CC BY
131
CROP OF SEEDS FOR SELECTION ON THE RAW SOIL BACKGROUND
V.A.Domrachev, A.A.Kem, U.M.Sagalbekov, B.U.Sagalbekov
Summary. One of lacks, selection seeders applied in selection is that the design of their working bodies, as a rule causes collecting ground and the vegetative rests at their work on the raw ground, allowing to carry out crop only on the processed ground. For elimination of this lack, the design of working body which is not causing collecting of the vegetative rests is offered.
Key words: breeding seeder, seeding, plowshare, blade disk, seed distributor
УДК 633.631
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА С СЕМЯПРОВОДОМ-УСКОРИТЕЛЕМ
В.Н. ЧИКИЛЬДИН, аспирант ет разброс точек приземления семян, как вдоль, так
Е.М. ЗУБРИЛИНА, кандидат технических наук, доцент
Ставропольский ГАУ
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье приведено обоснование необходимости совершенствования технологического процесса высева семян пропашных культур серийными пневматическими сеялками. Предложена функциональная схема и конструкция высевающего аппарата с семяпроводом, имеющим ускоритель семян, которая позволяет обеспечить скорость семени на выходе равную скорости движения агрегата. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований высевающего аппарата пневматической сеялки с семяпроводом, на основании которых обоснованы рациональные конструктивные параметры семяпровода и режимы работы высевающего аппарата. Ключевые слова: пропашные культуры, сеялка, сеялка пропашная, высев, способ высева, пневматический высевающий аппарат, семяпровод, равномерность распределения семян.
Посев пропашных культур относится к технологическим приемам с очень высокой степенью зависимости качества выполнения от оператора, причем это определяется не только четким выполнением технологически необходимых работ, но и применением наиболее совершенных посевных машин.
Для посева пропашных культур сегодня используют широкий спектр пневматических сеялок, как отечественного, так и иностранного производства (СУПН-8А, СУПН-8А-01, СКПП-12, СПК-8, СПКА-1 «Тана», УПС-12, УПС-8, СТВ-107/2 «АиСТ», «MaterMa^», «Gaspardo», «Optima» и др.) [1].
Характерная особенность сеялок типа СУПН - отсутствие семяпроводов. Сошник крепится непосредственно к высевающему аппарату и семена, сбрасываемые с его диска, свободно падают на дно борозды. Это упрощает конструкцию сеялки, максимально приближает высевающий аппарат к дну борозды, но не обеспечивает достаточной равномерности распределения семян [2]. Их свободное падение от высевающего аппарата до дна борозды - вероятностный процесс, при котором наблюдаются следующее: как при всяком вероятностном процессе возника-
и поперек борозды. Продольный разброс ухудшает равномерность посева, поперечный - отрицательно влияет на глубину заделки семян. И то и другое в совокупности снижает урожайность культур и, соответственно, экономические показатели производства;
при касании семени дна борозды всегда происходит косой удар о почву в результате чего при определенных скоростях оно отскакивает, причем установить параметры этого отскока практически невозможно.
Отмеченные недостатки сводят на нет все усилия по совершенствованию высевающих аппаратов, как дозирующих систем подачи семян. Поскольку даже идеально равномерная подача семян на выходе из него не гарантирует такого же их распределения по дну борозды.
Устранить отмеченные недостатки можно в том случае, когда процесс движения семян от высевающего аппарата до дна борозды управляем, то есть происходит по заданной траектории с необходимой скоростью. Конструктивно это возможно, если движение семян после высевающего аппарата будет осуществляться по семяпроводу, который не только обеспечивает постоянство траектории движения, но и при необходимости может менять величину их скорости в необходимых пределах с помощью ускорителя. В пневматических сеялках наиболее рациональным представляется использование пневматического ускорителя.
В соответствии с изложенным, цель наших исследований - совершенствование технологического процесса высева пропашных культур пневматическими сеялками путем установки семяпроводов, обеспечивающих управляемость движением семян от высевающего аппарата до дна борозды.
Для достижения поставленной цели решали следующие задачи: провести аналитические исследования возможности управления процессом доставки семян на дно борозды в серийных пропашных сеялках (типа СУПН); разработать функциональную схему и конструкцию экспериментального высевающего аппарата с семяпроводом-ускорителем семян; теоретически обосновать закономерности движения семян в семяпроводах усовершенствованного пневматического высевающего аппарата с учетом влияния скорости движения агрегата; выполнить экспериментальные исследования усовершенствованно__ Достижения науки и техники АПК, №02-2011
го высевающего аппарата для определения рациональных конструктивно-технологических параметров семяпровода.
Условия, материалы и методы. В высевающих аппаратах серийных пропашных сеялок типа СУПН семена с момента схода с диска до приземления на дно борозды находятся в состоянии свободного полета (рис. 1).
Скорость падения семени vc в момент удара о дно борозды (без учета сопротивления воздуха) можно определить по формуле:
. , 4яи2Я . „
2gh + иа н---р2—( лЯ - со5 ас) .
(1)
где va - скорость посевного агрегата, м/с; R - радиус удаления присасывающих отверстий высевающего диска от его центра, м; ас - угол отклонения точки схода семян от вертикали, град; h - высота падения семени, м; 1с - шаг посева семян, м; z - число высевающих ячеек диска, шт.
Угол падения семени у определяется по выражению:
2ли„
у = агс!- агс^( -
Я сох а,.
*)
4тги-
/V
Я2 ям2 а,.
. (2)
Анализ выражений (1), (2) показывает, что параметры а, R и h заданы конструктивно, поэтому их можно принять величинами постоянными. Переменны параметры va и ю, тогда диапазон числовых значений скорости семени при соприкосновении с дном борозды имеет следующие значения: ^г=1,7...3,2 м/с, vсд =1,921.1,925 м/с. Таким образом, вертикальная составляющая скорости семени при падения на дно борозды практически не зависит от угловой скорости высевающего диска, а определяется только высотой падения и для сеялки СУПН составляет около 2 м/с. Горизонтальная составляющая, в основном, зависит от скорости сеялки, угловая скорость диска ю уменьшает ее, но не более чем на 10 %
Рис. 1. Схема полета семян в пропашных сеялках (типа СУПН).
Достижения науки и техники АПК, №02-2011
Рис. 2. Зависимость от высоты падения h при различной скорости посевного агрегата va: а) величины скорости семени vc; б) величины угла падения у.
Следовательно, при соприкосновении семени с дном борозды имеет место косой удар о почву со скоростью 2,6...3,8 м/с и углом падения 45°...55° относительно вертикали. Для исключения отскока семени от дна борозды необходимо проанализировать пути снижения его скорости при сходе с высевающего диска и уменьшения (приближения к нулю) угла падения у.
Анализ графиков (рис. 2), полученных из выражений (1) и (2), показал, что при прочих равных условиях добиться снижение скорости семени vc можно уменьшением высоты падения h, однако значение угла падения у при этом увеличивается.
Изменение высоты падения семян конструктивно ограничено, поэтому в конструкцию пневматического высевающего аппарата необходимо ввести дополнительный элемент (семяпровод). При этом высота установки оси высевающего диска останется неизменной.
Мы разработали функциональную схему (рис. 3) и изготовили усовершенствованный высевающий аппарат с семяпроводом.
Семяпровод представляет собой трубку 10 круглого сечения, которая крепится к высевающему аппарату через кронштейн 8 хомутом 9. Он имеет три участка: прямолинейный 11, криволинейный 12 и ускорительный 13. На участке 11 сходящее с высевающего диска семя укладывается на желобообразную внутреннюю поверхность и скользит по ней, как по наклонной плоскости, до участка 12. На участке
12 семя движется по криволинейной поверхности постоянного радиуса до тех пор, пока вектор скорости не приобретает горизонтальное направление. На участке 13 горизонтально движущееся семя с помощью воздушного потока разгоняется до скорости равной по величине скорости посевного агрегата и
тем самым обеспечивается нулевая скорость семени относительно почвы.
Для оптимизации параметров семяпровода и характеристик воздушного потока в ускорителе были проведены исследования, базирующиеся на теории планирования многофакторного эксперимента.
Выбор основных факторов, влияющих на параметры оптимизации (скорость семян на выходе из семяпровода) проводили на основе априорной информации, аналитических и поисковых исследований, а также с учетом условий эксплуатации посевных машин. Согласно результатам теоретических исследований на скорость семян на выходе из ускорителя семяпровода оказывают влияние: радиус размещения присасывающих отверстий Я, коэффициент трения семени о семяпровод 1, коэффициент парусности семян КП, угловая скорость высевающего диска ю , длина ускорителя семяпровода 13, скорость воздушного потока, подаваемого в ускоритель семяпровода vв.
Для проведения исследований мы выбрали: х1 -скорость воздушного потока, vв, подаваемого в нагнетательный участок и ускоритель 13 семяпровода (см. рис 3); х2 - длина ускорителя семяпровода, 13; х3 - угловая скорость высевающего диска, ю.
был выбран некомпозиционный трехуровневый план Бокса-Бенкина [4], позволяющий неизвестную функцию отклика Y=f(x1, х2, х3, ..., хп) описать уравнением регрессии второго порядка
(3)
где Ьд, Ь, Ь, Ь.. - коэффициенты регрессии; к - число факторов.
Результаты и обсуждение. Аналитические исследования движения семян по семяпроводу сводятся к расчету скорости семени V на рис. 3) на выходе из ускорительного участка 13 семяпровода, поиску аналитических выражений для ее определения, расчету фактических величин этой скорости для сеялки СУПН и анализа полученных результатов. Для определения искомого параметра теоретических исследований мы применили закон сохранения энергии семени, движущегося по семяпроводу:
Е+Е=Е +Е +А +А . (4)
п0 к0 пк кк тр св ' '
где Епд - потенциальная энергия семени, расположенного на высоте h от дна борозды, Дж; Ед0 кинетическая энергия семени, сходящего с вращающегося диска со скоростью v0, Дж; Екк, Епк - кинетическая и потенциальная энергии семени на выходе из ускорителя семяпровода, Дж; Атр и Асв - энергия на работу соответственно сил трения семени о поверхность семяпровода и сил сопротивления воздуха, Дж.
Этот закон справедлив для любого участка семяпровода, причем конечные значения Еп и Ек предыдущего участка - начальные значения этих показателей последующего участка.
Искомый параметр теоретических исследований скорость семени на выходе из ускорителя ус, которую можно определить по формуле:
О, =
2Кп13и; + (ик2 + 2 Кпи:
(5)
Рис. 3. Схема экспериментального усовершенствованного высевающего аппарата с семяпроводом: 1 - корпус высевающего аппарата, 2 - семенная камера, 3 - вал, 4 - высевающий диск, 5 - присасывающие отверстия, 6 - пластинчатый отражатель «лишних» семян, 7 - ворошилка, 8 - кронштейн, 9 - хомут, 10 - семяпровод, 11 - прямолинейный участок семяпровода, 12 - криволинейный участок семяпровода, 13 - ускорительный участок семяпровода.
Диапазоны варьирования факторов х1 и х2опреде-ляли аналитическим путем, они составили 8.20 м/с и 0,08.0,16 м соответственно. За основной (нулевой) уровень фактора х1 принято значение 14 м/с, интервал варьирования - 6 м/с, для х2 - 0,12 м и 0,04 м соответственно.
Фактор х3 характеризует изменение скорости вращения высевающего диска и для сеялок типа СУПН варьирует в пределах 2.4 рад/с. За основной уровень принято значение 3 рад/с с интервалом варьирования 1 рад/с.
В качестве параметра оптимизации нами принята скорость семени на выходе из семяпровода Ус, адекватно согласующаяся со скорость посевного агрегата.
Для проведения трехфакторного эксперимента 68 -------------------------------------------------
где КП - коэффициент парусности семян, м-1;
13 - длина ускорительного участка семяпровода, м; vв - скорость воздушного потока в ускорителе семяпровода, м/с; чк2 - скорость семени в конце криволинейного участка семяпровода, м/с, h3 - разность геодезических уровней конца криволинейного участка и внутренней поверхности на ускорительном участке, м; д - ускорение свободного падения, м/с2.
Полученные теоретические модели и закономерности позволяют сделать вывод, что применение ускорителя движения семян в конструкции семяпровода позволяет изменять скорость семени на выходе из семяпровода чс в заданных пределах. Наиболее значимый фактор управления скоростью семени на выходе из семяпровода чс - скорость воздушного потока в ускорителе vв, максимальное значение которой не превышает 20 м/с.
На основании предложенной методики с учетом значений и коэффициентов регрессии получена модель процесса высева семян кукурузы пневматическим высевающим аппаратом с семяпроводом, уравнение регрессии которой характеризует зависимость у от факторов х1, х2 и х3.
у=2,3633 + д,72д5х1 + 0,27791х2+д,1538х1х2-д,д433х21-д,д209х22+д,д13бх23 (6)
Адекватность математической модели проверена
Рис. 4. Зависимость скорости семян на выходе из семяпровода от скорости воздушного потока и длины ускорителя при постоянной угловой скорости высевающего диска ю =3 рад/с (х3= 0). критерием Фишера. 3
Анализ построенных на основании полученной модели поверхности отклика (рис. 4) и изолиний скорости семени на выходе из семяпровода (рис. 5) при
Рис. 5. Изолинии скорости семени на выходе из семяпровода при х3 =сопв1
постоянной угловой скорости высевающего диска ю =3 рад/с (х3 = 0) показал, что обеспечить необходимую скорость семени на выходе из ускорителя семяпровода (параметр оптимизации) можно сочетанием длины ускорителя и скорости воздушного потока.
Созданием скорости воздушного потока в семяпроводе 8 м/с (х1= -1) при длине ускорителя 0,16 м (х2 =+1) можно добиться скорости семян на выходе из ускорителя 2 м/с (что соответствует скорости движения агрегата около 7 км/ч). При такой же длине
ускорителя увеличить скорость семян до 3...3,2 м/с (что соответствует скорости движения агрегата около 11 км/ч) можно путем повышения скорости воздушного потока в ускорителе до 20 м/с (х1 = +1). Однако обеспечить значение х2 = 0,16 м можно только в конструкции отдельных пропашных сеялках (СУПП, УПС), для СУПН наиболее рациональное значения х2=0,12 м (что связано с конструкцией сошника). Тогда при рекомендуемой длине ускорителя 0,12 м и угловой скорости вращения высевающего диска 3 рад/с (х2 = 0) для обеспечения скорости семян 2 м/с необходимо создать скорость воздушного потока в ускорителе 12 м/с, а для скорости семян 3 м/с необходимо увеличить ее до 17 м/с.
Выводы. Таким образом, при посеве кукурузы сеялкой СУПН-8 со скоростью движения посевного агрегата более 1,2 м/с возникает отскок или значительные смещения (более 2 см) семян относительно места падения, что приводит к ухудшению их распределения по борозде и ухудшению урожайности культуры. Снизить величину отскока можно уменьшением высоты и угла падения семян (последний должен стремиться к нулю), то есть необходимо управлять процессом движения семян от высевающего аппарата до дна борозды по заданной траектории и с определенной скоростью путем введения в конструкцию высевающего аппарата семяпровода.
Разработана функциональная схема и конструкция высевающего аппарата с семяпроводом, имеющим ускоритель семян, которая позволяет выравнивать скорость семени на выходе из семяпровода со скоростью движения агрегата, что обеспечивает его безударную укладку на дно борозды.
Основные факторы, влияющие на процесс движения семян по семяпроводу, - скорость воздушного потока в ускорителе vв, длина ускорителя семяпровода I и угловая скорость вращения высевающего диска ю, из них наиболее значимый и свободно регулируемый - скорость воздушного потока в ускорителе.
Рациональные конструктивно-технологические параметры и режимы работы высевающего аппарата с семяпроводом для сеялки СУПН: длина ускорителя 13 = 0,12 м, угловая скорость вращения высевающего диска ю - 2,5.3 с-1, скорость воздушного потока в ускорителе vв - 18.20 м/с.
Разработанную конструкцию можно использовать, как при создании новых высевающих аппаратов сеялок точного высева, так и при модернизации серийных аппаратов путем незначительных конструктивных преобразований.
Литература.
1. Бондаренко П.А., Белашев Д.А., Кочемасов А.В. Технические средства для посева пропашных культур. // Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК: Сборник материалов международной науч.-практ. конфер./Под общ. Ред. Е.М. Зубрилиной. - Ч.1. - Ставрополь, 2006. - с.75-79
2. Бондаренко П.А. , Кочемасов А.В., Руднев А.В. и др. Технологии посева для сберегающего земледелия // Физикотехнические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе. - Ставрополь, 2005. - С. 386-390
3. Чичкин В.П. Овощные сеялки и комбинированные агрегаты: Теория, конструкция, расчет. - Кишинев: Штиинца, 1984. - 392 с
4. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.
EXPERIMENTAL STUDIES PLANTING DEVICE WITH VAS DEFERENS ACCELERATOR V.N. Chikildin, E.M. Zubrilina
Summary. The paper presents the rationale for improving the process of sowing seeds of cultivated crops serial pneumatic drills. A functional design and construction of a metering unit with the vas deferens, with the accelerator seeds, which provides seed velocity at the exit of the vas deferens equal to the speed of the unit. The results of theoretical and
experimental studies of a metering unit with a pneumatic drill vas deferens, which are justified on the basis of rational design parameters of the vas deferens and modes of a metering unit.
Key words: row crops, drill, drill tilled, sowing, sowing method, pneumatic sowing machine, vas deferens, the uniformity of distribution of seeds.
УДК 631.333.44
КОМБИНИРОВАННЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ВНУТРИПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ ГЕРБИЦИДОВ СОВМЕСТНО С ПОСЕВОМ КУКУРУЗЫ*
Т.С. БАЙБУЛАТОВ, кандидат технических наук, доцент
Дагестанская ГСХА E-mail: [email protected]
Резюме. Представлены устройство, принцип работы и результаты экспериментальных исследований комбинированного агрегата для внутрипочвенного внесения гербицидов совместно с посевом кукурузы. Установлено, что наилучшие результаты обеспечивает внутрипочвенное внесение гербицидов совместно с посевом на глубину бд...8д мм. При этом средняя высота растения кукурузы увеличивается, по сравнению с поверхностным внесением и заделкой дисковой бороной, на 7д мм, средняя длина початка - на 2д мм, масса 1ддд зерен - на 18,9 г, а прибавка урожая составляет 3,5 ц/га. Кроме того, благодаря исключению испарения более чем на 3д % снижается расход вносимого препарата.
Ключевые слова: комбинированный агрегат, гербициды, кукуруза, посев, почва.
В системе мероприятий, направленных на дальнейшее повышение урожайности сельскохозяйственных культур, одно из важнейших мест занимает проблема борьбы с сорной растительностью. Поэтому в последние годы в борьбе с сорняками большое внимание уделяют применению химических средств [1, 2, 3, 4].
Установлено, что внесение гербицидов в качестве самостоятельной операции не рационально. Его предпочтительно осуществлять одновременно с предпосевной или междурядной обработкой, посевом, вспашкой.
Применение гербицидов снижает засоренность посевов сельскохозяйственных культур на 80.95 %, значительно повышает урожайность, поэтому дополнительные затраты вполне окупаются прибавками уро-
*Иследования проведены при финансовой поддержке гранта Президента Республики Дагестан
жая. Однако в последние годы из-за увеличения их стоимости объем внесения химических средств защиты растений резко снизился [5].
Цель наших исследований - совершенствование технологии внесения гербицидов в почву совместно с посевом кукурузы.
Условия, материалы и методы. Мы предложили использовать комбинированный агрегат (см. рисунок), который за один проход выполняет предпосевную культивацию, внутрипочвенное внесение гербицидов и посев кукурузы. Он состоит из почвообрабатывающей и посевной частей, а также приспособления для внесения гербицида непосредственно в почву. Почвообрабатывающая часть выполнена в виде стрельчатых лап, установленных на раме агрегата с помощью стоек в два ряда по 9 шт. В первом ряду расположены лапы с шириной захвата 270 мм, во втором - 330 мм. Посевная часть составлена из секций сеялки СУПН-6 (СПЧ-6). Устройство для внесения гербицида включает рабочие органы в виде распылителей, смонтированных в объемных камерах культиваторных лап, и вспомогательное оборудование опрыскивателя ПОУ для подачи жидкости к распылителям, регулирования давления и расхода.
Вынос опорных колес вперед рамы позволяет лучше копировать рельеф поля и уменьшает нагрузку на навесную систему трактора, так как центр тяжести агрегата находится ближе к энергетическому средству.
совместно с посевом кукурузы: 1 - опорно-регулировочное колесо, 2 - рама, 3 - шкив привода насоса, 4 - эксгаустер, 5 - насос, 6 - штанг маркера, 7 - семенной бункер, 8 - подводящая трубка, 9 - стойка лапы, 10 - сошник, 11 - прикатывающее колесо.
