支軸

支軸是軸中的一種，因此它也是指一種機械零件。主要是起支撐、固定的作用。

軸，一般是指圓柱形的零件。輪子或其他轉動的機件繞著它轉動或隨著它轉動。根據軸的定義，可以延伸至指可以將平面或是立體分成對稱部分的直線。在“支軸”中，取其本意。

支軸是軸中的一種，因此它也是指一種機械零件。主要是起支撐、固定的作用。

基本介紹

• 中文名：支軸
• 外文名：Supporting shaft
• 分類：軸中的一種

材質

支軸的材質沒有特別要求。廠家在生產的過程中，主要是根據其實際的使用性來生產的。基本上遵循以下幾個原則：

1、根據主件的用途來選擇製造支軸的材料。如是用於支撐，則要選擇能承受支撐物的材質來製造。如是用於固定，則要選擇便於支軸與固定點焊接的材質來製造。
2、根據主件的材料來選擇製造支軸的材料。一般來說鋼製的主件，為了能讓其配製的零件能與主件有同等的使用壽命，其零件應選擇與主件同等或高於其的材質的材料製造；如果主件是塑膠等質地較軟的材料做成，亦可選擇質地與主件相當或高於主件的材料製造。
3、根據降低成本原則選擇製造支軸的材料。如果在能達到同等目的的前提下，一般選擇成本最低的材料製造支軸。

種類

支軸的種類比較繁多。主要也是根據其主件名稱來分類的。例如有網帶支軸，搖臂支軸等。

中心支軸式噴灌機噴頭配置方法及其數學模型

以中心支軸式噴灌機結構尺 寸為約束條件，以單位時間灌水 深度和機組運行角 速度為初始參數，對噴頭配置方法進行了系統研究，建立了噴頭配置數學模型，並開發出噴頭配置軟體。利用該方法和數學模型可確定中心支軸式噴灌機的最佳噴頭配置方案，同時得出與該方案相匹配的機組入機流量和入機壓力。該噴頭配置模型和軟體通用性強，可方便地用於各種長度的中心支軸式噴灌機，對於提高中心支軸式噴灌機的灌水均勻度，發揮機組及配套水泵的最佳性能具有重要意義。

約束條件

通過對中心支軸式噴灌機的機械結構、運行方式和功能特性的分析可知，噴頭間距、機組機械長度和桁架輸水管內徑是噴頭配置3個約束條件。

噴頭間距

噴頭間距s( m )是指中心支軸式噴灌機相鄰兩個噴頭之間的距離，主要依據機組的結構尺寸確定。國產中心支軸式噴灌機的桁架跨距為40～60m，每跨桁架通常由8～12根輸水管組成。為了使每根輸水管在同一台機組上儘可能通用，通常每根輸水管上對稱布置 2個噴頭；輸水管連線後，與兩端相鄰輸水管上的噴頭也保持相同的間距。即各根桁架輸水管的長度相同，連線後的噴頭間距也相同。

機組機械長度

中心支軸式噴灌機的機組長度通常是指從中心支軸到末端噴頭之間的距離再加上末端噴頭的有效射程，根據用戶所要灌溉的面積和不同跨距長度的桁架組合選定。為研究方便，機組長度定義為機組的機械長度L ( m )，即中心支軸與末端噴頭之間的距離。

桁架輸水管內徑

中心支軸式噴灌機的桁架輸水管內徑d(mm)由結構設計決定，配置噴頭時該參數已確定。常見的桁架輸水管公稱內徑為150mm( 6″)。

單位時間灌水深度

中心支軸式噴灌機的單位時間灌水深度p(mm/h)取決於所灌溉作物的種類、作物的生長階段以及用戶對生產率的要求等。

特別指出，雖然單位時間灌水深度與灌水強度具有相同的量綱，但二者的含義不同。由於中心支軸式噴灌機屬於行噴式 (邊行走邊進行灌水作業 )噴灌機組，所以其單位時間灌水深度受到機組運行角速度的影響； 而中心支軸式噴灌機的灌水強度與機組運行角速度無關。

機組運行角速度

機組運行角速度k(°/s)是指中心支軸式噴灌機單位時間內轉過的角度。改變機組運行角速度可以改變機組的單位時間灌水深度p當機組流量一定時，運行角速度較慢者，單位時間的灌溉面積較小，灌水深度較大；反之，單位時間的灌溉面積較大，灌水深度較小。電力驅動中心支軸式噴灌機的機組運行角速度，由安裝在中央控制箱裡的百分率計時器控制，可根據需要進行調整。

最佳噴頭配置計算機軟體及其套用實例

根據以上導出的中心支軸式噴灌機噴頭最佳化配置數學模型，開發出了噴頭配置計算機軟體。利用該軟體，輸入相應的初始參數，可快速輸出中心支軸式噴灌機的最佳噴頭配置方案，並給出與該方案相匹配的機組入機流量和入機壓力。

利用該軟體對“十五”國家“863”計畫中“輕小型移動式與大型自走式噴灌機組及配套產品研製與產業化開發”課題研製的兩台長度分別為315m和365m的中心支軸式噴灌機進行了噴頭最佳化配置。這兩台噴灌機的桁架輸水管內徑和噴頭間距相同。

中心支軸式噴灌機非設計工況對均勻性

中心支軸式噴灌機 ( Center-pivot irrigationsystem)，也稱圓形噴灌機，是自動化程度最高的一種噴灌機。田間噴灌均勻性是中心支軸式噴灌機主要的技術指標之一，也是表征噴灌效果好壞的質量指標。中心支軸式噴灌機的灌水均勻性受系統配置( 低壓噴頭類型、有無壓力調節器及規格和末端噴槍等) 、運行管理( 行進速度、首部入機壓力、末端噴槍開啟和關閉) 以及風速等多種因素的影響。

末端噴槍開啟對噴灌均勻度的影響

中心支軸式噴灌機沿中心支座做圓周運動，其灌溉區域為圓形，但對於方形地塊，中心支軸式噴灌機對圓形灌溉區域的4個角則無法灌溉，一般在中心支軸式懸臂末端增加噴槍，行進到四角區域時開啟噴槍，末端噴槍開啟與關閉時的均勻度的測試結果是實測水量( 平均風速0.16m/s，最大風速0.28m/s) 。

無壓力調節器對噴灌均勻度的影響

在首部壓力一定的條件下，在噴頭進口處安裝適當的壓力調節器進行壓力調節，可使各噴頭進口壓力一致。特別是在地形起伏的灌溉區域，安裝壓力調節器尤為必要。有些中心支軸式噴灌機不安裝壓力調節器，該種工況下噴灌均勻度測試結果( 平均風速 0.14m/s，最大風速0.22m/s)。無壓力調節器與有壓力調節器的工況比較，在首部入機壓力為0.12、0.16、0.20MPa時，採用D3000時，C_UH分別下降1.23%、1.82%和6.51%，D_U分別下降29.61%、14.87%和12.52%。採用R3000時，C_UH 分別降低9.26%、15.00%、17.19%，D_U分別降低40.05%、32.45%和29.76% 。

行進速度和低壓噴頭類型對噴灌均勻度的影響

2種低壓噴頭( D3000和R3000) 的噴灑均勻度均隨著中心支軸噴灌機行走速度的提高而降低，D3000為散射低壓噴頭，R3000為旋轉低壓噴頭，R3000在2種行進速度條件下，其灌水均勻度均高於D3000，系統配置時，應儘量採用R3000低壓噴頭。

末端噴槍開啟對噴灌均勻度的影響

試驗在進行時，控制櫃裝配變頻器，其能夠確保中心支軸式噴灌機末端噴槍開啟或者關閉時首部壓力相同。當中心支軸式噴灌機末端噴槍全程開啟，中心支軸式噴灌機均勻度均大幅度下降。這主要是由於在末端噴槍全程開啟條件下，輸水支管的水量增加，造成支管水頭損失增加，使得後段支管壓力小於壓力調節器的起調壓力，沿程壓力分布不均勻，從而使得均勻度下降。有些噴灌系統管理中，為了增加噴灌機的控制面積，末端噴槍實行與設計方案不一致的全程開啟方式，這種運行方式會導致均勻度CUH下降10～20個百分點，取決於採用的噴頭，應儘量避免此種運行方式。

無壓力調節器對噴灌均勻度的影響

無壓力調節器，在平地條件下，噴灌機前段壓力大於低壓噴頭工作壓力，尾段部分小於工作壓力，C_UH描述整個噴灌機各個低壓噴頭水量與平均值的變差或離散程度，C_UH依然會較高。但D_U描述的是最小1/4水量占平均值的比例，由於無壓力調節器時，尾段部分壓力下降，水量減小，導致D_U下降幅度很大。這種現象表明，在無壓力調節器時，儘管C_UH較高，但由於最小1/4水量的減少，會導致某些灌域灌水不足。因此，在中心支軸式噴灌機實際套用過程中應安裝壓力調節器。