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随着世界能源危机的加剧，喷灌设备正朝着低能耗精确灌溉(LEPA)的方向发展。喷头是实施喷灌的关键设备，降低喷头工作压力是降低喷灌系统能耗的方法之一。喷头压力降低会出现均匀性差和射程变短等问题。针对这个问题本文以Nelson喷头（型号R33）为研究对象，研究通过转速的变化调节射程，改善水量分布，实现不降低射程前提下低压均匀喷洒。本文分析了空间流道参数对喷头性能的影响，研究转速对喷头水力性能影响规律，设计优化了变转速阻尼机构齿轮结构参数。本文主要内容如下: (1)以喷头空间流道对喷头出口平均速率和旋转驱动力为试验指标，设置空间流道仰角、中间截面偏置角度、出口截面偏置角度为试验因素进行正交设计试验，通过数值模拟，分析了空间流道参数对喷头水力性能影响。通过分析空间流道参数对喷头水力性能影响，得到理想的流道结构。空间流道各因素对喷头出口平均速率影响程度大小依次为:空间流道仰角、中间截面偏置角度、出口截面偏置角度，并且发现空间流道仰角和中间截面偏置角度对喷头出口平均速率的影响程度远高于出口截面偏置角度;对对喷头旋转驱动力的影响程度大小依次为:中间截面偏置角度、空间流道仰角、出口截面偏置角度。 (2)通过转速对喷头水力性能的实验研究，掌握利用不同粘度的阻尼油脂，实现转速的改变。在150kPa和200kPa工作压力下，无阻尼时，旋转喷头转速为0.085和0.26r/min，而粘性最大的阻尼油脂（型号KL704）时，旋转喷头转速为202和229.59r/min。研究发现旋转喷头的射程随着转速的增加而减小。转速低于20r/min时，喷头射程随着转速的增大而减小的幅度较大，工作压力150kPa时，16r/min转速的喷头射程比0.085r/min降低了25％;转速高于20r/min时，喷头射程随着转速变化的幅度趋于平缓。对阻尼机构中的变转速齿轮机构进行优化设计，在喷头旋转一周时，整个喷洒域会出现“慢速-快速”交替现象，既保证喷头射程，又保证低压时的近处水量分布，实现在低压下均匀喷洒。 (3)测试已设计的空间流道和阻尼机构的低压喷头水力性能，并与Nelson喷头进行对比。试验表明，在低压工况150kPa下，散水齿数为11时低压喷头的水量分布均匀。计算了方形布置下组合喷灌均匀性，得出在工作压力为150kPa下，旋转式低压喷头喷灌均匀性高于Nelson喷头，旋转式低压喷头在方形布置间距系数为1.3～1.4时，组合均匀性系数为74％左右。进行了旋转式低压喷头工作可靠性的耐久性试验研究，试验表明，低压喷头的耐久性能好，已安全运行1600小时以上。