CC BY
20
УДК 631.331
В.В. Косолапое
канд. тех. наук, доцент, кафедра «Тракторы и автомобили», ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»,
г. Княгинино
А.Н. Скороходов
д-р тех. наук, профессор, декан факультета «Процессы и машины в агробизнесе», Институт механики и энергетики им. В.П. Горячкина,
г. Москва Е.В. Косолапоеа
ст. преподаватель, кафедра «Технический сервис», ГБОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»,
г. Княгинино
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СОШНИКОВОЙ ГРУППЫ
Аннотация. В данной статье описываются методика и результаты проведенных экспериментальных исследований по определению технических и технологических параметров посевной секции с опытной сошниковой группой. Проанализированы полученные результаты и сформированы соответствующие выводы.
Ключевые слова: качество заделки семян, экспериментальные исследования, точность посева.
V.V. Kosolapov, Nizhny Novgorod State Engineering and Economic Institute, Knyaginino
A.N. Skorohodov, Institute of Mechanics and Energy named V.P. Goryachkina, Moscow
E.V. Kosolapova, Nizhny Novgorod State Engineering and Economic Institute, Knyaginino
RESULTS OF RESEARCHES EXPERIMENTAL SOSHNIKOVY GROUP
Abstract. This article describes the technique and results of experimental studies to determine the technical and technological parameters of the seed coulter section with an experienced group. Analyze the results and formed conclusions.
Keywords: quality of seed placement, experimental studies, the accuracy of seeding.
Во время проведении полевых работ, при посеве сахарной свеклы, каждая сошниковая группа посевного агрегата должна обеспечивать постоянную глубину заделки семянки, плотность посевного ложа и условия для достаточного обеспечения кислородом и влагой. Также важным направлением в оптимизации технологического процесса возделывания сахарной свеклы является снижение затрат при проведении работ и повышение рентабельности производства в целом. Одним из путей получения результата по поставленным задачам является оптимизация геометрических параметров рабочих органов посевного агрегата, что позволит получить снижение тягового сопротивления и повышение рентабельности возделывания сахарной свеклы.
В результате решения поставленных задач был создан опытный образец, составлена методика и проведены ряд экспериментов. В качестве параметров оптимизации выбраны показатели, имеющие простой физический смысл, независящие от времени, выражаемые числом и, по возможности, максимально описывающие стабильность процесса заделки посевного материала, энергозатраты и т.д. Если одного параметра недостаточно, его дополняют вспомогательными показателями. При этом они должны соответствовать ряду требований, предъявляемых к определению функций отклика [3].
Используя метод априорного ранжирования, был выбран ряд наиболее значимых факторов, позволяющих получить искомые закономерности с достаточной степенью надежности, а
именно: рабочая скорость агрегата - V, м/с, которая изменяется в пределах от 2 до 12 км/ч (0,55...3,33 м/с); рабочая глубина заделки семян - 1п, мм, выбранная согласно технологическим требованиям по возделыванию сахарной свеклы [6]; влажность почвы - %, определенная из условия возможности агрегатирования предлагаемой сошниковой группы при ее использовании на сухих, нормальных и переувлажненных почвах (15.35 % ± 2 %) [2, 4]. За критерий оценки выбран показатель тягового сопротивления посевной секции, позволяющий оценить энергетические затраты испытательного образца и коэффициент отклонения фактической глубины заделки семян от заданной, позволяющий оценить качество расположения семянки в массиве почвы. Была построена матрица уровней варьирования факторов (табл. 1).
Таблица 1 - Матрица планирования факторного эксперимента
Факторы Кодовое число Уровень варьирования
-1 0 +1
Скорость движения - V, м/с Х1 0,55 1,83 3,33
Глубина заделки семян - 1п, м Х2 0,03 0,05 0,07
Влажность почвы - f, % Х3 15 25 35
Замеры тягового сопротивления проводились с помощью динамометрического оборудования, качество образования посевного ложа оценивалось с помощью профилограмм, фотофиксации и соответствующих замеров [5].
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры сельскохозяйственных машин Волгоградского государственного сельскохозяйственного университета в почвенном канале. Результаты обрабатывались на ЭВМ с использованием программного комплекса «Ро|1аЫе Б1а1дгарЫс8 Оеп1иг1оп 15.2.11.0». При этом были получены графические зависимости (рис. 1 и 2).
КН
60 -т-т-т-
55 ------------; !
50 45 40 35 30 25 20
0,33 1,83 3,33 У)М/с
Рисунок 1 - Зависимости тягового сопротивления сошниковой группы [ от скорости движения V и глубины заделки семян глубина заделки 0,07 м;
—. * — глубина заделки 0,05 м; — — . глубина заделки 0,03 м)
Уравнение регрессии, характеризующее влияние факторов х1, х2 и х3 на тяговое сопротивление [ (при 95% доверительной вероятности) имеет следующий вид:
[ = 25,5639 - 5,82667 х1 - 0,094 х2 - 95,5х3 + х? + 0,133333 х1х2 +
+100,0х1х3 + 0,0075x2 + 2,5х2х3 + 3125,0x2.
Коэффициент вариации полученного уравнения регрессии составил 0,9249. Анализируя полученные поверхности отклика (рис. 2), можно видеть динамику увеличения показателя х2 и х3, что объясняется ростом коэффициента трения и увеличением площади контакта рабочей
поверхности клина с почвой. С увеличением фактора х1 тяговое сопротивление возрастает, при этом увеличивается энергия, с которой частицы почвы отбрасываются в сторону от продольной оси секции. Эти зависимости подтверждает рисунок 1. Коэффициенты уравнения показывают, что наибольшее влияние на параметры оптимизации оказывает фактор х1, вторым по значимости является фактор х2. Сочетание факторов х2 и х3 оказывает наименьшее влияние.
Рисунок 2 - Зависимость тягового сопротивления сошниковой группы от: а) влажности почвы и глубины заделки семян; б) влажности почвы и рабочей скорости; в) рабочей скорости и глубины заделки семян
Качество образования посевного ложа определялось в сравнительных исследованиях экспериментального и базового сошников. При этом из полученных профилограмм выявлено, что «четкость» посевного ложа, созданного экспериментальным сошником, на порядок выше. Это связано в первую очередь с раздельным формированием профиля поверхности почвы с помощью стрельчатой лапы и созданием бороздки прикатывающим бороздообразующим колесом.
Анализ проводился по показателю чистоты борозды и равномерности глубины заделки семян. Замеры проводились при экстримальных значениях принятого скоростного режима и глубине заделки 50 мм. Результаты представлены на рисунке 3.
43 45 50 54 60 Ь,мм
Рисунок 3 - Равномерность глубины заделки-экспериментального
и ... серийного сошника при рабочей скорости 3,33 м/с (слева) и 0,33 м/с (справа)
Из приведенных выше графиков следует, что предлагаемая сошниковая группа имеет большую стабильность процесса формирования борозды и заделки семян на требуемую глубину, что положительно отражается на общей полевой всхожести.
Анализ результатов лабораторных исследований показал, что наибольшее влияние на рост тягового сопротивления посевной секции оказывает увеличение скорости. Так, увеличение
скорости свыше 3 м/с ведет к резкому увеличению тягового сопротивления, как и превышение рабочей глубины свыше 6 см, что является нерациональным и подтверждается рядом исследований [1, 5].
В результате сравнительных исследований предлагаемой сошниковой группы и полозо-видного сошника получены следующие результаты.
Исходя из анализа полученных профилограмм, предлагаемая сошниковая группа обеспечивает улучшение качества образования профиля борозды, что позволяет повысить линейную точность распределения посевного материала.
За счет раздельного создания базовой поверхности, с помощью стрельчатой лапы, и формирования посевной борозды, с помощью прикатывающего бороздообразующего колеса, при увеличении рабочей скорости до 3,33 м/с заделка семян по глубине точнее в среднем на 23%.
Список литературы:
1. Апрелева, М.С. Хозяйственно-допустимый и биологический пределы глубины заделки семян основных полевых культур Украины / М. С. Апрелева // Труды Харьковского сельхозинститута. - Киев: Урожай, 1970. - С. 23-28.
2. Гуреев, И.И. Совершенствование технологии возделывания сахарной свеклы в Центральночернозёмной зоне / И.И. Гуреев, В.И. Домников. - Курск, 1991. - 76 с.
3. Ермаков, С.М. Математическая теория планирования эксперимента / С.М. Ермаков. -М.: Наука, 1983. - 392 с.
4. Терентьев, А.С. Технология и машина дифференцированного внутрипочвенного внесения твёрдых минеральных удобрений с комбинированными тукозаделывающими рабочими органами: дис. ... канд. техн. наук. - Рязань, 2005. - 154 с.
5. Черников, В.А. Повышение равномерности глубины заделки семян сахарной свеклы за счёт совершенствования конструкции сошниковой группы: дис. ... канд. тех. наук. - Воронеж, 2009. - 176 с.
