CC BY
16
УДК 631.331
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОШНИКА СО СВОДООБРАЗУЮЩИМИ КОСЫНКАМИ ДЛЯ ПОДПОЧВЕННО-РАЗБРОСНОГО ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; В. В. Шумаев, канд. техн. наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т.: (8412) 628 517, e-mail: [email protected]
В условиях всё более широкого применения ресурсосберегающих технологий посева зерновых культур предпочтение следует отдавать посевным машинам, выполняющим за один проход несколько технологических операций в соответствии с агротехническими требованиями. Наиболее актуально этот вопрос стоит в засушливых эрозийно-опасных зонах страны, к которым относится и Пензенская область, при этом в этих условиях необходимо обеспечивать качественный посев, в том числе заделку семян по глубине. В статье дано описание лабораторной установки для испытания сошника со сводообразующими косынками, а также приведены результаты лабораторных исследований, направленных на выявление оптимальных параметров сошника. Получены эмпирические зависимости для определения конструктивных и кинематических параметров сошника со сводообразующими косынками. Данная конструкция сошника позволит повысить равномерность распределения семян по глубине заделки в почву, что скажется на повышении урожайности зерновых культур.
Ключевые слова: сошник, сеялка, стрельчатая лапа, распределитель семян, сводооб-разующие косынки, семена, коэффициент вариации.
В технологии ресурсосберегающего земледелия подпочвенно-разбросной посев занимает важное место, так как он обеспечивает наилучшую равномерность распределения семян по глубине и площади рассева; совмещение предпосевной культивации с посевом; лучшее обеспечение растений продуктами питания и влагой; сокращение сроков посева, затрат труда и
энергии; уменьшение уплотнения почвы колесами машинно-тракторного агрегата, что ведёт к повышению урожайности зерновых культур и, как следствие, повышению рентабельности производства.
Поэтому исследования, направленные на повышение урожайности и снижение себестоимости зерна за счет совершенствования технологического процесса посева
Рис. 1. Схема лабораторной установки для определения равномерности распределения семян зерновых культур по площади рассева: 1 - система полиспастов; 2 - трос; 3, 8 - цепная передача; 4 - почвенный канал; 5, 7 - мотор-редуктор; 6 - редуктор;
9 - приводная тележка; 10 - навеска; 11 - бункер; 12 - высевающий аппарат; 13 - семяпровод; 14 - сошник стерневой сеялки; 15 - щит; 16 - пульт управления
а б
Рис. 2. Типы сводообразующих косынок
зерновых культур сеялками с сошниками для подпочвенно-разбросного посева, являются актуальными и практически значимыми для сельскохозяйственного производства.
В связи с этим при переходе к ресурсосберегающему земледелию, позволяющему существенно снизить трудовые и материальные затраты, большое значение приобретает возможность модернизации конструкции сошника для подпочвенно-разбросного посева с повышением равномерности распределения семян по глубине и площади рассева.
Для решения этой проблемы в ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» был разработан, изготовлен и испытан сошник для подпоч-венно-разбросного посева зерновых культур. В связи с этим были проведены лабораторные исследования с применением методики планирования эксперимента согласно ГОСТ Р 52778-2007 «Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки» на лабораторной установке (рис. 1) - почвенном канале, содержащем приводную тележку 9 с навеской 10. На последнюю монтируется экспериментальный сошник 14, к которому поочередно присоединяются сводообразующие косынки. Движение приводной тележки 9 осуществляется с помощью мотор-редуктора 5 посредством цеп-
ной передачи 3, системы полиспастов 1 и гибкого троса 2. Включение и отключение установки производится с пульта управления 16 оператором. Для приближения экспериментальных условий к реальным сошник на приводную тележку устанавливали таким образом, чтобы нижняя кромка лапы сошника почти касалась поверхности рассева. Поверхность рассева представляет собой липкую ленту, на которую нанесены учетные квадраты размером 5x5 см.
При этом на сошник поочерёдно устанавливались три различных типа (рис. 2) сводообразующих косынок: с плоскими крыльями; с крыльями, выполненными в виде цилиндрической поверхности; с крыльями выполненными в виде части пирамиды с наклоном крыльев 25 град. к горизонту. При этом длина и ширина всех рабочих органов была одинаковой.
Сошник сеялки-культиватора со сводо-образующими косынками типа в (рис. 2) выполнен в соответствии с патентом № 2399187 от 20.09.2010 г.
С целью выявления оптимального типа сводообразующей косынки был проведен однофакторный эксперимент. В соответствии с ОСТ 70.5.1-82 и методикой Н. И. Лю-бушко за критерии равномерности распределения семян по площади рассева были приняты коэффициент вариации (у,%) и процент учетных квадратов с Ы-ым числом
Таблица 1
Частота появления участков и семян при использовании сошника с разными типами сводообразующих косынок
в
Количество семян в квадрате Тип сводообразующих косынок
а б в
Частота распределения Частота распределения Частота распределения
участков, Ри,% семян, Би % участков, Р|2,% семян, Б|2 % участков, Р|3,% семян, Б|3 %
0 3,5 0 2,7 0 3,0 0
1 40,2 22,9 40,5 23,1 39,0 23,2
2 43,5 48,9 47,3 53,9 50,5 60,0
3 5,8 19,7 3,8 6,5 9,5 08,1
4 3,0 6,8 2,2 5,1 1,3 2,9
5 1,5 4,2 1,8 5,0 1,0 2,9
6 1,0 3,4 1,0 3,4 0,5 1,9
7 0,7 2,9 0,7 3,0 0,2 1,0
8 0,2 1,1 - - - -
Итог 1 1 1 1 1 1
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 71
01194367« 01234567 0 1 3 9 4 5 6 7
Копмчггоо ((мн н| учкпсн ШТ. Нплкчеьаво [«мяк нл ластик, шг. ^оличгпн ^мян ШТ.
а) б) в)
— частота распределения участков ----частота распределения семян
Рис. 3. Полигоны распределения частот появления участков и семян сошников со сводообразующими косынками, выполненными в виде: а - плоских крыльев; б -цилиндрической поверхности; в - части пирамиды
семян. Данные проведенных экспериментов, которые подверглись обработке, в виде вероятностных кривых распределения семян по площади рассева в зависимости от вида сводообразующих косынок представлены на рисунке 3. По оси абсцисс указано количество семян в учетных квадратах 5x5см, а по оси ординат - частоты их появления в процентах. Результаты опытов, характеризующие работу сошника со сводообразующими косынками, представлены в таблице 1.
Из данных табл. 1 и рисунка 3 видно, что допустимое количество пустых квадратов отмечено при использовании сошников со всеми типами сводообразующих косынок, частоты которых соответственно равны 3,5, 2,7 и 3,0 % при максимально допустимой - 25 %. Наилучшие показатели имеет сошник со сводообразующими косынками типа в. Коэффициент вариации распределения семян (табл. 2) сошника со сводообразующими косынками типа в составляет 51,4 % с относительной ошибкой сред-неквадратического отклонения 2,5 %, час-
тота появления пустых квадратов (табл. 1) составляет 3 %, а число квадратов с двумя семенами составляет 50,5 %. Кроме того, суммарная частота квадратов с числом семян 1...3 равна 90 %, то есть больше половины учетных квадратов находятся в интервале среднего арифметического значения т=1,68 (табл. 2). Таким образом, для дальнейших исследований целесообразно использовать сошник со сводообразующи-ми косынками типа в.
С целью выявления оптимальных параметров сводообразующей косынки типа в были проведены поисковые опыты по однофакторному эксперименту. За критерий оптимизации угла наклона крыльев и высоты установки сводообразующей косынки принимали коэффициент вариации (у,%) распределения семян по площади рассева.
По результатам обработки опытных данных строились графики (рис. 4) зависимостей распределения семян по площади рассева от угла наклона крыльев сводооб-разующих косынок (р), поступательной
Таблица 2
Расчётные показатели, характеризующие работу сошников с разными типами сводообразующих косынок
Тип сводо- Показатель
образую- Среднее Среднее квад- Коэффициент Абсолютная Относительная
щей арифметиче- ратическое от- вариации ошибка сред- ошибка сред-
косынки ское число зе- клонение ^П, % него арифме- него арифме-
рен на участке От, шт. тического от- тического от-
тср, шт. клонения т клонения б,%
а 1,78 1,119 62,0 0,056 0,031
б 1,75 1,040 59,0 0,052 0,029
в 1,68 0,860 51,4 0,043 0,025
скорости движения сошника (\/с) и высоты установки сводообразующих косынок (Л), при этом изменялся только один параметр, а остальные оставались постоянными.
70 -я 1 65 Я ^ 3 м* 60 Я н 15 55 3 Я 3 ■а. 50 •ея м 45
/
0 15 20 25 30 35 Угол наклона крыльев , [1 град
а
Скорость сошника. Ус, м/с
Рис. 4. Зависимость распределения семян
по площади рассева (V %) от: а) угла наклона крыльев сводообразующих косынок (в); б) поступательной скорости сошника (/с); в) высоты установки сводообразующих косынок (Л)
В результате обработки опытных данных была выявлена корреляционная зависимость коэффициента вариации (V %) от угла наклона крыльев сводообразующих косынок (р), скорости движения сошника (/с) и высоты установки сводообразующих
косынок (Л), выраженная уравнениями параболической функции:
V (в)= 78,94-2,663 р+0,066р2, (1)
^/с)= 215,8-175,5р+46,87р2, (2)
^Л)= 54,97-0,787 р+0,53р2. (3)
При этом коэффициент корреляции составил: Р (в) = 0,911; Р (/с) = 0, 918; Р (Л) = 0,615.
Анализируя полученные графики (рис. 4), можно сделать вывод, что оптимальный угол наклона крыльев сводообразующих косынок (в) будет составлять 18...23 град., при этом коэффициент вариации не будет превышать 53 %, оптимальная поступательная скорость сошника (/с) будет составлять 1,8.2,0 м/с, при этом коэффициент вариации не будет превышать 52 %, оптимальная высота установки сводообра-зующих косынок (Л) будет составлять 4.10 мм, при этом коэффициент вариации не будет превышать 52 %.
Таким образом, следует принять следующие конструктивно-кинематические параметры сошника со сводообразующими косынками: угол наклона крыльев сводообра-зующих косынок р = 18.23 град., поступательная скорость сошника Ус = 1,8.2,0 м/с, высота установки сводообразующих косынок И = 4.10 мм.
Сошники со сводообразующими косынками для подпочвенно-разбросного посева, выполненные с данными конструктивными параметрами, будут установлены на сеялке ССВ-3.5 и испытаны в полевых условиях.
Литература
1. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников, В. Р. Алешкин, П. М. Рощин. - Л.: Колос, 1980. -167 с.
2. ОСТ 10.5.1-2000. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей.
3. Ларюшин, Н. П. Лабораторные исследования сошника сеялки-культиватора с бо-роздообразующим рабочим органом / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев // Нива Поволжья. - 2008. - № 3. - С. 32-33.
4. Посевные машины. Теория, конструкция, расчёт: монография / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев и др. - М.: Росинформ-агротех, 2010. - 292 с.
5. Старцев, И. В. Графоаналитический расчёт эксплуатационных показателей пахотных агрегатов / И. В. Старцев, Д. Г. Горбань, Д. И. Лысенков // Вестник СГАУ. - 2006. -№ 1. - С. 49-50.
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 73
6. Ильин, С. Г. Разработка и внедрение энергосберегающих технологий возделывания яровой пшеницы в условиях юго-востока Западной Сибири / С. Г. Ильин // Аграрный вестник Урала. - 2008. - № 4. - С. 64.
7. ГОСТ Р 52778-2007. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки. - М.: Изд-во стандартов, 2007. - 28 с.
8. Пат. РФ № 2399187, МПК А01С 7/20. Сошник для разбросного высева семян и удобрений / Н. П. Ларюшин, С. А. Сущев, В. В Шумаев и др. // № 2009107438/12; заявлено 02.03.2009; опубл. 20.09.2010, бюл. № 26. - 9 с.
9. Ларюшин, Н. П. Сеялка сплошного высева с комбинированными сошниками / Н. П. Ларю-шин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - № 2. - С. 11-12.
10. Ларюшин, Н. П. Сеялка с комбинированными сошниками / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев,
B. В. Шумаев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 5. - С. 9-10.
11. Теоретические и экспериментальные исследования процесса посева семян зерновых культур комбинированным сошником сеялки-культиватора. Теория, конструкция, расчет: монография / Н. П Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев. - Пенза: РИО ПГСХА, 2012. - 125 с.
12. Косолапов, В. В. Результаты экспериментальных исследований посевной секции с опытной сошниковой группой / В. В. Косолапов // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2013. - № 2(22). -
C. 106-111.
13. Юнусов, Г. С. Исследование работы комбинированного агрегата для поверхностной обработки почвы перед посевом / Г. С. Юнусов, Ю. А. Кропотов, А. В Майоров // Вестник Казанского ГАУ. - 2012. - № 4(26). - С. 91-93.
14. Результаты лабораторных исследований высевающего аппарата / Н. П. Ларюшин, В. Н. Кувайцев, С. Д. Загудаев и др. // Фундаментальные исследования. - 2013. -№ 10. - С. 140-144.
15. Шумаев, В. В. Комбинированный агрегат для посева и обработки почвы с новыми сошниками / В. В. Шумаев // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2012. -С. 105-108.
16. Шумаев, В. В. Посевные машины для ресурсосберегающих технологий в растениеводстве / В. В. Шумаев, А. В. Бучма // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2012. -С. 108-109.
17. Теоретические и экспериментальные исследования новых рабочих органов сеялки: Теория, конструкция, расчет: монография / Н. П Ларюшин, В. Н. Кувайцев, А. В. Шуков, В. В. Шумаев. - Пенза: РИО ПГСХА, 2013. - 184 с.
UDK 631.331
LABORATORY TESTING THE OPENER WITH ARCH-FORMING GUSSET PLATES FOR SUBSOIL BROADCASTING SOWING OF GRAIN CROPS
N. P. Larushin, doctor of technical sciences, professor;
V.V. Shumayev, candidate of technical sciences, assistant professor
FSBEE HPT «Penza SAA», Russia, telephone: (8412) 628 517, e-mail: shumaev. [email protected]
The article deals with planting machines and implements performing several operations at one time. Nowadays, in the conditions of widespread use of resource-saving planting technologies in grain production preference should be given to the planting machines performing several technological operations at one time in accordance with the agro-technical requirements. This problem is vey actual in the arid erosion-prone areas of the country, which include Penza region, and in these conditions it is necessary to provide quality sowing, including embedding of seeds in depth. The article gives the description of the laboratory unit for testing an opener with arch-forming gusset plates. Also, the results of laboratory tests aimed at the determination of optimal parameters of the opener are given in the article. The empirical dependences for determination of design and kinematic parameters of the opener with arch-forming gusset plates have been obtained. This design of the opener will improve the uniformity of the distribution of seeds for planting depth in the soil that will provide the increase of grain yields.
Key words: opener, planting machine, sweep clutch, seeds distributer, arch-forming gusset plates, seeds, variation coefficient.
References:
1. Melnikov, S. V. Planning the experiment in agricultural research processes / S.V. Melnikov, V. P. Aleshkin, P. M. Roshchin. Leningrad: Kolos, 1980. - 167 p.
2. OST 10.5.1-2000. Testing agricultural machinery. Planting machines. Methods of evaluation of functional parameters.
3. Larushin, N. P. Laboratory testing of the opener-cultivator with furrow-forming working body / H. P. Larushin, A.V. Machnev, V.V. Shumayev // Niva Povolzhya. - 2008. - № 3. - P. 32-33.
4. Planting machines Theory, design, calculation: monograph / H. P. Larushin, A.V. Machnev, V.V. Shumayev et.al. - Rosinformagrotech, 2010. - 292 p.
5. Startsev, I.V. Graphic-analytical calculation of the performance of the ploughing units / I.V. Start-sev, D.G. Gorban, D.I. Lysenkov // SSAU Vestnik. - 2006. - № 1. - P. 49-50.
6. Ilyin, S.G. Development and introduction of energy saving technologies of cultivating spring wheat in the conditions of the South-East of Western Siberia / S.G. Ilyin // Agrarian Vestnik Urals. -2008. - № 4. - 64 p.
7. GOST R 52778-2007. Testing agricultural machinery. Methods of operational and technological assessment. - M: Publishing house of standards, 2007. - 28 p.
8. Pat. The Russian Federation № 2399187, IPC AS 7/20. The opener for broadcast seed sowing and fertilizers spreading / N.P. Larushin, S. A. Sushchov, V.V. Shumayev et.al. // No. 2009107438/12; applied 02.03.2009; publ. 20.09.2010, bul. № 26. - 9 p.
9. Larushin, N. P. The planter of continuous sowing with combined openers / N.P. Larushin, A. V. Machnev, V.V. Shumayev // Tractors and agricultural machines. - 2011. - № 2. - P. 11-12.
10. Larushin, N. P. Planter with combined openers / N.P. Larushin, A.V. Machnev, V.V. Shumaev // Mechanization and electrification of agriculture. - 2011. - № 5. - P. 9-10.
11. Theoretical and experimental research of the process of planting seeds of grain crops with the combined opener of the planter-cultivator. Theory, design, calculation: monograph / H. P Larushin, A.V. Machnev, V.V. Shumaev. - Penza: EPD, PSAA, 2012. - 125 p.
12. Kosolapov, V.V. The Results of experimental studies of the sowing section with experimental opener group / V.V. Kosolapov // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. - 2013. - № 2(22). -P. 106-111.
13. Yunusov, G.S. Testing the operation of the combined unit for the surface treatment of the soil before sowing / G. S. Yunusov, Yu. A. Kropotov, A. V. Mayorov // Vestnik of Kazan SAU. - 2012. - № 4(26). - P. 91-93.
14. The laboratory results of the sowing apparatus / N.P. Larushin, V. N. Kuvaitsev, C. D. Zagu-dayev et.al. // Fundamentalnyje issledovaniya. - 2013. - № 10. - P. 140-144.
15. Shumayev, V.V. Combined unit for seeding and tillage with new openers / V.V. Shumayev // Contribution of young scientists to the innovative development of the AIC of Russia: materials of the all-Russian scientific-practical conference. - Penza: EPD, PSAA, 2012. - P. 105-108.
16. Shumayev, V.V. Planting machines for resource-saving technologies in plant production / V.V. Shumayev, V. A. Buchma // Contribution of young scientists to the innovative development of the AIC of Russia: collection of materials, minerals all-Russian scientific-practical conference. - Penza: EPD, PSAA, 2012. - P. 108-109.
17. Theoretical and experimental studies of new working bodies of the drill: Theory, design and function, calculation: monograph / H. P Larushin, V. N. Kuvaitsev, A. C. Chukov, V.V. Shumayev. -Penza: EPD, PSAA, 2013. - 184 p.
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 75
