一种低压喷头变转速机构的设计方法技术

本发明专利技术涉及一种低压喷头变转速机构的设计方法。包括下列步骤：选择Nelson公司的R33喷头作为样机，对喷头进行试验，测量喷头喷洒360度的射程；对所述喷头射程进行计算，得到喷头的射程降低率δ。测量喷头转速r与射程R的变化关系，得到转速r与射程R的关系函数R＝f(r)；对所述关系函数R＝f(r)带入所述射程降低率δ的式中，得到转速最高点r的降低率γ，找出喷头转速的变化规律F1(r)，及新转速变化规律F2(r)，设计相应的凸齿轮机构组合方案。本发明专利技术对低压喷头变转速凸轮机构的改进，新变转速规律下，低压喷洒均匀，实现了系统节能。

【技术实现步骤摘要】
一种低压喷头变转速机构的设计方法
本专利技术涉及农业节水灌溉的关键设备，一种低压喷洒喷头的变转速机构，尤其是一种低压喷头变转速机构的设计方法。
技术介绍
农业灌溉设备正朝着低压节能的技术方向发展。喷灌系统中，降低喷头的工作压力可以降低系统能耗，具有较好的节能效果。目前市场上应用的旋转式喷头多种多样，其中，Nelson公司的旋转式喷头R33型号喷头据有喷洒工作稳定等优点，受到广大用户的好评。该喷头在工作中具有变转速的特点。其中变转速机构是由凸轮和齿轮相互配合实现的。通过试验研究发现，Nelson公司的旋转式喷头R33型号喷头在转动过程中，当喷头的工作压力低于150kPa时，喷洒均匀性较差，因此，研究新的喷头变转速规律，提高R33型号喷头在低压下喷洒的均匀性具有很重要的实际意义。而实现变转速的结构为凸轮机构，机构在喷头旋转的过程中按一定的周期改变齿轮的传动速度。因此，本专利技术对低压喷头变转速凸轮机构进行改进，并总结出一套设计方法，具有一定的指导意义。经检索，目前还没有相关的申报专利。
技术实现思路
为了克服R33型号喷头在低压工作情况下喷洒均匀性较差的技术难题，本专利技术提供了一种针对R33型号喷头的变转速凸轮设计新方法，通过R33型号喷头的新变转速规律的改变来提高R33型号喷头的低压喷洒均匀。为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种低压喷头变转速机构的设计方法，包括下列步骤：(a)选择Nelson公司的R33型号喷头作为样机，对喷头进行试验，测量喷头喷洒360度的射程，分别得到所述喷头射程中，最大射程设为R2，最小射程设为R1；(b)对所述喷头射程进行计算，得到喷头的射程降低率δ。所述射程降低率δ计算公式为：δ=R2-R1R2×100%---(1)]]>式中：R2为最大射程，m；R1为最小射程，m。(c)测量喷头转速r与射程R的变化关系，得到转速r与射程R的关系函数R＝f(r)＝arb；式中：r为转速，r/min；R为射程，m；a、b均为系数。(d)对所述步骤(c)的关系函数R＝f(r)带入所述步骤(b)的射程降低率δ的式(1)中，得到转速最高点r的降低率γ的计算公式为：γ=r1b-r2br1b×100%---(2)]]>式中：r2为最小转速，r/min；r1为最大转速，r/min。(e)采用转速传感器测量喷头转动一周360°的转速变化，电脑采集转速变化数据，将数据进行拟合，得到喷头转速的变化规律F1(r)＝f(α)，其中，α为喷头的旋转角度。所述喷头转速的变化规律呈12个周期变化；(f)根据步骤(e)和公式(2)，找出喷头新转速变化规律F2(r)。具体步骤为：①将步骤(e)中测量的转速数据求平均值为同时找出凸轮机构中值对应的点M及点N；②将部分进行重新计算，将公式(2)带入到部分函数中；③得到喷头新转速变化规律F2(r)。所述喷头转速的变化规律呈12个周期变化；(g)根据步骤(e)和(f)，改进设计相应的凸齿轮机构组合方案。具体步骤为：①凸轮中心轴距改进前变速线的距离是由OB变化到OA再变化到OC，为一个周期，符合原喷头转速的变化规律F1(r)；②改变凸轮中心轴距改进前变速线的距离，将OA的长度降低γ×(OA-OB)，同时平滑过渡M、A、N三点，使OB→OM→OA→ON→OC距离变化规律符合变化规律F2(r)；③绘制改进后变速线，完成凸齿轮机构组合方案。本专利技术的优点在于：通过转速对射程的影响的系列试验研究及计算，对低压喷头变转速凸轮机构的改进，提供一种低压喷头变转速机构的设计方法。实现新变转速规律下，射程变化较小，径向水量分布更均匀，不同旋转角度下喷洒水量差别较小，提高低压下喷洒的均匀性，实现了系统节能。附图说明图1为喷头转速的原变化规律示意图。图2为喷头转速的新变化规律示意图。图3为改进前喷头凸齿轮结构示意图。图4为改进后喷头凸齿轮结构示意图。图中：1.齿轮外齿，2.改进前变速线，3.凸轮，4.改进后变速线。具体实施方式本专利技术提供了一种低压喷头变转速机构的设计方法。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文以Nelson公司的R33型号喷头为例，做详细说明如下。首先选取Nelson公司的R33型号喷头作为样机，对喷头进行试验，测量喷头喷洒360度的射程，分别得到最大射程设为12.5，最小射程设为8；计算喷头的射程降低率δ为：δ=R2-R1R2×100%=36%---(1)]]>测量喷头转速r与射程R的变化关系，得到转速r与射程R的关系函数：R＝10.316r-0.277(2)将公式(2)代入公式(1)中，得到转速r最高点的降低率γ为：γ=r1-r2r1×100%=79%---(3)]]>原喷头转速的变化规律F1(r)如图1所示，对应凸齿轮组合如图3所示，凸轮中心轴距改进前变速线的距离是由OB变化到OA再变化到OC，为一个周期。在此基础上，采用转速传感器测量喷头转动一周360°的转速变化，电脑采集转速变化数据，将数据进行拟合，得到喷头转速的变化规律其中，α为喷头的旋转角度。所述喷头转速的变化规律呈12个周期变化。将实验测量的转速数据求平均值为将部分进行重新计算，将公式(2)带入到部分函数中；得到喷头新转速变化规律F2(r)=0.57+0.24sinπ(α-7.3415.06).]]>改进设计相应的凸齿轮机构组合方案。具体步骤为：①凸轮中心轴距改进前变速线的距离是由OB变化到OA再变化到OC，为一个周期，符合原喷头转速的变化规律F1(r)；②改变凸轮中心轴距改进前变速线的距离，将OA的长度降低79％×(OA-OB)，同时平滑过渡M、A、N三点，使OB→OM→OA→ON→OC距离变化规律符合变化规律F2(r)；③绘制改进后变速线，完成凸齿轮机构组合方案。根据公式(3)，确定喷头新转速变化规律F2(r)如图2所示，所述喷头转速的变化规律呈12个周期变化；改进设计相应的凸齿轮机构组合方案，如图4所示。工作过程中，凸轮转动，推动齿轮转动，齿轮与喷头的内齿相拟合，以此来改变喷头的转速。将改进前后的转速机构进行对比，在同为工作压力150kPa，间距12m时，改进后的均匀性系数值为74％，原机构均匀性系数为58％。说明了利用本设计方法得到的凸齿轮机构组合方案能够有效提高R33型号喷头的低压喷洒均匀性。虽然本专利技术已以较佳实施例介绍如上，然其并非用以限定本专利技术，任何本领域技术人员，在不脱离本专利技术的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本专利技术的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压喷头变转速机构的设计方法，包括下列步骤： (a)选择Nelson公司的R33型号喷头作为样机，对喷头进行试验，测量喷头喷洒360度的射程，分别得到所述喷头射程中，最大射程设为R2，最小射程设为R1； (b)对所述喷头射程进行计算，得到喷头的射程降低率δ。所述射程降低率δ计算公式为： 式中：R2为最大射程，m；R1为最小射程，m。 (c)测量喷头转速r与射程R的变化关系，得到转速r与射程R的关系函数R＝f(r)＝arb； 式中：r为转速，r/min；R为射程，m；a、b均为系数。 (d)对所述步骤(c)的关系函数R＝f(r)带入所述步骤(b)的射程降低率δ的式(1)中，得到转速最高点的降低率γ的计算公式为： 式中：r2为最小转速，r/min；r1为最大转速，r/min。 (e)采用转速传感器测量喷头转动一周360°的转速变化，电脑采集转速变化数据，将数据进行拟合，得到喷头转速的变化规律F1(r)＝f(α)，其中，α为喷头的旋转角度，所述喷头转速的变化规律呈12个周期变化； (f)根据步骤(e)和公式(2)，找出喷头新转速变化规律F2(r)，所述喷头转速的变化规律呈12个周期变化； (g)根据步骤(e)和(f)，改进设计相应的凸齿轮机构组合方案。...

【技术特征摘要】
1.一种低压喷头变转速机构的设计方法，包括下列步骤：(a)选择Nelson公司的R33型号喷头作为样机，对喷头进行试验，测量喷头喷洒360度的射程，分别得到所述喷头射程中，最大射程设为R2，最小射程设为R1；(b)对所述喷头射程进行计算，得到喷头的射程降低率δ；所述射程降低率δ计算公式为：式中：R2为最大射程，m；R1为最小射程，m；(c)测量喷头转速r与射程R的变化关系，得到转速r与射程R的关系函数R＝f(r)＝arb；式中：r为转速，r/min；R为射程，m；a、b均为系数；(d)对所述步骤(c)的关系函数R＝f(r)带入所述步骤(b)的射程降低率δ的式(1)中，得到转速最高点r的降低率γ的计算公式为：式中：r2为最小转速，r/min；r1为最大转速，r/min；(e)采用转速传感器测量喷头转动一周360°的转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊萍，袁寿其，李红，李一鸣，朱兴业，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32