新型三折叠喷洒臂结构设计及动力学仿真

针对目前卷盘式喷灌机配套单喷头车水力能耗高,而水力能耗低的桁架式喷洒车不能折叠的问题,设计了1种新型三折叠喷洒臂桁架结构,确定了各杆件的长度以及连接关系,建立了基于多刚体系统动力学理论的拉格朗日法机构动力学方程,结合ADAMS虚拟样机技术仿真分析了三折叠喷洒臂结构在正弦函数驱动下的各杆件运动响应以及动力学特性.根据分析结果对结构进行了改进,结果表明,三折叠喷洒臂结构折叠过程运动平稳,完全收拢后内侧杆件折叠角为86.2°,各杆的最大受力突变出现在折叠收拢角为85.6°时,此时液压缸输出最大推力为2 800 N,各杆最大应力为10 MPa,远远满足管用防锈铝合金材料130 MPa的许用应力要求.由此表明,三折叠喷洒臂结构具有较好的折叠收拢效果,各杆件受力满足结构强度要求,为验证三折叠喷洒臂结构设计的合理性及加工物理样机的可行性提供了依据.     

卷盘式喷灌机水涡轮发展与研究现状

为解决国产水涡轮效率低的问题,回顾了国内外卷盘式喷灌机的发展及研究历程和早期对水涡轮的研究,综述了近5 a国内研究人员围绕国产JP50和JP75两种水涡轮所开展的外特性试验、CFD分析和改进措施等研究现状.概述了国外目前常见的冲击式和径流式两种水涡轮的结构类型,重点介绍了国内学者针对引进国外的一种进口为射流冲击式结构的水涡轮所开展的创新性研究,在试验和CFD模拟的基础上,发现这种结构水涡轮的内外特性比国产水涡轮有很大提高,并通过正交试验分析了各种参数对性能的影响,采用GA_-BP优化算法进行了进一步优化设计,获得了一种优化的水涡轮模型,CFD分析和试验都证明,优化水涡轮的内外性能全面超过了国外水涡轮.最后,总结了水涡轮研究存在的不足,提出了今后对水涡轮研究的改进建议.     

北京市不同类型喷灌设备应用效果试验

选取北京市常用的半固定式喷灌设备和圆形喷灌机,在房山区窦店镇、密云区河南寨镇开展实地喷灌效果试验,从灌溉设备质量、灌溉强度、灌溉均匀度和灌溉前后的土壤水分变化等方面,对半固定式喷灌设备和圆形喷灌机应用效果进行分析。结果表明,半固定式喷灌设备喷灌均匀度为86.8%,圆形喷灌机喷灌均匀度为92.3%,与传统管灌相比,在冬小麦灌溉中应用半固定式喷灌设备和圆形喷灌机可分别节水1 514.55、1 771.2 m3/hm2,节水率分别达到31.71%和34.88%。在产量方面,应用半固定式喷灌设备和圆形喷灌机可分别提高小麦产量0.45%和2.99%。结合设备应用成本和节水效果,建立了喷灌设备应用规模数学模型,结果显示,当连片灌溉面积超过22.08 hm2时,使用圆形喷灌机综合效益更高。试验结果为北京市进一步推广大田节水喷灌技术提供了理论依据和设备支撑。      

圆形喷灌机施肥灌溉均匀性及蒸发漂移损失

为了评估圆形喷灌机施肥灌溉均匀性和蒸发漂移损失量,通过测试圆形喷灌机入机压力为0.15 MPa时,与喷灌机连接的计量隔膜泵吸肥流量与工作比例间的关系.分析了计量隔膜泵吸肥性能,并通过田间试验测试圆形喷灌机水力性能,评估了不同肥料类型和肥液浓度的施肥灌溉均匀系数及蒸发漂移损失量.结果表明:计量隔膜泵吸肥流量实测值和理论值的标准均方根误差为8.9%,且流量控制精度在工作比例为60%~100%时(相对误差|RE|≤5.6%)远高于工作比例为20%~40%时(|RE|≥13.3%).圆形喷灌机行走速度百分数为100%时,径向肥液水深与施肥量的修正赫尔曼-海因均匀系数基本相等,其变化分别为80%~85%和78%~86%,均小于径向肥液浓度的均匀系数96%~99%.不同肥料类型和肥液浓度处理间灌水、肥液浓度均匀系数差异不具有统计学意义.当风速小于2 m/s时,利用圆形喷灌机进行施肥灌溉产生的蒸发漂移损失量占灌水量的比例为1.5%~10.1%.     

圆形喷灌机条件下不同灌水施肥量对冬小麦产量的影响

为探究圆形喷灌机条件下不同灌水施肥量对冬小麦产量、耗水量、茎数等指标的影响,本研究在北京顺义地区开展了田间试验。试验设置2个因素,3个灌水量水平S1、S2、S3(1 950、1 725、1 500m3/hm2)和2个施氮水平F1、F2(286.20、336.30kg/hm2),根据土壤含水率占田间持水量(FC)的百分率来设置灌水水平,在返青期、拔节期、灌浆期的灌水下限依次设定为75%FC、80%FC、65%FC。结果表明:当灌水量一定时,冬小麦叶面积指数、有效茎数随施肥量的增加而增加,但其耗水量、产量受肥料的影响不显著;当施肥量一定时,冬小麦产量在不同水处理下有显著性差异。试验测得最大产量的处理为S1F1,比对照组半固定式喷灌增产35%。水肥耦合对冬小麦产量的影响效应中,灌水量起主导作用,建议该地区冬小麦可以采用高水低肥的灌溉施肥模式。     

滚移式喷灌机压力对喷灌均匀性影响

为解决喷灌机械的喷灌均匀性差、移动不方便等问题,研制一种操控简单、适应性强的大型滚移式喷灌机,对其水量分布均匀系数和喷灌强度进行试验.试验采用单因素多重比较设计方法,选取距进水端距离分别为40,150,260 m处为测试处,喷灌压力分别为0.20,0.25,0.30,0.35,0.40 MPa,并运用Design-expert软件进行分析,研究各喷灌压力在各测试处对水量分布均匀系数和喷灌强度的影响.结果表明,各测试处的压力对水量分布均匀系数的影响均为显著性差异,且随喷灌压力上升,水量分布均匀系数升高.对喷灌强度的影响呈正相关性,但喷灌压力高于0.30 MPa时影响不显著.喷灌压力在0.40 MPa时,水量分布均匀系数平均可达88.75%,喷灌强度为12.3 mm/h,各处的水量分布均匀系数和喷灌强度能够保持均匀一致,并能够稳定作业,达到最优状态,完全满足大型滚移式喷灌机的性能要求.该项研究对于促进滚移式喷灌机推广和应用具有重要意义,为其深入研究提供了参考依据.     

地表水为水源的喷灌机工程设计及实施成效

以内蒙古兴安盟扎赉特旗0.13万hm2土地以地表水为水源的喷灌机灌溉工程为例,分别从水源工程设计、管网系统布置、输水管径确定、工作制度制定、水力计算和水泵的选型几方面,对控制面积33.3 hm2的单个中心支轴式喷灌机工程设计进行了论述。3年的实践证明,农田灌溉水利用系数由原来的0.65提高到0.85;平均用水量由原来的5 700 m3hm2下降到4 350 m3hm2,年平均节约水180万m3。      

喷灌机自动作业控制系统

为了进一步提高农业用水效率,设计了一种喷灌机自动作业控制系统。该系统通过GPRS通讯从服务器获得处方图,再通过ZigBee无线传输模块实时监测喷灌水源的压力,并以此对处方图进行补偿,再结合GPS坐标信息,即可对变频器在当前作业点的工作频率进行调整,进而控制喷灌机的行走速度,从而实现按处方图调整喷灌量的目的。该设计同时具有手动功能,可以控制喷灌机行走电机的启动、停止和调整变频器的工作频率。      

卷盘式喷灌机使用效益分析

随着农业技术的发展,人们越来越明显地意识到灌溉方式对农业生产的重要性。传统的地面灌溉有着明显的不足,尤其是水资源的有效利用率很低,形成不了良好的田间小气候,对复杂地形的适应性较差,浪费有限的耕地,劳动力消耗大等。而目前国     

非稳定供水下喷灌机管道压强变化规律的试验研究

在日常使用中,有时喷灌机入口处的水源并不能保持稳定供水,导致其压强流量均存在一定的随机波动,对喷灌机的灌溉效果产生影响.为探究非稳定供水对于喷灌机内部压强分布的影响,主要针对喷灌机不同配置下其管道内的压强流量分布规律进行研究.当喷灌机静止的情况下,在喷灌机各处安装压强传感器实时监测压强变化,并对压强数据进行处理分析.结...