CC BY
31
УДК 631.331
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА С НЕСИММЕТРИЧНЫМ ПРОФИЛЕМ ЖЕЛОБКОВ КАТУШКИ
А. В. Мачнев, доктор техн. наук, профессор; В. А. Мачнев, доктор техн. наук, профессор; П. Н. Хорев канд. техн. наук, доцент; А. Н. Хорев, аспирант
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, т. (8412) 62-85-17, e-mail: alexei_sura@mail. т
Проведен анализ посевной техники зерновых культур отечественного и зарубежного производства, на основе которого предложена новая конструкция катушечного высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки, выполненной в виде равно-ходового червяка. Представлены результаты исследований посевных и физико-механических свойств семян яровой пшеницы сорта Дарья. Описаны устройство и работа лабораторной установки для определения равномерности распределения семян по площади рассева. Приведены результаты многофакторного эксперимента по обоснованию оптимальных значений конструктивных параметров высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки в виде червяка. Это шаг червяка, угловой шаг выступа и радиус гипоциклоиды выступа, которые существенно влияют на равномерность распределения семян по площади рассева. Применение предлагаемого высевающего аппарата позволит снизить травмирование семян и пульсацию их потока, повысить равномерность распределения семян по площади рассева.
Ключевые слова: посев, семя, высевающий аппарат, катушка, несимметричный профиль желобка, многофакторный эксперимент, распределение семян, качество посева, коэффициент вариации.
Современные технологии возделывания зерновых культур базируются на применении высокопроизводительных посевных машин, способных качественно выполнять технологический процесс высева семян, что в значительной степени зависит от конструкции высевающих аппаратов [1-4]. Существующие механические и пневматические зерновые сеялки, выпускаемые отечественными («Агро-Союз», ООО «Белинск-сельмаш», ООО «КЗТМ», «Клен», «Под-шипникмаш», ОАО «Радиозавод», ООО «Сельмаш», ООО «Сибзавод», ОАО «Стер-литамакская машиностроительная компания» и др.) и зарубежными («Amazone», «Burgault», «Gaspardo», «Great Plains», «Kverneland», «Kuhn», «Morris», «Horsch», «Rabe», «Pottinger», «Salford», «John Deer», «Vaderstad» и др.) фирмами, включают в себя высевающие аппараты катушечного типа с использованием дозирующей катушки с прямыми, косыми и винтовыми ребрами желобков, так как их применение в большей степени удовлетворяет агротехническим требованиям, предъявляемым к посеву [5-9]. Однако, несмотря на все многообразие конструкций высевающих аппаратов, вопросы снижения травмирования семян и пульсации их потока при нахождении в высевающем аппарате, а также повышения равномерности распределения
семян по площади рассева по-прежнему остаются открытыми. Все это приводит к недобору части урожая и снижению рентабельности производства зерновых культур [2, 6, 10-13].
Для устранения вышеперечисленных недостатков, выявленных в ходе всестороннего анализа вопроса механизации посева зерновых культур и экспериментальных исследований, сотрудниками кафедры «Механизация технологических процессов в АПК» ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» предложена конструкция высевающего аппарата с несимметричным исполнением торцового профиля желобков катушки, который включает в себя семенную коробку 3 (рис. 1), обойму 4, розетку 5, установленную на валу (не показан), катушку 1 с желобками, цилиндр 6, муфту 7 с ребром и клапан 11 с осью 9 [14, 15]. Муфта 7 и катушка 1 с шайбой 2 посредством цилиндра 6 монтируются на валу сеялки и от осевых смещений фиксируются установкой стопорной втулки 8 с болтом и пружинной пластины 10. Катушка 1 высевающего аппарата выполнена в виде равноходового червяка, с правозаходной винтовой поверхностью витка, образованной перемещением криволинейной образующей по винтовой линии основного цилиндра и его оси. Червяк с двенадцатью витками вклю-
чает в себя рабочую 16 (участвующую в передаче движения семенам) и нерабочую 15 боковые поверхности витка, впадину 14, образующие желобок катушки и вершину витка 13, при этом на уровне делительной окружности толщина витка и ширина впадины равны.
Торцовый профиль желобка катушки имеет несимметричный профиль, ограниченный графиком функции уЖ =(-0,28хЖ+
+6,64хЖ-69,73хЖ +323,18хЖ+7,68)-10-2, а линией вершины витка на развертке цилиндрической поверхности является кривая второго порядка уВ =-0,0041хВ-0,7822хВ+35,894 , причем во впадине 14 каждого желобка катушки 1 расположен выступ 12, выполненный эквидистантно линии вершины витка и в поперечном сечении имеющий форму гипоциклоиды
\хВСТ =(Я-г)-со5р+г-со5(Я-г)р/г; ВСТ' ВСТ [уВСТ =(Я-г)-8тр-г-8т(Я-г)р/г,
(здесь Я - радиус неподвижной окружности, г - радиус катящейся окружности, р -угол поворота относительно оси вращения 00). Внутренняя поверхность розетки 5 эквидистантна наружнему профилю катушки 1, а обрез клапана 11 выполнен симметрично относительно ее продольной оси.
Высевающий аппарат работает следующим образом. При движении сеялки семена из бункера самотеком поступают в семенную коробку и под действием сил их тяжести заполняют пространство вокруг катушки, выполненной в виде равноходо-вого многозаходного червяка. Желобки вращающейся катушки, включающие в себя впадину 14, рабочую 16 и нерабочую 15 поверхности витка, заполняются семенами, при этом несимметричное исполнение тор-
зование зазора между семенами и нерабочей 15 поверхностью витка, вызванного перемещением семян рабочей 16 поверхностью витка в низ семенной коробки, что обеспечивает постоянный контакт семян с нерабочей 15 поверхностью витка и создает наилучшие условия для заполнения желобков семенами. При повороте катушки с углом подъема линии витка 40...50 град. семена в желобках катушки частично отводятся от розетки, снижая тем самым осевую нагрузку со стороны семян на розетку, ее износ и травмирование посевного материала. Выступ 12, воздействуя на семена, уменьшает смещение семян в поперечном направлении желобков, пульсацию потока семян при высеве различных культур, перемешивание активного слоя семян со слоем семян, выносимых желобками катушки. Катушка, вращаясь, перемещает семена, попавшие в желобки с несимметричным профилем, и семена, находящиеся в зоне активного слоя, к свободному концу клапана, препятствующему самопроизвольному истечению семян из высевающего аппарата, а затем, за счет создания наилучших условий формирования семенного потока, непрерывным и равномерным потоком выносятся за пределы семенной коробки и поступают в семяпровод и сошник.
Для установления пригодности к посеву проводились исследования посевных свойств семян яровой пшеницы сорта Дарья, которые позволили установить, что они при чистоте 99,43 % соответствуют первому классу годности, при массе тысячи семян 41 г - крупным семенам, при влажности 13,3 %, всхожести 96 % и жизнеспособности 97 % обладают хорошими посевными свойствами и могут быть использованы для посева [16, 17, 18].
Исследования физико-механических
цового профиля желобка устраняет обра- свойств семян яровой пшеницы сорта Да-
Рис. 1. Высевающий аппарат с несимметричным профилем желобков катушки в виде равноходового червяка: 1 - катушка; 2 - шайба; 3 - семенная коробка; 4 - обойма; 5 - розетка; 6 - цилиндр; 7 - муфта; 8 - втулка стопорная; 9 - ось; 10 - пластина пружинная; 11 - клапан; 12 - выступ; 13 - вершина витка; 14 - впадина; 15, 16 - нерабочая и рабочая боковые поверхности витка
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 77
рья выполнялись с целью обоснования условий проведения испытаний и оптимальных параметров высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки в виде червяка, при этом математическую обработку полученных данных осуществляли методами математической статистики. В результате выявлено, что средние размеры семян данного сорта изменяются в следующих пределах: длина - от 6,12 до 6,17 мм; ширина - 2,98...3,05 мм, толщина - от 2,48 до 2,56 мм. Объемная масса семян составила 683,2±2,83 г/л, статический коэффициент трения по стали окрашенной не превышал 0,35, а коэффициент внутреннего трения семян - 0,58. Всё это позволяет отнести семена яровой пшеницы сорта Дарья к материалам с хорошей текучестью, соответствующей большинству сортов яровой пшеницы [16, 17].
Для обоснования конструктивных параметров разработанного высевающего аппарата с несимметричным профилем же -лобков катушки в виде равноходового червяка и выбора оптимального типа высевающего аппарата проводились экспериментальные исследования согласно ГОСТ 31345-2007 и СТО АИСТ 10.5.6-2003 [19, 20, 21] на лабораторной установке (рис. 2), которая включала в себя экспериментальную сеялку, раму, электродвигатель, коробку перемены передач, два опорных ролика, ведущий и ведомый валы с шарикоподшипниковыми опорами, клиноременную и цепочные передачи, а также транспортер
в виде липкой ленты для проверки сеялки на продольную равномерность распределения семян. Сеялка с экспериментальными высевающими аппаратами устанавливалась на опорные ролики, один из которых, являясь ведущим, приводился в действия от вала электродвигателя мощностью 3,5 кВт посредством клиноременной передачи через коробку перемены передач и цепную передачу. Коробка перемены передач позволяет получать четыре частоты вращения опорно-ходовых колес сеялки, соответствующих скорости движения посевного агрегата 5, 8, 10 и 12 км/ч. Для расширения диапазона частот вращения вала высевающих аппаратов сеялки применялся частотный преобразователь. Включение и отключение установки производилось с пульта управления.
При проведении исследований на продольную равномерность семена засыпали в семенное отделение бункера сеялки, установленной на 2/3 по объему, затем устанавливали ее на заданную норму (для яровой пшеницы сорта Дарья 230 кг/га), а ленту транспортера для исключения вероятности отскока семян покрывали солидолом. С пульта управления включали электродвигатель и транспортер. Посредством коробки перемены передач устанавливали одну из заданных передач, соответствующую скорости движения сеялки. Семяпровод исследуемого высевающего аппарата направляли на ленту с учетной длиной 2,6 м и выключали двигатель после покрытия
Рис. 2. Общий вид лабораторной установки для обоснования конструктивных параметров высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки в виде равноходового червяка
семенами верхней ветви ленты транспортера. После чего накладывали последовательно рамку на ленту и подсчитывали количество семян на отдельных 5-сантиметровых участках ленты. После обработки полученных данных посредством методов статистической обработки рассчитывали коэффициент вариации, который характеризует продольную равномерность распределения семян в рядке.
Обоснование конструктивных параметров разработанного высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки в виде равноходового червяка осуществляли с помощью планирования многофакторного эксперимента униформ-ротатабельного плана [22, 23], взяв за критерий оптимизации (у) коэффициент вариации ( уи ), характеризующий продольную равномерность распределения семян в рядке [21, 22]. На первоначальном этапе исследований экспериментального высевающего аппарата нами было выявлено 13 параметров, которые могли оказывать влияние на коэффициент вариации. Из них посредством априорного ранжирования отобрано восемь значимых: шаг червяка; угол подъема линии витка на делительном цилиндре; угловой шаг выступа; скорость движения машины; радиус гипоциклоиды выступа; длина рабочей части катушки; профиль желобка; диаметр делительной окружности, при этом величины скорости движения (10 км/ч) и длины рабочей части катушки были приняты из условия обеспечения заданной нормы высева семян яровой пшеницы сорта Дарья (230 кг/га). После проведения серии отсеивающих экспериментов, которые способствовали исключению малозначащих параметров, установили три параметра, существенно влияющих на продольную равномерность распределения семян в рядке. Так, шаг р червяка (фактор х1) значим с вероятностью 96 %, угловой шаг тВСТ выступа (фактор
х2) - 95 %, а радиус Я гипоциклоиды выступа (фактор х3) - 94 %. Интервалы и уровни варьирования данных факторов приведены в таблице.
Посредством прикладной программы «Statistika» вводили данные, соответствующие проведению многофакторного эксперимента униформротатабельного плана получили адекватную математическую модель полного квадратичного полинома, которая описывается зависимостью у=/(х1,х2,х3) и в закодированном виде имеет вид
у=/(х1, х2, х3)=34,3+5,2608х1+0,92965х2+ +1,80036х3 -0,375х1-х2 -1,375х1-х3 -2,075х2-х3 + (1) +0,75х1 -х2 -х3 +4,03418х? +7,33438х22 +4,96757х32, где у - параметр оптимизации, соответствующий коэффициенту вариации, характеризующему равномерность распределения семян в рядке, %; х1, х2 и х3 - факторы, характеризующие соответственно шаг червяка, угловой шаг выступа и радиус гипоциклоиды выступа.
После раскодирования данное уравнение (1) запишется в следующем виде: Уп =/(ртВСТ ,Я)=242,8628-1,478р+1,5178тВСТ --18,680Я-0,1836тВСТ 2 -0,2318 рЯ-0,2115тВСТ Я+ (2) +0,0078ртВСТ -Я+0,2521р2++0,1146тТСТ +0,5520Я2.
Исследования характера поведения поверхности отклика в зоне оптимальных значений исследуемых факторов проводили с использованием метода построения двухмерных сечений. Для этого в выражение (1) в закодированном виде поочередно приравнивали один из трех факторов. В результате получили следующие зависимости:
ух10 =34,3+0,92965х2 +1,80036х3 -
-2,075х2-х3+7,33438х22 +4,96757х32; (3)
ух20 =34,3+5,2608х1 +1,80036х3 -
-1,375х1-х3+4,03418х,2 +4,96757х32; (4)
Интервалы и уровни варьирования
Фактор
Кодиро- Шаг Угловой шаг Радиус
Показатель ванное червяка выступа гипоциклоиды
значение р , мм Твст , град. выступа Я , мм
х1 х2 х3
Верхний уровень +1 20 23 25
Основной уровень 0 16 15 22
Нижний уровень -1 12 7 19
Звездные точки +1,732 22,928 28,856 27,196
-1,732 9,072 1,144 16,804
Интервал варьирования е 4 8 3
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 79
Ух
,=34,3+5,2608х +0,92965х -
(5)
-0,375х1-х2+4,03418х2+7,33438х22.
Затем для каждого из выражений (3-5) составляли систему дифференциальных уравнений, которые представляют собой частные производные по каждому из оставшихся факторов. Так, для выражения (3) дифференциальные уравнения запишутся в виде:
йУх10
dx2 йУх1
=0,92965-2,075х,+14,66876^ =0;
(6)
йх,
-=1,80036-2,075х,+9,93514х, =0.
Решая данную систему, находили координаты центра поверхности отклика в закодированном виде факторов х2 =-0,09 и х3=-0,2, величина которых в раскодированном виде составила для углового шага выступа тВСТ =14,3 град. и радиуса гипоциклоиды выступа Я=21,4 мм. Подставляя числовые значения факторов х2 и х3 в уравнение (3), установили величину коэффициента вариации уп10=ух10 =34,07% , характеризующего равномерность распределения семян в рядке.
Дифференциальные уравнения для выражения (4) составят:
йУх 20
йх1
йУх 20
=5,2608-1,375х3+8,06836х1 =0;
(7)
йх..
=1,80036-1,375х1+9,93514х3 = 0.
После решения данной системы координаты центра поверхности отклика составят в закодированном виде х1 =-0,7 и х3=-0,28, а в раскодированном - шаг червяка р=13,2мм и радиус гипоциклоиды выступа Я=21,1мм, при этом коэффициент вариации по выражению (4) составит
V20 = Ух20 =32,21% .
Для выражения (5) дифференциальные уравнения будут иметь вид
йУх
йх1
йУх 3,
-=5,2608-0,375х +8,06836х =0;
(8)
йх.,
-=0,92965-0,375х1+14,66876х2 =0.
Координаты центра поверхности отклика в закодированном виде составили х1 =-0,65
и х2 =-0,03, а в раскодированном соответ-
ственно р=13,4мм и
„=14,8град. при
коэффициенте вариации уп30=ух30 =32,56% .
о ¿р
« !
»3
о о
«
30 25 20 15 10 5 0
90 80 70 60
8 10 12 14 16 18 20 22 24 _50
40
Шаг червяка (р), мм
а)
о
к «
! £
о 8
^ а
з 3
чг ® в
28 26 24 22 20 18 16
ш ц у-
г: \\ уу
/ // ш
§ ■'// А;
-У
90 80 70 60
8 10 12 14 16 18 20 22 24 _50
40
Шаг червяка (р), мм
б)
а о
§ «
I £
и Г
а л
-тг ® а
28 26 24 22 20 18
рР
//■ /' /■ # )
;((( ( 1 1
■Ш
0 5 10 15 20 25 30
Угловой шаг выступа (тВст), град.
в)
Рис. 3. Двухмерные сечения поверхности отклика, характеризующие зависимость распределения семян в рядке (уп) от основных геометрических параметров высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки: а) шага червяка ( р ) и углового шага выступа
( тВСТ ); б) шага червяка (р ) и радиуса гипоциклоиды выступа (Я ); в) углового шага выступа ( тВСТ ) и радиуса гипоциклоиды выступа (Я )
90 80 70 60 50 40
По полученным данным и уравнениям (3-5) строились двухмерные сечения поверхности отклика, характеризующие зависимость распределения семян ( уп ) в рядке от шага червяка и углового шага выступа (рис. 3, а), шага червяка и радиуса гипоциклоиды выступа (рис. 3, б), углового шага выступа и радиуса гипоциклоиды выступа (рис. 3, в).
Анализ двухмерных сечений (рис. 3) поверхности отклика показал, что при установке основных геометрических параметров высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки в виде равноходового червяка на оптимальные значения (шаг червяка ^=13,2мм, угловой шаг выступа тВСТ =15град., радиус гипоциклоиды выступа Я=21мм) можно достичь минимального значения коэффициента вариации уп =32,4% , характеризующего лучшую равномерность распределения семян по площади рассева, способствующую повышению всхожести семян и урожайности зерновых культур.
На заключительном этапе лабораторных исследований проводили сравнительные испытания четырех высевающих аппаратов (рис. 4). Это катушка типа А с прямыми ребрами (базовый вариант сеялки), винтовая катушка типа Б с углом наклона 20 град. [2], катушка типа В в виде равно-ходового червяка с несимметричным профилем желобков (без выступа) и катушка типа Г с несимметричным профилем желобков с выступом в виде гипоциклоиды. Результаты исследований подтвердили эффективность применения катушки типа Г с несимметричным исполнением профиля желобка катушки в виде червяка и с выступом, расположенным с угловым шагом 15 град. Ему соответствовала частота появления пустых участков - 1 %, с 1 семенем
- 7 %, с 3 - 12 %; с 4 - 27 %, с 5 - 18 %, с 6
- 12 %, с 7 семенами - 6 %, при среднем количестве семян на участке 4,2 шт., что лучше остальных трех вариантов (тип А, тип Б и тип В). Кроме того, коэффициент вариации, характеризующий равномерность распределения семян в рядке у высевающего аппарата типа А составил 48,3 %, типа Б - 43,5 %, типа В - 37,8, а у типа Г - 32,4 %, что подтверждает целесообразность использования высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки с выступом в виде гипоциклоиды, с обоснованными шагом червяка, угловым шагом выступа и радиусом гипоциклоиды выступа.
Лабораторно-полевые исследования сеялки, оснащенной разработанными высевающими аппаратами с установленными на оптимальные значения параметрами (^=13,2мм , тВСТ =15град. и Л=0,021мм), проводились на полях ООО «Пенза Золотая Нива», по результатам которых установлено, что при норме высева семян яровой пшеницы сорта Дарья 230 кг/га можно повысить урожайность до 7,8 %, при этом отклонение фактической нормы высева семян от заданной составило не более 1,73%, дробление и травмирование -0,12 %, доля семян, находящихся в слое 50±10 мм, - 89,1 %, неустойчивость общего высева - 1,8 %, неравномерность высева семян отдельными аппаратами - 1,5 %, коэффициент вариации уп =34,5% .
Таким образом, проведенные лабораторные исследования высевающего аппарата с несимметричным профилем желобков катушки в виде равноходового червяка позволили установить оптимальные значения его конструктивных параметров, таких как шаг червяка, угловой шаг выступа и радиус гипоциклоиды выступа, оказывающих
Рис. 4. Общий вид исследуемых катушек: а - катушка типа А с прямыми ребрами; б - винтовая катушка типа Б с углом наклона 20 град.; в - катушка типа В с несимметричным профилем желобков без выступа; г - катушка типа Г с несимметричным профилем желобков с выступом в виде гипоциклоиды
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 81
существенное влияние на снижение величины коэффициента вариации. Это приводит к повышению равномерности распределения семян в рядке и снижению травмиро-
вания семян, что, в конечном счете, ведет к повышению полевой всхожести семян, урожайности сельскохозяйственных культур и снижению себестоимости продукции.
Литература
1. Орлова, Л. В. Ресурсосберегающие технологии - шанс для российского АПК / Л. В. Орлова // Сельскохозяйственная техника: Обслуживание и ремонт. - 2008. - № 10. - С. 11-16.
2. Ларюшин, Н. П. Обоснование конструкции высевающих аппаратов зерновой сеялки / Н. П. Ларюшин, В. А. Мачнев, А. В. Шуков // Нива Поволжья. - 2012. - № 2. - С. 59-65.
3. Ларин, М. А. Экспериментальные исследования сошника с направителем-распределителем семян пневматической сеялки / М. А. Ларин, А. В. Мачнев, В. В. Мачнева, А. В. Шуков // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2012. - № 3. - С. 23-28.
4. Ламарка, Карлос Кроветто. Эффективность ресурсосберегающей техники / Карлос Кро-ветто Ламарка // Земледелие. - 2009. - № 3(4). - С. 8-11.
5. Кухарев, О. Н. Модернизированная высадкопосадочная машина / О. Н. Кухарев // Сельский механизатор. - 2006. - № 2. - С. 14.
6. Посевные машины: Теория, конструкция, расчёт: Монография / Н. П. Ларюшин,
A. В. Мачнев, В. В. Шумаев и др. - М.: Росинформагротех, 2010. - 292 с.
7. Сенин, П. В. Повышение надежности мобильной сельскохозяйственной техники при ее необезличенном ремонте / П. В. Сенин. - Саранск: Издательство Мордовского университета, 2000.
- 124 с.
8. Мачнев, А. В. Кинематика семян при подпочвенно-разбросном посеве / А. В. Мачнев // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н. И. Вавилова. - 2010. - № 8. - С. 47-48.
9. Нуруллин, Э. Г. Анализ и оценка дозирующих устройств современных посевных комплексов / Э. Г. Нуруллин, И.3. Исламов, И. М. Салахов // Вестник Казанского ГАУ. - 2009. - № 2(12). -С. 53-55.
10. Мачнев, А. В. Энергосберегающая технология и технические средства подпочвенно-разбросного посева: дис. д-ра техн. наук: 05.20.01 / А. В. Мачнев. - Пенза, 2011. - 374 с.
11. Кем, А. А. Винтовой высевающий аппарат для посева мелкосеменных культур / А. А. Кем, Д. Н. Алгазин // Агро XXI. - 2010. - № 7-9. С. 15-16.
12. Мачнев, В. А. Обоснование технологической карты поиска неисправностей передач /
B. А. Мачнев // Техника в сельском хозяйстве. - 2008. - № 3. - С. 63-66.
13. Мачнев, В. А. Сеялка-культиватор для подпочвенно-разбросного посева с направителя-ми-распределителями семян / В. А. Мачнев, А. В. Мачнев, М. А. Ларин // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - № 8. - С. 16-17.
14. Исследование движения семени по поверхности равноходового червяка катушечного высевающего аппарата / А. В. Мачнев, А. М. Данилов, В. А. Мачнев и др. // Нива Поволжья. - 2013.
- № 4. - С. 48-53.
15. Структурная оценка энергосберегающей технологии возделывания зерновых культур и рабочих органов посевных машин / Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, М. А. Ларин, А. Н. Хорев // Нива Поволжья. - 2011. - № 2(19). - С. 71-78.
6. ГОСТ 20915-75. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний.
- Введ. 19.07.75. - М.: Издательство стандартов, 1975. - 118 с.
17. ГОСТ 12042 - 80. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения массы 1000 семян. - Взамен ГОСТ 12042 - 66; введ. 01.07.81. - М.: Изд-во стандартов, 1981. - 3 с.
18. ГОСТ 12037 - 81. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - Введ. 01.07.82. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 31 с.
19. ГОСТ 31345-2007. Сеялки тракторные. Методы испытаний. - Введ. 01.01.09. - М.: Стан-дартинформ, 2007. - 54 с.
20. СТО АИСТ 10.5.6-2003. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные и посадочные. Показатели назначения. Общие требования. - Введ. 15.03.2004. - М.: ФГНУ «Рос-НИИТиМ», 2004. - 23 с.
21. Любушко, Н. И. Методика расчета и определения равномерности распределения семян зерновых культур по площади / Н. И. Любушко. - М.: ОНТИ ВИСХОМ, 1970. - 16 с.
22. Сидняев, Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных: учебное пособие для магистров / Н. И. Сидняев. - М.: Издательство Юрайт; ИД Юрай, 2012. -399 с.
23. Мельников, С. В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С. В. Мельников, В. Р. Алёшкин, П. М. Рощин. - Л.: Колос, 1980. - 168 с.
UDK 631.331
RESULTS OF LABORATORY TESTS OF THE SOWING DEVICE WITH THE ASYMMETRICAL PROFILE OF FILLETS OF THE REEL
А. V. Machnev, doctor of technical sciences, professor;
V. А. Machnev, doctor of technical sciences, professor;
P. N. Horev candidate of technical sciences, assistant professor;
А. N. Horev, post graduate student
FSBEE HPT «Penza SAA», Russia, t. (8412) 62-85-17, e-mail: [email protected]
The article deals with the analysis of sowing equipment of grain crops of domestic and foreign production on the basis of which the new design of the bobbin sowing device with an asymmetrical profile of fillets of the reel in the form of a rankedby worm is offered. The results of study of sowing and physical and mechanical properties of seeds of spring wheat of a grade «Darya» are presented in the article. The device and operation of laboratory installation for determination of uniformity of seeds distribution on the area is described. The results of multiple-factor experiment on substantiation of optimum values of constructive parameters of the sowing device with an asymmetrical profile of fillets of the reel in the form of a worm are given. This is a move of the worm, an angular step of a ledge and radius of a hypo-cycloid of a ledge which significantly influence the uniformity of distribution of seeds on the sowing area. The application of the offered sowing device will enable to reduce seeds damage and a pulsation of their stream, to increase uniformity of distribution of seeds on the area.
Key words: seeds sowing, seed, the sowing device, reel, asymmetrical profile of a fillet, multiple-factor experiment, distribution of seeds, quality of crops, variation coefficient
References:
1. Orlova, L. V. Resource-saving technologies - a chance for Russian agriculture / L. V. Orlova // Agricultural machinery: maintenance and repairing - 2008. - № 10. - P. 11-16.
2. Larushin, N. P. Substantiation of the design of sowing machines of grain drills / N. P. Larushin, V. А. Machnev, А. V. Shukov // Niva Povolzhya. - 2012. - № 2. - P. 59-65.
3. Larin, M. A. Experimental studies of the opener with the guide-distributor for pneumatic planters / M. A. Larin, A. V. Machnev, V. V. Machneva, A. V. Shukov // Vestnik of Ulyanovsk SAA. - 2012. - № 3.
- P.118-122.
4. Krovetto, Carlos Lamarca. Efficiency of resource-saving machines / Carlos Lamarca Krovetto / / Zemledeliye. - 2009. - № 3 (4). - p. 8-11.
5. Kukharev, O. N. The modernized planting machine / O. N. Kuharev // Selsky mekhanizator. -2006. - № 2. - p. 14.
6. Sowing machines: theory, design, calculation. Monography / N. P. Larushin, А. V. Machnev, V. V. Shumyaev et. al. - М.: Rоsinformagrotech, 2010. - 292 p.
7. Senin, P. V. Improving the reliability of mobile agricultural machinery at its repair / P. V. Senin. -Saransk: publisher university of Mordovia, 2000. - 124 p.
8. Machnev, А. V. Kinematics of seeds at subsoil broadcast sowing / А. V. Machnev // Vestnik of Saratov State Agrarian University in the name of N. I. Vavilov. - 2010. - № 8. - P. 47-48.
9. Nurullin, E. G. Analysis and evaluation of dozing devices of modern sowing complexes / E. G. Nurullin, I. Z. Islamov, I. M. Salakhov // Vestnik of Kazan State Agrarian University. - 2009. -№ 2(12). - P. 53-55.
10. Macnev, А. V. Energy saving technology and technical means of subsoil broadcast sowing: Dis...doctor of technical sciences: 05.20.01 / А. V. Macnev. - Penza, 2011. - 374 p.
11. Кем, А. А. Screw sowing machine for planting fine-seed crops / А. А. Кем, D. N. Algazin // Аgrо XXI. - 2010. - № 7-9. P. 15-16.
12. Machnev, V. А. Substantiation of technological card for finding out troubleshooting gear / V. А. Machnev // Engineering in Agriculture. - 2008. - № 3. P. 63-66.
13. Machnev, V. А. A tiller-seeder for subsoil broadcast sowing seeds with guider-distributers of seeds / V. А. Machnev, А. V. Machnev, М. А. Larin // Tractors and agricultural machines. - 2012. - № 8.
- P.16-17.
14. Machnev, А. V. The study of the movement of seed on the surface of the coil groove sowing / А. V. Machnev, А. М. Danilov, V. А. Machnev, P. N. Horev, А. N. Horev // Niva Povolzhya. - 2013. -№ 4. - P. 48-53.
15. Structural evaluation of energy saving technologies of grain growing operating bodies of sowing machines / N. P. Larushin, A. V. Machnev, M. A. Larin, A. N. Horev // Niva Povolzhya. - 2011. -№ 2(19). - P. 71-78.
Нива Поволжья № 2 (31) 2014 83
16. State standard GOST 20915-75 Agricultural machinery. Methods for determining the test conditions. Intr. 19/07/1975. - Moscow: Publishing House of Standards, 1975. - 118.
17. State standard GOST 12042-80. Seeds of crops. Methods of determination of mass of 1000 seeds». - In exchange GOST 12042-66; Intr. 01/07/81 - Moscow: Publishing House of Standards, 1981. - 3.
18. State standard GOST 12037-81. Seeds of crops. Methods of determination of viability. - Intr. 01/07/82 - Moscow: Publishing House of Standards, 1982. - 31.
19. State standard GOST 31345-2007. Tractor seeders. Test methods. Intr. 01/01/2009. - M.: Stan-dartinform, 2007. - 54.
20. STO AIST 10.5.6-2003. Testing agricultural machinery. Sowing machines. Indicators for using. General requirements. Intr. 15/03/2004. - М.: FGNU «RosNIITiM», 2004. - 23p.
21. Ljubushko N. I. Methods of calculation and determination of distribution uniformity of seeds of grain crops on the area / N. I. Ljubushko. - М.: ONTI VISHOM. 1970. - 16 p.
22. Sidnyaev, N. I. Theory of planning the experiment and analysis of statistical data: textbook for Masters degree / N. I. Sidnyaev. - М.: Publishing house Yurit; ID Yurit, 2012. - 399 p.
23. Меlnikov, S. V. Experiment planning in the research of agricultural processes / S. V. Меlnikov, V. R. Alyoshkin, P. М. Roshchin. - L.: Kolos, 1980. - 168 p.
УДК 621.436
КОНСТРУКТИВНАЯ АДАПТАЦИЯ ДИЗЕЛЕЙ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ К РАБОТЕ НА СМЕСЕВОМ ТОПЛИВЕ
А. П. Уханов, доктор техн. наук, профессор; Д. А. Уханов, доктор техн. наук, профессор; И. Ф. Адгамов, аспирант; Е. Д. Година*, канд. техн. наук, доцент
ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», Россия, e-mail: ukhanov. [email protected]
*Технический институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова», г. Нерюнгри, e-mail: [email protected]
Серийно выпускаемая и находящаяся в эксплуатации дизельная автотракторная техника не приспособлена к работе на смесевом растительно-минеральном топливе по причине различий свойств такого биотоплива и минерального моторного топлива. Для конструктивной адаптации автотракторной техники к работе на дизельном смесевом топливе разработаны двухтопливные системы питания и смесители компонентов растительно-минерального топлива, обеспечивающие пуск, прогрев и последующий останов дизеля на минеральном топливе, на остальных режимах - на смесевом топливе. Описаны устройства, позволяющие корректировать подачу топлива в зависимости от температуры, проводить сравнительные испытания плунжерных пар рядного топливного насоса высокого давления одновременно на двух видах топлива (у четырехплунжерного насоса две секции работают на минеральном топливе, другие две - на смесевом) и оценивать техническое состояние форсунок и нагнетательных топливопроводов по величине среднего эффективного проходного сечения и пропускной способности. Представлены результаты сравнительных моторных исследований дизеля при работе на минеральном и смесевом топливах.
Ключевые слова: дизель, смесевое топливо, двухтопливная система питания, смеситель, топливная аппаратура, моторные исследования.
В связи с различиями физико-химических, теплотворных и эксплуатационных свойств биотоплива и минерального топлива для нормальной работы дизелей серийно выпускаемой и находящейся в эксплуатации автотракторной техники на моторном топливе растительного происхождения требуется определенная конструктивная адаптация. Одним из видов моторного биотоплива является дизельное смесевое топливо, получаемое смешиванием минерального топлива и растительного масла [1].
Для работы автотракторной техники на дизельном смесевом топливе авторами разработаны, запатентованы, изготовлены и исследованы двухтопливные системы питания [2-6], которые наряду со штатными узлами и агрегатами дополнительно оснащены баком растительного масла 11 (рис. 1, а), смесителем 14, кранами (дозаторами) 18, 19, соединительными топливопроводами и, при необходимости, электроподогревателем смесевого топлива. Такие двухтопливные системы питания обеспечивают
