CC BY
2
УДК 631.33.02
05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства (технические науки)
ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА
UDC 631.33.02
05.20.01 Technologies and means of agricultural mechanization
OPTIMUM PARAMETERS OF A PNEUMATIC SEEDING DEVICE
Маслов Геннадий Георгиевич д-р техн. наук, профессор SPIN - код автора: 7115-7421 maslov-38@mail.ru
Цыбулевский Валерий Викторович канд. техн. наук, доцент
Тазмеев Булат Харисович канд. техн. наук, доцент tazmeevb@mail.ru
Полуэктов Александр Александрович студент
Аленин Павел Вячеславович студент
Maslov Gennady Georgievich Dr.Sci.Tech., Professor RSCI SPIN - code: 7115-7421 maslov-38@mail.ru
Tsybulevsky Valery Viktorovich Cand.Tech.Sci., Associate Professor
Tazmeev Bulat Kharisovich Cand.Tech.Sci., Associate Professor tazmeevb@mail.ru
Poluektov Aleksandr Aleksandrovich student
Alenin Pavel Vyacheslavovich student
Обоснована технологическая схема и установлено влияние управляемых факторов (длительности пневматических импульсов сопел 1, 2 и 3) на производительность пневматического высевающего аппарата. С использованием планирования трех-факторного эксперимента по Вк плану определены оптимальные режимные параметры работы пневматического высевающего аппарата при условии выполнения исходных требований к качеству посева. Согласно полученному уравнению регрессии по критерию максимальной производительности высевающего аппарата 63,986 шт/с, оптимальная частота колебаний рабочего органа составила 22,4 Гц, угол наклона 4,7 град. и амплитуда колебаний рабочего органа 2,7 мм.
Ключевые слова: ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ, ОПТИМИЗАЦИЯ, КРИТЕРИЙ, ПАРАМЕТРЫ, РЕЖИМЫ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
Б01: http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-170-011
The technological scheme has been substantiated and the influence of controlled factors (duration of pneumatic impulses of nozzles 1, 2 and 3) on the performance of a pneumatic sowing device has been established. Using the planning of a three-factor experiment according to the Bk plan, the optimal operating parameters of the pneumatic sowing device were determined, provided that the initial requirements for the quality of sowing were met. According to the obtained regression equation according to the criterion of the maximum productivity of the sowing device 63.986 pcs / s, the optimal oscillation frequency of the working body was 22.4 Hz, the angle of inclination was 4.7 degrees. and the vibration amplitude of the working body is 2.7 mm
Keywords: PNEUMATIC SEEDER, OPTIMIZATION, CRITERIA, PARAMETERS, MODES, PERFORMANCE
Эспарцет - двулетнее растение, дающее максимальный урожай на втором году жизни. Однако при производстве зерна следует все меры направлять на получение ограниченного по численности, но крупноплодного урожая с каждого растения. Для этого необходимо выращивать одно-стебельные растения с развитыми семенами.
Посев эспарцета семенами, а не плодами как общепринято, а также определение оптимальных режимов работы высевающих аппаратов является актуальной задачей.
Качество распределения семян на поверхности почвы зависит от ряда определяющих факторов [1, 2]. Экспериментальные исследования позволили выявить параметры, которые влияют на скорость подачи семян аппаратом с пневматическими устройствами. Такими параметрами являются: продолжительность пневматических импульсов сопел, диаметр отверстия для подачи семян, давление потока семян в подающем устройстве.
Применение разгрузочного устройства позволяет нивелировать значительную часть импульсов давления, создаваемого потоком семян. Их размер от 14 до 26 мм в диаметре определяет величину площади дозирующих отверстий. В исследуемом аппарате был установлен диаметр 18 мм.
Пневматическая установка оснащена тремя соплами. Продолжительность пневматического импульса сопла №1 принята в интервале от 30 до 44 миллисекунд, сопла №2 - от 20 до 36 мс, сопла №3 - от 800 до 1000 мс.
Статистическая обработка данных произведена по методике, изложенной в [2 - 6]. Для этого были выбраны интервалы изменения и уровни основных факторов, таблица 1.
Таблица 1.
Факторы Кодированные обозначения Интервал изменения Уровни факторов
Продолжительность пневматического Х1 7 30 37 44
импульса 1 сопла
Продолжительность пневматического Х2 8 20 28 36
импульса 2 сопла
Продолжительность пневматического Х3 100 800 900 1000
импульса 3 сопла
Значения факторов устанавливались путем смены синхронизирующих дисков для потока семян. В результате математического анализа данных была выявлена корреляционная зависимость производительности экспериментальной установки, которая является наблюдаемой случайной переменной, зависящей от основных факторов:
Y = 98.1875 - 2.6 • x1 -8.1 • x2 + 5.9 • x3 -1.375 • x1 • x2 + 1.625 • x1 • x3 + 3.625 • x2 • x3 -9.5975 • xf -19.0975 • x22 -15.0975 • x^ (1)
где Y - производительность установки, шт./с.
После математических преобразований определены координаты центральной точки геометрического представления функции отклика: x1 = -0.1076; x2 = - 0.1974, x3 = 0.1665.
Путем подстановки этих значений в уравнение (1) найдено оптимальное значение производительности Yo = 99.5977 шт./с. Для приведения уравнения регрессии к типовой канонической форме необходимо переместить центр в точку экстремума и произвести поворот осей в факторном пространстве на угол а = 21.09 град. Тогда уравнение регрессии в каноническом виде примет вид:
Y -99.9777 = -9.5975- x12 -17.3623- x22 -16.8327• x32, (2)
Коэффициенты переменных в уравнении имеют одинаковый знак, они все отрицательны. Следовательно, поверхность отклика имеет форму эллиптического параболоида.
Наглядный анализ поверхности регрессии произведен методом сечения взаимно перпендикулярными плоскостями. С этой целью последовательно зафиксирован один из трех независимых параметров в центральной
точке опыта. Для оставшихся факторов определена своя точка экстремума и произведено каноническое преобразование. Сечение плоскостью Х^Хг (рисунок 1):
- уравнение регрессии
У12 = 74.45 -1.17 • - 22.6 • х2 - 6.875 • х1 • х2 -10.84 • х? + 22.16 • х22 (3)
- каноническая форма
712 - 99.5977 = -9.548 • х2 -19.147 • х2
(4)
Рисунок 1. Зависимость производительности высевающего аппарата от продолжительности импульсов сопла 1 и 2.
Сечение плоскостью Х^Х3 (рисунок 2);
713 = 48.68 + 5.51-х1 +16• х3 -13.625• х1 • х3 -10.84 • х? -12.84• х 713 - 99.5977 = -9.48 • х2 -15.21 • х32
(5)
(6)
Рисунок 2. Зависимость производительности высевающего аппарата от продолжительности импульсов сопла 1 и 3.
Сечение плоскостью Х28Х3 (рисунок 3)
У23 = 62.13- 21.2 • х2 -18.8 • х3 - 22.16• х2212.84• х32
(7)
У23 - 99.5977 = -19.7966 • х22 -14.3984 • х32
(8)
Рисунок 3. Зависимость производительности высевающего аппарата от продолжительности импульсов сопла 2 и 3.
Таким образом, определены оптимальные режимы работы высевающего аппарата для семян эспарцета. Критерием оценки эффективности, при выполнении требований по качеству посева, является максимальная производительность, которой соответствуют три значения длительности пневматических импульсов: сопло №1 - 26.33 миллисекунд, сопло №2 -27.84 мс, сопло №3 - 916.96 мс.
Список литературы
1. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. М., ФГНУ «Росинформагротех», 2005, с.250.
2. Маслов Г.Г., Дидманидзе О.Н., Цыбулевский В.В. Оптимизация параметров и режимов работы машин методами планирования эксперимента: Учебное пособие для сельскохозяйственных вузов. - М.: УМЦ Триада, 2007. - 292 с., ил.
3. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980, с. 304.
4. Дробот, В. А. Оптимизация параметров процесса поверхностной обработки почвы горизонтально расположенными дисковыми рабочими органами / В. А. Дробот, В. В. Цыбулевский // Труды Кубанского государственного аграрного университета. -2010. - № 23. - С. 181-186.
5. Тарасенко, Б. Ф. Универсальный плуг для безотвальной обработки почвы с цилиндрическими долотами и поворачивающимися лапами и оптимизация его параметров при глубоком рыхлении / Б. Ф. Тарасенко, С. А. Горовой, В. В. Цыбулевский // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2010. - № 60. - С. 134-146.
6. Патент № 2275782 C1 Российская Федерация, МПК A01C 7/00, A01B 49/06. Устройство для посева семян зерновых культур : № 2004133161/12 : заявл. 12.11.2004 : опубл. 10.05.2006 / А. Н. Медовник, Г. Г. Маслов, Б. Ф. Тарасенко [и др.] ; заявитель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кубанский государственный аграрный университет.
References
1. Isxodny'e trebovaniya na bazovy'e mashinny'e texnologicheskie operacii v rasten-ievodstve. M., FGNU «Rosinformagrotex», 2005, s.250.
2. Maslov G.G., Didmanidze O.N., Cybulevskij V.V. Optimizaciya parametrov i rezhimov raboty' mashin metodami planirovaniya e'ksperimenta: Uchebnoe posobie dlya sel'skoxozyajstvenny'x vuzov. - M.: UMCz Triada, 2007. - 292 s., il.
3. Novik F.S., Arsov Ya.B. Optimizaciya processov texnologii metallov meto-dami planirovaniya eksperimentov. M.: Mashinostroenie, 1980, s. 304.
4. бгоьо1;, V. А. 0рйт12аауа рагате1хоу ргосеББа poverxnostnoj obrabotki росИуу' gorizontaГno raspolozhenny,mi diskovy,mi rabochimi organami / V. А. Drobot, V. V. Су-bulevskij // Тг^у' Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2010. - № 23. -Б. 181-186.
5. Tarasenko, В. Б. Ш^е^^у^ р^ dlya bezotvaГnoj obrabotki pochvy, s ci1indricheskimi do1otami i povorachivayushhimisya 1apami i optimizaciya ego para-metrov рп g1ubokom гу^х^пп / В. Б. Tarasenko, Б. А. Gorovoj, V. V. Cybu1evskij // Po1itematich-eskij setevoj e,1ektronny,j nauchny,j zhurna1 Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo uni-versiteta. - 2010. - № 60. - Б. 134-146.
6. Patent № 2275782 С1 Rossijskaya Federaciya, МРК А01С 7/00, А01В 49/06. d1ya poseva semyan zernovy,x ^Г^г ; № 2004133161/12 ; zayav1. 12.11.2004 ;
ор^1. 10.05.2006 / А. N. Medovnik, G. G. Mas1ov, В. Б. Tarasenko [i ёг.] ; zayaviteГ Feder-aГnoe gosudarstvennoe obrazovateГnoe uchrezhdenie vy,sshego professionaГno-go оьш-zovaniya Kubanskij gosudarstvenny,j agrarny,j universitet.
