CC BY
16
УДК 631.331
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КАТУШЕЧНО-ВИНТОВОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА
Ларюшин Н. П., доктор техн. наук, профессор; А. В. Шуков, инженер ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. (8412) 628 517
В статье представлены описание методики и результаты проведения лабораторнополевых исследований с целью обоснования оптимальных значений конструктивнорежимных параметров катушечно-винтового высевающего аппарата с катушкой, желобки которой выполнены по винтовой линии.
Ключевые слова: высевающий аппарат, сеялка, лабораторно-полевые исследования, катушка с желобками, распределение семян
При проведении теоретических и лабораторных исследований были сделаны некоторые допущения и использованы приближенные схемы изучаемых процессов. Поэтому аналитические выражения полученных соотношений требуют проверки в реальных условиях. С этой целью и были проведены лабораторно-полевые и производственные испытания.
Целью выполнения исследований явилось обоснование возможности применения высевающего аппарата зерновой сеялки для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур, а также уточнение оптимальных значений его конструктивных и режимных параметров в полевых условиях.
Эта цель подразумевала решение следующих задач:
- изучение зависимости равномерности распределения семян зерновых культур по
ширине захвата сошника от угла а наклона желобков катушки, угла наклона в торцевой части клапана и высоты И расположения обреза торцевой части клапана относительно оси катушки;
- изучение равномерности распределения семян зерновых культур по площади рассева в зависимости от скорости и движения агрегата;
- определение основных качественных показателей работы сеялки с экспериментальными высевающими аппаратами;
Лабораторно-полевые испытания проводились в соответствии с ОСТ 10.5.1-2000 в Никольском районе Пензенской области на полях ОАО «Ночкинское ХПП» в 2008 г. Для посева использовались семена озимой пшеницы «Безенчукская 380» с нормой высева 220 кг/га. Характеристика семян приведена в табл. 1.
Таблица 1
Характеристика семян озимой пшеницы сорта «Безенчукская 380»
Показатель Значение
Абсолютная масса, г 41,8
Объемная масса, г/л 689,9
Сортовая чистота, % 98,2
Влажность, % 15,0
Всхожесть, % 95
Хозяйственная годность, % 94
Линейные размеры семян:
длина, мм 6,07
ширина, мм 3,03
толщина, мм 2,56
Исследования проводились на экспериментальной зерновой сеялке ССВ-3,5
(рис. 1), разработанной совместно с ОАО «КЗТМ», г. Кузнецк Пензенской области.
На сеялке ССВ-3,5 стандартные желобчатые катушки с прямыми желобками заменены на катушки с желобками, расположенными по винтовой линии, которые позволяют плавно, без разрыва потока семян подавать их в семяпровод. Равномерный поток семян способствует более точному распределению семян по площади рассева. На катушечно-винтовой высевающий аппарат подана заявка на патент (№ 2008145301, 2008 г.) Сеялка ССВ-3.5 (рис. 2) состоит из рамы 11 с дышлом 1, бункера с отделениями для семян и удобрений 5, в днищах которых установлены катушечно-винтовые семявысевающие и катушечно-штифтовые туковысевающие
Рис. 1. Общий вид сеялки с экспериментальными высевающими аппаратами
Рис. 2. Схема экспериментальной сеялки ССВ-3,5:
1 - дышло;2 - передний мост; 3 - маркёр; 4 - привод катушечно-винтовых высевающих аппаратов; 5 - бункер для семян и удобрений; 6 - привод туковых аппаратов; 7 - площадка;
8 - катушечно-винтовые высевающие аппараты 9 - колесо заднее;10 - выравнивающее устройство; 11 - рама; 12 - сошник;13 - переднее колесо; 14 - прикатывающее устройство
аппараты, лаповых сошников 12, передних
13 и задних колёс 9, механизма передач привода семя- 4 и туковысевающих аппаратов 6, заравнивающего устройства 10 и прикатывающих устройств 14, представляющих собой катки цилиндрической формы, установленные на специальной рамке, шарнирно соединенной с основной рамой посевного агрегата, их положение относительно поверхности поля регулируется с помощью тяг регулируемой длины, по две на каждой секции катков. Для облегчения доступа обслуживающего персонала к бункеру семян и удобрений на раме 11 установлена площадка 7. Бункер 5 имеет отделения для семян и гранулированных минеральных удобрений. К поперечным брусьям рамы 11 на специальных кронштейнах крепятся в три ряда пятнадцать лаповых сошников 12. Спереди сеялка опирается на пневматические колёса 13, сзади на колёса 9, с помощью гидроцилиндра она переводится из транспортного положения в рабочее и обратно.
Для закладки опыта был выбран ровный, однородный участок, на котором в дни проведения посева определялись влажность почвы и ее твердость общепринятыми методами, соответствующими ГОСТ 28268-89 и ГОСТ 28168-89, на глубине 0...5 см, 5.10 см, 10 .15 см. Данные замеров приведены в табл. 2, 3. Предшествующая культура - чистые пары. Основная обработка почвы производилась осенью на глубину 20.22 см. Предпосевная обработка заключалась во внесении аммиачной селитры и предпосевной культивации почвы на глубину 6.8 см с одновременным боронованием.
Почва на экспериментальном участке -среднесуглинистый чернозем.
Таблица 2
Влажность и твердость почвы по горизонтам
Для объективного сравнения на экспериментальном участке проводили посев сеялкой СШ-3,5 тем же семенным материалом.
Чтобы изучить влияние скорости посевного агрегата на равномерность распреде-
ления семян по площади рассева и заделки их на необходимую глубину, скорость испытуемой сеялки с экспериментальными сошниками изменялась в пределах от 6 до
14 км/ч. Рабочую скорость определяли путем фиксирования прохождения длины участка за определенное время.
Таблица 3
Водно-физические свойства почвы
№ п/п Показатель Зна- чение
1 Общее количество физической глины, % 64,3
2 Гумус, % 10,1
3 Полная влагоемкость, % 44,5
4 Максимальная гигроскопичность, % 12,1
5 Мертвый запас влаги, % 17,9
6 Объемная масса в слое 0.10 см, г/см3 0,98
7 Скважность в слое 0.10 см, % 65,2
Качество распределения семян по площади рассева оценивали по методике расчета и определения равномерности распределения семян зерновых культур по площади рассева.
Фактическую норму высева семян определяли перед закладкой сравнительного опыта на участке, расположенном рядом с опытным, для чего сеялка с опущенными сошниками проходила путь длиной 100 м с трехкратной повторностью. Семена при этом собирали в специальные емкости. Массу семян, высеянных каждым аппаратом, определяли на весах с погрешностью ±1 г.
Фактическую норму высева находили по выражению [3]
4 V д
Q = ю444 , (1)
В • ь
где О - фактическая норма высева, кг/га;
V д - масса семян, высеянных всеми
аппаратами, кг;
В - ширина захвата сеялки, м;
I_ - длина участка, м.
Контрольные делянки засевали сеялкой СШ-3,5 на оптимальной скорости в трехкратной повторности. Ширину учетных делянок устанавливали равной двум проходам сеялки, длину - 100 м. На каждом проходе сеялки выделяли по три площадки в 30 м2, на которых учитывали равномерность распределения семян с целью определения существенного различия между испытуемыми машинами.
При определении оптимального значения угла а наклона желобков катушки остальные факторы (угол в наклона торцевой части клапана и высота И расположения обреза торцевой части клапана) оставались постоянными, равными оптимальным
Горизонт почвы Влажность, % Твердость, мПа
повторность повторность
1 2 3 1 2 3
0.5 см 5.10 см 10.15 см 16,6 20,3 27,1 15.8 21,5 25.8 16.3 19,7 26.4 0,16 0,41 0,98 0,20 0,54 1,07 0,18 0,49 0,95
Среднее значение 20,9 0,55
70
65
60
55
І 50
5
З-
4 45
£
о 40 *
35
30
а
X
65
о 60 ?
і 55
гз
150
I 45 з1
40
35
ЗО
10 15 20 25 ЗО
уол наклона желобков катуики, и
35
40
в
..
10 12 14 16 18 20 22
высота расположения обреза торцевой части клапана, Ь
24
Рис. 3. Графики зависимости равномерности распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника от: а) угла а наклона желобков катушки, б) угла в наклона торцевой части клапана и в) высоты И расположения обреза торцевой части клапана
значениям, полученным в результате проведения лабораторных исследований. При нахождении оптимального угла в наклона торцевой части клапана и высоты h расположения обреза торцевой части клапана постоянными оставались, соответственно, такие параметры, как (а и h) и (а и в). Скорость агрегата составляла 12 км/ч.
По результатам обработки опытных данных строили графики зависимостей равномерности распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника (коэффициент вариации v, %) от угла а наклона желобков катушки, угла в наклона торцевой части клапана и высоты h расположения обреза торцевой части клапана, которые приведены на рис. 3.
Корреляционная связь между величиной показателя распределения семян по ширине захвата сошника (v,%) и показателем угла а наклона желобков катушки выражается уравнением параболической функции:
v(a) = 67,78-2,03-а + 0,05-а2, (2)
при этом индекс корреляции R=0,99.
Связь между равномерностью распределения семян по ширине захвата сошника (v,%) и углом в наклона торцевой части клапана отображается уравнением параболической функции:
у(в) = 94,39-0,15-в+0,01-в2 , (3)
индекс корреляции R = 0,98.
80 п ^ 7 П
4
/ U > S fin
g DU =Г
^ QU Q_ m 40
m *4-и Ini "ЧЛ -
ш ou s =Г s on
■e 20 "m" 10
CO I u О П -
U i ( 7 3 Скорост 3 1 ь движе 0 1 ния агре 1 1 гата, и 2 1 3 1
Рис. 4. График зависимости равномерности распределения семян зерновых культур по площади рассева (у) от скорости движения агрегата (и)
Уравнением параболической функции описывается зависимость показателя равномерности распределения семян по ширине захвата сошника ^,%) от высоты Н расположения обреза торцевой части клапана:
у(Н) = 99,94-6,66• Н + 0,21-Н2, (4)
индекс корреляции R=0,99.
Анализ полученных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что угол а наклона желобков катушки оказывает значительное влияние на равномерность распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника. Оптимальное значение угла наклона (а) можно принять из интервала 18.22°, при этом коэффициент вариации V = 44,8.44,9 %. При увеличении угла наклона (а) свыше 22° или уменьшении его менее 18° коэффициент вариации увеличивается.
По данным полевых исследований, оптимальный угол наклона задней торцевой части клапана должен быть в пределах от 80.100°, что соответствует коэффициенту вариации V = 44,6.45,1 %. При уменьшении или увеличении этого угла наблюдается увеличение коэффициента вариации.
Как показали полевые испытания, наилучшие значения равномерности распределения семян зерновых культур получили при высоте установки линии обреза торцевой части клапана ниже оси катушки на 14.18 мм, при этом коэффициент вариации V находится в пределах V = 44,7. 45,4 %. Большее или меньшее значение
Таблица 4
Техническая характеристика сеялки ССВ-3,5 с катушечно-винтовыми высевающими аппаратами для посева сельскохозяйственных культур
Показатель Значение
Тип машины прицепная
Способ посева разбросной
Ширина захвата 3,5
Рабочая скорость, км/ч до 15
Транспортная скорость, км/ч до 28
Производительность за час основного времени, га 4
Количество обслуживающего персонала, чел. 1
в том числе тракторист 1
Габаритные размеры, мм:
длина 4680
ширина 4400
высота 2840
Дорожный просвет, мм не менее 190
Общая масса, кг 1900
Число сошниковых групп, шт. 15
Ширина захвата одного сошника, мм 300
высоты установки линии обреза торцевой части клапана относительно оси катушки приводит к нарушению технологического процесса высева семян.
Результаты лабораторно-полевых исследований обрабатывались на ПЭВМ с помощью прикладной программы «STATI-STIKA Version 6.0».
При исследовании влияния скорости движения агрегата на равномерность распределения семян зерновых культур по площади рассева, угол наклона желобков катушки а , угол наклона торцевой части клапана в и высота расположения обреза торцевой части клапана h оставались постоянными, равными оптимальным значениям, соответственно 20°, 90° и 16 мм.
Корреляционная связь между показателем равномерности распределения семян зерновых культур по площади рассева (v, %) и скоростью движения агрегата u (км/ч) выражается зависимостью:
v(u) = 164,83-22,55u+1,05u2, (5)
при индексе корреляции R=0,99.
Анализируя полученные результаты, изображенные в виде зависимости v(u) (рис. 4), можно сделать вывод о целесообразности применения зерновой сеялки с исследуемыми высевающими аппаратами для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур в диапазоне 8,3.13,1 км/ч, так как скорость не оказывает значительного влияния на равномерность распределения семян зерновых культур по площади рассева. Данная скорость движения агрегата соответствует 1 и 2 передачам трактора Т-150К.
Краткая техническая характеристика сеялки представлена в табл. 4.
Производственные испытания сеялки ССВ-3,5 проводились в сравнении с базовой сеялкой СШ-3,5. Как показали результаты этих испытаний, экспериментальная сеялка устойчиво выполняет технологический процесс посева зерновых культур в диапазоне скоростей 8,3.13,1 км/ч. Отклонение от фактической нормы высева у сеялки СШ-3,5 составило 3,2 %, а у экспериментальной - не более 2,6 %, что соответствует агротехническим требованиям к зерновым сеялкам (по ГОСТ не более 3 %). Коэффициент вариации, характеризующий равномерность распределения семян по площади рассева, составил у разработанной сеялки 44,7 %, базовой сеялки - 67 %. Результаты производственных испытаний показывают, что применение сеялки с экспериментальными катушечно-винтовыми
высевающими аппаратами для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур позволяет получить прибавку урожая до 23 % в сравнении с базовой.
Литература
1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279с.
2. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиз-дат, 1985. - 351 с.
3. Любушка, Н. И. Методика расчета и определения равномерности распределения семян зерновых культур по площади / Н. И. Любушка. - М., 1970. - 16 с.
4. Дулов, М. И. Ресурсосберегающие технологии при возделывании озимой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья / М. И. Дулов, О. А. Блинова // Аграрный вестник Урала. - 2008. - № 4. - С. 37.
5. Прехина, С. И. Комплексный прогноз урожайности озимой пшеницы / С. И. Пре-
хина, А. И. Завардин // Вестник СГАУ. -2002. - № 4. - С. 33 - 38.
6. Ларюшин, Н. П. Посевная машина для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур / Н. П. Ларюшин, А. Н. Золотухин // Нива Поволжья. - 2008. - № 2. - С. 43 - 46.
