滚移式喷灌设备应用探析

李保明　刘超越　李宗林　薛国超　邢洪磊

摘要    滚移式喷灌机是一种半自动化的喷灌机组，结构简单，易于操作及维护。该机具有高传动效率，能节省能源，降低运行成本。该机适用于方形或长方形地块类型，适用于多种矮茎作物，具有实用、先进、喷洒均匀、节能、节水等特点。滚移式喷灌机可以降低劳动力需求，提高作业效率和灌溉均匀度，最终达到增产增收的效果。本文介绍了滚移式喷灌机的主要特点、主要组成部件及作用、田间作业方式、设计说明等方面内容，以期为该设备的推广提供参考。

关键词    滚移式喷灌机;特点;部件;技术参数;田间作业

中图分类号    S277.9        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）15-0178-02

Analysis  on  Application  of  Roll  Wheel  Line  Move  Sprinkling  Irrigation  Device

LI Bao-ming    LIU Chao-yue    LI Zong-lin    XUE Guo-chao    XING Hong-lei

（Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences，Beijing 100083）

Abstract    The roll wheel line move sprinkling irrigation machine is a semi-automatic sprinkler unit with the characteristics of simple structure，easy operation and maintenance，high transmission efficiency，which can save energy and reduces operating costs.The machine is suitable for square or rectangular block types and is suitable for a variety of short stem crops.It has characteristics of practical，advanced，uniform spray，energy saving and water saving.The roll wheel line move sprinkling irrigation machine can reduce labor demand，improve work efficiency and irrigation uniformity，and ultimately achieve the effect of increasing production and income.This paper introduced the main characteristic，main components and functions，field operation methods，design instructions of the roll wheel line move sprinkling irrigation machine，in order to provide reference for the promotion of the device.

Key words    roll wheel line move sprinkling irrigation machine;characteristic;component;technical parameter;field operation

滾移式喷灌特别适合地块平整、方形或长方形且通电不方便的地块。其对作物的要求是高度低于1 m，比如牧草、棉花、草坪、中药材、甜菜、油菜籽、草圃、大豆、小麦、紫花苜蓿、胡萝卜等。现对滚移式喷灌机进行介绍，以期为作物喷灌提供参考。

1    主要特点

一是整条输水支管机动滚移，每台机组运行1 d，只需投工1 h。二是液压马达传递动力，无级变速。低速时仍可保持大功率，扭矩大，田间通过能力强。三是利用1个手柄即可完成前进、后退、加速、减速等全部操作，不需要调节发动机油门，操作简单。四是四轮双梁加长型中央驱动车，保证管道滚移的直线性。五是关断水源后，管接头和自动泄水阀同时自动泄水，泄水速度快。六是爬坡能力强，可用于较陡的坡地，省去平整土地的高昂费用。七是管接头为快速拆装式，装拆方便。采取加装或拆掉几节管道的方式，可灌溉不规则形状地块。八是喷头矫正器使喷头在作业位置处于竖直向上状态，可保证灌溉质量。九是配有中小射程旋转式喷头，雨滴小，不损伤作物，灌水均匀（图1）。

2    主要组成部件及作用

滚移式喷灌机也称滚轮式喷灌机，结构简单，易于操作，是一种大型半自动化喷灌机组。与机组配套的泵站和输水干管是固定的，它们属于田间工程，不是机组的组成部分。因此，典型的滚移式喷灌机由驱动车、输水支管（兼作轮轴）、从动轮、引水软管、喷头、喷头矫正器、自动泄水阀、制动支杆等组成[1]。

驱动车是滚移式喷灌机的关键部件，主要由动力机、动力传输装置、车轮车架组件、操纵机构、操作人员站立架等部分组成。一般情况下，驱动车位于输水支管的对称中心，故也称中央驱动车（图2）。当地块形状不规则时，驱动车也可以偏置。驱动车的作用是把机组从一个位置滚移到另一个位置。

输水支管（轮轴）由多很薄壁优质铝合金管组成，管道之间用快速接头连接，便于拆装。接头为柔性，接头中的密封胶圈具有压力密封和失压自泄水功能[2]。

从动轮用镀锌钢材制造，一般安装在每根输水支管的中间。从动轮的作用是支撑输水支管并带动它向前滚动。

引水软管为柔性橡胶管，两端装有快速接头。机组进行喷洒作业时，其连接输水支管与干管的给水栓。机组转移时，将其从输水支管上取下。

喷头是决定机组灌水质量的关键部件。该机组采用中小射程摇臂式旋转喷头，其优点是工作压力低、水滴尺寸小、灌水均匀。

喷头矫正器实际上是一种装有配重的铰接接头。其作用是当机组滚移到新作业位置时，保证喷头处于竖直向上的状态。

自动泄水阀和输水支管接头为一体。机组滚移时，必须排空管道内的水，因而自动泄水阀是否灵活可靠对机组转移时的可靠性至关重要。

制动支杆是一个杆状构件。其一端固定在输水支管上，另一端拖在地上。当机组转移时，其随机组共同行走;当机组停下来时，其起到轮船“锚”的作用[3]。

3    主要技术参数

（1）管道直径。DN 125 mm（5″）、DN 100 mm（4″）2种，以DN 125 mm（5″）为主。

（2）机组长度。每节管长11.6 m（38′）;机组长度通常为302 m（26节）～440 m（38节），一般不超过603 m（52节）。

（3）轮子直径。轮子直径有1.45、1.63、1.93 m等3种，以1.93 m为主。

（4）中央驱动车发动机功率。发动机的功率有3种，分别为4.4、5.2、5.9 kW，以5.9 kW为主。

（5）主要材料。管道为优质防锈铝合金;轮子为热浸镀锌钢;接头（泄水阀）为优质铸造铝合金。

（6）行进速度。行进速度为0.3～20.0 m/min，无级变速，任意选择。

（7）泄水时间。DN 100 mm（4″）管，不超过5 min;DN 125 mm（5″）管，不超过8 min。

（8）喷头间距。喷头间距为11.6 m（每节管道1个喷头）×18.0 m（每次移动的距离）。

（9）配套喷头。美国雨鸟公司30IBH型。

（10）入机压力。一般压力为0.3～0.5 MPa，最佳压力0.40～0.45 MPa。

4    田间作业方式

滚移式喷灌机采取分区作业的田间作业方式，可表示为定点喷洒—滚移—定点喷洒，循环往复。

（1）在一个位置喷洒一段时间，达到灌水定额后，关闭干管上的给水阀，将引水软管与给水阀脱开。

（2）输水支管里的水通过自动泄水阀和快速接头密封胶圈排泄干净。同时，将输水软管从主管路和进水口接头上卸下，移至下一个给水阀，并与该给水阀连接。

（3）待输水支管里的水完全排泄干净后，操作人员启动发动机，操纵驱动车将整条支管向前滚移18 m。至下一个作业点，关闭发动机。

（4）将输水软管与该位置的给水阀相连，开启给水阀，开始第2个位置定点喷洒。如此循环，直到完成1个灌溉周期[4]。

5    设计说明

（1）机长（管长）。根据地块宽度确定机长，实际长度应是每节管长（11.6 m）的倍数。

（2）管道直径。考虑管道的沿程水头损失和抗扭强度，机长<400 m，建议采用DN 100 mm（4″）管;机长≥400 m，建议采用DN 125 mm（5″）管。

（3）喷头的喷嘴直径。一是根据土壤质地选择喷嘴直径，组合喷灌强度应小于土壤的允许喷灌强度，并应考虑地面坡度和植被的影响，以避免产生径流;二是为保证灌水均匀度，入机压力高时应选用大喷嘴;反之，选用小喷嘴[5-6]。

（4）首端和末端喷头的压力差应不大于设计工作压力的20%。建议按《喷灌工程技术规范》（GBJ 85—85）第4.2.1条和4.2.2条计算沿程水头损失。

（5）田间的支干管应尽可能同时给两侧机组供水，给水栓两侧共用，以减少设备投资。

（6）在机组前进的过程中，由于机组的两端较中间有一定程度的落后，导致中间的部分喷头已经位于支管的正上方，但两端的部分喷头还没有位于支管的正上方。因此，在设计时应首先使两端的喷头处于正确位置，此时，中间的部分喷头必然已经越过了支管的正上方。待两端的喷头处于正上方后，操作控制杆，使机组后退，直到中间的喷头也位于支管的正上方为止。

（7）不论机组向前滚移还是向后滚移时，制动支杆必须位于机组前进方向的相反侧。制动支杆上的卡钩必须与卡箍脱开，以便制动支杆能在支管上旋转[7]。机组在灌溉过程中或停机不用时，制动支杆应旋转到机组输水支管的被风侧，并将卡钩卡在卡箍上。当风速大于5.4m/s时应另加揽桩固定。

6    结语

滚移式喷灌机是一种半自动化的喷灌机组，结构简单，易于操作及维护，一般可以灌溉6.7～30.0 hm2土地。該机采用静力液压驱动系统，传动效率为95%。高传动效率能节省能源，降低运行成本。该机适于喷灌牧草、棉花、草坪、中药材、甜菜、油菜籽、草圃、大豆、小麦、紫花苜蓿、胡萝卜等作物，具有实用、先进、喷洒均匀、节能、节水等特点[8]。滚移式喷灌机对作物和地形的适应性强、单机控制面积大，在不规则的地块上要使用易拆卸的滚移式喷灌机，通常随着喷灌机的移动，需要增加或减少喷灌机的输水管来适应不规则地形，以提高灌溉覆盖率。

通过使用滚移式喷灌机，可以降低劳动力需求，提高作业效率和灌溉均匀度，最终达到增产增收的效果。

7    参考文献

[1] 盛祥民，崔春亮，陈志卿，等.低能耗滚移式喷灌机的结构设计与试验分析[J].装备制造技术，2018（4）：91-95.

[2] 孙文峰，王艳花，王腾，等.滚移式喷灌机喷头优选及水力性能优化[J].农业工程学报，2017，33（3）：99-106.

[3] 王艳花，孙培灵，孙文峰，等.滚移式喷灌机关键部件的设计与试验[J].排灌机械工程学报，2015，33（10）：915-920.

[4] 刘盈盈，李威.某农场滚移式喷灌系统典型设计应用[J].黑龙江水利科技，2014，42（1）：181-183.

[5] 王艳花.滚移式喷灌机关键部件的设计与试验研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2016.

[6] 李杞超，孙文峰，王艳花.滚移式喷灌机压力对喷灌均匀性影响[J].排灌机械工程学报，2015，33（8）：731-736.

[7] 盛祥民，崔春亮，陈志卿，等.低能耗滚移式喷灌机的结构设计与试验分析[J].装备制造技术，2018（4）：91-95.

[8] 门旗，王军.适用牧草灌溉的滚移式喷灌机技术介绍[J].草业科学，2005（4）：112.