紀(jì)學(xué)偉，王沖

（1.大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司，735000，酒泉；2.天津市大禹節(jié)水灌溉技術(shù)研究院，301712，天津）

中心支軸式噴灌機(jī)是一種重要的高效節(jié)水灌溉設(shè)備，具有節(jié)水、省工、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于牧區(qū)牧草的規(guī)?；喔取ＭǔＶ行闹лS式噴灌機(jī)輸水主管與相配套的懸吊裝置連接，并在懸吊裝置上連接噴頭，以實(shí)現(xiàn)中心支軸式噴灌機(jī)的噴灌功能。但現(xiàn)有懸吊裝置使用固定式噴水管（即噴水裝置離地面的高度不能隨作物長勢(shì)進(jìn)行調(diào)整），且依靠配重實(shí)現(xiàn)下垂（受噴灌機(jī)行走或風(fēng)力影響易產(chǎn)生晃動(dòng)），對(duì)灌溉水利用率和灌水均勻度均產(chǎn)生不利影響。因此，設(shè)計(jì)一種距離地面高度可調(diào)節(jié)且懸吊管垂直度有保障的懸吊裝置，對(duì)于降低飄移損失、提高灌溉水利用率和噴灌灌水均勻度是十分必要的。

一、可伸縮懸吊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對(duì)噴灌機(jī)輸水主管與噴頭連接方式的設(shè)計(jì)與比選發(fā)現(xiàn)，若將懸吊裝置分解成若干可活動(dòng)部分進(jìn)行裝配固定使用，即可實(shí)現(xiàn)各組件之間的相對(duì)位置變動(dòng)。因此，需要解決可伸縮性、穩(wěn)定性和密封性幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。根據(jù)此思路，運(yùn)用CAE及3D打印技術(shù)，進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，最終確定通過套管式結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)懸吊裝置的可伸縮性，可伸縮幅度達(dá)到100 cm；通過密封圈及固定卡套來實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)固及密封性能，保障此裝置連接處在水壓力作用下不發(fā)生滲漏。同時(shí)，結(jié)合噴灌機(jī)輸水主管、套管及噴頭等各連接口的功能和特點(diǎn)，運(yùn)用各位置及限位連接件實(shí)現(xiàn)各組件的可裝配性，并解決裝置連接處在水壓力作用下各組件發(fā)生脫開的問題?？缮炜s懸吊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

二、可伸縮懸吊裝置生產(chǎn)工藝

根據(jù)對(duì)常見熱塑性塑料性能對(duì)比（原料注塑時(shí)流動(dòng)性要好），結(jié)合可伸縮懸吊裝置使用時(shí)的硬度要求、承壓內(nèi)沖擊能力及生產(chǎn)設(shè)備等因素，確定了可伸縮懸吊裝置組件以ABS（Acrylonitrile-Butadiene-Stvrene，簡稱ABS）樹脂及色母為主的配方組成（密封圈除外）。

圖1可伸縮懸吊裝置設(shè)計(jì)

可伸縮懸吊裝置各組件（密封圈除外）生產(chǎn)設(shè)備主要為注塑機(jī)，將ABS樹脂及色母（均為粒狀塑料）按照配方比例投入注塑機(jī)料斗，粒狀塑料落進(jìn)料筒加料口，加熱的料筒和旋轉(zhuǎn)螺桿產(chǎn)生剪切熱量將粒狀塑料熔化成粘流態(tài)，從料筒進(jìn)料口不斷送到料筒前端；螺桿被注射油缸推進(jìn)向前，將料筒前端的熔融塑料推出噴嘴，注入模具型腔中，經(jīng)保壓冷卻固化成模具型腔所賦予的形狀。開模頂出各組件制品，取出檢驗(yàn)合格后包裝入庫，使用時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場裝配?？缮炜s懸吊裝置生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。

三、可伸縮懸吊裝置性能檢測(cè)

1.室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)《丙烯腈—丁二烯—苯乙烯（ABS）壓力管道系統(tǒng)第一部分：管材》（GB/T 20207.1—2006） 試驗(yàn)方法及技術(shù)指標(biāo)要求，對(duì)可伸縮懸吊裝置進(jìn)行靜液壓試驗(yàn)。將可伸縮懸吊裝置接入試驗(yàn)設(shè)備，入機(jī)壓力（即水流進(jìn)入可伸縮懸吊裝置入口處的壓力）初始值設(shè)為0.10 MPa（常溫下），試驗(yàn)過程中將入機(jī)壓力等值逐級(jí)提高（壓力梯度為0.05 MPa），觀察并記錄試驗(yàn)結(jié)果，見表1。

圖2可伸縮懸吊裝置生產(chǎn)工藝流程

表1可伸縮懸吊裝置實(shí)測(cè)表

由表1可知，入機(jī)壓力由0.10 MPa升至0.50 MPa時(shí)，可伸縮懸吊裝置沒有出現(xiàn)擺動(dòng)、破裂現(xiàn)象。當(dāng)入機(jī)壓力為0.45 MPa時(shí)，可伸縮懸吊裝置出現(xiàn)輕微滲漏現(xiàn)象；當(dāng)入機(jī)壓力達(dá)到0.50 MPa時(shí)，滲漏現(xiàn)象略有加劇，同時(shí)可伸縮懸吊裝置限位連接處開始出現(xiàn)脫開現(xiàn)象，其他檢測(cè)指標(biāo)均正常。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可伸縮懸吊裝置承壓范圍在0.40 MPa以內(nèi)，可滿足一般中心支軸式噴灌機(jī)使用要求（入機(jī)壓力：0.2~0.3 MPa）。

2.大田試驗(yàn)

為進(jìn)一步檢驗(yàn)產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用情況，按照《農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備中心支軸式和平移式噴灌機(jī)水量分布均勻度的測(cè)定》（GB/T 19797—2005/ISO 11545:2001 ），在大田對(duì)可伸縮懸吊裝置不同懸吊高度下的噴灑均勻系數(shù)和田間灌溉水利用率進(jìn)行測(cè)試。

在試驗(yàn)苜蓿地選擇6跨中心支軸式噴灌機(jī)（單跨長50 m，靜通過高度2.9 m，選配低壓D3000型噴頭，噴頭間距2.8 m，噴頭距地面1.5 m）進(jìn)行試驗(yàn)，在第2、4、6跨安裝此可伸縮懸吊裝置（結(jié)果取各跨算數(shù)平均值），第1、3、5跨安裝原裝懸吊管 （結(jié)果取各跨算數(shù)平均值）。噴灑均勻系數(shù)采用修正后的赫爾曼—海因公式計(jì)算，田間灌溉水利用率采用雨量筒測(cè)定法測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，使用可伸縮懸吊裝置后噴頭可在距地面50~150 cm之間調(diào)整，且不隨噴灌機(jī)行走而晃動(dòng)，噴灌機(jī)噴灑均勻系數(shù)CUH隨噴頭底端距地面高度的增加而增加，在72.3%~94.1%之間；田間灌溉水利用率η隨噴頭底端距地面高度的增加而降低，在82.8%~89.8%之間。噴頭底端距地面高度為150 cm條件下，安裝可伸縮懸吊裝置的噴灌機(jī)噴灑均勻系數(shù)、田間灌溉水利用率較安裝原裝懸吊管的噴灌機(jī)噴灑均勻系數(shù)、田間灌溉水利用率分別提高5.5%、2.7%。

表2可伸縮懸吊裝置實(shí)測(cè)表

可見，噴灌機(jī)應(yīng)用該可伸縮懸吊裝置后可滿足噴灌規(guī)范中CUH≥70%、η≥80%的要求。與原裝懸吊管相比，可伸縮懸吊裝置對(duì)噴灌機(jī)減少灌溉水的飄移損失、提高噴灑均勻度十分有效。

四、結(jié)論

創(chuàng)新研制開發(fā)的中心支軸式噴灌機(jī)用可伸縮懸吊裝置，可使噴頭升降幅度達(dá)到100 cm，實(shí)現(xiàn)作物“貼合式”噴灌，能夠有效減少灌溉水的飄移損失，提高田間灌溉水利用率和噴灑均勻度，適用于干旱多風(fēng)的牧區(qū)使用。