CC BY
0DOI 10.53980/24131997_2022_4_35
В.И. Клёшина, аспирант, e-mail: terrion38.1@mail.ru Н.Н. Клёшин, аспирант, e-mail: terrion38.1@mail.ru М.К. Бураев, д-р техн. наук, проф., e-mail: buraev@mail.ru Иркутский государственный аграрный университет им. А. А. Ежевского, г. Иркутск
УДК 631.3
НАДЕЖНОСТЬ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА НА ОПЕРАЦИЯХ ВЫСЕВА СЕМЯН
В статье рассмотрены особенности эксплуатации и возможные неисправности и отказы, которые могут возникнуть во время использования пневматического посевного комплекса при высеве семян на заданную глубину их заделки в почву. На качество посева оказывает влияние выбор посевной техники, качество проведенной обработки почвы, качество семенного материала, строгое соблюдение агротехнических сроков посева, квалификация персонала. Соблюдение всех названных требований не гарантирует получения оптимального качества посева, если случается отказ вследствие забивания рабочих органов посевного агрегата. Такой вид отказа часто происходит на полях хозяйств Иркутской области и приносит немалые убытки сельским товаропроизводителям из-за недополученного планового урожая. Приведен расчет последствий забивания одного сошника на весь процесс сева.
Ключевые слова: отказ, неисправность, качество посева, средства контроля высева, пневматические посевные комплексы.
V.I. K^sh^a, PG student N.N. K^ton, PG student M.K. Buraev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
RELIABILITY OF THE PNEUMATIC SOWING COMPLEX IN SEED SOWING OPERATIONS
The article discusses the features of operation and possible malfunctions and failures that may occur during the use of a pneumatic sowing complex when sowing seeds to a given depth of their embedding in the soil, taking into account the provision of agrotechnically justified feeding area for plants. The quality of sowing is influenced by the choice of sowing equipment, the quality of the soil treatment, the quality of seed material, strict compliance with agrotechnical sowing dates, the qualification of personnel. Compliance with all these requirements does not guarantee optimal sowing quality if a failure occurs due to clogging of the working organs of the sowing unit. This type of failure often happens in the fields offarms in the Irkutsk region and brings considerable losses to rural producers in the planned harvest. The calculation of the consequences of clogging one coulter for the entire sowing process is given.
Key words: failure, malfunction, seeding quality, seeding control tools, pneumatic seeding complexes.
Введение
Современные пневматические сеялки отличаются большим разнообразием рабочих органов, адаптированных к конкретным условиям хозяйствования, и могут высевать широкий перечень сельскохозяйственных культур. При одной и той же ширине захвата сменная производительность пневматических посевных агрегатов более чем на 30 % выше производительности механических сеялок [1, 5]. Наряду с достоинствами эти машины имеют ряд недостатков, обусловленных недостаточной эксплуатационной надежностью отдельных конструкторских решений, например распределительных устройств, конструкций сошников, а также несовершенством технологического процесса высева [8].
Применение современных средств контроля высева в составе посевного агрегата позволяет учесть многообразие физических характеристик семян и адаптировать рабочие органы посевной машины на оптимальное выполнение технологических операций, оперативно обнаруживать различные нарушения технологического процесса высева [3].
Принцип действия таких систем состоит в том, что на посевную технику устанавливаются датчики, контролирующие необходимые параметры, а в кабину оператора -планшетный ПК, на который выводится вся информация о высеве в режиме реального времени. Движение зерновых культур по семяпроводу отслеживается датчиком потока семян, датчик уровня материала в бункере позволяет предотвратить нарушение режима высева при низком уровне посевного материала в бункере, датчики удобрений в отсеке бункера и датчики вращения, закрепляемые на вентиляторе, дозаторах и приводном валу, - для обеспечения наиболее эффективного контроля высева [3].
Если посевной комплекс не оборудован системами контроля высева, то при возникновении отказов и неисправностей, особенно во время посева, это ведет к недополучению планируемого урожая.
Цель работы — изучение состояния надежности посевного комплекса и оценка последствий отказа одного из его элементов.
Условия и методы исследования
Используется эмпирический метод исследования, где необходимо, во-первых, добыть и зафиксировать факты о неисправностях; во-вторых, лицо, принимающее решение, проводит критическую оценку и проверку каждого факта с описанием его научным языком. Подразделение фактов по их существенности приводит их в систему [6].
Посевной комплекс рассматривается как система, т. е. как объект, состоящий из отдельных элементов, которые связаны между собой некоторыми связями и отношениями. Поэтому в кибернетическом представлении для наглядности объект исследования изображают в виде «черного ящика» (рис. 1) [7]. Таким образом, системный объект характеризуется входом, процессом, выходом.
Параметры оптимизации (критерии) являются выходными параметрами (у1, у2,..., уП), например урожайность. К входным параметрам относятся управляемые параметры XI, Х2,...,Хт, например число оборотов вентилятора. К окружающей среде относится множество факторов 21,22 ,.,2/, оказывающих влияние на систему, например аэродинамическое сопротивление воздуха в семятукопроводе.
Связь между входными и выходными параметрами характеризуется математической моделью, например в виде уравнения типа
у=ф (XI, Х2,...,Хт).
Для оценки последствий неисправности или отсутствия посевного материала в одном сошнике выполнен расчет посевного процесса при прогнозируемой урожайности 20 ц/га (средняя урожайность в Иркутской области в 2017-2021 гг.). Методика расчета предоставлена АО «Завод «Радиан» - изготовителем систем контроля высева «СКИФ» [3].
Результаты исследований и их обсуждение
В хозяйствах Иркутской области фиксировались случаи, когда на посеве зерновых пневматическими широкозахватными посевными комплексами, не оборудованными системами контроля высева, выходил из строя вал дозатора, что обнаруживалось только в конце смены. Главная задача системы контроля высева - это оперативное информирование оператора или тракториста о возникшей неисправности, позволяющее принять меры для ее максимально быстрого устранения. Например, система может оповестить об отсутствии посевного материала в сошниках посевного агрегата.
Возможные неисправности и отказы, которые могут возникнуть во время эксплуатации пневматического посевного комплекса:
1. Отказ вентилятора, нагнетающего воздух, приводит к прекращению подачи семенного материала и удобрений, забиванию семятукопроводов.
2. Отказ дозирующего устройства вызывает прекращение подачи посевного материала.
3. Отсутствие посевного материала в бункерах приводит к прекращению подачи посевного материала.
4. Отсутствие посевного материала в сошниках посевного агрегата и, как следствие, разгерметизация бункера или неисправности одного или нескольких сошников (семяпроводов к сошнику) [2].
На рисунке 2 представлена схема посева зерновых по ресурсосберегающей технологии пневматическим посевным комплексом типа АОКАТСЖ [4].
Рыхлая полоса Прикатывающие колеса Борона Семяпровод Стерня
Уплотненная полоса Семена Удобрение Рассекатель Сошник
Рисунок 2 - Схема посева зерновых культур по нулевой технологии с одновременным внесением минеральных удобрений пневматическим посевным комплексом ЛОЯЛТОЯ
Сошник сеялки - стрельчатая лапа для широкорядного посева с одновременным подпочвенным внесением удобрений. На рисунке 3 схематически представлены возможные участки образования пробок или участки отсутствия посевного материала в сошнике сеялки:
37
1. Пробка может образоваться по всей длине направителя семян и туков из-за неправильно выбранного режима работы вентилятора. Кроме того, отсутствие посевного материала по всей длине направителя семян и туков может быть вызвано негерметичностью бункера.
2. Пробка на выходе к рассекателю направителя семян и туков может образоваться вследствие забивания выхода комком почвы в результате неправильного заглубления рабочих органов либо крупными включениями в составе посевного материала и удобрения.
Рисунок 3 - Возможные участки образования неисправностей сошника: 1 - в направителе семян и туков; 2 - на выходе к рассекателю, где 1 - лапа сошника; 2 - стойка; 3 - направитель семян и туков
Приведенный в таблице расчет выполнен при неисправности одного сошника. Убыток, нанесенный из-за неисправности одного сошника при прогнозируемой урожайности 20 ц/га, составляет 1 170 000 руб. при 10-часовой рабочей смене в период посева за 15 дней (см. табл.). Но при высокой влажности почвы, недостаточно подготовленном удобрении или посевном материале риск забивания сошников увеличивается. И тогда появляются характерные огрехи в виде незасеянных участков при эксплуатации посевного агрегата без системы контроля высева.
Таблица
Расчетные технологические параметры посевного процесса при прогнозируемой урожайности 20 ц/га
№ п/п Технологический параметр посевного агрегата Значение
1 Расстояние между рядками на посевном агрегате, см 30
2 Прогнозируемая урожайность, ц/га 20
3 Прогнозируемая цена зерна за т, руб. (данные 2021 г.) 13 000
4 Скорость сеялки, км/ч 10
5 Работа на посеве пшеницы, ч 150
6 Площадь посева одним сошником в час, га 0,3
7 Площадь посева одним сошником, га 45
8 Недополученный урожай в час, т (при неисправности одного сошника и недосеве в 0,3 га) 0,6
9 Недополученный урожай за посев пшеницы, т 90
10 Убыток, понесенный хозяйством в час при одном неисправном сошнике, руб. 7 800
11 Убыток, понесенный хозяйством за время посева (пшеница) при одном забитом сошнике, руб. 1 170 000
Заключение
Повышение уровня эксплуатационной надежности посевного агрегата достигают превентивным устранением отказов рабочих органов с помощью контролирующих процесс устройств. Контроль высева обеспечивает соблюдение равномерности высева семян, способствует повышению работоспособности посевных комплексов и снижению затрат путем:
- модернизации защитного устройства приемника семенного материала и удобрений посевного комплекса, исключив попадание посторонних предметов, комков почвы и удобрений;
- исключения «огрехов» за счет оперативного обнаружения и устранения неисправностей посевного агрегата.
Библиография
1. Баздырев Г.И., Лошаков В.Г., Пупонин А.И. и др. Земледелие: учебник для вузов. - М.: Изд-во «Колос», 2000. - 551 с.
2. Официальный сайт Завода «Радиан» [Электронный ресурс]. - URL: https://www.radianzavod.ru/, свободный.
3. Официальный сайт завода ПК «Агромастер» [Электронный ресурс]. - URL: https://pk-agromaster.ru/projects-archive/широкозахватные-посевные-комплексы-agrat/, свободный.
4. Официальный сайт Федеральной службы государственной статистики Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Иркутской области [Электронный ресурс]. -URL: https://irkutskstat.gks.ru/storage/mediabank/urojay_2021.html, свободный.
5. Пятаев М.В. Повышение равномерности распределения семян вертикальными распределителями пневматических зерновых сеялок: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.01 / Пятаев Максим Вячеславович. - Челябинск: Изд-во ЧГАА, 2011. - 23 с.
6. Раднаев Д.Н. Применение методов системного подхода для проектирования технологических процессов // Аграрная наука. - 2010. - № 5.- С. 28-30.
7. Раднаев Д.Н., Зимина О.Г., Бадмацыренов Д.Ц.Б. Анализ и выбор объекта исследования при решении научно-технических проблем // Вестник ВСГУТУ. - 2019. - № 3 (74). - С. 63-68.
8. Патент RU 2427124 C1 А01С 7/20. Сошник / Тумурхонов В.В., Раднаев Д.Н., Лобанов И.Ф., Прокопьев С.Н. Патентообладатели: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова». - Заявка № 2010110214/21, заявл. 27.08.2011, опубл. 17.03.2010.
Bibliography
1. Bazdyrev G.I., Loshakov V.G., Puponin A.I. et al. Agriculture. Textbook for universities. - M.: Kolos Publishing House, 2000. - 551 p.
2. Official website of the Radian Plant [Electronic resource] - URL: https://www.radianzavod.ru /,
free.
3. The official website of the PC factory "Agromaster" [Electronic resource] - URL: https://pk-agromaster.ru/projects-archive/широкозахватные-посевные-комплексы-agrat /, free.
4. Official website of the Federal State Statistics Service Territorial Body of the Federal State Statistics Service for the Irkutsk region [Electronic resource] - URL: https://irkutskstat.gks.ru/storage/mediabank/urojay_2021.html, free.
5. PyataevM.V. Increasing the uniformity of seed distribution by vertical distributors of pneumatic grain seeders: abstract. dis. ... Candidate of Technical Sciences: 05.20.01 / Pyataev Maxim Vyacheslavovich. - Chelyabinsk: CHGAA, 2011. - 23 p.
6. Radnaev D.N. Application of system approach methods for designing technological processes // Agricultural science. - 2010. - N 5. - P. 28-30.
7. RadnaevD.N., Zimina O.G., BadmatsyrenovD.Ts.B. Analysis and selection ofthe object of research in solving scientific and technical problems // Bulletin of ESSTUM. - 2019. - N 3 (74). - P. 63-68.
8. Patent RU 2427124 C1, Ploughshare / Tumurkhonov V.V., Radnaev D.N., Lobanov I.F., Prokopyev S.N. - Application 27.08.2011., N. 2010110214/21, dated 17.03.2010.
