Научная статья на тему 'РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА'

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
77
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТИ / ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / КОМБИНИРОВАННЫЙ СОШНИК / ЛАБОРАТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ / ЛЕН-ДОЛГУНЕЦ / МЕЛКОСЕМЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ / МЕТОД ПЛАНИРОВАНИЯ / МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ / ПОЛНОФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ / ПОСЕВ / ПОЧВА / РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ / РЕГРЕССИОННОЕ УРАВНЕНИЕ / СЕЯЛКА / ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОПЕРАЦИЯ / ФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ / DEPENDENCY GRAPHS / DYNAMIC MODEL / COMBINED COULTER / LABORATORY EXPERIMENT / LONG FLAX / SMALL SEED CROPS / PLANNING METHOD / FERTILIZERS / FULL-FACTOR EXPERIMENT / SOWING / SOIL / RATIONAL PARAMETERS / REGRESSION EQUATION / SEEDER / TECHNOLOGICAL OPERATION / FACTOR ANALYSIS

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Фирсов Антон Сергеевич, Белякова Елена Сергеевна, Кудрявцев Андрей Васильевич, Новиков Александр Дмитриевич, Кучин Николай Николаевич

Введение: в условиях высокой конкуренции технических средств для проведения технологической операции посева мелкосеменных культур одним из наиболее актуальных вопросов является создание высококачественных и высокотехнологичных комплексов, обеспечивающих возделывание сельскохозяйственных культур посредством комбинированного принципа работы отдельных рабочих органов. В статье приводятся результаты проведения лабораторного эксперимента комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур и внесения минеральных удобрений. Материалы и методы: проведение исследования основывается на: анализе актуальных источников патентно-лицензионной и научной литературы; классификационных признаках сошниковых групп для точного посева семян мелкосеменных культур; установленных российскими учеными оптимальных параметров и режимов работы комбинированных рабочих органов для посева. При подготовке исследования использовался математический метод планирования эксперимента, а обработка опытных данных велась с применением прикладных программ MathCAD и Excel. Результаты: в результате анализа отечественных и зарубежных конструкций сошников для посева мелкосеменных культур, а также рабочих органов для внесения минеральных удобрений полосным способом выявлен ряд недостатков при осуществлении процесса посева. Для повышения качества технологической операции посева, а также снижения затрат при планировании механизированных работ разработана конструкция комбинированного сошника, позволяющего осуществить одновременное проведение посева семян и внесения удобрений. Разработана структурная схема модели функционирования комбинированного сошника с учетом влияния на процесс посева ряда внешних и внутренних факторов. В результате проведения лабораторного эксперимента получены регрессионные уравнения основных качественных показателей технологической операции посева, построены графики зависимости откликов эксперимента от исследуемых факторов. Обсуждение: анализ структурной схемы модели функционирования комбинированного сошника позволяет провести теоретическое обоснование процесса работы комбинированного сошника с учетом физико-механических и технологических свойств почвы, семян, минеральных удобрений. Установленные рациональные значения параметров и режимов работы комбинированного сошника позволяют обеспечивать высококачественный посев семян мелкосеменных культур с внесением минеральных удобрений при полном выполнении предъявляемых агротехнических требований. Проведенные в течение двухлетнего периода исследования являются основой для планирования полнофакторного полевого опыта комбинированного сошника на базе комбинированной сеялки СК-0,9.Introduction: in conditions of high competition of technical means for carrying out the technological operation of sowing small-seeded crops, one of the most pressing issues is the creation of high-quality and high-tech complexes that provide for the cultivation of crops through the combined principle of operation of individual working bodies. The article presents the results of a laboratory experiment of a combined opener for sowing small-seeded crops and applying mineral fertilizers. Materials and methods: the study is based on: analysis of relevant sources of patent-licensed and scientific literature; classification features of coulter groups for precise sowing of seeds of small seeded crops; optimal parameters established by Russian scientists and operating modes of combined working bodies for sowing. In preparing the study, the mathematical method of planning the experiment was used, and the processing of experimental data was carried out using the application programs MathCAD and Excel. Results: as a result of the analysis of domestic and foreign designs of openers for sowing small-seeded crops, as well as working bodies for applying mineral fertilizers in a strip method, a number of shortcomings were revealed in the implementation of the sowing process. To improve the quality of the technological operation of sowing, as well as reduce costs when planning mechanized work, a combination coulter design has been developed that allows simultaneous sowing of seeds and fertilizing. A block diagram of the combined coulter functioning model has been developed, taking into account the influence of a number of external and internal factors on the sowing process. As a result of the laboratory experiment, regression equations of the main qualitative indicators of the technological operation of sowing were obtained, and graphs of the dependence of the responses of the experiment on the studied factors were constructed. Discussion: analysis of the structural scheme of the combined coulter functioning model allows us to carry out a theoretical justification of the combined coulter operation process taking into account the physic mechanical and technological properties of soil, seeds, and mineral fertilizers. The established rational values of the parameters and operating modes of the combined opener make it possible to provide high-quality sowing of seeds of small-seeded crops with the introduction of mineral fertilizers in full compliance with the agrotechnical requirements. The studies carried out over a two-year period are the basis for planning the full-factor field experience of the combined opener based on the SK-0.9 combined seeder.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Фирсов Антон Сергеевич, Белякова Елена Сергеевна, Кудрявцев Андрей Васильевич, Новиков Александр Дмитриевич, Кучин Николай Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА»

_05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА_

05.20.01

УДК 631.33.024.2

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА

© 2020

Антон Сергеевич Фирсов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологические и транспортные машины и комплексы» Тверская государственная сельскохозяйственная академия, г. Тверь (Россия) Елена Сергеевна Белякова, ассистент кафедры «Технологические и транспортные машины и комплексы» Тверская государственная сельскохозяйственная академия, г. Тверь (Россия)

Андрей Васильевич Кудрявцев, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологические и транспортные машины и комплексы» Тверская государственная сельскохозяйственная академия, г. Тверь (Россия)

Александр Дмитриевич Новиков, аспирант Тверская государственная сельскохозяйственная академия, г. Тверь (Россия) Николай Николаевич Кучин, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры «Технический сервис» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)

Аннотация

Введение: в условиях высокой конкуренции технических средств для проведения технологической операции посева мелкосеменных культур одним из наиболее актуальных вопросов является создание высококачественных и высокотехнологичных комплексов, обеспечивающих возделывание сельскохозяйственных культур посредством комбинированного принципа работы отдельных рабочих органов. В статье приводятся результаты проведения лабораторного эксперимента комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур и внесения минеральных удобрений.

Материалы и методы: проведение исследования основывается на: анализе актуальных источников патентно-лицензионной и научной литературы; классификационных признаках сошниковых групп для точного посева семян мелкосеменных культур; установленных российскими учеными оптимальных параметров и режимов работы комбинированных рабочих органов для посева. При подготовке исследования использовался математический метод планирования эксперимента, а обработка опытных данных велась с применением прикладных программ MathCAD и Excel.

Результаты: в результате анализа отечественных и зарубежных конструкций сошников для посева мелкосеменных культур, а также рабочих органов для внесения минеральных удобрений полосным способом выявлен ряд недостатков при осуществлении процесса посева. Для повышения качества технологической операции посева, а также снижения затрат при планировании механизированных работ разработана конструкция комбинированного сошника, позволяющего осуществить одновременное проведение посева семян и внесения удобрений. Разработана структурная схема модели функционирования комбинированного сошника с учетом влияния на процесс посева ряда внешних и внутренних факторов. В результате проведения лабораторного эксперимента получены регрессионные уравнения основных качественных показателей технологической операции посева, построены графики зависимости откликов эксперимента от исследуемых факторов.

Обсуждение: анализ структурной схемы модели функционирования комбинированного сошника позволяет провести теоретическое обоснование процесса работы комбинированного сошника с учетом физико-механических и технологических свойств почвы, семян, минеральных удобрений. Установленные рациональные значения параметров и режимов работы комбинированного сошника позволяют обеспечивать высококачественный посев семян мелкосеменных культур с внесением минеральных удобрений при полном выполнении предъявляемых агротехнических требований. Проведенные в течение двухлетнего периода исследования являются основой для планирования полнофакторного полевого опыта комбинированного сошника на базе комбинированной сеялки СК-0,9.

Ключевые слова: графики зависимости, динамическая модель, комбинированный сошник, лабораторный эксперимент, лен-долгунец, мелкосеменные культуры, метод планирования, минеральные удобрения, полнофак-

торный эксперимент, посев, почва, рациональные параметры, регрессионное уравнение, сеялка, технологическая операция, факторный анализ.

Для цитирования: Фирсов А. С., Белякова Е. С., Кудрявцев А. В., Новиков А. Д., Кучин Н. Н. Результаты лабораторного эксперимента комбинированного сошника // Вестник НГИЭИ. 2020. № 5 (108). С. 5-15.

RESULTS OF THE LABORATORY EXPERIMENT OF THE COMBINED COULTER

© 2020

Anton Sergeevich Firsov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair« Technological and Transport Machines and Complexes» Tver State Agricultural Academy, Tver (Russia) Elena Sergeevna Belyakova, assistant of the chair «Technological and Transport Machines and Complexes» Tver State Agricultural Academy, Tver (Russia) Andrey Vasilievich Kudryavtsev, Ph. D. (Engineering). associate professor of the chair «Technological and Transport Machines and Complexes» Tver State Agricultural Academy, Tver (Russia) Alexander Dmitrievich Novikov, the postgraduate student. Tver State Agricultural Academy, Tver (Russia) Nikolay Nikolayevich Kuchin, Dr. Sci. (Agricultural), professor, professor of the chair «Technical Service» Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, Knyaginino (Russia)

Abstract

Introduction: in conditions of high competition of technical means for carrying out the technological operation of sowing small-seeded crops, one of the most pressing issues is the creation of high-quality and high-tech complexes that provide for the cultivation of crops through the combined principle of operation of individual working bodies. The article presents the results of a laboratory experiment of a combined opener for sowing small-seeded crops and applying mineral fertilizers.

Materials and methods: the study is based on: analysis of relevant sources of patent-licensed and scientific literature; classification features of coulter groups for precise sowing of seeds of small seeded crops; optimal parameters established by Russian scientists and operating modes of combined working bodies for sowing. In preparing the study, the mathematical method of planning the experiment was used, and the processing of experimental data was carried out using the application programs MathCAD and Excel.

Results: as a result of the analysis of domestic and foreign designs of openers for sowing small-seeded crops, as well as working bodies for applying mineral fertilizers in a strip method, a number of shortcomings were revealed in the implementation of the sowing process. To improve the quality of the technological operation of sowing, as well as reduce costs when planning mechanized work, a combination coulter design has been developed that allows simultaneous sowing of seeds and fertilizing. A block diagram of the combined coulter functioning model has been developed, taking into account the influence of a number of external and internal factors on the sowing process. As a result of the laboratory experiment, regression equations of the main qualitative indicators of the technological operation of sowing were obtained, and graphs of the dependence of the responses of the experiment on the studied factors were constructed. Discussion: analysis of the structural scheme of the combined coulter functioning model allows us to carry out a theoretical justification of the combined coulter operation process taking into account the physic mechanical and technological properties of soil, seeds, and mineral fertilizers. The established rational values of the parameters and operating modes of the combined opener make it possible to provide high-quality sowing of seeds of small-seeded crops with the introduction of mineral fertilizers in full compliance with the agrotechnical requirements. The studies carried out over a two-year period are the basis for planning the full-factor field experience of the combined opener based on the SK-0.9 combined seeder.

Keywords: dependency graphs, dynamic model, combined coulter, laboratory experiment, long flax, small seed crops, planning method, fertilizers, full-factor experiment, sowing, soil, rational parameters, regression equation, seeder, technological operation, factor analysis.

For citation: Firsov A. S., Belyakova E. S., Kudryavtsev A. V., Novikov A. D., Kuchin N. N. Results of the laboratory experiment of the combined coulter // Bulletin NGIEI. 2020. № 5 (108). P. 5-15.

Введение

В связи с масштабной трансформацией российского аграрного сектора за счет введения в действие ведомственного проекта Министерства сельского хозяйства «Цифровое сельское хозяйство» огромную роль играет совершенствование технологических операций, проводимых в процессе возделывания мелкосеменных культур. Качество выполнения этих операций определяется выбором посевных агрегатов и машин, их техническим состоянием, настройкой и регулировкой, а также соблюдением предъявляемых агротехнических требований [1; 2]. Зарубежные и отечественные посевные машины все чаще оборудуются комбинированными сошниками. Комбинированные рабочие органы позволяют совмещать операции подготовки почвы, посева культур и внесения минеральных удобрений, в том числе способом разноуровневой укладки семян и туков в бороздку [3; 4; 5]. Таким образом, разработка и использование многофункциональных специализированных сошников является достаточно актуальным вопросом для аграрного сектора страны [6; 7].

На начальном этапе исследования проведен обзор конструкций существующих сошниковых групп для посева мелкосеменных культур, таких как лен-долгунец, рапс, клевер и другие однолетние и многолетние травы. Установленные классификационные признаки рабочих органов выявили отличительные особенности конструкций. Основными недостатками при проведении технологических операций подготовки почвы к посеву, посева, внесения минеральных удобрений, заделки и прикатывания почвы являются недостаточная надежность элементов конструкции сошников, невысокое качество посева (высокая греб-нистость, отклонения глубины заделки семян и туков, необеспечение плотности почвы на уровне семенного полевого ложа), а также высокие затраты на проведение отдельных технологических операций [8; 9; 10].

С целью устранения основных недостатков существующих сошников на базе кафедры технологических и транспортных машин и комплексов ФГБОУ ВО Тверской ГСХА разработан и изготовлен опытный (макетный) образец комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур и внесения минеральных удобрений (рис. 1).

Рис. 1. Комбинированный сошник для посева мелкосеменных культур: 1 - полоз; 2 - стойка; 3 - рабочая грань; 4 - нож; 5 и 6 - хомуты; 7 - бороздообразователь-туконаправитель; 8 - ложеобразователь-семянаправитель; 9 - бороздкообразователь; 10 и 11 - вертикальные пластины

Fig. 1. Combined coulter for sowing small seeds: 1 - skid; 2 - stand; 3 - working edge, 4 - knife; 5 и 6 - clamps; 7 - furrower-guide; 8 - bed loader-seed guide; 9 - furrower; 10 и 11 - vertical plates

Комбинированный сошник для мелкосеменных культур работает следующим образом. Полоз лыжеобразной формы копирует микрорельеф поля посредством подвески стойки на раме сошника. Нож погружается в разрезаемую почву, контактируя

с ней боковыми поверхностями, воспринимая удельное сопротивление и инерционное давление, обусловленные соответствующими силами трения. Выполняя роль режущего элемента, он обеспечивает измельчение почвы и растительных остатков, а

также самоочистку боковых плоскостей. Нож отводит крупные комки почвы, встречающиеся на его пути под нос полоза. Благодаря прямоугольной форме носа с рабочей гранью, выполненной выпуклой с кривизной, почвенные комки подвергаются максимальному крошению до достижения ими размера не более 5 см без сгруживания почвы перед полозом и без отвода их в междурядья. Нож режущей рабочей кромкой разрезает верхний слой почвы вместе с пожнивными и растительными остатками, имеющимися на поверхности почвы, в продольно-вертикальной плоскости симметрии сошника, выполняя начальное формирование бороздки. Бороз-дообразователь, установленный в нижней части бо-роздообразователя-туконаправителя формирует в почве дно бороздки необходимой глубины, образуя уплотненное ложе, на котором беспрепятственно распределяются удобрения по бороздообразовате-лю-туконаправителю. Почва при сходе с бороздо-образователя осыпается и засыпает засеянные бороздки мелкокомковатым влажным слоем, а вертикальная пластина, установленная под углом к направлению движения сошника, окончательно закрывает удобрения мелкокомковатой почвой. Ло-

жеобразователь-семянаправитель, изогнутый в нижней части и имеющий косой срез, формирует в уже мелкокомковатой почвебороздку необходимой глубины, оказывая незначительное тяговое сопротивление без опасения его поломки, уплотняет семенное ложе, предотвращает преждевременное осыпание почвы и направляет на семенное ложе поток семян, а вертикальная пластина, установленная под углом к направлению движения сошника, закрывает семена почвой.

Конструкция сошника обеспечивает направленное и равномерное внесение минеральных удобрений ниже глубины заделки семян, исключая контакт посевного материала с удобрениями. Такое ориентированное размещение удобрений относительно высеянных семян способствует развитию корневой системы в период их вегетации, обеспечивая дружность всходов и повышение урожайности [11; 12; 13].

Создание комбинированного сошника предполагает поэтапное проектирование его основных параметров. Дляучета при проведении исследования всех факторов, влияющих на рабочий орган, разработана структурная схема модели комбинированного сошника (рис. 2).

Рис. 2. Структурная схема модели комбинированного сошника Fig. 2. Block diagram model of the combined coulter

На выполнение технологического процесса посева комбинированным сошником оказывают влияние внешние воздействия - М; человеческий фактор - К, а также физические, физико-механические и технологические свойства сошника, посевного материала и удобрений - К.

Внешние воздействия, нарушающие равновесие сошника, составляют обобщенную функцию внешних возмущений - М^), которая зависит от

факторов: неровность поля - случайная функция А^), колебания стойки сошника - В^), С^) - усилие на сошник, - скорость движения посевного агрегата, Е^) - способ предпосевной обработки почвы.

Человеческий фактор заключается в управлении посевным агрегатомР(1) и настройке высевающего аппарата - 8(1}. Человеческий фактор является вероятностной функцией и зависит от механизато-

ра, например, при непрямолинейном движении может происходить выглубление сошника.

К факторам, характеризующим физические, физико-механические и технологические свойства сошника, посевного материала и удобрений, относятся в том числе геометрические параметры рабочего органа (рабочий угол ножа, угол расположения загортачей относительно горизонтальной оси по ходу движения сошника, угол вхождения в почву), которые представлены виде функции O(x), свойства посевного материала - L(x), свойства минеральных удобрений - Q(x).

При этом не все воздействия на сошник можно считать равноценными. Определяющим выходным откликом, описывающим технологический процесс сошника, является качественный посев, заключающийся в выполнении агротехнических требований R(y) [14; 15]. Под выполнением агротехнических требований и качественным посевом понимается стабильная глубина заделки семян - F(y), глубина заделки удобрений - G(y) и минимальная гребнистость почвы - Щу).

Структурная схема модели сошника представляет собой многомерную линейную систему с входными воздействиями и определяющими выходными признаками, описывающими влияние факторов насошник [16; 17].

По результатам рекогносцировочных испытаний ряда комбинированных сошников, отличающихся геометрическими параметрами, выявлены наиболее значимые факторы, влияющие на отклик проведения технологической операции посева, такие как скорость движения сошника, усилие (давление) сошника на почву, гранулометрический состав почвы. Данные факторы были выбраны для проведения полнофакторного лабораторного эксперимента типа ПФЭ 33 [18].

Материалы и методы

Для проведения исследования выбран математический метод планирования. Опыты проводятся при одновременном варьировании всех факторов, уровни которых принимаются исходя из проведенных предварительных испытаний, число опытов сводится к минимуму, а после каждой серии опытов имеется возможность принимать обоснованные решения [18]. Рекогносцировочные испытания и лабораторный эксперимент проводились на почвенном канале кафедры технологических и транспортных машин и комплексов ФГБОУ ВО Тверской ГСХА. Почвенный канал представляет собой лабораторную установку длинной 10 метров, оснащенный необходимым оборудованием, с возможностью наполнения различными типами почв.

Проведение эксперимента заключалось в осуществлении прохода комбинированного сошника по почвенному каналу при изменении выбранных факторов, в протоколы фиксировались значения качественных показателей выполнения технологической операции посева мелкосеменных культур (отклики). Откликами являлись отклонение глубины посева семян, глубины внесения удобрений и гребнистость почвы [19].

При регулировании факторов и измерении качественных показателей посева использовалось стандартное измерительное оборудование, средняя погрешность измерения при этом составляла не более 3 %.

Перед началом каждого опыта лабораторного эксперимента формируется исходный профиль поверхностного горизонта путем культивации почвы рабочими органами для предпосевной обработки почвы, определяются исходные свойства почвы в поверхностном слое толщиной до 50,0 мм. Оптимальная температура почвы контролируется тепловизором марки «Testo 875-2i». Измерение абсолютной влажности почвы осуществляется с применением комплекта бюкс, сушильного шкафа СЭШ-3М, термометра и весов марки ВЛК-500.

При проведении опыта скорость движения сошника варьируется посредством зубчатого редуктора. Измерение тягового сопротивления, создаваемого комбинированным сошником, производится с применением динамометра марки ДПУ-1-2, имеющего погрешность измерения 2,0 %. Гранулометрический состав почвы определяется при помощи ситового метода. Усилие на сошник изменяется заменой балласта (от 3 до 7 кг). Гребнистость определяется путем измерения в вертикальной плоскости расстояния от нижней точки впадины до вершины гребня. Глубина заделки семян и удобрений измеряется при помощи удаления слоя почвы кистью и фиксированием глубины заделки семян и туков.

Общее количество опытов, с учетом трехкратной повторности каждого, составило 81.

Результаты

В результате проведения полнофакторного эксперимента типа 33 получен объемный массив данных. Обработка результатов эксперимента проведена с учетом рекомендаций современных ученых в области земледельческой механики.

По результатам проведенных опытов составлены уравнения регрессии по каждому отклику.

Уравнение регрессии для отклика глубины посева семян:

у = 24.5 + 1Д1х12 + 16,25x1! +

Уравнение регрессии для отклика глубины внесения удобрений:

(2)

Уравнение регрессии для отклика гребнисто-сти почвы:

у = 18,47 + 1,1Бх1 + 12,02х|1 +

+ 1 1 , 0 3 х22 + 1 2,47х|3 (3)

Для каждого уравнения регрессии оценена воспроизводимость результатов измерений по критерию Кохрена (при 5 % уровне значимости), адекватность уравнений определена по критерию Фишера, значимость исходных коэффициентов уравнений оценена по критерию Стьюдента.

Рис. 3. Графики зависимости глубины заделки семян от скорости движения, усилия на сошники гранулометрического состава почвы Fig. 3. Graphs of the dependence of the depth of seed placement on the speed of movement, efforts on the coulter and particle size distribution of the soil

На основании полученных уравнений регрессии строятся графики поверхности отклика. Для получения трехмерной поверхности отклика один из факторов фиксируется на среднем уровне значения. Гранулометрический состав почвы предварительно кодируется по числовым значениям (1 - легкие суглинки, 2 - средние суглинки, 3 - тяжелые).

На рисунке 3 отражены поверхности отклика глубины посева семян от исследуемых факторов: скорости движения, усилия на сошник и гранулометрического состава почвы.

На рисунке 4 представлены поверхности от- ров: скорости движения, усилия на сошник и грану-клика гребнистости почвы от исследуемых факто- лометрического состава почвы.

Рис. 4. Графики зависимости гребнистости от скорости движения, усилия на сошник и гранулометрического состава почвы

Fig. 4. Graphs of the dependence of combing on speed, effort on the coulter and particle size distribution of the soil

На рисунке 5 представлены поверхности отклика глубины внесения удобрений от исследуемых

факторов: скорости движения, усилия на сошник и гранулометрического состава почвы.

Рис. 5. Графики зависимости глубины внесения удобрений от скорости движения, усилия на сошники гранулометрического состава почвы Fig. 5. Graphs of the dependence of the depth of fertilizer application on the speed of movement, efforts on the coulter and granulometric composition of the soil

Обсуждение

Проведенный анализ графических зависимостей поверхности исследуемых откликов установил рациональные параметры функционирования комбинированного сошника при проведении технологической операции посева.

Анализ данных отклика глубины заделки семян показывает, что при фиксированном значении усилия на сошник рациональное значение скорости составит 2,5 м/с, а оптимальный гранулометрический состав почвы - средние суглинки. При фиксированном значении гранулометрического состава почвы рациональная скорость движения сошника -2,4 м/с, оптимальное усилие (давление) на сошник -50 Н и при фиксированном значении скорости движения сошника - рациональные показатели: усилия на сошник - 50 Н, скорость передвижения 2,5 м/с.

Анализ трехмерной поверхности гребнисто-сти почвы показал, что при фиксированном значении гранулометрического состава почвы рациональными параметрами являются: усилие на сошник - 50 Н, скорость движения сошника - 2,5 м/с. При фиксированном значении скорости движения сошника оптимальные значения: гранулометрический состав - легкие суглинки, усилие на сошник -50 Н. При фиксированном значении усилия на сошник: скорость движения сошника - 2,5 м/с, гранулометрический состав-легкие суглинки.

При анализе отклика глубины внесения удобрений оформлены следующие выводы: при фиксированном значении гранулометрического состава почвы рациональное усилие на сошник составляет

50 Н, скорость движения сошника 2,5 м/с. При фиксированной скорости движения сошника оптимальный гранулометрический состав почвы - средние суглинки, а усилие на сошник 50 Н. При фиксированном значении усилия на сошник оптимальный гранулометрический состав - средние суглинки, а скорость движения сошника 2,5 м/с.

Заключение

Анализ регрессионных уравнений и графиков поверхности отклика от наиболее значимых факторов показал, что рациональными параметрами и режимами работы комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур и внесения минеральных удобрений являются:

- скорость движения сошника в интервале от 2,5 до 2,6 м/с;

- усилие, оказываемое на сошник в вертикальной плоскости от 48 до 53 Н;

- гранулометрический состав почвы - средние и легкие суглинки.

Таким образом, проведенные исследования позволяют установить закономерности влияния отдельных режимов работы сеялок, внешних и внутренних факторов системы «внешняя среда - рабочий орган - почва» на технологический процесс посева семян и внесения минеральных удобрений.

Полученные в результате работы выводы могут быть использованы при разработке алгоритма проектирования сошниковых групп для мелкосеменных культур, а также при планировании полевых опытов машин для посева и внесения минеральных удобрений [20].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ведомственный проект «Цифровое сельское хозяйство»: официальное издание. М. : ФГБНУ «Госсин-формагротех», 2019. 48 с.

2. Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года. М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2006. 80 с.

3. Васильев А. М., Мачихин С. А., Стрелюхина А. Н., Рындин А. А. Влияние геометрии рифлей опорной поверхности рабочих органов на самосортирование зерновых смесей // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Вып. 80. № 3. С. 26-30. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-26-30

4. Нукешев С. О., Лобачевский Я. П., Личман Г. И., Есхожин К. Д., Тлеумбетов К. М., Рустембаев А. Б. Результаты экспериментальных исследований рабочих органов культиватора-удобрителя для трехслойного дифференцированного внесения минеральных удобрений // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 9. С. 93-96.

5. Голубев В. В., Никифоров М. В. Определение критерия качества предпосевной обработки почвы при использовании различных почвообрабатывающих машин // Вестник Московского государственного аграрного университетаим. В. П. Горячкина. 2018. № 6 (88). С. 11-16.

6. Мигулев П. И. Развитие льняного комплекса Тверской области и перспективы сотрудничества промышленности и научных организаций // Инновационные разработки для производства и переработки лубяных культур: материалы Международ. науч.-практ. конф.: Сб. науч. тр. Тверь : ФГБНУ ВНИИМЛ, 2017. С. 14-20.

7. Лачуга Ю. Ф., Ковалёв М. М., Поздняков Б. А. Повышение экономической эффективности технологи-зацииинженерно-технической сферы льняногоподкомплекса. Рекомендации. М. : ФГНУ «Росинформагротех», 2006. 28 с.

8. Обзоры российской и зарубежной специализированной техники [Электронный ресурс]. URL: http:/спец-тех. рф/ (дата обращения 14.11.2019).

9. Материалы сайта федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Электронный ресурс]. URL: www.fips.ru (дата обращения 15.10.2019).

10. Голубев В. В., Рула Д. М. Классификация существующих конструкций сошников // Материалы Международ. науч.-практ. конф. «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения»: Сб. науч. тр. Брянск : Брянская ГСХА, 2006. С. 3-7.

11. Овчинников В. А. Повышение эффективности машин для посева мелкосеменных культур : монография / Под ред. М. Н. Чаткина. Саранск : Изд-во Мордов. ун-т, 2013. 104 с.

12. Миних Д. Б., Мальцев В. В., Волков Е. Д., Гавар С. П. Сеялка с комбинированными сошниками для зерновых культур и локального внесения удобрений // Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. 1988. Вып. № 6. С. 3-6.

13. Домрачев В. А., Миклашевич В. Л. Комбинированный сошник для разноуровневого посева семян и внесения удобрений // Информационные технологии, системы и приборы в АПК: Материалы 6-й Международ. науч.-практ. конф. «Агроинфо-2015»: Сб науч. тр. Новосибирск : Новосибирский ГАУ, 2015. Ч. 1. С. 319-322.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Алдошин Н. В., Панов А. И., Манохина А. А., Вольф Н. В. Расчет почвообрабатывающих машин : методические указания. РГАУ-МСХА им. Тимирязева, 2016. 91 с.

15. Ларюшин Н. П., Мачнев А. В., Шумаев В. В. Теоретические и экспериментальные исследования процесса посева семян зерновых культур комбинированным сошником сеялки-культиватора. Теория, конструкция, расчет : монография. РИО Пензенская ГСХА, 2012. 125 с.

16. Халанский В. М., Горбачев И. В. Сельскохозяйственные машины. М. : КолосС, 2004. 624 с.

17. Мазитов Н. К. Теория реактивных рабочих органов почвообрабатывающих машин. Казань : Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2011. 280 с.

18. Хайлис Г. А., Ковалев М. М. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. М. : Колос, 1984. 174 с.

19. Андрощук В. С., Рула Д. М. Методика проведения лабораторных исследований комбинированной сошниковой секции при возделывании мелкосеменных культур : Материалы науч.-практ. конф. «Научное обеспечение национального проекта «Развитие АПК»». Сб. науч. тр. Тверь : Тверская ГСХА, 2006. 287 с.

20. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 352 с.

Дата поступления статьи в редакцию 21.02.2020, принята к публикации 23.03.2020.

Информация об авторах: Фирсов Антон Сергеевич, кандидат технических наук, доцент кафедры Технологических и транспортных машин и комплексов

Адрес: Тверская государственная сельскохозяйственная академия, 170904, Россия, Тверь, Сахарово, ул. Маршала Василевского, д. 7 E-mail: [email protected] Spin-код: 2170-0947

Белякова Елена Сергеевна, ассистент кафедры Технологических и транспортных машин и комплексов Адрес: Тверская государственная сельскохозяйственная академия, 170904, Россия, Тверь, Сахарово, ул. Маршала Василевского, д. 7 E-mail: [email protected] Spin-код: 8011-3701

Кудрявцев Андрей Васильевич, кандидат технических наук, доцент кафедры Технологических и транспортных машин и комплексов

Адрес: Тверская государственная сельскохозяйственная академия, 170904, Россия, Тверь, Сахарово, ул. Маршала Василевского, д. 7 E-mail: [email protected] Spin-код: 9205-2096

Новиков Александр Дмитриевич, аспирант

Адрес: Тверская государственная сельскохозяйственная академия, 170904, Россия, Тверь, Сахарово, ул. Маршала Василевского, д. 7 E-mail: [email protected]

Кучин Николай Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры «Технический сервис»

Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340 Нижегородская область, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а E-mail: [email protected] Spin-код 7394-2263

Заявленный вклад авторов:

Фирсов Антон Сергеевич: общее руководство проектом, формулирование основной концепции исследования. Белякова Елена Сергеевна: сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста. Кудрявцев Андрей Васильевич: анализ и дополнение текста статьи, обеспечение ресурсами. Новиков Александр Дмитриевич: участие в обсуждении материалов статьи, компьютерные работы. Кучин Николай Николаевич: анализ, рецензирование и дополнение текста статьи.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Vedomstvennyj proekt «Cifrovoe sel'skoe hozjajstvo» [Departmental project «Digital Agriculture»], ofitsi-al'noe izdanie. Moskow: FGBNU «Gossinformagroteh», 2019. 48 p.

2. Strategija mashinno-tehnologicheskoj modernizatsii sel'skogo hozjajstva Rossii na period do 2020 goda [The strategy of machine-technological modernization of agriculture in Russia for the period until 2020], Moskow: FGNU «Rosinformagroteh», 2006. 80 p.

3. Vasiliev A. M., Machikhin S. A., Strelyukhina A. N., Ryndin A. A. Vliyanie geometrii riflej opornoj pover-hnosti rabochih organov na samosortirovanie zernovyh smesej [Influence of geometry of corrugated base surface of working bodies on the sorting of grain mixes], Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernyh tekhnologij [Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies], 2018, Vol. 80, No. 3, pp. 26-30. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-26-30

4. Nukeshev S. O., Lobachevskij YA. P., Lichman G. I., Eskhozhin K. D., Tleumbetov K. M., Rustem-baev A. B. Rezul'taty eksperimental'nyh issledovanij rabochih organov kul'tivatora-udobritelya dlya trekhslojnogo dif-ferencirovannogo vneseniya mineral'nyh udobrenij [Results of experimental studies of working bodies of cultivator-fertilizer for three-layer differentiated application of mineral fertilizers], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the agro industrial complex], 2018, Vol. 32, No. 9, pp. 93-96.

13

5. Golubev V. V., Nikiforov M. V. Opredelenie kriterija kachestva predposevnoj obrabotki pochvy pri ispol'zovanii razlichnyh pochvoobrabatyvajushhih mashin [Determination of the quality criterion for pre-sowing tillage using various tillage machines], Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta im. V. P. Gor-jachkina [Bulletin of the Moscow State Agrarian University. V. P. Goryachkina], 2018, No. 6 (88). pp. 11-16.

6. Migulev P. I. Razvitie l'njanogo kompleksa Tverskoj oblasti i perspektivy sotrudnichestva promyshlennosti i nauchnyh organizatsij [The development of the flax complex of the Tver region and the prospects for cooperation between industry and scientific organizations], Innovatsionnye razrabotki dlja proizvodstva i pererabotki lubjanyh kul'tur: materialy Mezhdunarod. nauch.-prakt. konf.: Sbornik nauchnih trudov [Innovative developments for the production and processing of bast crops: materials International. scientific-practical conf], Tver': FGBNU VNIIML, 2017, pp.14-20.

7. Lachuga Ju. F., Kovaljov M. M., Pozdnjakov B. A. Povyshenie ekonomicheskoj effektivnosti tehnologizatsii inzhenerno-tehnicheskoj sfery l'njanogo podkompleksa. Rekomendatsii [Improving the economic efficiency of technological development of the engineering and technical sphere of flax subcomplex. Recommendations], Moskow: FGNU «Rosinformagroteh», 2006. 28 p.

8. Obzory rossijskoj i zarubezhnoj specializirovannoj tehniki [Reviews of Russian and foreign specialized equipment], [Elektronnyj resurs]. Available at: http:/spec-teh. rf/ (Accessed 14.11.2019).

9. Materialy sajta federal'noj sluzhby po intellektual'noj sobstvennosti, patentam i tovarnym znakam [Elektronnyj resurs]. Available at: www.fips.ru (Accessed 15.10.2019).

10. Golubev V. V., Rula D. M. Klassifikatsija sushhestvujushhih konstruktsij soshnikov [Classification of existing opener designs], Materialy Mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. «Konstruirovanie, ispol'zovanie i nadezhnost' mashin sel'skohozjajstvennogo naznachenija»: Sbornik nauchnih trudov [Materials International. scientific-practical conf. Design, use and reliability of agricultural machinery], Brjansk: BrjanskajaGSHA, 2006, pp. 3-7.

11. Ovchinnikov V. A. Povyshenie effektivnosti mashin dlja poseva melkosemennyh kul'tur [Improving the efficiency of machines for sowing small seeds], monografija, In Chatkin M. N. (ed.), Saransk: Publ. Mordov. un-t, 2013, 104 p.

12. Minih D. B., Mal'tsev V. V., Volkov E. D., Gavar S. P. Sejalka s kombinirovannymi soshnikami dlja zernovyh kul'tur i lokal'nogo vnesenija udobrenij [Seeder with combined coulters for cereals and local fertilization], Sibirskij nauchno-issledovatel'skij institut sel'skogo hozjajstva[Siberian Research Institute of Agriculture], 1988, No. 6, pp. 3-6.

13. Domrachev V. A., Miklashevich V. L. Kombinirovannyj soshnik dlja raznourovnevogo poseva semjan i vnesenija udobrenij [Combined coulter for multi-level sowing of seeds and fertilizing], Informatsionnye tehnologii, sistemy i pribory v APK: Materialy 6-jMezhdunarod. nauch.-prakt. konf. «Agroinfo-2015»: Sbornik nauchnih trudov [Information technologies, systems and devices in the agro-industrial complex: Materials of the 6th International. scientific-practical conf. Agroinfo-2015], Novosibirsk: Novosibirskij GAU, 2015, No. 1, pp. 319-322.

14. Aldoshin N. V., Panov A. I., Manokhina A. A., Vol'f N. V. Raschet pochvoobrabatyvajushhih mashin [Calculation of tillage machines], metodicheskie ukazanija, RGAU-MSHA im. Timirjazeva, 2016, 91 p.

15. Larjushin N. P., Machnev A. V., ShumaevV. V. Teoreticheskieij eksperimental'nye issledovanija processa poseva semjan zernovyh kul'tur kombinirovannym soshnikom sejalki-kul'tivatora. Teorija, konstruktsija, raschet [Theoretical and experimental studies of the process of sowing seeds of grain crops with a combined opener of a seeder-cultivator. Theory, design, calculation], monografija, RIO Penzenskaja GSHA, 2012, 125 p.

16. Halanskij V. M., Gorbachev I. V. Sel'skohozjajstvennye mashiny [Agreecultura machines. Agreecultural equipment], Moskow: KolosS, 2004. 624 p.

17. Mazitov N. K. Teorija reaktivnyh rabochih organov pochvoobrabatyvajushhih mashin [Theory of reactive working bodies of tillage machines], Kazan': Publ. «Fjen» Akademii nauk RT, 2011. 280 p.

18. Hajlis G. A., Kovalev M. M. Issledovanija sel'skohozjajstvennoj tehniki i obrabotka opytnyh dannyh [Agricultural machinery research and experimental data processing], Moskow: Kolos, 1984. 174 p.

19. Androshhuk V. S., Rula D. M. Metodika provedenija laboratornyh issledovanij kombinirovannoj soshnikovoj sekcii pri vozdelyvanii melkosemennyh kul'tur [The methodology for laboratory studies of the combined opener section in the cultivation of small seeded crops], Materialy nauch.-prakt. konf. «Nauchnoe obespechenie natsional'nogo proekta «Razvitie APK»»: Sbornik nauchnih trudov [Materials scientific and practical. conf. «Scientific support for the national project Development of the agro-industrial complex»], Tver': Tverskaja GSHA, 2006, pp. 287-290.

20. Dospehov B. A. Metodika polevogo opyta [Methodology of field experience], Moskow: Agropromizdat, 1985.352 p.

Submitted 21.02.2020; revised 23.03.2020.

About the authors: Anton S. Firsov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Technological and Transport Machines and Complexes»

Address: Tver State Agricultural Academy, 170904, Russia, Tver, Sakharovo, Marshal Vasilevsky Str., h. 7

E-mail:[email protected]

Spin-code: 2170-0947

Elena S. Belyakova, assistant of the chair « Technological and Transport Machines and Complexes» Address: Tver State Agricultural Academy, 170904, Russia, Tver, Sakharovo, Marshal Vasilevsky Str., h. 7 E-mail: [email protected] Spin-code: 8011-3701

Andrey V. Kudryavtsev, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Technological and Transport Machines and Complexes»

Address: Tver State Agricultural Academy, 170904, Russia, Tver, Sakharovo, Marshal Vasilevsky Str., h. 7 E-mail: [email protected] Spin-code: 9205-2096

Alexander D. Novikov, the postgraduate student

Address: Tver State Agricultural Academy, 170904, Russia, Tver, Sakharovo, Marshal Vasilevsky Str., h. 7 E-mail: [email protected]

Nikolay N. Kuchin, Dr. Sci. (Agricultural), professor, professor of the chair «Technical Service» Address: Nizhny Novgorod State Engineering and Economic University, 606340 Russia, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a E-mail: [email protected] Spin code 7394-2263

Contribution of the authors: Anton S. Firsov: managed the research project, developed the theoretical framework. Elena S. Belyakova: collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text. Andrey V. Kudryavtsev: analysing and supplementing the text, provision of resources. Alexander D. Novikov: participation in the discussion on topic of the article, computer work. Nikolay N. Kuchin: analysis, review and addition of the text of the article.

All authors have read and approved the final manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.