CC BY
2в
естник АПК
Агроинженерия .№ 2(10), 2013- ■ ■
127
УДК 631.331.8
Трухачев Е. Д., Малиев В. Х.
Truhachev E. D., Maliev V. H.
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫСЕВАЮЩЕЙ ЧАСТИ СЕЯЛКИ ДЛЯ ПОСЕВА НЕСЫПУЧИХ СЕМЯН КОРМОВЫХ РАСТЕНИЙ
JUSTIFICATION OF THE MODE AND THE DESIGN PARAMETERS OF FEEDER OF THE DRILL-MACHINE FOR SOWING OF NONFRIABLE SEEDS OF FORAGE PLANTS
Дано обоснование соотношения производительно- The research paper gives the justification of ratio of helices сти спиралей к производительности высевающих катушек ( W
W Л efficiency!—— I to feeding reels efficiency ranging 2,20...2,84
—SL I , изменяющегося в диапазоне 2,20.2,84 в зависи- V Wk )
Wk ) depending on the rotary speed of a seed-metering device shaft.
мости от частоты вращения вала высевающих аппаратов. Proposed operating conditions of seed-metering devices pro-
Предложенный режим работы высевающего устройства vide stable sowing of non-loose seed material by wide-row
обеспечивает устойчивый высев несыпучего семенного ма- methods.
териала широкорядным способом.
Ключевые слова: высев несыпучих семян, параметры Keywords: non-loose seed sowing, metering system char-высевающей системы, режим работы, широкорядный спо- acteristics, operating conditions, wide-row method of sowing, соб посева, производительность спиралей и катушек. helices and reel efficiency.
Трухачев Евгений Дмитриевич -
ассистент кафедры процессов и машин в агробизнесе Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-918-871-38-48 Е-mail: Trukhachevinf@stgau.ru
Малиев Владимир Хамбиевич -
доктор технических наук, профессор кафедры процессов и машин в агробизнесе Ставропольский государственный аграрный университет Тел.: 8-918-871-73-62 Е-mail: vladimir_maliev@mail.ru
Trukhachev Еvgeny Dmitrievich -
Assistant of Department of processes
and machines in agribusiness
Stavropol State
Agrarian University
Tel.: 8-918-871-38-48
Е-mail: Trukhachevinf@stgau.ru
Maliev Vladimir Khambievich -
doctor in technical sciences,
Professor of Department of processes
and machines in agribusiness
Stavropol State
Agrarian University
Tel.: 8-918-871-73-62
Е-mail: vladimir_maliev@mail.ru
Современные сеялки для посева семян трав не обеспечивают агротехнических требований к этой технологической операции при широкорядном способе, особенно в случае высева несыпучих семян кормовых растений.
Несмотря на оснащение травяных сеялок такими устройствами, как ворошители и нагнетатели семян, через некоторое время после начала работы посевного агрегата высев со всех аппаратов обычно прекращается из-за исчерпания семян в зонах действия приведенных устройств, находящихся над высевающими аппаратами.
Отмеченный недостаток был устранен в результате использования спиралей для непрерывной доставки семян к нагнетателям [1].
Однако, как показали исследования [2, 3], с изменением толщины слоя семян в бункере количество высеваемого материала в едини-
цу времени варьирует в широком диапазоне, т. е. нельзя добиться постоянства нормы высева, вследствие чего показатель общей неустойчивости высева не соответствует агротехническим требованиям.
В связи с изложенным была выдвинута гипотеза о том, чтобы на всем пути доставки высеваемого материала из бункера в семяпроводы спиралями, нагнетателями и высевающими катушками перемещение его происходило только лишь принудительным движением. Причем движение высеваемого материала до семенной коробки должно происходить под напором, обеспечивающим более высокую производительность спиралей и нагнетателей по сравнению с производительностью катушек, т. е. Wcn >> Wk.
В этом случае невысеянные семена под воздействием спиралей в виде потоков в обратных направлениях вдоль бункера стали бы средством разрушения сводов, образующихся над
128
Ежеквартальный
научно-практический
журнал
в
стыками спиралеи, транспортирующими высеваемый материал в разные стороны.
В итоге такие показатели работы высевающей системы, как общая неустойчивость высева и неустойчивость высева между отдельными аппаратами, могли бы быть улучшены.
С целью проверки предложенной гипотезы было разработано и изготовлено стационарное высевающее устройство (рис.), состоящее из комбинированного бункера 1 (смонтирован из основного и травяного бункеров зернотравяной сеялки СЗТ-3,6), вала нагнетателей 2, спиралей 3, нагнетателей 4, вала высевающих катушек 5, высевающих катушек 6, мотор-редуктора 7 и привода вала катушек 8.
Отличительной особенностью нового высевающего устройства по сравнению с ранее известными [1, 3] является размещение высевающих аппаратов, а именно: из трех аппаратов два расположены по краям бункера, а третий - в серединной части.
Так как спирали установлены на валу нагнетателей, как это указано в работе [4], их производительность следует рассчитывать по формуле
2г23 - 3г22 • г + г
і і + (г 2 -г 2) З(г2-гі) (з 2 )
(1)
Частота вращения спиралей и катушек изменялась в следующем диапазоне: 8, 12, 16 и 20 мин-1, обеспечивающие высев различных норм в зависимости от засоренности и всхожести семенного материала, а также вида семян.
При расчете производительности спиралей в г/с по формуле (1) использовали значение объёмной массы прутняка песчаного 150 г/дм3, приведенную в работе [5], а также значения г1 = 2,4 см; г2 = 2,8 см и г3 = 3,2 см, выбранные с учетом конструктивных параметров спиралей и рекомендаций, содержащихся в работах [6, 7, 8].
Для обоснования режима работы требуется не только аналитический расчет производительности спиралей, но и нужны экспериментальные данные, полученные в результате рекогносцировочных опытов по высеву несыпучих семян. Только путем сравнения данных показателей работы высевающей системы может быть обосновано конкретное соотношение
для принятых частот вращения соответ-
ствующих рабочих органов сеялки.
Теоретическое значение производительности, рассчитанное по формуле (1),
10,88 и0, см /с.
где и0- осевая скорость винтовой поверхности спирали, определяемая по формуле и0 = їп/60 (здесь ї и п соответственно шаг и частота вращения спирали); г1 - ордината в поперечном сечении жёлоба, где вектор скорости движения материала равен нулю; г2 - внутренний радиус спирали; г3 - внешний радиус спирали.
Длину спиралей выбрали исходя из размеров бункера. Спирали, транспортирующие высеваемый материал к средней катушке, имели длину /ср = 300 мм, а спирали, доставляющие тот же материал к крайним катушкам, -/СР = 370 мм. Остальные параметры спиралей выбирали с учетом расстояния от оси нагнетателей до дна бункера и в соответствии с рекомендациями, приведенными в работе [3], а именно: Дсп = 64 мм; ї1 = 10 мм; ї2 = 18 мм; d = 4 мм. Шаг ї1 = 10 мм имели спирали, доставляющие семена к средней высевающей катушке.
Рекогносцировочные опыты по высеву семян прутняка песчаного проведены при вышеприведенных частотах вращения высевающих катушек. Пробы высеваемого материала отбирали за 30 с работы высевающего устройства со всех аппаратов одновременно, взвешивали их на весах ВЛКТ-500.
Результаты расчетов и рекогносцировочных опытов после соответствующей обработки представлены в таблицах 1 и 2, из которых видно следующее. Производительность спиралей, транспортирующих высеваемый материал к нагнетателям, в целом превосходит производительность катушек в 2,20...2,84 раза, что в соответствии с предложенной гипотезой должно обеспечить непрерывное перемещение семян вдоль бункера в слоях, расположенных выше спиралей, предотвращая тем самым возникновение сводов, а значит, улучшая технологические показатели высева.
В этом случае предложенные режимы работы и параметры высевающей системы позволят
Таблица 1 - Отношение производительности крайних спиралей к производительности высева прутняка песчаного при длине рабочей части катушки ^кат = 30 мм
Частота вращения катушки, мин-1 Осевая скорость движения семян, см/с Высев катушкой, г/с Производительность спиралей Отношение производительности спиралей к производительности катушек
см3/с г/с
8 0,24 0,153 2,61 0,39 2,55
12 0,36 0,256 3,92 0,59 2,31
16 0,48 0,344 5,22 0,78 2,27
20 0,60 0,446 6,53 0,98 2,20
Рисунок - Схема высевающего устройства для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом:
1 - бункер; 2 - вал нагнетателей; 3 - спираль; 4 - нагнетатель; 5 - вал катушки; 6 - высевающая катушка; 7 - мотор-редуктор; 8 - привод вала катушек
130
научно-практическии журнал
Таблица 2 - Отношение производительности средних спиралей к производительности высева прутняка песчаного при длине рабочей части катушки ^кат = 30 мм
Частота вращения катушки, мин-1 Осевая скорость движения семян, см/с Высев катушкой, г/с Производительность спиралей Отношение производительности спиралей к производительности катушек
см3/с г/с
8 0,133 0,153 2,89 0,434 2,84
12 0,200 0,256 4,35 0,651 2,54
16 0,266 0,344 5,79 0,870 2,53
20 0,333 0,446 7,25 1,090 2,44
отказаться от такого сложного и энергоемкого устройства, как ворошители.
Определение оптимального соотношения возможно только после анализа результатов экспериментальных исследований. Причем критерием выбора должно быть минимальное значение соотношения производительностей для каждого режима работы, предотвращающее возникновение сводов в бункере.
Последующие рекогносцировочные исследования показали следующее: во-первых, независимо от продолжительности проведения опытов процесс высева со всех аппаратов протекал непрерывно; во-вторых, визуально отмечено как разрушаются своды, образовавшиеся в начальной стадии работы высевающего устройства.
В результате процесс высева стал непрерывным и в определенной степени устойчивым.
Выводы:
1. Современные травяные сеялки, оборудованные средствами ворошения семян в бункере и нагнетателями семян в коробки высевающих аппаратов, для высева несыпучих семян кормовых растений широкорядным способом непригодны.
2. Использование спиралей для транспортировки семян в зону действия нагнета-
телей позволило добиться непрерывного высева всеми аппаратами, однако при этом нельзя добиться постоянства нормы высева из-за изменения массы высеваемого материала в единицу времени в зависимости от толщины слоя семян в бункере.
3. Для устранения отмеченного недостатка предложена гипотеза о том, чтобы на всем пути доставки семенного материала из бункера в семяпроводы спиралями, нагнетателями и высевающими аппаратами перемещение его происходило только принудительным движением под на-п ором, обеспечивающим более высокую производительность спиралей и нагнетателей по сравнению с производительностью катушек.
4. В результате аналитических исследований и рекогносцировочных опытов по высеву семян прутняка песчаного с помощью стационарного высевающего устройства установлено, что при соотношении
(ш Л
\-С!-1 = 2,20...2,84 высев со всех аппара-
V )
тов происходит непрерывно и в определенной степени устойчиво.
Литература
1. А.с. 1447306 СССР; МКИ3. А01С7/12. Высевающее устройство / О. С. Марченко, Л. Э. Попов, В. Х. Малиев, В. А. Фило-ненко, Г А. Моторинский, Н. Т. Семенов (СССР). - 4 с. : ил. Бюл. № 48, 1988.
2. Малиев В. Х. Разработка способов и технических средств для создания прототипов полупустынных пастбищ : дис. ... д-ра техн. наук. Зерноград : ВНИПТИМЭСХ, 1996. 302 с.
3. Арсланов М. А. Конструктивные параметры высевающей части сеялки для посева несыпучих семян трав широкорядным способом : автореф. дис. . канд. тех. наук. Нальчик, 2007. 23 с.
4. Трухачев Е. Д., Малиев В. Х. Особенности движения несыпучего семенного материала в бункере сеялки при использовании спиралей в качестве транспортирующих средств и их производительности // Из-
References
1. A.S. 1447306 USSR; MKM3. A01C7/12. Seed-metering device / O. S. Marchenko, L. E. Popov, V. H. Maliev, V. A. Filonenko, G. A. Motorinskiy, N. T. Semenov (USSR). -4 p.: ill. Bul. № 48, 1988.
2. Maliev, V. H. The development of methods and technical resources to create prototypes of semidesert pastures. Dis...DPhil of Tech.Sc. Zernograd: ВНMПТMМЭСХ, 1996. 302 p.
3. Arslanov, M. A. Structural parameters of the planter’s seed-metering part for sowing nonloose grass seeds by the wide-row method: Dis.Phil of Tech.Sc. Nalchik, 2007. 23 p.
4. Trukhachev, E. D. Special features of nonloose seed material in a planter hopper by using helices as carriers and their efficiency / E. D. Trukhachev, V. H. Maliev // History of Gorskiy SAU. - Bladikavkaz, 2012. V. 49, part 4. p. 221-227.
в
:№ 2(10), 2013:
вестия Горского ГАУ Владикавказ, 2012. Т. 49, ч. 4. С. 221-227.
5. Мусаев Т., Ландсман М. И. К вопросу о физико-механических свойствах семян изеня (прутняка) // Тр. Среднеазиатского НИИ лесного хозяйства. Вып^Ш. Ташкент, 1962. С.204-207.
6. Воронина М. В. Повышение эффективности разгрузки контейнер-бункеров и зерноскладов путем обоснования параметров пружинно-винтовых выпускных устройств : дис. ... канд. техн. наук. Ульяновск - Саратов, 2001. С.31-41.
7. Игонин В. Н., Исаев Ю. М. Влияние активного слоя на работу спирально-винтовых транспортеров открытого типа // Сб. материалов научно-практической конференции ПГСХА. Пенза, 2002. С.199-202.
8. Исаев Ю. М. Технология перемещения сыпучих и жидких сельскохозяйственных материалов спирально-винтовыми рабочими органами : дис. ... д-ра техн. наук. Ульяновск, 2006. С. 118-125.
Агроинженерия
131
5. Musaev, T. K. To the question of physic-mechanical properties of leban seeds / T. K. Musaev, M. I. Landsman: Central Asian SRI of Forestry. Issue VIII. Tashkent, 1962. p. 204-207.
6. Voronina, M. V. Effectiveness increase of container-hoppers unloading in grain storehouses by justification the parameters of spring-helical discharging devices: Dis. Phil of Tech.Sc. Ulaynovsk - Saratov, 2001. p. 31-41.
7. Igonin, V. N. The impact of the active layer on the operation of spring-helical conveyer of open types / V. N. Igonin, J. M. Isaev // Bull. of materials of research-practical conference PGSA. Penza, 2002. - p. 199-202.
8. Isaev, Y M. The movement technology of loose and liquid farm materials by spiral-helical movable operating elements: Dis.DPhil of Tech.Sc. Ulaynovsk, 2006. p. 118-125.
