喷灌机上的拉筋连接技术

陈继红， 余志凌

( 湖北职业技术学院， 湖北孝感， 432000 )

1.前言

我国水资源仅占世界总量的6%，是比耕地资源（占世界总量的9%）更紧缺的资源，水资源不足已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。在我国，农田灌溉用水量占总用水量的70%～80%，而大田作物（小麦、玉米、地瓜等）的用水量占农田灌溉用水的50%～60%，因此我国正在大规模实施节水增粮行动，要保证行动的顺利实施，必须因地制宜选择合适的喷灌技术。目前，为了实现机械化、自动化，从而节省劳动力、提高工作效率，一般都采用喷灌机进行灌溉，使用喷灌机时通常都采用拉筋悬拉整个跨体，但是现有的拉筋存在的主要问题是抗拉强度低，抗疲劳强度也低，从而影响喷灌机的使用寿命。[1]

2.工程概况

喷灌是一种具有节水、增产、节地、省工等优点的先进节水高效灌溉技术。喷灌主要分管道式喷灌和机组式喷灌两大类，各自又包括各种不同的形式，每种形式都有各自的适应场所，在喷灌发展形式上，世界各国各有特色。发达国家以发展机械喷灌为主，美国主要采用中心支轴式、滚移式、平移式等大型喷灌机。我国除少数大型农场使用大中型喷灌机外，其他地方主要推广的是管道式喷灌和较小型机组。

目前，国内外应用较普遍的大型喷灌机为电力驱动中心支轴式全自动喷灌机和平移式大型喷灌机。两种喷灌机对地形、气候、土壤、作物都有不同的适用条件。其跨体结构一般由桁架系统组成：由钢管、角铁、和拉筋组合而成，如图1所示。跨体长度从40～60m,跨架组合：根据地块大小，一般有5～10跨组合，面积从200～1200亩不等。[2]

图1 拉筋应用图

3.新型拉筋连接的制造技术

为了解决现有的拉筋存在的主要问题是抗拉强度低，抗疲劳强度也低，从而影响喷灌机使用寿命的不足，本新型拉筋的设计包括拉筋杆1，拉筋杆1两端通过加强区2与拉筋头3连为一体，拉筋头3与加强区2之间通过第一圆角4过渡，加强区2与拉筋杆1之间通过第二圆角5过渡。

图2 拉筋结构示意图

1.拉筋杆，2.加强区，3.拉筋头，4.第一圆角，5.第二圆角

在图2中，第一圆角采用较大的根部半径，减少了应力集中，增加强度；该拉筋采用美国ASTM标准号A105锻造合金钢(成分C:≤0.35 Si:≤0.35 Mn:0.6-1.05 S:≤0.050 P:≤0.040，Cu≤0.4 Ni≤0.4 Mo≤0.12 V≤0.08 Cr≤0.3)制成，拉筋头二端采用中频炉加热，选用KGPS-300中频感应加热电源，功率：200KW，加热到1300℃～1400℃后锻造而成，热锻时，加强区直径大于拉筋杆直径，增加了抗拉强度，并且加强区与拉紧杆连接处通过圆角过渡，也提高了抗疲劳强度，这样提高了整体抗拉强度，按图3拉筋头与连接套组装时直径配合紧密安装，从而保证了头部圆周负载的一致性，整体上提高了抗拉强度和抗疲劳强度，用于悬拉整个跨体重量，极大提高了系统使用的可靠性，它是构成喷灌机跨体结构的重要零件，保证了喷灌机的正常使用和运行。[3]

图3 拉筋头部安装示意图

4.结语

由于采用该创新的新型拉筋连接的制造技术，解决了现有的拉筋存在的抗拉强度低，抗疲劳强度也低，从而影响喷灌机使用寿命的主要问题，保证了喷灌的可靠性，降低喷灌设备对地形要求，可以节省大量农田地面平整的工程量，大大减少田间内部沟渠、田埂的占地，增加了实际播种面积，提高耕地利用率，可广泛实用喷灌设备技术领域。

[1]周世峰.喷灌工程技术［M］.南京：黄河水利出版社 ，2011.9

[2]张冲.大型喷灌工程适用条件及推广使用的制约因素［J］. 黑龙江水利科技,2012,2

[3]杨叔子. 机械加工工艺师手册［M］.北京：机械工业出版社, 2001.8