摘要：中心支轴式喷灌机主要由中心支架、析架、塔架车、末端悬臂、控制系统、喷洒装置等6部分组成。由于喷灌机绕中心支架做圆周运动，灌溉区域为圆形，不能喷洒到正方形地块的四个角落，造成约20％的土地得不到灌溉。设计一款可靠性、实用性、适应性较好的喷灌机尾枪系统，能够有效地解决喷灌机地角漏灌问题，提高灌溉面积和水的利用率。

    0 引言
    节水灌溉的目的是在有限的水资源条件下，采用先进的工程技术、适宜的农业技术和用水管理措施等综合途径，充分提高农业用水利用率和水的生产效率，获得最多的农作物产量，保证农业持续稳定发展。喷灌是节水灌溉的主要措施，节水效果显著，水的利用率可达80%，且有利于加快实现农业机械化和水利现代化，因此在很多发达国家已广泛采用。
    中心支轴式喷灌机喷灌效果显著，但是存在地角漏灌问题。国内外解决地角漏灌问题的常用方法，包括采用三角形布置机组安装位置、加装末端喷枪、增设管道式喷灌系统、配置地角装置以及其它土地利用方法等。地角装置的行走和喷水控制系统很复杂，造价也比较高，目前在我国还不宜推广应用。相比之下，末端喷枪系统成本较低，具有较好的经济性；若用于地角灌溉，末端喷枪在地角特定区域内开启，正方形地块的土地利用率可由78.5％提高至85％以上。
    本文针对喷灌机地脚漏灌问题，设计一套末端喷枪系统，适用于各种大型指针式喷灌机使用。该末端喷枪系统可以增加喷灌机组灌溉半径，扩大灌溉控制面积，末端喷枪在机组运行过程中一直运作，机组的灌溉面积是一个半径增大的圆形；在正方形地块的四个角附近运行，以弥补本来未浇灌到的区域；当田间靠近机组末端有电杆、树木等障碍物时，可躲避障碍物。可见，该喷灌机末端喷枪系统具有较好的推广前景。

    1总体设计及工作原理
    1.1总体设计
    喷灌机末端喷枪系统主要由增压泵、PE管套件、喷枪、调试阀（选配）等4大部分组成。具体结构如图1所示。

    1.2工作原理
    喷灌机末端装有喷枪系统，由末跨塔盒向增压泵供电，增压泵从喷灌机悬臂管道里抽水，通过PE管向悬臂末端喷枪供水；水压可达到0. 25 MPa以上，高压水从末端喷枪喷出，以达到喷灌的目的。通过控制可以实现尾枪在喷灌机运行过程中一直工作，喷灌半径可扩大5～ 25 m；在正方形地块，尾枪喷射可以使正方形地块的四个角得到一定的灌溉面积，减少漏灌面积，提高农作物产量。

    2主要工作部件的设计
    2.1增压泵选型
    中心支轴式喷灌机末端增压泵的选型，要根据不同厂家喷灌机的悬臂类型确定，悬臂首管是否预留有增压泵的安装位置以及悬臂末端是否留有喷枪安装位置。目前，国内外增压泵与悬臂首管的连接形式有两种，分别是对丝连接和法兰连接，这取决于各个厂家喷灌机悬臂的形式。目前，国内使用较多的是用2″或2 1/2″对丝连接，如图2所示。法兰连接如图3所示。



    根据喷灌机组的长度，可以选择不同型一号的增压泵。维蒙特公司提供的增压泵共分三个功率等级，长450 m以下的机组配套1.49 kW或3. 73 kW的泵，5. 59 kW的泵提供给更长的机组来使用。使用者可自行选择不同型号的增压泵，以适应不同长度的喷灌机安装。维蒙特公司增压泵性能参数如表1所示。

    2. 2  PE管套件配置
    喷灌机增压泵与悬臂末端尾枪连接，需用相应尺寸的PE管、对丝（长丝、短丝）、三通、弯头、熟箍、卡箍等部件，通常根据增压泵人水口和出水口的尺寸而定。以黑龙江省农业机械工程科学研究院研制的喷灌机为例，配套国产SHF-5AM增压泵与10010喷枪，此喷灌机悬臂首端粗输水管上部预留有2r/内螺纹连接孔，泵的入水口及出水口为2″内螺纹，则相应配套连接的PE管套件有：2″长丝、2″弯头、2 ″PE管、2″倒刺、2″直通、2″三通、74～79喉箍等连接部件。具体连接示意图见图4。

    PE管套件需针对不同喷灌机的末端悬臂实际尺寸设计，图2所示的喷灌机悬臂首管预留有2″内螺纹孔，与增压泵连接时需要用2″长丝连接；悬臂末端预留有2″内螺纹孔，用2″短丝与PE管套件末端的尾枪连接。特别注意，在PE管套件中间部位要留有排污孔，即图4中7所示的2″变1″三通，当喷灌机需要排污时，将1″丝堵打开，PE管中的杂质将从1″水孔中排出，以达到排污水的目的。

    2.3末端喷枪选型
    喷灌机末端喷枪的选择，需要根据末端增压泵所提供的喷射压力而定。国产增压泵提供的水压范围一般在0.2～0. 25 MPa左右，而进口增压泵压力范围比较大，超过0. 3 MPa以上，但是价格非常昂贵，不易于在国内推广使用。本文所提出的喷枪系统所用的喷枪为国产10010喷枪，配套使用0.25 MPa增压泵。喷枪具体参数如表2所示。

    3 结论
    随着节水灌溉技术的迅速发展，大型喷灌机灌溉技术也日益完善。本文所阐述的喷灌机末端喷枪系统也会得到更大的应用与推广。但是，中心支轴式喷灌机末端喷枪系统在实际应用中遇到的问题如下：
    （1）为降低能耗，喷灌机为低压喷洒，无法直接连接末端喷枪，满足不了喷枪的工作要求。机组末端安装增压泵后，泵的性能参数应与喷灌机组相匹配，制约了喷灌机的适应性，在提供足够压力的前提下尽量降低机组运行费用还有待考证。
    （2）用于地角灌溉时，末端喷枪周期性的开启和关闭对机组运行工作情况会产生影响，可能会影响灌溉均匀度。
    （3）末端喷枪的安装高度、安装偏置角及扇形旋转角度等均会对地角区域的灌概质量产生较大影响。