CC BY
23
13. Dospekhov, V.A. Methods of field experience (with substantiation of statistical processing research results). - Moscow: Kolos, 1979. - 416 p.
14. Spiridonov, A.A. Experiment planning in studies of technological processes / A.A. Spiridonov. - M.: Mashinostroyeniye, 1981. -184 p.
15. Konovalov V.V. Practice on processing the results of scientific research investigations with PVEM: textbook / V. V. Konovalov. -EPD PSAA, 2003. - 176.
УДК 631.21:022.5
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АППАРАТА ДЛЯ ВЫСЕВА СЕМЯН МЕЛКОСЕМЕННЫХ КУЛЬТУР
Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; В. Н. Кувайцев, канд. техн. наук;
И. В. Бычков, аспирант
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т. (841-2) 628-517, e-mail: bitchkow.ilja@mail.ru
Существующие аппараты для высева мелкосеменных культур не в полной мере отвечают агротехническим требованиям, их основным недостатком является неравномерное распределение семян по длине рядка. Цель исследований - обоснование конструктивных и режимных параметров высевающего аппарата с применением шайбы с мелкозубчатым профилем. Исследованиями определены факторы, влияющие на равномерность распределения семян мелкосеменных культур по длине рядка, а также получено уравнение регрессии, с помощью которого установлены оптимальные значения конструктивно-режимных параметров высевающего аппарата.
Ключевые слова: высевающий аппарат, мелкосеменные культуры, посев семян, равномерность распределения.
Аппараты для высева семян мелкосеменных культур при работе дают, как правило, пульсирующие потоки семян, отчего равномерность распределения их по длине
рядка ухудшается, что в свою очередь ведёт к снижению урожайности [16-18].
Нами разработан высевающий аппарат, который отвечает агротехническим тре-
Рис. 1. Схема лабораторной установки для определения равномерности распределения
семян мелкосеменных культур по длине рядка: 1, 20 - система полиспастов; 2 - почвенный канал; 3, 9 - электродвигатель; 4, 8 - цепная передача; 5 - мотор-редуктор; 6 - гибкий трос; 7 - редуктор; 10 - бункер; 11 - высевающий аппарат для высева семян мелкосеменных культур; 12 - параллелограммный механизм; 13 - семяпровод; 14 - сошник; 15 - поверхность рассева; 16 - пульт управления; 17 - колесо; 18 - приводная тележка; 19 - ролик
бованиям, предъявляемым к посеву семян мелкосеменных культур. Новизна разработанной конструкции высевающего аппарата подтверждена патентом на изобретение РФ № 2468561, 2012 г. [1].
Целью наших исследований было обоснование конструктивных и режимных параметров высевающего аппарата, в конструкцию которого входит шайба с мелкозубчатым профилем для высева семян мелкосеменных культур, обеспечивающего выполнение агротехнических требований.
Лабораторные исследования разработанного высевающего аппарата проводились на почвенном канале (рис. 1).
Лабораторная установка (рис. 1) состоит из почвенного канала 2 и приводной тележки 18 с рамой. На приводную тележку 18 монтируются бункер 10 для семян, высевающий аппарат 11, семяпровод 13 и сошник 14. Для приближения экспериментальных условий к реальным сошник 14 на приводную тележку 18 устанавливали таким образом, чтобы он почти касался поверхности рассева 15, которая представляет собой липкую ленту с нанесенными на неё учетными квадратами. Движение приводной тележки 18 осуществляется с помощью электродвигателя 3 через мотор-редуктор 5 посредством цепной передачи 4 и системы полиспастов 1, 20. Вал высевающего аппарата 11 приводится во вращение от электродвигателя 9 через многоступенчатый редуктор 7 с помощью цепных передач 8.
Лабораторные исследования проводились в соответствии с ОСТ 70.5.1-2000 «Машины посевные. Программа и методы испытаний» [2] с использованием семян козлятника восточного сорта Гале и клевера красного сорта Присурский, которые районированы в Пензенской области [6, 7]. Качество посева семян мелкосеменных культур зависит от множества факторов [8], поэтому экспериментальные исследования проводились с применением методики планирования многофакторного эксперимента [3, 4, 9, 10, 11, 13, 15].
За критерий оптимизации процесса высева семян мелкосеменных культур принимали равномерность распределения семян по длине рядка (Р, %). На основе априорного ранжирования было отобрано восемь основных факторов. В результате данных эксперимента отобраны три фактора, оказывающие наибольшее влияние на равномерность распределения семян по длине рядка:
пш - частота вращения шайбы с мелкозубчатым профилем, сСяч. - диаметр ячейки
шайбы, а - угол наклона граней ячейки шайбы [8, 13].
После обработки результатов многофакторного эксперимента на ЭВМ получили адекватную математическую модель второго порядка, описывающую зависимость р=/(пш,а^яч) в закодированном виде:
(1)
У =79,764+2,3544• х1 + 0,6102 • х2+ + 0,2137 х3 -0,023хг х1 -0,0068- х2 • х2 --0,00209-х3-х3 +0,00094- х1 • х2 --0,00061- х1 • х3 +0,00024- х2-х3 •
Для описания поверхности отклика уравнением второго порядка использовали центральное композиционное ортогональное планирование второго порядка, которое отличается простотой и удобством расчетов, а также достаточно экономичное по числу опытов. По результатам обработки опытных данных строили вероятностные кривые (рис. 2-4).
После получения значений факторов изучали поверхности отклика в зоне оптимальных значений факторов с помощью способа двухмерных сечений определяли значения факторов с помощью системы уравнений (2):
=2,3544-0,046х1-+0,00094х2-0,00061х,=0,
¿х1
=0,6102-0,0136х2+0,00094^+0,00024х,=0, (2)
¿у
ск2
=0,2137-0,0041- хз-0,00061- ^+0,00024х2=0.
¿х3
В первом случае, приравнивая к нулю фактор х1, мы получили значение факторов в закодированном виде, затем методом линейной интерполяции - значения в раскодированном виде: а=54,47 град. и Сяч. = 3,22 мм. Во втором случае, приравнивая к нулю фактор х2, получили раскодированные значения пш = 30,57 мин-1 и Сяч. = 3,38 мм. Приравняв последний, третий фактор к нулю, решив уравнение и раскодировав полученные закодированные факторы, получили а=56,12 град. и пш = 32,19 мин-1.
Из анализа графических значений двухмерных сечений (рис. 2-4) следует, что наилучшая равномерность распределения семян мелкосеменных культур достигается при: частоте вращения шайбы пш =30...32 мин-1; угле наклона граней ячейки шайбы а=54...56 град. и диаметре ячейки шайбы
сСяч = 3...3,5 мм.
Нива Поволжья № 2 (27) 2013 89
у=-385.7166+1.8709^+16.0074У-0.0253У*Х-а(Ю44*хУ~0.1455УУ
0
л " s Ч
п
з е-§ &
с
cl> S
Ef ц
га 5
В-
ra fe
1 =г О ">
£ га i
6'S"5
55Е5С
SD.üGG
Частота вращения шайбы с мелкозубчатым профилем мин"', п^ Рис. 2. Двухмерное сечение, характеризующее зависимость равномерности распределения семян Р по длине рядка от угла наклона граней ячейки а и частоты вращения шайбы с мелкозубчатым профилем Пш
I
7 Э 77
Частота вращения шайбы с мел tío зубчатым профилем мин , пц
Рис. 3. Двухмерное сечение, характеризующее зависимость равномерности распределения семян Р по длине рядка от диаметра ячейки 0ЯЧ и частоты вращения шайбы с мелкозубчатым профилем Пш
у=-^еб72+15,6022Ъ-1.4112*у-01456^Ю.095Тху-0.4Г91УУ
i "5 i.;;:
/ / i Г
! |
i 1
/ 1 / I
/ -
\ / / /
\ V / / / / J
\ \ ч / /Mi
, \ 11 / ' i !
I \ \ / /
К ^ \
\ \ / / !' ш
к 4 /
\ \ / \
4S.92E 53,000
»1 ,37? Í 3,300
Угол наклона граней ячейки шайбы с мелкозубчатым профилем град, а
Рис. 4. Двухмерное сечение, характеризующее зависимость равномерности распределения семян Р по длине рядка от диаметра ячейки бяч. и угла наклона граней ячейки а шайбы с мелкозубчатым профилем
В результате проведения лабораторных исследований высевающего аппарата с применением шайбы с мелкозубчатым профилем для высева семян мелкосеменных культур определены факторы, влияющие на равномерность распределения семян по длине рядка, а также получено уравнение регрессии, с помощью которого определе-
ны оптимальные значения конструктивно-режимных параметров высевающего аппарата: частота вращения шайбы с мелкозубчатым профилем пш =30...32 мин-1; угол наклона граней ячейки шайбы а=54...56 град.; диаметр ячейки шайбы сСяч= 3.3,5 мм, при этом критерий оптимизации Р будет составлять 80.81 %.
Литература
1. Патент РФ № 2468561, МПК А01С7/12, (2006.01). Катушечный высевающий аппарат для высева мелкосеменных культур / Н. П. Ларюшин, И. В. Бычков - № 1143; заявл. 29.06.2011; опубл. 10.12.2012, Бюл. № 34.
2. ОСТ 70.5.1-2000 «Машины посевные. Программа и методы испытаний».
3. Ларюшин, Н. П. Конструкция высевающего аппарата для высева семян мелкосеменных культур / Н. П. Ларюшин, И. В. Бычков // Нива Поволжья. - 2012. - № 2(23). - С. 56-59.
4. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников, В. Р. Алёшкин, П. М. Рощин. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.
5. Бычков, И. В. Методика проведения лабораторных исследований высевающего аппарата для высева мелкосеменных культур / И. В. Бычков // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2012. - С. 139-142.
6. Ларюшин, Н. П. Физико-механические свойства семян клевера красного / Н. П. Ларюшин, И. В. Бычков // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. Том II. - Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С. 106-108.
7. Ларюшин, Н. П. Физико-механические свойства семян козлятника восточного / Н. П. Ларюшин, И. В. Бычков // Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных. - Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С. 121-123.
8. Цивин, М. Н. Многофакторный эксперимент: графическая интерпретация данных / М. Н. Цивин. - Киев: ИГиМ, 2002. - 120 с.
9. Веденяпин, Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г. В. Веденяпин. - М.: Колос, 1967. - 159 с.
10. Бычков, И. В. Особенности посева семян многолетних трав / И. В. Бычков // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. Том II. - Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С. 89-91.
11. Бычков, И. В. Анализ конструкций высевающих аппаратов катушечного типа для высева мелкосеменных культур / И. В. Бычков // Вклад молодых учёных в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. Том II. - Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С. 91-94.
12. Ларюшин, Н. П. Лабораторные исследования комбинированного сошника с паралле-лограммной навеской и полозьями с упругими элементами / Н. П. Ларюшин, А. А. Пяткин,
A. В. Поликанов // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 3. - С. 98-103.
13. Вольф, В. Г. Статистическая обработка опытных данных / В. Г. Вольф. - М.: Колос, 1966. - 134 с.
14. Результаты лабораторно-полевых исследований устройства для посева семян трав под покровную культуру / Н. П. Ларюшин и др. // Образование, наука, практика: инновационный аспект: сборник материалов международной научно-практической конференции. Том II / Пензенская ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С.183-187.
15. Посевные машины. Теория, конструкция, расчет / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев,
B. В. Шумаев и др. - М.: Росинформагротех, 2010. - 292 с.
16. Чикильдин, В. Н. Экспериментальные исследования высевающего аппарата с семяпроводом-ускорителем / В. Н. Чикильдин, Е. М. Зубрилина // Достижения науки и техники в АПК. - 2011. - № 2. - С. 43-46.
17. Нуруллин, Э. Г. Анализ и оценка дозирующих устройств современных посевных комплексов / Э. Г. Нуруллин, И. З. Исламов, И. М. Салахов // Вестник Казанского ГАУ. - 2009. -
C. 102-104.
18. Обеспечение нормы высева мелкосеменных культур спирально-винтовым высевающим аппаратом / В. Г. Артемьев, В. И. Курдюмов, М. В. Воронина, Н. Н. Назарова // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2012. № 1. - С. 35-38.
Нива Поволжья № 2 (27) 2013 91
UDK 631.21:022.5
THE RESULTS OF LABORATORY TESTING THE DEVICE FOR SOWING SMALL-SEEDED CROPS
N. P. Larushin, doctor of technical sciences, professor; V. N. Kuvaitsev, candidate of technical sciences; I. V. Bychkov, post-graduate student
FSBEE HPT «Penza SAA», Russia, tel.. (841-2) 628-517, e-mail: bitchkow. ilja@mail.ru
The article deals with the substantiation of construction and operating parameters of sowing device with shim of crenulate profile. The problem is that existing devices for small-seeded crops do not fully meet the agricultural requirements, their main drawback is the uneven distribution of seeds along the length of the row. The research has determined the factors influencing the even distribution of seeds of small crops along the length of the row. Also, the research has given the equation of regression with the help of which optimal construction and operating parameters of sowing device were stated.
Key words: sowing device, small-seeded crops, seeds sowing, distribution uniformity.
References
1. Patent of the Russian Federation № 2468561, IPC А01С7/12, (2006.01). Reel sowing device for small-seeded crops / N. P. Larushin, I. V. Bychkov - № 1143; Appl. 29.06.2011; publ. 10.12.2012, bul. № 34.
2. OST 70.5.1-2000 «Sowing Machines. Program and methods of testing.»
3. Larushin, N. P. Design of sowing machine for small seeded crops / N. P. Larushin, I. V. Bychkov // Niva Povolzhya - 2012. - № 2(23).- P. 56-59.
4. Melnikov, S. V. Planning the experiment in agricultural research processes / S. V. Melnikov, V. R. Aleshkin, P. M. Roshchin. - L: Kolos, 1980. - 168 p.
5. Bychkov, I. V. Methods of carrying out laboratory tests of the sowing apparatus for sowing small-seeded crops / I. V. Bychkov // Contribution of young scientists in the innovative development of the AIC of Russia: materials of the all-Russian scientific-practical conference. - Penza: EPD. PSAA, 2012. - P. 139-142.
6. Larushin, N. P. Physical and mechanical properties of red clover seeds / N. P. Larushin,
I. V. Bychkov // Contribution of young scientists in the innovative development of the AIC of Russia: materials of the All-Russian scientific-practical conference. Volume II.- Penza: EPD PSAA, 2011. - P. 106-108.
7. Larushin, N. P. Physical and mechanical properties of the seeds of Galega Orientalis / N. P. Larushin, I. V. Bychkov // Innovative ideas of young researchers for agrarian and industrial complex of Russia: materials of the All-Russian scientific-practical conference of young scientists.
- Penza: EPD. PSAA, 2011. - P. 121-123.
8. Tsivin, M. N. Multivariate experiment: the graphical interpretation of the data / M. N. Tsivin.
- Kiev: IG and M, 2002. - 120 p.
9. Vedenyapin, G. V. General methods of experimental research and processing the experimental data / G. V. Vedenyapin. - M: Kolos, 1967. - 159 p.
10. Bychkov, I. V. Peculiarities of sowing perennial seeds / I. V. Bychkov // The contribution of young scientists to the innovative development of the AIC of Russia: collection of materials of the all-Russian scientific-practical conference. Volume II. - Penza: EPD PSAA, 2011. - P. 89-91.
11. Bychkov, I. V. Analysis of constructions of sowing machines of reel type for sowing small-seeded crops / I. V. Bychkov // Contribution of young scientists to the innovative development of the AIC of Russia: collection of materials of the all-Russian scientific-practical conference. Volume
II. - Penza: EPD PSAA, 2011. - P. 91-94.
12. Larushin, N. P. Laboratory tests of the combined opener with a parallelogram attachment and runners with elastic elements / N. P. Larushin, A. A. Pyatkin, A. V. Polikanov // Fundamental-nyje issledovaniya. - 2012.- № 3. - P. 98-103.
13. Wolf, V. G. Statistical processing the experimental data / V. G. Wolf. - M.: Kolos, 1966.- 134 p.
14. The results of laboratory and field studies of the device for planting seeds of grasses under cover crop / N. P. Larushin et. al. Education, science, practice: innovative aspect: materials of the international scientifical-practical conference. Volume II / Penza state agricultural Academy. -Penza: EPD PSAA, 2011. - P.183-187.
15. Sowing machines. Theory, design, calculation / N. P. Larushin, A. V. Machnev, V. V. Schumaev et. al. - M: Rosinformagrotech, 2010. - 292 p.
16. Chikildin, V. N. Experimental studies of the sowing device with seed-delivery unit-accelerator / V. N. Chikildin, E. M. Zubrilina // Achievements in science and technology in agriculture. - 2011. - № 2. - P. 43-46.
17. Nurullin, E. G. Analysis and evaluation of metering devices of modern seeding systems / E. G., Nurullin, I. Z. Islamov, I. M. Salakhov // Vestnik Kazanskogo HAU. - 2009. - P. 102-104.
18. Ensuring seeding rates of small-seeded crops of spiral screw element apparatus / V. G. Artemyev, V. I. Kurdyumov, M. V. Voronin, N. N. Nazarova // Vestnik of the Ulyanovsk state agricultural Academy.- 2012. № 1. - P. 35-38.
УДК 631.372 + 621.43.057
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПАХОТНОГО АГРЕГАТА ОБОГАЩЕНИЕМ ВОЗДУШНОГО ЗАРЯДА ТРАКТОРНОГО ДИЗЕЛЯ НА РЕЖИМЕ ПЕРЕГРУЗОК
М. В. Рыблов, канд. техн. наук, доцент; А. П. Уханов, доктор техн. наук, профессор; Д. А. Уханов, доктор техн. наук, профессор
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т. (8412) 62-85-17, е-таП: dspgsha@mail. ги
Режим перегрузок, возникающий при возрастании сил сопротивления движению машинно-тракторного агрегата (МТА), приводит к тому, что производительность агрегата снижается. Эффективным способом преодоления режима перегрузок является форсирование тракторного дизеля обогащением воздушного заряда углеводородным активатором. Авторами рассмотрены факторы, влияющие на производительность МТА, а также проведены эксплуатационные исследования трактора в составе пахотного агрегата. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что за счет обогащения воздушного заряда повышение часовой производительности МТА может составлять до 13 %.
Ключевые слова: машинно-тракторный агрегат, трактор, дизель, активатор, обогащение воздушного заряда, режим перегрузок, тягово-скоростные показатели, производительность.
Дизельные двигатели сельскохозяйственных тракторов в составе мАшинно-тракторных агрегатов (МТА) значительную долю времени работают на неустановившихся нагрузочно-скоростных режимах. Режим перегрузок, возникающий в результате возрастания внешних сил сопротивления движению агрегата при выполнении трудоемких операций (вспашка, культивация, боронование и др.), приводит к снижению частоты вращения коленчатого вала (к. в.) двигателя, а работа дизеля осуществляется на корректорной ветви регулятор-ной характеристики [1, 2]. В работу вступает корректор центробежного регулятора частоты вращения (РЧВ), увеличивающий цикловую подачу топлива в среднем на 10.15 %. Однако при дальнейшем возрастании внешних сопротивлений двигатель может испытывать кратковременные перегрузки, преодолеть которые с помощью штатного корректора невозможно. Поэтому оператор вынужден переключаться на низшие передачи, чтобы не произошел аварийный останов двигателя.
Переключение на низшие передачи сопровождается дополнительными затратами времени (в особенности на тракторах, оснащенных ступенчатыми несинхронизи-рованными коробками передач, требующими остановки трактора), а также непроизводительным расходом топлива и снижением рабочей скорости МТА. В результате ухудшаются тягово-скоростные и экономические показатели трактора, при этом производительность агрегата снижается.
Одним из способов преодоления режима перегрузок является форсирование тракторного дизеля обогащением воздушного заряда углеводородным активатором, впрыскиваемым во впускной трубопровод в количестве 10.20 % сверх нормативной подачи моторного топлива, впрыскиваемого в цилиндры штатной системой топливо-подачи дизеля. Подача активатора (минерального дизельного топлива, смесевого растительно-минерального топлива, керосина, спирта, низко- и высокооктанового бензина и др.) осуществляется по сигналам контактного датчика перегрузок, уста-
Нива Поволжья № 2 (27) 2013 93
