CC BY
48
3. Larushin, N. P. Modern sowing machines: textbook / N. P. Larushin. - Penza: EPD PSAA, 2007. -100 p.
4. Larushin, N. P. Technologies and machines complexes in crop production / N. P. Larushin. -Penza: EPD PSAA, 2016. - 167 p.
5. Copyright certificate of the USSR No. 1273006 A1, IPC A01C 7/20 Coulter / V. A. Nasonov, M. S. Khomenko, V. A. Zyryanov, I. I. Zaitsev - publ. 30.11.1986. Bull. No. 44
6. RF patent № 2435356 C1, IPC A01C 7/20 (2006.01) Opener / S. A. Ivzhenko, V. A. Peretyatko, A. Ye. Sarsenov, publ. 10.12.2011. Bull. No. 34
7. RF patent № 2224401 C1, IPC A01C 7/20 (2006.01) Opener / S.A. Ivzhenko, D. V. Bokov, Ye. N. Pleshkov - publ. 27.02.2004
8. RF patent № 2427124 C1, IPC A01C 7/20 (2006.01) Opener / V. V. Timurkhonov, D. N. Rad-nayev, I. F. Lobanov, S. N. Prokopyev, publ. 27.08.2011. Bull. No. 24
9. Certificate of utility model RF No. 37904 U1, IPC A01C 7/20 (2006.01) Opener and apparatus for seeding / R. I. Ibragimov, publ. 20.05.2004
10. RF patent № 2237396 C2, IPC A01C 7/20 (2006.01) Disk opener / V. F. Klyuster, Yu.V. Elagin, M. S. Chekusov publ. 10.10.2004
11. Klenin, N. I. Agricultural and reclamation machines / N. I. Klenin, V. A. Sakun. - M.: Kolos, 1994. - 751 p.
12. GOST 26244-84. Pre-sowing soil tillage. Quality requirements and methods of determination. - 1p.
13. RF patent № 2125359 C1, MPC A01C7/20 (2006.01) Opener battery / A. C. Putrin, E. A., Tsi-bart, Ye. V. Bolshakov, publ. 27.01.1999. Bull. No. 28
14. Copyright certificate of the USSR No. 1688796 A1, IPC A01C 7/20 Opener / A. P. Kolomiets, publ. 07.11.1991. Bull. No. 41
15. Theoretical and experimental research of new working bodies of the planter: theory, design, calculation: [monograph] / N. P. Larushin [et al.]. - Penza: EPD PSAA, 2013. - 184.
16. Laryushin, N. P. Theoretical and experimental studies of the process of sowing seeds of grain crops with combined opener of cultivator-planter: theory, design, calculation: monograph / N. P. La-rushin, A. V. Machnev, V. V. Shumayev. - Penza: EPD PSAA, 2012. - 125 p.
17. Larushin, N. P. Theoretical bases of calculation of the working bodies of sowing machines / N. P. Larushin, A. V. Shukov, V. V. Shumayev. - Penza: EPS PSAA, 2016. - 228 p.
УДК 631.331
МОДЕРНИЗАЦИЯ СОШНИКОВОЙ ГРУППЫ ЗЕРНОВОЙ СЕЯЛКИ ДЛЯ ПОДПОЧВЕННОГО РАССЕВА СЕМЯН
П. А. Емельянов, В. А. Овтов
ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, Россия, т. 8 (8412) 62-85-79, e-mail: [email protected]
А. Г. Аксенов, А. В. Сибирев
ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Россия
Одним из основных агротехнических требований при возделывании зерновых культур является оптимальное по густоте и равномерности размещение семян по площади посева, что обеспечивает в дальнейшем равномерный рост и развитие растений и повышение урожайности культур. Основные способы посева, осуществляемые зерновыми сеялками, - рядовой и подпочвенно-разбросной (разбросной). По данным исследований разбросной способ посева дает возможность повысить урожайность зерновых культур в среднем на 10...20 % по сравнению с рядовым способом. Поэтому разработка и внедрение в производство устройств для разбросного способа посева являются весьма актуальными. Авторами работы предлагается конструкция сошника для подпочвенного разбросного посева семян зерновых культур, позволяющего повысить равномерность распределения семян по площади посева, с обоснованием его конструктивных и технологических параметров с установкой его на сеялке-культиваторе типа СЗС-2,1.
Ключевые слова: зерно, подпочвенно-разбросной рассев, агротехнические требования, урожайность, сеялка, сошник, параметры технологические и конструктивные.
Введение.
Проблема повышения качества посева сельскохозяйственных культур объясняется важностью этой операции для увеличе-
ния урожайности зерна и внедрения в производство энергосберегающих технологий за счет использования новых разработок посевных машин и их составляющих.
Нива Поволжья № 2 (43) май 2017 61
Одним из перспективных направлений внедрения новых или модернизированных посевных машин является использование сеялок-культиваторов для подпочвенно-разбросного посева, позволяющих равномерно распределять семена по площади рассева, устранять разрывы во времени между отдельными технологическими операциями и сократить сроки посева [1-5].
Однако сошниковая группа для разбросного посева сеялок-культиваторов требует их модернизации.
В подготовленной работе предложено устройство сошника, разработанного в Пензенской ГСХА (патент № 2562535) [6] и предназначенного для подпочвенно-раз-бросного посева семян зерновых культур с использованием его на сеялке-культиваторе типа СЗС-2,1, дано обоснование технологических и конструктивных параметров предлагаемого устройства. Сеялка-культиватор СЗС-2,1 предназначена для посева зерновых культур с одновременным подрезанием сорняков, внесением в подпочвенный слой гранулированных удобрений и прикатыванием почвы на стерневых фонах в районах с почвами, подверженными ветровой эрозии [7].
Конструкция и результаты исследований.
Сошник для подпочвенного разбросного посева семян содержит стрельчатую лапу 1 (рис. 1), к которой приварен семяпровод 2, заканчивающийся внизу отражателем-накопителем 3 с криволинейной поверхностью и с приподнятым сходом, распределитель семян 4, приваренный к сошниковой лапе и имеющий на верхней поверхности направляющие канавки 5 для равномерного распределения семян по всей ширине сошниковой лапы, расположенного под углом ф к горизонту в пределах угла трения качения. Внутрь семяпро-
вода вставлена смягчающая удар семян втулка 6 из эластичного материала, уменьшающая количество травмированных семян при движении их по семяпроводу. К передней части сошника приварен кронштейн 7 для крепления его на сеялку.
Работа сеялки с установленными на ней сошниками для подпочвенного разбросного посева семян происходит следующим образом.
При движении сеялки сошник (рис. 1), закрепленный на посевной секции, заглубляется в почву и одновременно в семяпровод 2 подаются семяна. Перемещаясь вниз они достигают отражателя-накопителя семян 3 и с него осыпаются на распределитель семян 4. Попадая в направляющие канавки 5, семена транспортируются по ним за счет наклона распределителя к горизонту, а также сил инерции, тяжести и трения к сходу распределителя 4 [6, 8].
Во время движения семян по семяпроводу к распределителю они соударяются со стенками семяпровода и отражателем и могут травмироваться (микротрещины, сколы), что ведет к снижению урожайности возделываемой культуры.
С целью снижения травмирования семян в семяпровод вставлена втулка 6 из эластичного материала, а отражатель-накопитель семян 3 выполнен по криволинейной поверхности с несколько приподнятым сходом. Это позволяет семенам в начальный момент падения их на отражатель накапливаться на нем и снижать импульс ударов последующих падающих семян, осыпаясь с него на распределитель семян 4 без травмирования. Для выравнивания и необходимого уплотнения участка (ложа семян) задняя часть распределителя 4 (его нижняя сторона) на 1-2 мм расположена ниже плоскости резания стрельчатой лапы 1.
Рис. 1. Сошник для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур
После прохода сошника разрыхленная почва засыпает семена, а прикатывающий каток уплотняет почву.
В результате описанного достигается высокая степень равномерности посева семян по ширине сошника и глубине их заделки, значительно снижается травмирование семян, что позволяет повысить урожайность возделываемой культуры до 1020 %.
Для обоснования разработанной конструкции сошника были выполнены некоторые технологические и конструктивные расчеты: ширина захвата, расстановка рабочих органов на сеялке, угол раствора лапы, расчет лапы культиватора на прочность.
Ширину захвата В сеялки-культиватора для сплошного разбросного посева выбирают исходя из тягового усилия трактора Рт [9, 10]:
ч '
где q - удельное сопротивление, Н/м; В -ширина захвата сеялки, м (2,1);
т] - коэффициент использования тягового усилия трактора (т = 0,8-0,95).
Удельное сопротивление сеялки СЗС-2,1 и катка по справочным данным [9] составляют соответственно 2,6 кН/м и 1,6 кН/м, следовательно, удельное сопротивление и тяговое усилие модернизированного агрегата получатся:
кн
ц 2,Ь + 1,6 = 4,2
Вс-
м
р = 7
4,2 - 2,1 0,9ь
= Я ,2 кн.
Определяем нагрузку F1, приходящуюся на один сошник сеялки:
„ Р
Р - т
где п - количество сошников.
1г02кн.
1 9 '
Лапа сошника действует на почву как клин с углом а (угол подъема), создавая в ней сжимающие и сдвигающие напряжения. Угол 2у между режущими лезвиями лапы в горизонтальной плоскости называют углом раствора (рис. 2).
От значения угла у зависит качество выполняемой лапой работы. На рыхлых клейких почвах часто наблюдается обволакивание лапы землей и потери устойчивости хода культиватора. Обволакивание наблюдается также при больших значениях
угла у [11]. При этом вырванные из почвы стебли и корни сорняков начинают двигаться вместе с лапой и при дальнейшем движении обволакивание все больше увеличивается, через определенное время лезвие лапы теряет способность перерезать сорняки, что ведет к нарушению аг-ротребований обработки почвы.
Рис. 2. Схема сил, действующих на лапу сошника
Для определения значения угла у рассмотрим силы, приложенные к лапе культиватора во время ее движения в почве при подрезании сорняков (рис. 2). Как видно из рисунка, на лезвие действуют следующие силы: сила трения F1, нормальная сила М1, результирующая сила сопротивления движению R и составляющая силы Мт, стремящаяся продвинуть стебель сорняка вдоль лезвия.
Для резания сорняков со скольжением по лезвию необходимо выполнения условия [12]
где F=N■tgр=R■siny■tgр, Н;
NT=R■cosр, Н;
р - угол трения сорняка по лезвию лапы, град;
f - коэффициент трения сорняка по лезвию лапы.
После преобразования выражения (1) получим
К -£гпу ■ ъК ■ соек, или tgy<1/tgр = ^др = tg (90°-р), тогда у = 90°-р.
Так как угол ф зависит от вида и состояния почвы (рыхлая, сухая, песчаная, черноземная), то угол 2у, естественно, будет колебаться в широких пределах - 55°-80° [10, 12].
Нива Поволжья № 2 (43) май 2017 63
Для обеспечения полного подрезания сорняков, предотвращения забивания и устранения опасности пропуска засеваемой площади лапы сошников расставляют в два ряда (рис. 3) с некоторым перекрытием ДЬ, значение которого выбирают из условия [13]
(2)
где L — расстояние между передней и задней лапами;
5 - угол случайного отклонения сеялки от прямой линии (5 = 7...9°).
Рис. 3. Схема расстановки рабочих органов
Необходимое расстояние L определяют по выражению ! __
где ср1 - угол трения сорняка по лезвию лапы, град (р 1= 25°);
у-угол раствора лапы, град (у = 35°).
После подстановки существующих опытных и расчетных значений ф, ф1, В, L в формулы (1), (2), (3) получаем следующее: у» 55...80°, L=380-420 мм, ДЬ=40-50 мм.
Расстояние между лапами в ряду определяется по формуле
где Ь - ширина захвата лапы культиватора, Ь=320 мм.
Вж = з-32о-з БО = 810мм .
В процессе работы предложенного рабочего органа сеялки, на стойку сошника, расположенного перпендикулярно направлению движения, действует некоторое усилие, стремящееся его изогнуть в поперечном направлении (рис. 4).
При этом находим значения величины максимального изгибающего момента Мтах [11]:
М
РТШ.Л"
где F - сила, действующая на стойку, F = 1020 Н; Н - длина стойки, Н=0,5 м.
Мтах = 103(1 0,5 = 51о 1о3 Н ■ мм,
Условие прочности при изгибе [14, 15]:
М,;
где отах - величина нормального напряжения, МПа;
Мтах - максимальный изгибающий момент, Н-мм;
№х - момент сопротивления сечения при изгибе, мм3;
[о] - допускаемые напряжения, МПа.
.Л^/отах
Рис. 4. Схема нагружения стойки
где от - предел текучести; для Стали 30 ог=300 МПа [15];
п - коэффициент запаса прочности при переменной нагрузке принимаем п=2,5 [15].
= 120 МПа.
Момент сопротивления сечения (при d = 60 мм, d1=50 мм) при изгибе для стойки в виде трубы будет равен
Максимальные напряжения в стойке
будут равны
<^язг^5104бГ = 48,7МПа-
Так как условие прочности выполняется, то размеры стойки сошника по конструктивным соображениям оставляем прежними.
Выводы.
В результате исследований были определены технологические и конструктивные параметры: расстояние между лапами рабочих органов на сеялке L, угол раствора лапы у, необходимая величина перекрытия ДЬ, и выполнен расчет на прочность стойки сошника.
Литература
1. Адуов, М. А. Обоснование параметров сошника сеялки для подпочвенного разбросного посева / М. А. Адуов, С. А. Нукушева // Вестник науки Казахского АТУ им. С. Сейфуллина. - 2011. -№ 2 (69). - С. 114-122.
2. Михальцов, Е. М. Обоснование параметров распределителя семян сошника сеялки для подпочвенного разбросного посева зерновых: дис.... канд. техн. наук / Е. М. Михальцов. - Новосибирск, 2001. - 178 с.
3. Теоретические исследования сошника с направителем распределителя семян пневматической сеялки культиватора / Н. П Ларюшин, В. А. Мачнев, А. В. Мачнев и др. // Нива Поволжья. -2012. - № 4. - С. 57-64.
4. Теоретические исследования комбинированного сошника для разноуровневого внесения удобрений и посева семян / Н. П Ларюшин, В. Н. Кувайцев, А. В. Бучма, В. В. Шумаев // Нива Поволжья. - 2014. - № 1. - С. 82-88.
5. Мачнев, А. В. Влияние поперечных смещений комбинированного сошника на качество посева / А. В. Мачнев // Нива Поволжья. - 2014. - № 4. - С. 41-44.
6. Патент РФ № 2562535, МПК А01 С11/02. Сошник для подпочвенного разбросного посева / П. А. Емельянов, В. А. Овтов, А. Г. Аксенов, А. В. Сибирев, Д. М. Матвеев. - № 201406050/13; заяв. 18.02.14; опубл. 10.09.15, Бюл. № 25.
7. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Сеялка-культиватор зерновая стерневая СЗС-2,1. Целиноград. - 1985. - 27 с.
8. Подпочвенно-разбросной посев зерновых культур / П. А. Емельянов, В. А., Овтов, Д. М. Матвеев и др. // Сельский механизатор. - 2016. - № 5. - С. 16.
9. Босой, В. С. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин: учебник для вузов сельскохозяйственного машиностроения / В. С. Босой, О. В. Верняев, И. И. Смирнов и др.; под ред. В. С. Босого. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977. - 568 с.
10. Долгов, И. А. Машины и орудия для обработки почвы, посева, посадки сельскохозяйственных растений и ухода за ними / И. А. Долгов. - Т. 3. - Кн.1. - Ч.1. - Зерноград: ФГБОУ ВО АЧГАА, 2011. - 544 с.
11. Гильштейн, П. М. Почвообрабатывающие машины и агрегаты / П. М. Гильштейн, Д. З. Стародинский, М. З. Цимерман. - М.: Машиностроение, 1969. -192 с.
12. Сельскохозяйственные машины. Теория и технические процессы / Б. К. Турбин, А. Б. Лурье, С. М. Григорьев и др.; под ред Турбина Б. Г. - Изд. 2, перераб. и доп., - М.: Машиностроение, 1967. - 584 с.
13. Крючин Н. П. Посевные машины. Особенности конструкций и тенденции развития: учебное пособие / Н. П. Крючин. - Самара: РИЦ СГСХА, 2009. - 176 с.
14. Овтов, В. А. Сопротивление материалов: учебное пособие для самостоятельной работы студентов заочного отделения / В. А. Овтов. - Пенза: РИО ПГСХА, 2014. - 107 с.
15. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т. Т.1. / В. И. Анурьев; под ред. И. Н. Жестковой. - 9-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2006. - 928 с.
Нива Поволжья № 2 (43) май 2017 65
UDK 631.331
MODERNIZATION OF OPENER GROUP OF GRAIN SEEDING MACHINE FOR SUBSOIL SEED SOWING
P.A. Yemelyanov, V.A. Ovtov, FSBEE HE Penza SAU, Russia, t.: 8 (8412) 62-85-79, e-mail: [email protected]
A. G. Aksenov, A. V. Sibiryov FSBSE FSAC VIM, Moscow, Russia
One of the basic agronomic requirements for cultivation of grain crops is the optimal density and uniformity of the of seeds distribution in the sowing area, which provides further growth and development of plants and increase of crop yields. The main methods of sowing with seed drills - the row and subsoil-broadcast (broadcast). According to research broadcast method of sowing can increase the yield of grain crops by 10...20 % compared with the row method of sowing. Therefore, the development and introduction of a device for broadcast method of sowing is very important. The authors proposed a design of the opener for subsoil broadcast seeding of grain crops, which allows to increase the uniformity of seeds distribution in the sowing area, with reasoning its design and process parameters with its mounting on the seeder-cultivator type SZS- 2,1.
Key words: grain, subsoil broadcast sowing, agro-technical requirements, yield productivity, seeder, opener, technological and construction parameters.
References:
1. Aduov, M. A. Reasoning for the parameters of the runner in seeding machine for subsoil broadcast seeding / M. A. Aduov, S. A. Nukusheva // Vestnik of science of Kazakh ATA in the name of S. Seifullin. - 2011. - № 2 (69). - P. 114-122.
2. Mihaltsov, Ye. M. Reasoning for the parameters of the seeds distributor in the opener of the seeding machine for subsoil broadcast sowing grain crops: dis.... cand. tech. sciences / Ye. M. Mikhalt-sov. - Novosibirsk, 2001. - 178 p.
3. Theoretical studies of the opener with the guide of the seeds distributor in the pneumatic seeder cultivator / N. P Laryushin, V. A. Machnev, A. V. Machnev et al. // Niva Povolzhya. - 2012. - No. 4. - P. 57-64.
4. Theoretical examining of a combined opener for different levels of fertilizer application and seed sowing / N. P Laryushin, V. N. Kuvaitsev, A.V. Buchma, V. V. Shumayev // Niva Povolzhya. - 2014. -No. 1. - P. 82-88.
5. Machnev, A. V. Influence of transverse displacement of the combined opener on the quality of sowing / A. V. Machnev // Niva Povolzhya. - 2014. - No. 4. - P. 41-44.
6. RF Patent № 2562535, IPC A01 C11/02. The opener for subsoil broadcast seeding / P. A. Emelyanov, V. A. Ovtov, A. G. Aksenov, A. V. Sibiryov, D. M. Matveyev. - No 201406050/13; appl. 18.02.14; publ. 10.09.15, bull. No. 25.
7. Technical description and manual. Seeder-cultivator for stable grain sowing SZS-2,1. Tselino-grad. - 1985. - 27 p.
8. Subsoil-broadcast sowing of grain crops / P. A. Emelyanov, V. A., Ovtov, D. M. Matveyev et al. // Selsky mekhanizator. - 2016. - No. 5. - 16 p.
9. Bosoy, V. S. Theory, design and calculation of agricultural machines: textbook for universities of agricultural machinery / V.S. Bosoy, O. V. Vernyayv, I. I. Smirnov et al. edited by V. S. Bosoy. - 2nd ed. rev. and added - M.: Mashinostroeniye, 1977. - 568 p.
10. Dolgov, I. A. Machinery and equipment for soil tillage, sowing, planting crops and their cultivation / I. A. Dolgov. - Vol. 3. - Book 1. - Part 1. - Zernograd: FSBEI of ACHGAA, 2011. - 544 p.
11. Gilstein, P. M. Soil tilling machines and units / P. M. Gilstein, D. Z. Starodinsky, M. Z. Zimer-man. - M.: Mashinostroeniye, 1969. -192 p.
12. Agricultural machines. Theory and applications / B. K. Turbin, A. B. Lurie, S. M. Grigoryev, et al.; ed. by Turbin B. G. - Ed. 2, Rev. and added - M.: Mashinostroyeniye, 1967. - 584 p.
13. Kruchin, N. P. Sowing machines. Design features and trends of development: textbook / N. P. Kruchin. - Samara: EPC SSAA, 2009. - 176 p.
14. Ovtov, V. A. Strength of materials: textbook for independent work of students of the extra-mural department / V. A. Ovtov. - Penza: EPD PSAA, 2014. - 107 p.
15. Anuryev, V.I. Reference book for designer-mechanical engineer in 3 volumes Volume 1. / V. I. Anuryev; under the editorship of I. N. Jestkova. - 9th ed., rev. and added. - M.: Mashinostroyeniye, 2006. - 928 p.
