CC BY
27
УДК 631.33.022.6
ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАБОТЫ ЯЧЕИСТО-ДИСКОВОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА
В. Н. Кувайцев, канд. техн. наук; Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; А. В. Шуков, канд. техн. наук, доцент; В. В. Шумаев, канд. техн. наук, доцент; Т. А. Кирюхина, канд. техн. наук, доцент
ФГБОУ ВО Пензенская ГСХА, Россия, e-mail: [email protected]
Приведено описание экспериментальной сеялки с ячеисто-дисковым высевающим аппаратом с полыми тонкостенными цилиндрами на упругодеформируемом кольце, а также результаты полевых исследований технологического процесса экспериментальной сеялки. Получены экспериментальные зависимости равномерности распределения семян в рядке от жесткости материала полых тонкостенных цилиндров на упругодеформируемом кольце, от скорости высевающего диска и от поступательной скорости движения агрегата, а также зависимость распределения семян по глубине от скорости движения агрегата. Производственные испытания проводились в сравнении базовой сеялки СО-4,2 с экспериментальной сеялкой с новыми ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с полыми тонкостенными цилиндрами на упругодеформируемом кольце. Как показали результаты испытаний, экспериментальная сеялка устойчиво выполняет процесс посева семян лука при соблюдении агротехнических требований.
Ключевые слова: высевающий аппарат, сеялка, цилиндры, упругодеформированное кольцо, семена лука.
Введение. Поскольку главная задача сельхозпроизводителя при производстве лука - получение высоких урожаев с одновременным снижением затрат на производство продукции, то актуальной является разработка высевающих аппаратов, позволяющих повысить равномерность распределения семян в рядке по глубине их заделки в почву и, соответственно, увеличить урожай.
В настоящее время для посева семян мелкосеменных культур, в том числе семян лука (чернушки) на репку, применяются сеялки с механическим и пневматическим приводом высевающих аппаратов. Однако высевающие аппараты этих сеялок осуществляют порционный высев семян, вследствие чего посевы получаются неравномерными - с загущением или разряжением растений в рядке, что приводит к снижению урожайности [1, 2, 3].
Для устранения такого рода недостатков в Пензенской ГСХА была изготовлена экспериментальная сеялка на базе посевных секций сеялки типа ССТ-12В с разработанными ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с цилиндрами на упругодеформируемом кольце (рис. 1).
Сеялка имеет сварную раму 6, состоящую из переднего и заднего брусьев. На переднем брусе шарнирно закреплены три высевающих секции 12 на расстоянии 30 см друг от друга, на заднем брусе закреплены еще две секции 8. Секции переднего
и заднего рядов расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Передача вращения на высевающие аппараты осуществляется от опорно-приводных колес 4, размещенных на заднем брусе сеялки. Высевающие диски переднего ряда секций приводятся во вращение цепной передачей от правого редуктора 7, а высевающие диски заднего ряда секций - цепной передачей от левого редуктора 11. Норма высева регулируется изменением передаточного числа цепных редукторов 7 и 11. Для обеспечения прямолинейности движения посевного агрегата и выдерживания одинаковых размеров стыковых междурядий сеялка оснащена двумя маркерами 1.
Высевающий аппарат содержит бункер, ролик-отражатель, вертикально установленный в корпусе ячеистый составной высевающий диск с боковыми кольцевыми проточками, в которых установлено сплошное упругодеформируемое кольцо, по центру наружной поверхности которого расположены полые тонкостенные цилиндры, верхние основания которых представляют собой часть сферы, обращенной выпуклостью к оси вращения высевающего диска. Горизонтальная ось вращения ролика-отражателя лежит в плоскости, проходящей через ось вращения высевающего диска и отклоненной от вертикальной плоскости, проведенной через ось вращения высевающего диска, на угол 20...30
градусов в направлении его вращения. Поверхность ролика-отражателя покрыта слоем эластичного фрикционного материала и касается наружной поверхности высевающего диска. Корпус имеет окно, начало и конец которого находятся на линиях, одинаково удаленных от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения высевающего диска.
Лабораторно-полевые испытания сеялки с высевающим аппаратом с цилиндрами на упругодеформируемом кольце проводились согласно отраслевому стандарту ОСТ 10.5.1-2000 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей» [4] на полях ИП КФХ Минеев А. В. Калачев-ского района Волгоградской области с целью обоснования возможности применения высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце, а также
уточнения его конструктивных и режимных параметров в полевых условиях. В качестве семенного материала использовались семена лука чернушки «Халцедон» с нормой высева 12 кг/га.
Для посева был выбран ровный однородный участок, на котором в 3-х местах в дни проведения опытов на глубине 0...5, 5...10 и 10.15 см определялись влажность почвы и ее твердость общепринятыми способами по ГОСТ 28268-89 и ГОСТ 28168-89. Установлено, что средняя влажность в слое 0...5 см составляла 15,1 %, в слое 5...10 см - 21,9 %, а в слое 10...15 см -25,3 %. При этом средняя твёрдость почвы в тех же слоях составляла 0,18, 0,47 и 0,95 МПа соответственно.
Почва была подготовлена под посев по сложившейся в хозяйстве технологии: после боронования и шлейфования была проведена комбинированная операция по
Рис. 1. Схема сеялки для высева семян лука: 1 - маркер; 2 - навесное устройство; 3 - механизм параллелограммный; 4 - колесо опорно-приводное; 5 - колесо опорное; 6 - рама; 7 и 11- редукторы; 8 - секция заднего ряда; 9 - прикатывающее колесо; 10 - шлейф;
12 - секция переднего ряда
Нива Поволжья № 4 (41) ноябрь 2016 103
о О К
о | и
3 о к я га Он
О)
о
S
3
(D
н
<и
4 -и
90
80
70
60
У = т~* R2 = 0,98 0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,2
Жесткость материала полых тонкостенных цилиндров упругод ефоршфуемого кольца (с). Н/м
Рис. 2. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке V
и жесткостью резины с
внесению почвенных гербицидов и предпосевной обработке культиватором с прутковыми каточками. Глубина обработки почвы была принята равной глубине заделки семян. Почва на участке - среднесуглини-стый чернозем.
Для сравнения на экспериментальном участке проводили посев сеялкой СО - 4,2 тем же семенным материалом.
Для изучения влияния скорости посевного агрегата на равномерность распределения семян лука по длине рядка и глубине заделки скорость испытуемой сеялки изменялась в пределах от 4 до 9 км/ч. Фактическую (рабочую) скорость агрегата определяли по длине учетной делянки с учетом времени ее прохождения.
При определении оптимального значения жесткости материала полых тонкостенных цилиндров остальные факторы (скорость движения агрегата, окружная скорость высевающего диска) оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученным в результате проведения лабораторных исследований. При нахождении оптимального значения скорости движения агрегата и скорости высевающего
диска постоянными оставались, соответственно, такие параметры, как с и Vd и с и Vc.
Результаты лабораторно-полевых исследований обрабатывались на ПЭВМ с помощью прикладной программы «STATISTIKA Version 6.0» [5].
По результатам обработки полученных данных строили графики зависимостей равномерности распределения семян лука в рядке от жесткости материала полых тонкостенных цилиндров, скорости движения агрегата, окружной скорости высевающего диска, скорости ролика [6].
Корреляционная связь между величиной показателя равномерности распределения семян лука в рядке (v, %) и жесткости материала полых тонкостенных цилиндров упругодеформируемого кольца (с) выражается уравнением параболической функции
v = -70,98 с2 + 245,6 с - 129,1. (1)
При этом индекс корреляции R2 = 0,98.
По полученным данным и уравнению (1) строим график зависимости между величиной показателя распределения семян в рядке (v, %) и жесткости материала полых тонкостенных цилиндров упругоде-
100
« « Z
^ -ч £ 0,17 0,2 0,23 0,26 0,29 0,32
Скоростью высевающего диска, м/с
Рис. 3. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке V и окружной скоростью высевающего диска Ve
Рис. 4. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке V и поступательной скоростью агрегата Уа
формируемого кольца (с) (рис. 2), из которого видно что при жёсткости резины 1,6.1,8 Н/м равномерность распределения семян в рядке составит 83.84 %.
Корреляционная связь между равномерностью распределения семян в рядке (V, %) и скоростью высевающего диска (Уд) выражается уравнением параболической функции
у(Уд) = -1408, Уд 2 + 851,2 Уд - 42,46. (2)
При этом индекс корреляции Я2 = 0,994.
По полученным данным и уравнению (2) строим график зависимости между величиной показателя распределения семян в рядке V и окружной скоростью высевающего диска Уд (рис. 3), из которого можно сделать вывод, что при скорости высевающего диска 0,28.0,31 м/с равномерность распределения семян в рядке составит 86.87 %.
Корреляционная связь между равномерностью распределения семян в рядке V и поступательной скоростью агрегата Уд выражается уравнением параболической функции
у(Уа) = -17,06 Уа2 + 67,94 Уа + 18,49, (3) при этом индекс корреляции Я2 = 0,994.
По полученным данным и уравнению (4) строим график зависимости между ве-
личиной показателя равномерности распределения семян в рядке V, % и скоростью агрегата Уа (рис. 4), из которого устанавливаем, что при скорости агрегата 1,7.2,0 м/с равномерность распределения семян в рядке составит 84.86 %.
Корреляционная связь между равномерностью распределения семян по глубине VI и поступательной скоростью агрегата Уа выражается уравнением параболической функции
(Ус) = -23,41 Уа2 + 78,96 Уа + 17,17, (4) при этом индекс корреляции Я2 = 0,979.
По полученным данным и уравнению (4) строим график зависимости между величиной показателя равномерности распределения семян по глубине и скоростью агрегата (рис. 5).
На основании графической зависимости (рис. 5) между величиной показателя равномерности распределения семян по глубине и поступательной скоростью агрегата можно сделать вывод, что при скорости агрегата 1,7.1,8 м/с равномерность распределения семян по глубине заделки составит 84.85 %.
Выводы. Как показали полевые испытания, наилучшие значения равномерности распределения семян лука получили при скорости движения агрегата до 6 м/с.
Нива Поволжья № 4 (41) ноябрь 2016 105
Большее значение приводит к нарушению технологического процесса высева семян.
Производственные испытания проводились в сравнении базовой сеялки СО-4,2 с экспериментальной сеялкой с новыми высевающими аппаратами. Как показали результаты этих испытаний, экспериментальная сеялка устойчиво выполняет технологический процесс посева семян лука в диапазоне скоростей до 6 км/ч. Отклонение от фактической нормы высева у сеялки СО-4,2 составило 13 %, а у экспериментальной не более 2,9 %, что соответствует агротехническим требованиям к посевным машинам. Равномерность распределения
семян в рядке у серийно выпускаемой сеялки СО-4,2 составляет 45 %, а у экспериментальной 82 %.
Таким образом, в ходе проведения ла-бораторно-полевых исследований нами были подвержены результаты лабораторных исследований и определены основные качественные показатели работы сеялки с ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
Применение экспериментальной сеялки с разработанными высевающими аппаратами для посева семян лука позволит получить прибавку урожая на 21 %.
Литература
1. Ларюшин, Н. П. Комплекс машин для производства лука (теория конструкция, расчёт): учебное пособие с грифом МСХ РФ по инженерным специальностям / Н. П. Ларюшин. - Пенза: РИО ПГСХА, 2001. - 267 с.
2. Завалишин, Ф. С. Методы исследования по механизации сельскохозяйственного производства / Ф. С. Завалишин, М. Г. Мацнев. - М.: Колос, 1982. - 231 с.
3. Петухов, Д. А. Современные посевные машины / Д. А. Петухов, В. В. Сердюк // Техника и оборудования для села. - 2012. -№ 1. - С. 18-21
4. Посевные машины. Теория, конструкция, расчёт / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шу-маев и др. - М.: Росинформагротех, 2010. - 292 с.
5. ОСТ 10 5.1-2000. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей. Введ. 15.06.2000.- М.: Росинформагротех, 2000. - 72 с.
6. Халафян, A. A. STATISTIC А 6. Статистический анализ данных: учебник / А. А. Халафян. -3-е изд. - М: ООО «Бином-Пресс», 2007. - 512 с.
7. ГОСТ Р 52778-2007. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки. - М.: Изд-во стандартов, 2007. - 28 с.
8. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. - 5-е изд., доп. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.
9. Спиридонов, А. А. Планирование эксперимента при исследованиях технологических процессов / А. А. Спиридонов. - М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.
10. Прокопенко, В. А. Эффективность отечественных и зарубежных технологий / В. А. Прокопенко // Техника и оборудование для села. - 2001. - № 8. - С. 17-21.
11. Радченко, Г. Е. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий протекания процесса / Г. Е. Радченко. - Горки: Белорусская СХА, 1978. - 69 с.
12. Кузнецов, Б. Ф. Основные направления развития конструкций посевных машин / Б. Ф. Кузнецов // Тракторы и автомобили. - 1980. - № 9. - С. 13-14.
13. Муртазин, Г. Р. Оптимизация основных параметров диска сошника сеялки для прямого посева / Г. Р. Муртазин, X. С. Фасхутдинов, Р. А. Бадертдинов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2009. - Т. 4, № 1(11). - С. 163-167.
14. Овчинников, В. А. Влияние угла установки отражателя семян на степень заполнения ячеек дискового высевающего аппарата / В. А. Овчинников // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 4(28). - С. 166-169.
15. Ларюшин, Н. П. Машины для ориентированной посадки сельскохозяйственных культур / Н. П. Ларюшин, О. Н. Кухарев // Нива Поволжья. - 2006. - № 1. - С. 29-34.
16. Ларюшин, Н. П. Сеялка для посева воздушных луковичек чеснока / Н. П. Ларюшин, А. В. Поликанов, М. В. Есин, В. П. Никульшин // Нива Поволжья. - 2008. - № 2. - С. 51-54.
UDK 631.33.022.6
FIELD STUDIES OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF VESICULAR-DISK SOWING UNIT
V.N. Kuvaitsev, candidate of technical sciences, assistant professor; N.P. Larushin, doctor of technical sciences, professor; A. V. Shukov, candidate of technical sciences, assistant professor;
V. V. Shumayev, candidate of technical sciences, assistant professor;
T.A. Kirukhina, candidate of technical sciences, assistant professor
FSBEE HE Penza SAA, Russia, e-mail: shumaev. [email protected]
The article deals with the description of experimental sowing machine with vesicular-disk sowing unit with a hollow thin-walled cylinders on elastic and deformed ring, as well as the results of field tests of the technological process of the pilot drill.The authors obtained experimental dependence of the uniformity of seed distribution in a row on the material stiffness of thin-walled hollow cylinders on the elastic-deformed ring, the speed of the sowing disc and the translational velocity of the unit, as well as the dependence of the distribution of seeds according to the depth on the speed of the unit motion. Production tests were conducted in comparison of basic drill-4.2 with the experimental seeder with the new vesicular-disk sowing units with hollow thin-walled cylinders on the elastic-deformed ring. As shown by the test results, the experimental seeder steadily performs the process of planting onion seeds in compliance with agro-technical requirements.
Key words: sowing unit, seeder, cylinders, elastic-deforming ring, seeds of onion.
References:
1. Laryushin, N. P. Complex of machines for onion production (theory, design, calculation): textbook with a signature stamp of the Ministry of agriculture of the Russian Federation on engineering / N. P. Laryushin. - Penza: EPD PSAA, 2001. - 267 p.
2. Zavalishin, F. S. The research methods for mechanization of agricultural production / F. S. Za-valishin, M. G. Matsnev. - M.: Kolos, 1982. - 231 p.
3. Petukhov, D. A. Present sowing machines / D. A. Petukhov, V. V. Serdyuk // Tekhnika I oboru-dovaniye dlya sela. - 2012. - No. 1. - P. 18-21
4. Seeding machine. Theory, design, calculation / N. P. Laryushin, A. V. Machnev, V. V. Shumayev et.al. - M.: Rosinformagrotech, 2010. - 292 p.
5. OST 10 5.1-2000. Testing agricultural machinery. Sowing machines. Methods of estimation of the functional parameters. Introduction. 15.06.2000.- M: Rosinformagrotech, 2000. - 72 p.
6. Khalafyan, A. A.STATISTIC. Statistical analysis: textbook / A. A. Khalafyan. - 3rd ed. - Moscow: OOO "Binom-Press", 2007. - 512 p.
7. GOST R 52778-2007. Testing agricultural machinery. Methods of operational-technological evaluation. - M.: Publishing house of standards, 2007. - 28 p.
8. Dospekhov, B. A. Methods of field experiment (with bases of statistical processing of research results) / B. A. Dospekhov. - 5-e edition, added and revised - M.: Agropromizdat, 1985. - 351 p.
9. Spiridonov, A. A. Planning an experiment during research of technological processes / A. A. Spiridonov. - M.: Mashinostroyeniye, 1981. - 184 p.
10. Prokopenko, V. A. Effectiveness of domestic and foreign technologies / V. A. Prokopenko // Machinery and equipment for the village. - 2001. - No. 8. - P. 17-21.
11. Radchenko, G. Ye. Planning the experiments in finding optimal process conditions / G. Ye. Radchenko. - Gorky: Belarusian state agricultural academy, 1978. - 69 p.
12. Kuznetsov, B. F. Main trends of the development of sowing machines designs / B. F. Kuznet-sov // Tractory I avtomobili. - 1980. - No. 9. - P. 13-14.
13. Murtazin, G. R. Optimization of the main parameters of opener disc of the planter for direct seeding / G. R. Murtazin, Kh.S. Fasfutdinov, R.A. Badertdinov // Vestnik of Kazan state agrarian university. - 2009. - Vol. 4, No. 1(11). - P. 163-167.
14. Ovchinnikov, V. A. Influence of the installation angle of the reflector of seeds on the degree of filling the cells of a sowing disk device / V.A. Ovchinnikov // Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. - 2014. - № 4(28). - P. 166-169.
15. Laryushin, N. P. Machine for oriented planting agricultural crops / N. P. Laryushin, O. N. Kuk-harev // Niva Povolzhya. - 2006. - No. 1. - P. 29-34.
16. Laryushin, N. P. Seeder for planting aerial bulbs of garlic / N. P. Laryushin, A. V. Polikanov, M. V. Yesin, V. P. Nikulshin // Niva Povolzhya. - 2008. - No. 2. - P. 51-54.
Нива Поволжья № 4 (41) ноябрь 2016 107
