压力调节器的工况比较，在首部入机压力为0.12、0.16、0.20MPa时，采用D3000时，CUH分别下降1.23%、1.82%和6.51%，DU分别下降29.61%、14.87%和12.52%。采用R3000时，CUH 分别降低9.26%、15.00%、17.19%，DU分别降低40.05%、32.45%和29.76% 。

行进速度和低压喷头类型对喷灌均匀度的影响

2种低压喷头( D3000和R3000) 的喷洒均匀度均随着中心支轴喷灌机行走速度的提高而降低，D3000为散射低压喷头，R3000为旋转低压喷头，R3000在2种行进速度条件下，其灌水均匀度均高于D3000，系统配置时，应尽量采用R3000低压喷头。

末端喷枪开启对喷灌均匀度的影响

试验在进行时，控制柜装配变频器，其能够确保中心支轴式喷灌机末端喷枪开启或者关闭时首部压力相同。当中心支轴式喷灌机末端喷枪全程开启，中心支轴式喷灌机均匀度均大幅度下降。这主要是由于在末端喷枪全程开启条件下，输水支管的水量增加，造成支管水头损失增加，使得后段支管压力小于压力调节器的起调压力，沿程压力分布不均匀，从而使得均匀度下降。有些喷灌系统管理中，为了增加喷灌机的控制面积，末端喷枪实行与设计方案不一致的全程开启方式，这种运行方式会导致均匀度CUH下降10～20个百分点，取决于采用的喷头，应尽量避免此种运行方式。

无压力调节器对喷灌均匀度的影响

无压力调节器，在平地条件下，喷灌机前段压力大于低压喷头工作压力，尾段部分小于工作压力，CUH描述整个喷灌机各个低压喷头水量与平均值的变差或离散程度，CUH依然会较高。但DU描述的是最小1/4水量占平均值的比例，由于无压力调节器时，尾段部分压力下降，水量减小，导致DU下降幅度很大。这种现象表明，在无压力调节器时，尽管CUH较高，但由于最小1/4水量的减少，会导致某些灌域灌水不足。因此，在中心支轴式喷灌机实际应用过程中应安装压力调节器。

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