CC BY
18
материалов Всероссийской науч.-практ. конф. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 71-72.
6. Хвостов, В. А. Машины для уборки корнеплодов и лука (теория, конструкция, расчет) / В. А. Хвостов, Э. С. Рейнгард. -М., 1995. - 391 с.
7. Шелофаст, В. В. Основы проектирования машин / В. В. Шелофаст. - М.: Изд-во АПМ, 2000. - 427 с.
8. Тырнов, Ю. А. Высокоадаптированные машинные технологии и технические средства нового поколения для низкозатратного и устойчивого производства сельскохозяйственных культур (на примере сахарной свеклы) / Ю. А. Тырнов. - Воронеж: Истоки, 2005. - 173 с.
9. Тырнов, Ю. А. Повышение эффективности использования машинно-тракторных агрегатов на возделывании и уборке сахарной свеклы / Ю. А. Тырнов. - Воронеж: Истоки, 1999. - 209 с.
10. Тырнов, Ю. А. Машинно-технологическое обеспечение конкурентоспособного производства сахарной свеклы на базе вос-
УДК 631.331
производимых в России лучших мировых аналогов машин / Ю. А. Тырнов, А. В. Балашов.- Воронеж: Истоки, 2004. - 64 с.
11. Свеклоуборочные комбайны // Профи. - 2007. - Специальный выпуск «Тракторы и другая сельхозтехника».
12. Техника для производства сахарной свеклы: каталог. - М.: ФГНУ «Росинфор-магротех», 2004. - 144 с.
13. Низкозатратные технологии и комплексы машин для производства сахарной и кормовой свеклы. - М.: Информагротех, 1999. - 60 с.
14. Современное состояние и тенденции развития сельскохозяйственной техники: научно-аналитический обзор. - М., 2005. - 223 с.
15. Овсянников, В. П. Свекловодство / В. П. Овсянников, Ю. С. Колягин, В. М. Воронин. - Воронеж, 2000. - 220 с.
16. Матяшин, Ю. И. Теория сельхозмашин с ротационными рабочими органами / Ю. И. Матяшин, Н. Ю. Матяшин // Вестник Казанского ГАУ. - 2009. - № 2(12) - С. 179-181.
ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕЯЛКИ С КУЛИСНО-РЫЧАЖНЫМ МЕХАНИЗМОМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ СЕМЯН
Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; А. В. Мачнев, канд. техн. наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. 8 (412) 62-85-17, 8 (412) 62-85-17, е-таП: alexei_sura@mail.ru
В статье рассматриваются основные преимущества и недостатки применения подпочвенно-разбросного посева. Предложена конструкция сеялки с кулисно-рычажным механизмом распределителей семян и приведены некоторые результаты ее полевых исследований.
Ключевые слова: посев, сеялка, сошник, распределитель, кулисно-рычажный механизм.
По-прежнему остро перед сельхозпроизводителями стоит вопрос получения высоких урожаев с одновременным снижением затрат на производство продукции [1, 2, 3]. В связи с этим при возделывании зерновых культур все большее распространение получает подпочвенно-разбросной способ посева, применение которого позволяет улучшить равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине, обеспечение растений продуктами питания и влагой, снизить затраты труда и энергии при посеве, а также сократить сроки проведения посевной кампании [4, 5, 6]. Эксплуатация сеялок для подпочвенно-разбросного посева с лаповыми сошниками показала, что основными
их недостатками являются недостаточная равномерность распределения по площади рассева на заданной глубине, а также забивание почвой подсошникового пространства и выходного отверстия семяпровода [7, 8, 9].
Для устранения такого рода недостатков на кафедре «Сельскохозяйственные машины» Пензенской ГСХА разработана сеялка с сошниками для подпочвенно-разбросного посева с кулисно-рычажным механизмом распределителей семян. Сеялка включает в себя раму 8 (рис. 1), семя-туковый ящик 10, катушечный семявысе-вающий 12 и штифтовый туковысевающий 11 аппараты, семяпроводы. Посредством параллелограммного механизма 3 и штанг
Рис. 1. Схема сеялки с кулисно-рычажным механизмом распределителей семян:
I - сошник; 2 - штанга с пружиной; 3 - механизм параллело-граммный; 4 - сница; 5 - устройство прицепное; 6 - регулятор; 7 - гидроцилиндр; 8 - рама;
9 - колесо опорно-приводное;
10 - ящик зернотуковый;
II - аппарат туковысевающий;
12 - аппарат семявысевающий;
13 - семяпровод; 14 - подножка; 15 - каток опорно-прикатываю-щий
с пружинами 2 сошники 1 с кулисно-рычаж-ным механизмом распределителя семян шарнирно крепятся к раме 8, которая опирается на два опорно-приводных колеса. Спереди на раме 8 смонтированы валы подъема сошников, регулятор заглубления 6, гидроцилиндр 7 и укреплена сница 4 с прицепным устройством 5 для присоединения к трактору или сцепке. Для привода высевающих аппаратов имеется передаточный механизм [7, 8, 9].
Сошник с кулисно-рычажным механизмом состоит из плоскорежущей лапы, стойки-семяпровода, распределителя семян с криволинейной поверхностью, расположенного в подлаповом пространстве сош-
шШ
Рис. 2. Общий вид сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян на сеялке
ника, пятки и кулисно-рычажного механизма. Кулисно-рычажный механизм представляет собой кулису, выполненную в виде цилиндра, и рычаг с ползуном, при этом цилиндр кулисы имеет прямоугольную прорезь. Передний конец рычага соединен с цилиндром кулисы с помощью пружины и имеет ползун. Распределитель семян подпружинен пружиной относительно стойки-семяпровода с возможностью его возвратно-поступательного движения по направляющей [8, 10, 11].
Технологический процесс работы сеялки с предлагаемыми сошниками протекает следующим образом. При движении сеялки семена, подаваемые высевающим аппаратом, проходят через стойку-семяпровод, попадают на подпружиненный распределитель семян. После удара семян о распределитель семян они равномерно распределяются по всей ширине захвата лапы, присыпаются почвой и прикатываются катком. За счет силового замыкания пружиной распределителя семян и ку-лисно-рычажного механизма через ролик при копировании рельефа дна борозды кулисно-рычажным механизмом происходит вертикальное перемещение распределителя семян на величину, необходимую для обеспечения оптимальной равномерности распределения семян для конкретных условий по ширине засеваемой полосы [8, 11, 12].
Лабораторно-полевые исследования сеялки с разра-
Нива Поволжья № 3 (20) август 2011 71
•вн •вн
¡3
'В
ботанными сошниками проводились согласно отраслевому стандарту ОСТ 10.5.12000 «Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей» [13] на полях ОАО «Петровский хлеб» Пензенской области с целью обоснования возможности применения сошника с кулисно-ры-чажным механизмом распределителя семян для подпочвенно-разброс- -ного посева зерновых культур, а 5 также уточнения оптимальных значений его конструктивных и режим- ^ ных параметров в полевых условиях. § В качестве семенного материала | использовались семена яровой пше- х ницы сорта Прохоровка с нормой высева 200 кг/га.
Для проведения испытаний был выбран однородный, ровный с уклоном до 5 град. участок, на котором в дни проведения посева в трёх местах определялась влажность почвы и ее твердость на глубине 0...5, 5... 10, а также 10.15 см общепринятыми методами, соответствующими ГОСТ 20915-75 «Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний» [14]. Установлено, что средняя влажность в слое 0.5 см составляла 15,1 %, в слое 5. 10 см - 21,7 %, а в слое 10.15 см -25,5 %. При этом средняя твердость почвы в тех же слоях составляла 0,19, 0,5 и 0,99 МПа соответственно.
Качество распределения семян по площади рассева оценивали по методике Н. И. Любушко [15], для чего по диагонали участка намечали 3 учетные делянки, ширина которых соответствовала ширине захвата сеялки, а длина каждой составляла 30 м. При определении оптимального значения угла наклона рычага ку-лисно-рычажного механизма а остальные факторы (высота выходного окна семяпровода Л и длина рычага кулисно-рычажного механизма /2) оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученным в результате проведения лабораторных исследований. Для нахождения оптимального значения высоты выходного окна семяпровода и длины рычага кулисно-рычажного механизма постоянными оставались параметры (а и /2) и (а и Л) соответственно.
По результатам обработки опытных данных строили графики зависи-
мостей распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника от длины рычага кулисно-рычажного механизма, высоты выходного окна семяпровода и угла наклона рычага кулисно-рычажного механизма, которые представлены на рис. 3.
39
36
33
30
V42 г(12) = 0,0103122 й- = - 3, 7034!2 0,9803 Ь 349, 74
36.5 32.4 34,1
140
150
160
170
180
190
Длина рычага кулисно-рычажного механизма 12, мм
а)
46
~ 42
38
5 34
•«н
¡9
30
\ 45 7 МИ = 4,00 56)1'-1. К- ~ 0,9 23,7/1 + 753 985.97 42 ,
10 я
\х \ 33,2 { 34,6
зоя*^ ^31.8
13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17
Высота выходного окна семяпровода И, мм б)
Рис. 3. Зависимости распределения семян по площади рассева на заданной глубине (V) от: а) длины рычага кулисно-рычажного механизма /2; б) высоты выходного окна семяпровода Л; в) угла наклона кулисно-рычажного механизма а
Корреляционная связь между распределением семян по ширине захвата сошника (коэффициент вариации V, %) и показателем угла наклона рычага кулисно-рычажного механизма (а) выражается уравнением параболической функции
у{а) = 0,0352а2 -0,9756а + 37,894 , (1)
при этом индекс корреляции R = 0,9899.
Связь между распределением семян по ширине захвата сошника (V, %) и высотой выходного окна семяпровода (Л) отображается выражением
у(И) = 4,0066^2 - 123,7А + 985,97 (2)
c индексом корреляции R = 0,9753.
Уравнение параболической функции описывается зависимостью распределения семян по ширине захвата сошника (V, %) и показателем длины рычага кулисно-рычажного механизма (/2):
v(l2) = 0,0108/2 - 3,7084l2 + 349,74 ,
(3)
индекс корреляции R = 0,9803.
Анализ полученных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что угол наклона рычага кулисно-рычажного механизма оказывает значительное влияние на равномерность распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника. Оптимальное значение угла наклона рычага (а) можно принять из интервала 12...15°. При уменьшении этого угла наблюдается неравномерность высева семян зерновых культур и перекрытие выходного окна. Наилучшие значения равномерности распределения семян зерновых культур получили при высоте выходного окна семяпровода (h) от 15 до 16 мм. Большее значение приводит к нарушению технологического процесса высева семян. Оптимальные значения длины рычага кулисно-рычажного механизма (l2) должны лежать в диапазоне 160...180 мм. ц7
Для изучения влияния скорости посевного агрегата на равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине их заделки ско- ^ ^ рость испытуемой сеялки с пред- 2 лагаемыми сошниками измени- ? лась в пределах от 4 до 9 км/ч. S. Фактическую (рабочую) скорость »§, агрегата определяли по длине ^
учетной делянки с учетом времени ее прохождения.
При исследовании влияния скорости движения агрегата на равномерность распределения се- Рис. 4. мян зерновых культур по пло-
36
с §н
щади рассева угол наклона рычага кулисно-рычажного механизма (а), высота выходного окна семяпровода (h) и длина рычага кулисно-рычажного механизма (12) оставались постоянными, равными оптимальным значениям: 12°, 15 мм и 180 мм, соответственно.
Корреляционная связь между коэффициентом вариации (V), характеризующим распределение семян зерновых культур по площади рассева, и скоростью движения агрегата (и) выражается зависимостью
v{u) = 0,3276u2 - 4,853и + 51,423 (4)
2
при индексе корреляции R = 0,9985.
График зависимости распределения семян зерновых культур по площади рассева (V) от скорости движения посевного агрегата (u) представлен на рис. 4.
Анализируя полученные результаты, изображенные в виде зависимости v(u) (рис. 4), можно сделать вывод о целесообразности применения сеялки с исследуемыми сошниками для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур в диапазоне 6,2...8,7 км/ч, так как скорость не оказывает значительного влияния на равномерность распределения семян зерновых культур по площади рассева.
Производственные испытания проводились в сравнении базовой сеялки С3-3,6А с сеялкой с сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян. Как показали результаты этих испытаний, экспериментальная сеялка устойчиво выполняет технологический процесс посева зерновых культур в диапазоне скоростей 6,2. 8,7 км/ч. Отклонение фактической нормы высева от заданной у сеялки СЗ-3,6А составило 2,8 %, а у экспериментальной не более 2,9 %%, что соответствует агротехническим требованиям к зерновым сеялкам.
V w - ,32761 R t2-4,& = 0,99 53и + 85 51,42 3
\36, 35 1
3 4,6 '
¿Z3 i 5
4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 Скорость движения посевного агрегата и, км/ч
Зависимость распределения семян по площади рассева (V) от скорости движения агрегата (и)
Нива Поволжья № 3 (20) август 2011 73
Доля семян, находящихся в слое 6...7 см, у серийно выпускаемой сеялки С3-3,6А составляет 81,8 %, а у экспериментальной -85,7 %.
Таким образом, в ходе проведения ла-бораторно-полевых исследований нами были подтверждены результаты лабораторных исследований и определены основные качественные показатели работы сеялки с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян. Оптимальные значения распределения семян на заданной глубине получены при угле наклона рычага кулис-но-рычажного механизма а = 12°, высоте выходного окна семяпровода h = 15 мм, длины рычага кулисно-рычажного механизма l2 = 180 мм и скорости движения агрегата 6,2.8,7 км/ч. Применение сеялки с разработанными сошниками обеспечивает прибавку урожайности яровой пшеницы сорта «Прохоровка» на 21 .24 %.
Литература
1. Орлова, Л. В. Ресурсосберегающие технологии - шанс для Российского АПК / Л. В. Орлова // Сельскохозяйственная техника: Обслуживание и ремонт. - 2008. -№ 10. - С. 11-16.
2. Шептухов, В. Н. Минимизация обработки и прямой посев в технологиях возделывания культур: Монография / В. Н. Шептухов. - М.: ГУЗ, 2005. - 198 с.
3. Муртазин, Г. Р. Оптимизация основных параметров диска сошника сеялки для прямого посева / Г. Р. Муртазин, Х. С. Фас-хутдинов, Р. А. Бадертдинов // Вестник Казанского ГАУ. - 2009. - № 1(11). - С. 163167.
4. Бочкарев, В. К. Ресурсосберегающие технологии: комплексный подход / В. К. Бо-чкарев // Техника и оборудование для села. - 2004. - № 4. - С. 8-9.
5. Соколов, В. В. К вопросу об оценке разброса семян при посеве / В. В. Соколов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2002. - № 2. -С. 65-68.
6. Нуруллин, Э. Г. Некоторые результаты исследований по определению параметров централизованных дозирующих устройств / Э. Г. Нуруллин, И. М. Салахов, И. З. Исламов // Вестник Казанского ГАУ. -2009. - № 3(13). - С. 147-149.
7. Ларюшин, Н. П. Современные посевные машины / Н. П. Ларюшин. - Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - 100 с.
8. Посевные машины: Теория, конструкция, расчёт: монография / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев и др. - М.: Росинформагротех, 2010. - 292 с.
9. Ларюшин, Н. П. Полевые исследования сошника сеялки-культиватора ССВ-3,5 / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев // Нива Поволжья. - 2009. - № 1(10). -С. 60-63.
10. Мачнев, А. В. Силы, действующие на лаповый сошник с параллелограммным механизмом подвески / А. В. Мачнев // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2010.- № 10. - С. 60-61.
11. Ларюшин, Н. П. Исследование ку-лисно-рычажного механизма распределителя семян / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 2. - С. 2-3.
12. Мачнев, А. В. Обеспечение наименьшей деформации семени при ударе о распределитель / А. В. Мачнев // Нива Поволжья. - 2010. - № 2(15). - С. 63-65.
13. ОСТ 10 5.1-2000. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей. Введ. 15.06.2000. - М.: Росинформагротех, 2000. - 72 с.
14. ГОСТ 20915-75 Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний. Введ. 19.07.75. - М.: Издательство стандартов, 1975. - 118 с.
15. Любушко, Н. И. Методика расчета и определения равномерности распределения семян зерновых культур по площади / Н. И. Любушко. - М.: ОНТИ ВИСХОМ, 1970. - 16 с.
