CC BY
0
УДК 631.3
РО! 10.36461/ЫР.2023.65.1.018
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСЕВАЕМОГО МАТЕРИАЛА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕМ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕЯЛКИ
А.Н. Калабушев, кандидат техн. наук
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, т. (8-8412) 62-85-17, е-таИ: penz_gau@maiL.ru
При увеличении подаваемых семян зерновых культур на отражающую поверхность распределителя семян, имеющую форму горизонтальной поверхности, увеличивается неравномерность распределения семян в распределительной головке пневматического высевающего аппарата. Это происходит вследствие увеличения числа семян зерновых культур, которые не долетают до отражателя, из-за предшествующих семян, так как они, отлетая, снижают свою скорость и препятствуют свободному перемещению к отражателю. Вследствие этого семена сталкиваются друг с другом и распределяются по другой закономерности, нежели семена которые отражаются от отражателя, в результате чего площадь разлета значительно снижается. Происходит изменение распределения семян: в семяпроводы, расположенные по центру распределителя семян, поступает несколько больше семян зерновых культур, чем в расположенные по краям распределителя, и как следствие, увеличивается неравномерность распределения семян. Данная проблема затрудняет разработку распределителей, имеющих форму горизонтальной поверхности, для зерновых пневматических сеялок, имеющих ширину высева более пяти метров, так как в данном случае первая ступень распределения получает значительно большую нагрузку и получается вышесказанный недостаток по распределению семян. Данный недостаток возможно исключить при помощи распределения семян зерновых культур по отражательной пластине распределителя. Для этого необходимо установить дополнительную отражающую пластину в распределитель семян.
Ключевые слова: подача, распределитель, отражатель, семена распределение, сеялка.
Для цитирования: Калабушев А.Н. Распределение высеваемого материала распределителем пневматической сеялки. Нива Поволжья, 2023, 1 (65), с. 3001. ЭО! 10.36461/ЫР.2023.65.1.018
Введение
Пневматические посевные машины со стандартными отражательными пастинами (отражателями) имеют недостатки, к которым относится неравномерное распределения семян после ударения об отражатель и подачу их в семяпроводы, т.к. в дальние семяпроводы попадает наименьшее количество семян. Это приводит к последующему снижению урожайности. Можно прийти к умозаключению, что существующие сеялки пневматического типа не используют весь свой потенциал и требуют внесения изменений в свою конструкцию, а именно изменения распределителя семян. Исходя из вышесказанного, исследования, которые направлены на уменьшение неравномерности распределения семян распределителем пневматической сеялки, являются актуальными для АПК России [5, 7, 8].
Цель исследования. Цель состояла в проведении теоретических исследований модернизированного распределителя семян пневмати-
ческой сеялки с дополнительной отражающей пластиной.
Методы и материалы Методика проведения исследований экспериментального распределителя семян с дополнительной отражающей пластиной разработана на основе анализа существующих технологических способов и технических средств механизации посева семян зерновых культур пневматическими сеялками с учетом общепринятых методик оценки качества выполнения технологического процесса посевными машинами: ГОСТ 31345 -2007 «Сеялки тракторные. Методы испытаний»; СТО АИСТ 5.6-2010 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные и посадочные. Показатели назначения. Общие требования» [3, 10, 11, 21-22].
Результаты и их обсуждение Разная скорость обтекания семян зерновых культур потоком воздуха и их удары, отражение от стенок семяпровода приводит к скоплению семян у центральных семяпроводов. Предпола-гаем,
что функцией по распределению семян в первом истечении будет является парабола [1-2, 4].
На рисунке 1а указано начальное распределение семян стандартным распределителем. В общепринятом случае распределение семян, в следствие вышеуказанных причин, будет представлено в виде параболы, которая симметрична относительно оси у, ее ветви будут направлены строго вниз под некоторым углом.
Площадь параболы и полученный прямоугольник ао Ьо Со йо соответствуют общему количеству семян, которое вышло через распределитель, выходное сечение которого имеет размеры ао йо = 21.
Рис. 1. График по распределению семян зерновых
культур в распределителе по выходному сечению: а) стандартный распределитель;
б) распределитель с двумя полостями;
в) экспериментальный распределитель
с дополнительными отражающими пластинами
В семяпроводы, которые расположены по краям, поступает некоторое количество материала, обозначенное на рисунке 1 как ао Ьо или сойо. В центральные семяпроводы семян поступает больше на некоторое количество ц. Выражение закономерности по распределению семян будет иметь вид:
Если выразить кривую распределения через площадь, ограниченную параболой, то она примет следующий вид:
(2)
Представим, что, если установить дополнительную экспериментальную пластину-отражатель-распределитель, то суммарное количество семян зерновых культур разделится равномерно между всеми пластинами-отражателями. В этом случае закономерность по распределению семян зерновых культур вверху и внизу пластины-отражателя будет иметь вид 1 б. Исходя из этого, можно сделать вывод, что площадь прямоугольника SаlЬlСldl = 1Л БаоЬосойо. Однако на каждую из пластин отражателей будут поступать несколько меньше семян зерновых культур (в два раза), а, как следствие, закономерность распределения семян несколько ровнее. При этом площадь, находящаяся в параболе, будет иметь вид:
Б' ---БЬ-е'/'с-,
(3)
где БЬ1е'['с1 - семена зерновых культур, которые дополнительно попадают во все семяпроводы из-за уменьшения удельной нагрузки на пластину-отражатель.
Распределение семян по верхней и промежуточной пластине-отражателе будет выражаться параболой, которая также может быть представлена как:
(4)
В следствие того, что распределение семян будет проходить по общим семяпроводам, то концы параболы будут друг на друга накладываться, а суммарное количество исходящих семян будет представлено как площадь, ограниченная параболой Бо и суммой площади прямоугольника а1е'/'й1. При этом, если ось х направлена по верхней части данного прямоугольника, то суммарная функция по распределению семян примет вид:
Уобщ = У + У = —(1-->
(5)
У = 4(1- 72).
(1)
Принято, что чем ниже тах отклонение функции от её среднего значения, тем кривая закона распределения будет более выпрямленной. Максимальное отклонение для первоначальной функции распределения имеет значение Б/21, а для суммарной функции распределения - Б'/1. Но
так как S' < S/2, то максимальное отклонение функции от ее среднего значения в первом случае больше, чем во втором, т. е. закономерность распределения семян при установке дополнительной пластины-отражателя будет иметь склонность к распрямлению. Однако, как видим
2
из рисунка 1 в, параболическая закономерность на выходе распределителя будет сохраняться. В следствие чего нами предположено, чтобы еще больше выпрямить параболу распределения семян, необходимо применить минимум два ряда семяпроводов.
В данном случае семена зерновых культур будут распределяться от главной пластины-отражателя, истекать в семяпроводы, расположенные
во втором ряду, а от дополнительной пластины отражателя будут уходить семяпроводы, расположенные в нижнем ряду.
Если первый, второй и третий отводящие патрубки верхнего ряда соединить соответственно с четвертым, пятым и шестым нижнего, а четвертый, пятый и шестой верхнего с первым, вторым и третьим нижнего, то суммарная закономерность распределения представит собой циклическую параболу (рис. 2), уравнение правой ветви которой будет иметь вид
У' = з|(хг-х2). (6)
Наивысшее отклонение функции от ее среднего значения будет иметь величину Б'/41, а наивысшее отклонение функции от средней величины без перераспределения семян зерновых культур имеет значение Б/1, т. е. по сравнению с первоначальной кривая распределения в данном случае еще больше приближается к прямой.
Заключение. Из сказанного следует, что установка дополнительной отражательной пластины и перераспределение высеваемого материала позволяют улучшить равномерность его распределения в высоконагруженных распределителях горизонтального типа до 15 %.
а Ь,
у суммарное распределень
начальное распределение нераспределенная кривая X х' сГ
о
X
а
21
Рис. 2. График по распределению семян зерновых культур при его перераспределении в выходном сечении распределителя
Литература.
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В трёх томах. Т.1: справочник. Под редакцией И.Н. Жестковой. 9-е издание, переработанное и дополненное. Москва: Машиностроение, 2006, 928 с.
2. Бутенин Н.В. Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики в двух томах. Том 1. Статика и кинематика. Том 2. Динамика: учебное пособие. 11-е изд., стереотипное. Санкт-Петербург: Лань, 2009, 736 с.
3. ГОСТ 26244-84. Обработка почвы предпосевная. Требования к качеству и методы определения. 1 с.
4. ГОСТ 28714-2007 Машины для внесения твердых минеральных удобрений. Введен 2009-01-01. Москва: Стандартинформ, 2008, 44 с.
5. ГОСТ 31345-2007 Сеялки тракторные. Методы испытаний. Введен 2009-01-01. Москва: Стандар-тинформ, 2007, 54 с.
6. Калабушев А. Н. Основные направления инновационного развития сельскохозяйственной техники. Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы: сборник статей XIV Международной научно-практической конференции. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2019, с. 103-106.
7. Калабушев А.Н., Шумаев В.В. Обоснование наилучшего семяпровода для сошников зерновой сеялки. Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сборник статей V Международной научно-практической конференции. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2020, с. 63-66.
8. Кленин Н. И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Москва, Колос, 1994, 751 с.: ил.
9. Плаксин А.М., Пятаев М.В. Определение рациональных параметров отражателя пневматической зерновой сеялки. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 2010, № 7 (69), с. 74-77.
10. Пятаев М.В., Зырянов А.П. Определение рациональных параметров делительной головки пневматической зерновой сеялки. Вестник КрасГАУ, 2018, № 3 (138), с. 88-94.
11. Рудяков А.А., Калабушев А.Н. Анализ схем подачи семян пневматических высевающих и распределяющих систем. Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник статей Международной научно-практической конференции молодых ученых. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2020, с. 272-275.
12. СТО АИСТ 5.6-2010. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные и посадочные. Показатели назначения. Общие требования. Введен 2011-04-15. Москва: Росинформагротех, 2011, 26 с.
13. Шумаев В.В. Прикладная математика: учебное пособие. Пенза: РИО ПГСХА, 2014, 101 с.
14. KaLabushev A.N., Larushin N.P, Kukharev O.N. Scientific results on technological process of various Level fertilizers application and sowing seeds with a combined seeder. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2021, v. 64, № 1, p. 397-402.
15. Kuczewski I. Soil parameters for predicting the draught of model plough bodies. J. agr. Egr. Res, 1981, № 3, p. 193-201.
16. Kukharev O.N., Polikanov, A.V., Semov, I.N. The technology of obtaining high-quality seeds of sugar beet. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2017, v. 8. № 1, p. 1210-1213.
17. Kukharev, O.N., Semov, I.N., Rylyakin, E.G. The technical solution for a laminated coating on a rounded surfaces. Contemporary Engineering Sciences, 2015, v. 8, № 9, p. 481-484.
18. Ovtov V., Ovtova O. The evaluating method of the biological activity and relative productivity for mixed and combined three-component crops. Scientific papers series A. Agronomy, 2020, v. LXIII, № 1, p. 112-118.
19. Shumaev V., Kulikova Ju., Orehov A., Polikanov A. Investigation of the grain seeder opener operation for environmental friendly technologies of crops production. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2020, v. 63, № 1, p. 527-532.
20. Shumaev V.V., Kalabushev A.N., Kulikova Ju.N., Gubanova A.B. Theoretical research on technological process of a stud seeder with a furrow-forming working body. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2021, v. 64, № 1, p. 154-160.
21. Овтов В.А., Шумаев В.В., Губанова А.Р. Сошник для рядового посева семян и удобрений с сво-добообразующей косынкой. Сурский Вестник, 2019, № 2 (6), с. 39-43.
22. Терёхин М.А., Яшин А.В. Пути повышения производительности вальцовых плющилок зерна и снижения энергоемкости процесса плющения. Сурский вестник, 2020, № 2 (10), с. 66-70.
UDC 631.3
DOI 10.36461/NP.2023.65.1.018
DISTRIBUTION OF THE SOWING MATERIAL BY THE DISTRIBUTOR
OF THE PNEUMATIC SEEDER
A.N. Kalabushev, Candidate of Technical Sciences
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Russia, tel. (8-8412) 62-85-17, e-mail: penz_gau@mail.ru
With increasing supply of seed of grain crops on the deflection surface of the seed distributor, which has the shape of a horizontal surface, the irregularity of seed distribution in the distributing head of the pneumatic seeder increases. This is due to the fact that the number of crop seeds that do not reach the deflector increases due to the seeds flying ahead, because as they fly away they reduce their speed and prevent them from moving easily to the deflector. As a result, the seeds collide with each other and are dispersed in a different pattern than the seeds that are deflected by the deflector, resulting in a much smaller dispersal area. A change in seed distribution occurs: the seed tubes in the center of the seed distributor receive slightly more seeds than those at the edges of the distributor, increasing the irregularity of seed distribution. This problem complicates the development of distributors shaped like a horizontal surface for pneumatic grain seeders with a sowing width of more than five meters, because in this case the first distribution stage receives a much higher load and the above-mentioned disadvantage of seed distribution occurs. This disadvantage can be eliminated by distributing the seeds over the deflector plate of the distributor. This requires the installation of an additional deflecting plate in the seed distributor [6, 9].
Keywords: supply, distributor, deflector, seed distribution, seeder.
References.
1. Anuriev V.I. Handbook of mechanical engineering designer. In three volumes. Vol.1: a handbook. Edited by I.N. Zhestkova. 9th edition, revised and expanded. Moscow: Mashinostroenie, 2006, 928 p.
2. Butenin N.V. Lunts Ya.L., Merkin D.R. Course of theoretical mechanics in two volumes. Volume 1. Statics and kinematics. Volume 2. Dynamics: a textbook. 11th ed., stereotypical. Saint Petersburg: Lan, 2009, 736 p.
3. GOST 26244-84. Presowing soil treatment. Quality requirements and methods for determination. 1 p.
4. GOST 28714-2007 Dry fertilizer spreading machinery. Introduced 2009-01-01. Moscow: Standartin-form, 2008, 44 p.
5. GOST 31345-2007 Tractor seeders. Test methods. Introduced 2009-01-01. Moscow: Standartinform, 2007, 54 p.
6. Kalabushev A. N. The main directions of innovative development of agricultural machinery. Agro-industrial Complex: state, problems, prospects: collection of articles from the XIV International Scientific and Practical Conference. Penza: Penza State Agrarian University, 2019, pp. 103-106.
7. Kalabushev A.N., Shumaev V.V. Justification of the best seed tube for the coulters of a grain seeder. Resource-saving technologies and technical means for crop and livestock production: collection of articles from the V International Scientific and Practical Conference. Penza: Penza State Agrarian University, 2020, pp. 63-66.
8. Klenin N. I., Sakun V.A. Agricultural and reclamation machines. Moscow, Kolos, 1994, 751 p.: Il.
9. Plaksin A.M., Pyataev M.V. Determination of rational parameters of the deflector of a pneumatic grain seeder. Bulletin of Altai State Agricultural University, 2010, No. 7 (69), pp. 74-77.
10. Pyataev M.V., Zyryanov A.P. Defining rational parameters of a dividing head in a pneumatic grain seeding machine. The Bulletin of KrasGAU, 2018, No. 3 (138), pp. 88-94.
11. Rudyakov A.A., Kalabushev A.N. Analysis of seed supplying schemes of pneumatic sowing and distributing systems. Innovative ideas of young researchers for the Agro-Industrial Complex of Russia: a collection of articles from the International Scientific and Practical Conference of Young Scientists. Penza: Penza State Agrarian University, 2020, pp. 272-275.
12. STO AIST 5.6-2010. Testing of agricultural machinery. Seeding and planting machines. Destination indicators. General requirements. Introduced 2011-04-15. Moscow: Rosinformagrotech, 2011, 26 p.
13. Shumaev V.V. Applied mathematics: a textbook. Penza: RIO PGSHA, 2014, 101 p.
14. Kalabushev A.N., Larushin N.P, Kukharev O.N. Scientific results on technological process of various level fertilizers application and sowing seeds with a combined seeder. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2021, v. 64, № 1, p. 397-402.
15. Kuczewski I. Soil parameters for predicting the draught of model plough bodies. J. agr. Egr. Res, 1981, № 3, p. 193-201.
16. Kukharev O.N., Polikanov, A.V., Semov, I.N. The technology of obtaining high-quality seeds of sugar beet. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences, 2017, v. 8. № 1, p. 1210-1213.
17. Kukharev, O.N., Semov, I.N., Rylyakin, E.G. The technical solution for a laminated coating on a rounded surfaces. Contemporary Engineering Sciences, 2015, v. 8, № 9, p. 481-484.
18. Ovtov V., Ovtova O. The evaluating method of the biological activity and relative productivity for mixed and combined three-component crops. Scientific papers series A. Agronomy, 2020, v. LXIII, № 1, p. 112-118.
19. Shumaev V., Kulikova Ju., Orehov A., Polikanov A. Investigation of the grain seeder opener operation for environmental friendly technologies of crops production. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2020, v. 63, № 1, p. 527-532.
20. Shumaev V.V., Kalabushev A.N., Kulikova Ju.N., Gubanova A.B. Theoretical research on technological process of a stud seeder with a furrow-forming working body. Scientific Papers-Series A-Agronomy, 2021, v. 64, № 1, p. 154-160.
21. Ovtov V.A., Shumaev V.V., Gubanova A.R. Coulter for row sowing of seeds and fertilizers with a vault-forming taper. Sursky Vestnik, 2019, No. 2 (6), pp. 39-43.
22. Terekhin M.A., Yashin A.V. Ways to increase the productivity of grain roller flatteners and reduce the energy intensity of the flattening process. Sursky Vestnik, 2020, No. 2 (10), pp. 66-70.
