CC BY
0Д.Н. Раднаев, д-р техн. наук, проф., e-mail:daba01@mail.ru С.С. Калашников, ассистент Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова Г.Ф. Ханхасаев, д-р техн. наук, проф. Л.О. Онхонова, д-р техн. наук, проф.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
г. Улан-Удэ
УДК631.331.53
ОБОСНОВАНИЕ ДЛИНЫ И УГЛА НАКЛОНА РАССЕИВАТЕЛЯ СЕМЯН УЗКОРЯДНОГО ДИСКОВОГО СОШНИКА
Равномерное распределение семян культурных растений по площади при посеве является одним из основных агротехнических требований. Такой учет при разработке технологического процесса и средств механизации посева зерновых колосовых культур представляет собой одну из основных проблем, успешное решение которой имеет большое народнохозяйственное значение.
В конструкции существующих дисковых сошников на распределения семян по площади питания непосредственное влияние оказывают такие детали, как воронка (или делительная воронка) и рассе-иватель, который выполнен в виде цельнометаллической пластины в междисковом пространстве. Однако данные конструкции не обеспечивают необходимую равномерность. Авторами разработан и запатентован дисковый сошник, оснащенный клавишным рассеивателем семян, который состоит из набора упругих пластин по всей ширине междискового пространства. Была выдвинута гипотеза о том, что снижение послеударной скорости полета семян уменьшает их перекатывание, что приводит к более равномерному распределению по дну бороздки.
Ключевые слова: способ посева, расстояние между семенами, двухдисковый сошник, клавишный рассеиватель семян, длина рассеивателя, угол наклона рассеивателя.
D.N. Radnaev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
S.S. Kalashnikov, Assistant G.F. Khankhasaev, Dr. Sc. Engineering, Prof. L.O. Onkhonova, Dr. Sc. Engineering, Prof.
JUSTIFICATION OF LENGTH AND TILT ANGLE OF THE SEEDS DIFFUSOR OF NARROW-ROWED DISK COULTER
Uniform seeds distribution of cultivated plants over the area is one of the main agrotechnical requirements. Such account in the development of technological process and means of mechanization of grain crops is one of the main problems, the successful solution of which is of great economic importance.
In the design of the existing disc coulters, the distribution of seeds over the feeding area is directly influenced by such details as a separating funnel and a diffuser, which is made in the form of an all-metal plate in wheel space. However these designsconstructions don't provide necessary uniformity. We have developed and patented the disk coulter equipped with the key-operated seeds diffusor consisting of a set of elastic plates across the full width of wheel space. The hypothesis that decrease in post-impact speed of seeds flight reduces their rolling, that leads to more uniform distribution on a groove bottom has been made.
The purpose of the work is to justify some rational parameters of the key-operated seeds diffusor of the disc coulter.
Key words: seeding method, distance between seeds, a two-disk coulter, the key-operated seeds diffusor, length of the difusor, a tilt angle of the defusor.
Введение
Равномерное распределение семян по площади питания является одной из наиболее сложных задач при посеве зерновых культур [1, 2, 4].
Наиболее широкое распространение получили рядовой, узкорядный способы посева, их недостатком является избыточное количество семян в рядке при плохом использовании междурядий. В конструкции существующих дисковых сошников на распределение семян по площади питания непосредственное влияние оказывают такие детали, как воронка (или делительная воронка) и рассеиватель, который выполнен в виде цельнометаллической пластины в междисковом пространстве. Однако данные конструкции не обеспечивают необходимую равномерность. Авторами разработан и запатентован дисковый сошник, оснащенный клавишным рассеивателем семян, который состоит из набора упругих пластин по всей ширине междискового пространства [3]. Была выдвинута гипотеза о том, что снижение послеударной скорости полета семян уменьшает их перекатывание, что приводит к более равномерному распределению по дну бороздки.
Целью работы является обоснование рациональных параметров клавишного рассеива-теля дискового сошника - длины и угла наклона.
Условия и методы исследований
Для определения длины и угла наклона рассеивателя семян при безрядковом способе посева дисковым сошником был изготовлен экспериментальный образец. На рисунке 1 представлены общий вид и основные размеры рассеивателя модифицированного узкорядного дискового сошника для полосового безрядкового посева зерновых культур.
О
о
Рисунок 1 - Общий вид рассеивателя семян и обозначения его параметров: 1 - длина клавиши рассеивателя; h - ширина клавиши рассеивателя; Ь - толщина клавиши рассеивателя;
а - угол наклона клавиши рассеивателя
В почвенном канале на лабораторной установке, высевающей аппарат, настраивали на заданную норму высева перед каждым экспериментом. Затем в междисковом пространстве дискового сошника устанавливали рассеиватель семян с различными параметрами по длине пластин (Ьрасс) и от угла наклона рассеивателя (а).
Далее лабораторная установка воспроизводила процесс посева. Так как сзади сошника отсутствовал загортач, то семена оставались в поле зрения не заделанными в почву.
В качестве критерия оптимизации принято расстояние между растениями, которое определяется как среднее кратчайших расстояний между соседними растениями.
Математической сущностью критерия равномерности распределения семян по площади при безрядковом посеве является среднее значение кратчайших расстояний между соседними растениями [5]:
= (1) ' п-1 ' 4 '
где уi - /-тое значение кратчайшего расстояния между двумя растениями; п - количество растений на данной площади.
В наилучшем случае при размещении 400 растений на одном квадратном метре расстояние между растениями будет составлять 5 см, т.е. одно растение имеет площадь питания 25 см2.
Далее нашими исследованиями обоснована марка материала рассеивателя семян - алю-миниево-марганцевый сплав 3004 (ГОСТ 4784-75) толщиной (И) 3 10-4 м. Ширина клавиши (Ь) составляет 0,001 м.
При обработке экспериментальных данных использовали эмпирические методы, такие как наблюдение, измерение общих количественных соотношений и установление закономерностей развития совокупности явлений. При решении экстремальных задач применялся эксперимент, который был «активен», т.е. обработка результатов происходила в начале работы -при планировании эксперимента.
Во-первых, необходимо было определить зависимость равномерного распределения семян по дну бороздки, образованной профилеобразователем, от длины клавиши рассеивателя (Ьрасс). Длина варьировалась: 0,07 - 0,08 - 0,09 - 0,10 - 0,11 м. На каждой длине клавиши рассеивателя проводили эксперименты трехкратной повторности с определением средней длины между семенами.
Во-вторых, был проведен однофакторный эксперимент по определению оптимального угла наклона набора клавиш рассеивателя семян. Исходя из конструктивных особенностей узкорядного дискового сошника, угол наклона клавиши варьировали в пределах а = 125 ... 145°.
Результаты исследований и их обсуждение
Результаты исследования по обоснованию угла наклона клавиши рассеивателя следующие:
Таблица 1
Уровни и интервал варьирования фактора
Уровни и интервал варьирования фактора Фактор
угол наклона набора клавиш рассеивателя семян, ао
+2 125
+1 130
0 135
-1 140
-2 145
£ 5
Таблица 2
Выходные данные однофакторного эксперимента
Номер опыта Уровень фактора
+2 +1 0 -1 -2
У1 У2 У3 У4 У5
1 4,5 4,6 4,9 4,5 4,6
2 4,4 4,6 4,8 4,4 4,6
3 4,5 4,5 5,0 4,5 4,5
4 4,3 4,4 5,2 4,3 4,4
5 4,5 4,3 4,9 4,5 4,3
0,0505 0,05 0,0495 0,049 0,0485 0,048 0,0475 0,047 0,0465
II >•
\
-2Е-05х2 + 0,0053х - 0,307 R2 = 0,8462
120 125
130 135 140 145 150
а
Рисунок 2 - Зависимость среднего расстояния между семенами (ЛЬ) от угла наклона рассеивателя (а)
Анализ рисунка 2 показывает, что оптимальное значение угла наклона рассеивателя а=133° при среднем расстоянии между семенами 0,047 м.
Проведен однофакторный эксперимент для определения зависимости равномерного распределения семян от длины клавиши рассеивателя (Ьрасс). В таблице 3 представлены результаты проведенных экспериментов. Длина клавиши варьировалась в пределах 0,05 ... 0,13 м.
Таблица 3
Результаты проведения экспериментов
Длина клавиш, м Среднее расстояние между семенами, м Среднее значение
выход 1 выход 2 выход 3
0,05 0,034 0,035 0,036 0,035
0,06 0,035 0,037 0,036 0,035
0,07 0,036 0,037 0,038 0,037
0,075 0,038 0,038 0,038 0,038
0,08 0,040 0,042 0,041 0,041
0,085 0,040 0,042 0,044 0,042
0,09 0,044 0,048 0,052 0,048
0,095 0,048 0,048 0,048 0,048
0,1 0,052 0,051 0,050 0,051
0,105 0,052 0,048 0,05 0,05
0,11 0,047 0,049 0,048 0,048
0,12 0,044 0,046 0,048 0,046
0,13 0,043 0,045 0,044 0,044
В результате проведенных опытов получена графическая зависимость среднего расстояния между семенами от длины клавиши рассеивателя, которая представлена на рисунке 3. Область рациональных значений составляет 0,09 м-0,11 м.
y=-4,310xJ + 0,963x-0,006 RJ = 0,772
♦ Экспериментальные данные
-Полиномиальная
Расчетные данные
0 0,02 0,04 0,06 0,08 ОД 0,12 0,14 Lpacc,M.
Рисунок 3 - Зависимость среднего расстояния между семенами (AL) от длины рассеивателя (Ьрасс)
Из рисунка 3 видно, что наиболее рациональными являются клавиши длиной Ьрасс = 0,1.. .0,11 м при угле наклона рассеивателя а=133°, где среднее расстояние между семенами равно 0,047.0,049 м.
Выводы
В результате экспериментальных исследований модернизированного узкорядного дискового сошника обоснованы следующие параметры рассеивателя семян:
- угол наклона рассеивателя (а) - 133°,
- длина клавиши рассеивателя (Ърасс) - 0,1.0,11 м.
Библиография
1. Бахмутов В.А., Исайчев В.Т. О критерии равномерности распределения семян по площади. Механизации работ в полеводстве // Сб. науч. тр. Саратовского СХИ. - Саратов, 1975. - Вып. 49. - C. 90-108.
2. Найханов М.К., Шайдулин Х.Х., Шайдулин Р.Х. и др. Модернизация сеялок типа С3-3,6 для выполнения полосового посева // Достижения науки и техники в АПК. - 2005. - № 8. - С. 16-17.
3. Патент RU №166528 СОШНИК / Д.Н. Раднаев, С.С. Калашников М.А. Иванов, И В. Нечаев. - Заявл. 16.02.2016; опубл. 27.11.2016. - Бюл. № 4.
4. Раднаев Д.Н., Дринча В.М. Совершенствование разбросного посева семян зерновых культур дисковым сошником // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - № 3. - С. 33-35.
5. Раднаев Д.Н. Методологические основы разработки технологий и технических средств посева при возделывании зерновых культур в условиях Забайкалья: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - Улан-Удэ: Изд-во БГСХА им. В.Р. Филиппова, 2013. - 40 с.
Bibliography
1. Bakhmutov V.A., Isaychev V. T. On the criteria of uniformity of seeds distribution over the area. Mechanization of work in the field // Collection of scientific works of the Saratov agricultural Institute. - Saratov, 1975. - Vol. 49. - P. 90-108.
2. NaykhanovM.K., Shaydulin Kh.Kh., Shaydulin R.Kh. et al. Modernization of the seeders type SZ-3,6 to perform band-pass sowing // The achievements of science and technology in agriculture. - 2005. - N 8. -P.16-17.
3. The patent N 166528 COULTER/ D.N. Radnaev, S.S. Kalashnikov, M.A. Ivanov, V.I. Nechaev. Application № 2016105258/13, 16.02.2016. Publ.: 27.11.2016
4. Radnaev D.N., Drincha V.M. Improving broadcast seeding of cereal crops with a disc coulter // Tractors and agricultural machinery. - 2012. - N 3. - P. 33-35.
5. Radnaev D.N. Methodological basis for the development of technologies and technical means of sowing in the cultivation of grain crops in the Trans-Baikal region: Avtoref...Dr. Techn. Sciences. - Ulan-Ude: Publ. house BSAA nam after V.R. Filippov, 2013. - 40 p.
