智能新型地埋式旋轉噴頭關鍵技術研究及產品開發(fā).pdf

1、我國是一個嚴重缺水的國家，人均占有水量僅為2460m3，居世界第109位。但灌溉技術水平卻遠低于國外，水資源浪費率高，且極易造成土壤過度灌溉，不利于作物生長，因此有必要大力發(fā)展節(jié)水灌溉技術。噴灌技術是一種機械化高效節(jié)水灌溉技術，具有節(jié)水、省勞、節(jié)地、增產、適應性強等特點，被世界各國廣泛采用，噴灌面積不斷增加。高效的噴灌設備和控制技術是評價一個噴灌系統(tǒng)的主要指標。其中，噴頭作為實施噴灌的典型設備，以及各種噴灌系統(tǒng)的關鍵部件，直接決定了噴灌

2、效果的好壞。目前，我國噴灌設備無論在性能水平還是在質量上與國際先進水平都存在較大差距，尤其是節(jié)能多用途噴頭，如地埋式旋轉伸縮噴頭，基本依賴于進口。 本課題受意大利凱樂波專業(yè)灌溉公司委托，針對園林灌溉中應用廣泛的地埋式旋轉伸縮噴頭的關鍵技術進行了研究及產品開發(fā)。首先，對現(xiàn)有的地埋式旋轉伸縮噴頭進行分解和三維建模，對其各主要結構和工作原理進行分析；從工業(yè)生產角度基于成本、效率、加工等指標進行了分析計算。其次，分析指出現(xiàn)有此種噴頭的優(yōu)

3、點和不足，并在此基礎上提出了與之相對應的改進設計方案。針對原有傳動機構結構復雜，效率低下等不足，本文經分析比較后，提出了一種基于渦輪驅動和粘性阻尼限速的新型驅動限速系統(tǒng)，并對其從理論上和結構上進行了分析和計算，其輸出轉矩與轉速成近似正比關系，具有良好的調節(jié)線性和穩(wěn)定性，能夠顯著提高噴頭輸出轉速的平穩(wěn)性；在原有噴頭換向機構基礎上，本文結合新型傳動機構，設計了一種新型換向機構，實現(xiàn)了360°可調自動換向旋轉噴灑，不僅使換向工作更為可靠，也使

4、結構更加簡單容易加工；設計了對稱減速增扭結構，克服了現(xiàn)有噴頭的受力不均的缺點；采取端面密封、徑向密封等密封方式，加深溝球軸承克服軸向和徑向液動力，變滑動摩擦為滾動摩擦，減小摩擦力矩，提高噴頭的效率。最后，對新型噴頭的各零件建模并進行三維虛擬裝配及動態(tài)仿真；設計了噴頭性能測試實驗，對現(xiàn)有噴頭的流量和射程進行了實驗分析。 針對灌溉自動控制的要求，本文還設計了一款智能噴頭現(xiàn)場控制器，介紹了系統(tǒng)的硬件設計和軟件結構，探討了土壤濕度信號的