CC BY
54
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.331:635.61
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ СЕЯЛКИ ДЛЯ РАЗНОГЛУБИННОГО ПОСЕВА ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР
М.Н. Шапров, доктор технических наук, профессор И.С. Мартынов, кандидат технических наук, доцент
Волгоградский государственный аграрный университет
Разработана сеялка для разноглубинного посева семян пропашных культур, которая позволяет получать устойчивые всходы при возделывании в зоне рискованного земледелия, а также выявлено положительное влияние этой технологии на урожайность пропашных культур в ряде хозяйств Волгоградской области.
Ключевые слова: сеялка, сошник, семя, разноглубинный посев, пропашные культуры, полевая всхожесть, высевающий диск, ячейка.
Агропромышленный комплекс и его базовая отрасль - сельское хозяйство - являются одной из ведущих системообразующих сфер экономики, обладающей мультипликативным воздействием на большинство других видов экономической деятельности, включая тракторное и сельскохозяйственное машиностроение, энергетику, сферу агрохимического и иного производственного обслуживания, стимулируя в них рост производства и услуг, научно-технический прогресс, создание новых рабочих мест.
Волгоградская область относится к зоне рискованного земледелия. Особенно это ощутимо при посеве пропашных культур, для которых важно сочетание «температура-влажность». Исходя из этого, трудно определить оптимальную глубину заделки семян пропашных культур (чем меньше глубина, тем выше температура, но меньше влажность, и наоборот) и обеспечить максимальную полевую всхожесть [1, 3].
Поэтому мы предлагаем осуществлять посев пунктирно-гнездовым способом, причем заделка в гнезде должна производиться на разную глубину. При таком способе семена располагаются в почве вытянутыми вдоль оси рядка гнездами длиной 0,25-0,35 м. Количество семян в гнезде 3 штуки. Расстояние между гнездами 1,2...1,8 м. Это позволяет обеспечить прореживание всходов и необходимую площадь питания на одно растение, которое должно остаться в гнезде после проведения операций по уходу за посевами.
Для осуществления описанной выше технологии разработана сеялка для разноглубинного посева (рис. 1), секции которой состоят из корпуса 1 с семенным ящиком 2, высевающего аппарата 3, вставки 4 с семянаправителем, дополнительного диска 5, сошника 6, загортачей 7, прикатывающего колеса 8, шлейфа 9 и соединены с рамой 10 посредством четырехзвенной шарнирно-рычажной системы 11 [1, 3].
Сошник (рис. 2) состоит из щек 1, 2, 3, 4, между которыми размещены нараль-ники 5, 6, 7, причем левый и правый наральники 5, 6 расположены на разной высоте, по сравнению с нижним срезом центрального наральника 7.
Рисунок 1 - Схема сеялки для разноглубинного посева: 1 - корпус; 2 - семенной ящик; 3 - высевающий аппарат; 4 - вставка с семянаправителем; 5 - дополнительный диск с копирующей дорожкой; 6 - сошник; 7 - загортач; 8 - прикатывающее колесо; 9 - шлейф; 10 - рама; 11 -четырехзвенная шарнирно-рычажная система
Рисунок 2 - Схема сошника: 1, 2, 3, 4 - щеки; 5, 6, 7 - наральники
а)
б)
в)
Рисунок 3 - Схема процесса высева семян: 1 - дополнительный диск; 2 - копирующая дорожка; 3 - корпус;
4 - направляющие; 5 - семянаправитель; 6 - толкатель На одном валу с высевающим диском, который имеет три отверстия, установлен дополнительный диск 1 с копирующей дорожкой 2 (рис. 3).
Вставка, размещенная между высевающим аппаратом и сошником, состоит из корпуса 3, направляющих 4, по которым перемещается подпружиненный семянаправи-тель 5 с толкателем 6 (рис. 3).
Посевная секция для разноглубинного посева работает следующим образом. При движении сеялки от опорно-приводного колеса через приводной механизм вращение передается на вал высевающего диска. Семена из семенного ящика 2 поступают в заборную камеру высевающего аппарата 3 (рис. 1). Здесь под воздействием вакуума
семена присасываются к имеющимся трем отверстиям диска (рис. 4) и переносятся к месту сброса. Поочередная подача семян в каждую из трех бороздок осуществляется за счет взаимодействия копирующей дорожки 2 с толкателем семянаправителя 6, которое начинается в тот момент, когда семя попадает из зоны разряжения в зону атмосферного
давления, т.е. оно начинает падать в первый проем сошника (рис. За).
Рисунок 4 - Схема высевающего 1 и дополнительного 2 дисков
Затем, по мере вращения высевающего вала, копирующая дорожка, воздействуя на толкатель семянаправителя, перемещает его в следующее положение. Происходит высев во второй проем (рис. 3б). Аналогично происходит высев третьего семени (рис. 3 в).
При сходе толкателя с копирующей дорожки семянаправитель возвращается в исходное положение с помощью пружин.
Для проверки данной технологии проведены опыты в лабораторных и полевых условиях, в результате которых замечено, что равномерное распределение семян в гнезде и величина междугнездия зависят от угла расположения ячеек на высевающем диске, его угловой скорости и параметров семенаправителя [2, 3].
В процессе работы сеялки семена высеваются пунктирно-гнездовым способом при длине гнезда /га и ширине междугнездия 1мг на расстоянии 1с друг от друга. Высев проходит за время /6=/з +/4, где /з = + /2 и /4 - время перемещения семян от высевающего аппарата до сошника и в сошнике до дна бороздки (здесь = (2к\ и /2=^2/ отск - время движения семени до удара о стенку семянаправителя и после (рис. 5). Здесь к1 = 0,5кс + Ак (рис. 6) — расстояние между ячейкой высевающего диска и точкой удара о семянаправитель, м (Ак принимаем из конструкционных соображений); g — ускорение свободного падения; к2 ~ = 0,5к/соз2а — длина отскока семени, м; Ьошск — его скорость после удара о семянаправитель, м/с.
При высеве во второй проем сошника семя минует удар о стенку семянаправите-ля, поэтому / / = (2кз ^)0'5 , где кз = кс + Ак - расстояние между ячейкой высевающего диска и сошником, м. Время движения семени в сошнике определим по формуле / = (2к4 /^ ' , где к4 - высота сошника, м.
После того как первое семя достигнет нижнего окна, а высевающий диск провернется на угол в3 = а3 (рис. 4), семянаправитель начнет передвижение из крайнего левого положения в крайнее правое за счет взаимодействия толкателя и копирующей дорожки. При дальнейшем проворачивании диска на угол в4 = аДt семянаправитель из крайнего левого положения смещается в центральное. Время падения третьего семени t
5 = 0.56/Ос, где Юс = 1,5 Ь /[(2^^)05+ 0,5*30,5Ь/(иотск^2ас)+^з^)0-5] - скорость семя-направителя. При проворачивании диска на угол 05=Ш5 семянаправитель из центрального положения смещается в крайнее правое [3]. Когда он займет промежуточное положение, произойдет отрыв третьего семени от высевающего диска. Причем расстояние между ячейками будет составлять I /7т = 2п(1гн- 1с)Я1 /(¡общ п). Так как при работе дополнительный диск отстает от высевающего на угол в3 (рис. 4), а линейная и угловая скорости дисков равны, то Iр1 = аЯ2 Д^ Iр2 = 0,5ЬаЯ2/ис, где Я2 - радиус расположения копирующей дорожки, м.
Так как суммарная длина I общ гнезда и междугнездия пропорциональна параметрам высевающего диска, то можно записать I гн / I общ = 0,5вгнп/п, где рга = р1 + р2 — угол расположения ячеек на высевающем диске (р1 и р2 — углы между первой и второй, и между второй и третьей ячейками); п — число групп ячеек, находящихся на высевающем диске. Поэтому угол рга = 2п1гн/(1общп) =Шн, где а — угловая скорость высевающего диска, с-1; (4н — время высева гнезда, с. Следовательно, а = 2ж1с/(п1общь^в) = юм/Як, 4= 2п1с Як /(юм п1общ) = 4С + Д^ где tв — промежуток времени между высевом первого и второго семян, с; ¡=пв /пк— передаточное отношение (здесь пк и пв — частота вращения колеса сеялки и высевающего аппарата, с-1); им - скорость машины, м/с; Як - радиус приводного колеса, м; Дt= 2ж1сЯ1/(юмп1оби) -[2(И3 + И^]0'5 - время перемещения семянаправителя; 4С -время падения семени во второй проем сошника, с.
Для попадания семени в нужный проем сошника ширину нижнего окна семянаправителя принимаем равной Ь, а верхнего - 3Ь, чтобы перекрыть соседний проем сошника. В начальный момент семянаправитель находится в крайнем левом положении. Оторвавшись от высевающего диска, семя падает и ударяется о стенку семянаправителя в т. А (рис. 5). Если считать поверхность семянаправителя и семя абсолютно упругими, то угол отскока равен углу падения ас , и семя после удара будет перемещаться по линии АС. Для попадания семени в сошник после удара необходимо, чтобы т. С находилась не выше нижней кромки семянаправителя: ус =л/2-аг^(1/3)0'5.
\ \ ^
, ( £ и
Рисунок 7 - Схема копирующей дорожки
Ход семянаправителя должен быть равен 2Ь - в этом случае он будет направлять семена в любой проем сошника. Поэтому высота копирующей дорожки (рис. 7) Ид = 2Ъ.
Зная длину рабочей части дополнительного диска, найдем углы наклона копирующей дорожки ф1 = агс1§(Ь/ I ^ ) и ф2 = агс1§(Ь/ I ^2), где I ^ и I - проекции длин рабочей части копирующей дорожки.
В результате расчетов получены следующие значения параметров посевной секции Д = 46 - 500, Д = 39,5 - 45°, Ис = 37,8 - 41,5мм.
Кроме того, нами было установлено, что, помимо распределения семян в гнезде, качество посева зависит от глубины заделки семян, которая при исследованиях задавалась 40, 60 и 80 мм. При проведении опытов было выявлено, что глубина не зависит от скорости движения сеялки и в среднем равна 40, 60,1 и 79,8 мм.
Сеялка для разноглубинного посева пропашных культур внедрялась в сельскохозяйственные организации Волгоградской области. Результаты показали, что качество посева улучшается, всхожесть семян возросла на 5 %, а урожайность увеличилась на 30-35 %.
Таким образом, описанная выше технология позволяет обеспечить наилучшие условия для развития растений. Кроме того, при неблагоприятных условиях (поздне-весенние заморозки, действие ветров и т.д.) может погибнуть только часть всходов, а разработанная конструкция сеялки позволит повысить полевую всхожесть семян пропашных культур и увеличить урожайность пропашных культур зоне рискованного земледелия.
Библиографический список
1. Абезин, В.Г. Технология и средства механизации посева бахчевых культур [Текст]/ В.Г. Абезин // Поволжский НИИЭМТ. - Волгоград, 2001. - 103с.
2. Абезин, В.Г. Обосноание параметров высевающего аппарата точного высева пропашных культур [Текст]/ В.Г. Абезин // Международный сельскохозяйственный журнал. - 2001.
- № 1. - С. 31-32.
3. Шапров, М.Н. Оптимальные параметры высевающего аппарата сеялки для разноглубинного посева [Текст]/ М.Н. Шапров, И.С. Мартынов // Тракторы и сельхозмашины. -2009. - № 1. - С. 31-32.
E-mail: mshaprov@bk.ru
