CC BY
30
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631.317
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ФРЕЗЕРНОГО СОШНИКА СЕЯЛКИ СДК-2,8
Р. Ф. Курбанов, д-р техн. наук, профессор;
И. Н. Ходырев, аспирант,
ФГБОУ ВО Вятская ГСХА,
Октябрьский пр-т, 133, г. Киров, Россия, 610017
E-mail: [email protected]
Аннотация. Приведена конструктивно-технологическая схема фрезерного сошника сеялки СДК-2,8, разработанная с целью снижения доли невозвращенной почвы в обработанные полосы дернины. Это достигается благодаря тому, что внутри кожуха фрезерной секции установлен двусторонний отвал, симметричный в продольно-вертикальной плоскости, выполненный в виде двух сопряженных поверхностей, где часть отброшенной фрезами почвы смещается на сопряженные поверхности отвала, а от них отражается в полосы обработанной дернины. Экспериментальные исследования проводились на территории Кировской области, для чего были изготовлены двусторонние отвалы с различными параметрами. Опыты проведены при следующих средних значениях физико-механических свойств дернины: относительная влажность почвы -14,9 %, твердость почвы - 23,98 кг/см , связность дернины - 10,08 кН/м .Для оптимизации параметров двустороннего отвала применялся трехуровневый план эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка для трех факторов. Были выявлены оптимальные значения основных показателей для получения наименьшей доли невозвращенной почвы: кинематический показатель работы фрезы Х=15, угол кривизны поверхности отвала а=70о, ширина захвата двухстороннего отвала с=159,5мм. Использование двустороннего отвала, установленного внутри кожуха фрезерной секции позади рабочих элементов, позволяет уменьшить долю невозвращенной почвы в обработанные полосы до 6,2 %.
Ключевые слова: сеялка СДК-2,8, фрезерный сошник, кожух фрезерной секции, двусторонний отвал, обработка почвы, доля невозвращенной почвы в обработанные полосы дернины.
Введение. Продовольственная безопасность страны находится в прямой зависимости от уровня внутреннего производства продуктов, что, в свою очередь, зависит от состояния кормовой базы и производства кормов для животноводства. Продуктивность кормовых угодий зависит, в частности, от качества обработки почвы. На современном этапе развития производства для улучшения естественных кормовых угодий существуют технологии коренной, поверхностной и минимальной обработки почвы. Поскольку способ коренного улучшения имеет ряд недостатков, в настоящее время кормовые угодия в основном улучшают методом и техническими средствами минимальной обработки. Минимальная обработка почвы обеспечивает снижение
энергетических затрат путем уменьшения числа и глубины обработок, совмещения операций в одном рабочем процессе или уменьшения обрабатываемой поверхности поля и применения при необходимости гербицидов [1-4]. Одним из направлений минимализации обработки почвы является применение комбинированных почвообрабатывающих агрегатов, позволяющих в одном рабочем процессе осуществить несколько технологических операций.
Из таких агрегатов широкое распространение получила сеялка СДК-2,8, но в процессе производственных испытаний в 35 регионах РФ был выявлен ряд недостатков в работе ее фрезерного сошника [5-7]. Оказалось, что доля невозвращенной почвы в обработанные полосы доходит до 50%, при этом глубина за-
делки семян сельскохозяйственных культур в дернину не всегда соответствует агротехническим требованиям. Поскольку качество посева семян сельскохозяйственных культур комбинированной сеялкой определяется работой сошников, то для получения высокого качества посева семян сельскохозяйственных культур необходимо: обеспечить качественное крошение дернины в полосах; сформировать профрезерованную полосу почвы в монолите дернины заданной ширины и глубины; равномерно разместить стартовую дозу минеральных удобрений и семена трав по полосам; а также максимально снизить разбрасывание почвы за пределы обработанных полос.
Нами проведен анализ различных модификаций сеялок СДК-2,8. Недостатком одной из сеялок [8] является то, что две фрезы фрезерной секции, каждая из которых отдельно обрабатывает полосу дернины и между полосами оставляет ленту такой же ширины необработанной дернины, закрыты одним кожухом прямоугольного поперечного сечения. Поэтому при работе устройства значительная часть обработанной почвы попадает на междурядную полосу дернины, а вследствие этого в обработанных полосах снижается глубина взрыхленного слоя почвы.
Одним из примеров решения этой задачи является сеялка полосного посева [9], фрезерная секция которой закрыта кожухом с расположенным внутри него двусторонним отвалом, выполненным в виде двух сопряженных поверхностей: правой и левой по всей длине в продольно-вертикальной плоскости, ширина захвата которого, по крайней мере, не менее расстояния между кромками крыльев внутренних Г-образных ножей, развернутых навстречу друг другу. Но при этом, недостатком обработки полос с помощью Г-образных ножей является вырывание кусков дернины из краев полос с последующим сползанием их в обработанную полосу, что ухудшает качество посева и прикатывания.
Методика. Для повышения качества работы сеялки СДК-2,8 нами предложена фрезерная секция с усовершенствованным рабочим органом и отвалом, устанавливаемым в кожух сеялки [10-12].
Работа сеялки для полосного посева семян трав в дернину с усовершенствованной фрезерной секцией и модернизированными двусторонними отвалами отображена на рисунке 1 .
Рис. 1. Усовершенствованный фрезерный сошник сеялки СДК-2.8: 1 - кожух фрезерной секции; 2 - фреза; 3 - усовершенствованные Ь-образные ножи; 4 - семянаправитель; 5 - двусторонний отвал
Фрезерная секция, установленная на раме сеялки, механически обрабатывает дернину, интенсивно измельчая ее. При вращении ножей фрез сверху вниз почва отбрасывается вверх и к задней части кожуха. Благодаря кожуху, внутри которого установлен двусторонний отвал, симметричный в продольно-вертикальной плоскости, выполненный в виде двух сопряженных поверхностей, часть отброшенной фрезами почвы смещается на сопряженные поверхности отвала, а от них отражается на полосы обработанной дернины. Одновременно происходит подача семян из бункера по семяпроводам через семянаправи-тели под кожух фрезерной секции, позади дисковой фрезы с двусторонне установлен-
ными ножами. Использование двустороннего отвала в сеялке дерниной обеспечит заделывание семян сельскохозяйственных культур на глубину, соответствующую агротехническим требованиям.
Результаты. Для проведения экспериментальных исследований был выбран участок, находящийся на территории Кировской области, и изготовлены двусторонние отвалы с различными параметрами (рис. 2). Опыты проведены при следующих средних значениях физико-механических свойств дернины [13]: относительная влажность почвы - 14,9 %, твердость почвы - 23,98 кг/см2, связность дернины - 10,08 кН/м .
а б
Рис. 2. Двусторонний отвал: а - общий вид; б - схема: 1 - крыло двустороннего отвала; 2 - регулировочный винт ширины захвата; 3 - крепление
Оптимизацию параметров и режимов работы фрезерного сошника со встроенным двусторонним отвалом комбинированной сеялки для посева семян сельскохозяйственных культур в дернину провели и использованием трехуровневого плана эксперимента Бокса-Бенкина второго порядка для трех факторов. В качестве факторов были приняты значения ве-
личины кинематического показателя режима работы фрезы А (Х1), угол кривизны поверхности отвала (продольно-вертикальная плоскость) а (х2), град и ширина захвата двустороннего отвала с (х3), мм (табл. 1). В качестве критерия оптимизации принята доля невоз-вращенной почвы на одном метре обработанной полосы (7!), %.
Уровни варьирования факторов и интервалы
Таблица 1
Кодированное значение факторов Обозначение Уровни факторов Интервал варьирования
-1 0 +1
Х1 Кинематический показатель режима работы фрезы А 9 12 15 3
Х2 Угол кривизны поверхности отвала а, град 50 60 70 10
Хз Ширина захвата двустороннего отвала с, мм 110 165 220 55
После реализации плана эксперимента и обработки результатов с помощью программы Statgrafics Plus 5,1 получена модель регрессии, проверенная на адекватность по ^-критерию Фишера при Р=0,95:
Y1 = 7,81 - 0,74125Х1 - 0,62875Х2 + +0,225Х3 - 0,09125Х? - 0,0475X^2 + +0,015X^3 - 0,09125Х| + 0,015Х2Х3 + +1,20125Х| На рисунке 3 представлено двумерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость доли невозвращенной почвы в
обработанные полосы от факторов Х2 и Х3 при фиксированном значении фактора Х;=1.
С увеличением угла кривизны а поверхности отвала от 53 до 70 градусов доля невозвращенной почвы уменьшается с 7,4 до 6,2 %. При этом из рисунка 3 следует, что двусторонний отвал, установленный внутри кожуха фрезерной секции, будет возвращать наибольшее количество почвы после ее обработки почвенной фрезой с усовершенствованными L-образными ножами, при ширине захвата двустороннего отвала, равной 159,5 мм.
СО
0,6
0,2
-0,2
-0,6
Х1=1,0
8,2 8,6 --— ;
__-8,0 7,7-" 7,4 ^
Г s 7,1 Г 6.5 6 2
- ч V V
-1
-0,6
-0,2
0,2
0,6
Х2
Рис. 3. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость доли невозвращенной почвы, % от угла кривизны поверхности отвала Х2 и ширины захвата двухстороннего отвала Х3 при фиксированном значении кинематического показателя
работы фрезы Х;=1
Анализ зависимости (рис. 4) показал, что ный показатель У1 получает наименьшее зна-при изменении фактора Х1 от -1 до 1 и значе- чение при ширине захвата двустороннего от-ниях фактора Х3= -0,4...0,2 доля невозвращен- вала от 148,5 мм до 176,0 мм и кинематиче-ной почвы уменьшается от 9,5 до 7,1%. Дан- ском показателе работы фрезы Л=15.
Х2=0,0
СО
X
1
0,6 0,2 -0,2 -0,6 -1
9'2 8 9 __________ — —-
J 3,6
■ 8,3 / 8,0 / 7,7 ' Л 7,4 7,1
; ^ \ \
-1
-0,6
-0,2
0,2
0,6
Х1
Рис. 4. Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость доли невозвращенной почвы, % от кинематического показателя работы фрезы Х1 и ширины захвата двухстороннего отвала Х3 при фиксированном значении угла кривизны поверхности отвала Х2=0
Как показали экспериментальные исследования (табл. 2), без использования двустороннего отвала среднее значение массы невозвращений почвы в обработанные полосы на
длине 3 м доходит до 34,5 кг, что составляет 50% от всей массы почвы в обработанных полосах.
Таблица 2
Результаты экспериментальных исследований
Параметры Среднее значение массы невозвращенной почвы, кг
Без установки двустороннего отвала:1 - я повторность 32,6
2 - я повторность 34,5
3 - я повторность 33,8
средняя 33,6
С установкой отвала (среднее при указанных значениях факторов)
X = 9, а = 50, с=165 мм. 6,2
X = 9, а = 60, с=220 мм. 6,8
X = 9, а = 60, с=110 мм. 6,5
X = 12 а = 70, с=220 мм. 5,9
X = 12, а = 50, с=110 мм. 6,4
X = 12, а = 70, с=110 мм. 5,6
X = 15, а = 50, с=165 мм. 5,3
X = 15, а = 60, с=220 мм. 5,9
X = 15, а = 70, с=159,5 мм. 4,3
При использовании усовершенствованной значение массы невозвращенной почвы в фрезерной секции с установленным в кожух се- обработанные полосы на длине 3 м состав-ялки двусторонним отвалом (рис. 5), среднее ляет 4,3 кг.
Рис. 5. Общий вид обработанных полос с использованием двустороннего отвала
Выводы. 1. Оптимальными значениями параметров и режимов, обеспечивающими получение наименьшей доли невозвращенной почвы являются: кинематический показатель работы фрезы Л=15, угол кривизны поверхности отвала а=70о, ширина захвата двухстороннего отвала с=159,5 мм.
2. Использование двустороннего отвала, установленного внутри кожуха фрезерной секции позади рабочих элементов, позволяет снизить долю невозвращенной почвы в обработанные полосы до 6,2 %.
Литература
1. British Traktors and Farm Machinery: the Green Book. London : Norman Kark Publications LTD, 1964. Т.13 N 29.
2. Dowell F. E., Solie J. В., Peeper T. F. No-till drill design for atrazine treated soils // Trans. ASAE. St. Joseph, Mich. 1986. Vol. 29. №6. Pp. 1554-1560.
3. Grossflachendrillmaschinen mit Breitreifen // Landmashinen runaschau. 1987. I/II, Bd 39. №1. P. 9.
4. Андреев П. А. Драгайцев В. И., Буклагин Д. С. Тенденции развития и эффективность зарубежной сельскохозяйственной техники. М. : Информагротех, 1998. 96 с.
5. Протокол № 6-25-2000 (4030232) приемочных испытаний сеялки комбинированной для посева семян трав в дернину СДКП-2,8. Оричи : Кировская МИС, 200. 36 с.
6. Сеялка для посева семян трав в дернину : пат. 2196412 Рос. Федерация. № A 01 C 7/00; опубл. 20.01.03, Бюл. № 2. 4 с.
7. Сеялка для полосного посева семян трав в дернину : пат. 2400040 Рос. Федерация № A 01 C 7/00; опубл. 27.09.10, Бюл. № 2. 6 с.
8. Сеялка дернинная : пат. 2109424 Рос. Федерация № A01B49/06, A01C7/00; опубл. 27.04.98. 6 с.
9. Сеялка полосного посева : пат. 2283565 Рос. Федерация № A 01 C 7/00; опубл. 20.09.06, Бюл. № 26. 7 с.
10. Курбанов Р. Ф., Саитов В. Е., Ходырев И. Н. Созонтов А. В. Сеялка для полосного посева семян трав в дернину. Заявка на изобретение № 2016105039 от 15.02.2016. 7 с.
11. Курбанов Р. Ф., Ходырев И. Н. Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики // Материалы IX Международ. науч.-практ. конф. (Наука - Технология - Ресурсосбережение). Киров : Вятская ГСХА, 2016. Вып. 17. С. 143-147.
12. Ходырев И. Н. Посев озимых злаковых культур как средство повышения производственного долголетия посевов многолетних бобовых трав. // Вестник научных конференций: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Наука и образование в жизни современного общества»: Сб. науч. тр. - г. Тамбов: 31 марта 2016. Часть 4. С. 118-122.
13. ОСТ 70.4.2.-80. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы. Программа и методы испытаний. М. : Изд-во стандартов,1980. 125 с.
PERFECTION OF CONSTRUCTIVE-TECHNOLOGICAL SCHEME OF THE MILLING COULTER OF SEED DRILLS SDK-2.8
R. F. Kurbanov, Dr. Eng. Sci., Professor; I. N. Khodyrev, Post-Graduate Student Vyatka State Agricultural Academy 133 Oktyabrsky Prospect, Kirov 610017 Russia E-mail: [email protected]
ABSTRACT
The article provides an advanced design-technological scheme of the milling coulter of seed drills SDK-2.8. The main purpose of this design is to reduce the proportion of unreturned into treated sod soil. It is achieved thanks to the fact that inside the housing of the milling section double-sided blade is mounted, symmetrical in longitudinal vertical plane, in the form of two mating surfaces, where a portion of the soil thrown by mills is shifted to the mating surfaces of the blade, and is reflected from them into treated sod band. In order to optimize the parameters of bilateral blade we chose Box-Benkin three-level experiment plan of the second order for three factors. The optimal values of the main indicators were identified for the smallest proportion of unreturned soil: kinematic indicator of the milling cutter A=15, the angle of curvature of the surface of the blade a=70°, width of double-sided blade с=159.5 mm. Using double-sided blade mounted within the housing of the milling section behind the working elements reduces the proportion of unreturned into treated band soil to 6.2%. Key words: seed drill SDK-2.8, milling coulter, the milling section of the casing, double-sided blade, soil treatment, the proportion of unreturned soil treated sod band.
References
1. British Traktors and Farm Machinery: the Green Book. London, Norman Kark Publications LTD, 1964 T.13, N 29.
2. Dowell F. E., Solie J. V., Peeper T. F. No-till drill design for atrazine treated soils, Trans. ASAE St. Joseph, Mich, 1986, Vol. 29, No. 6, pp. 1554-1560.
3. Grossflachendrillmaschinen mit Breitreifen, Landmashinen runaschau, 1987, I/II, Bd 39, No. 1, p. 9.
4. Andreev P. A. Dragaitsev V. I., Buklagin D. S. Tendentsii razvitiya i effektivnost' zarubezhnoi sel'skokho-zyaistvennoi tekhniki (Development tendencies and efficiency of foreign farming machinery), Moscow, Informagrotekh, 1998, 96 p.
5. Protokol № 6-25-2000 (4030232) priemochnykh ispytanii seyalki kombinirovannoi dlya poseva semyan trav v derninu SDKP-2,8 (Protocol No. 6-25-2000 (4030232) of testing combined sowing machine for grass seeds into sod), Orichi, Kirovskaya MIS, 200, 36 p.
6. Seyalka dlya poseva semyan trav v derninu Sowing machine fro grass seeds into sod): pat. 2196412 Ros. Federatsi-ya, No. A 01 C 7/00; opubl. 20.01.03, Byul. No. 2, 4 p.
7. Seyalka dlya polosnogo poseva semyan trav v derninu (Sowing machine for band planting grass seeds into sod) : pat. 2400040 Ros. Federatsiya No. A 01 C 7/00, opubl. 27.09.10, Byul. No. 2, 6 p.
8. Seyalka derninnaya (Sod sowing machine) : pat. 2109424 Ros. Federatsiya No. A01B49/06, A01C7/00, opubl. 27.04.98, 6 p.
9. Seyalka polosnogo poseva (Band sowing machine) : pat. 2283565 Ros. Federatsiya No. A 01 C 7/00; opubl. 20.09.06, Byul. No. 26, 7 p.
10. Kurbanov R. F., Saitov V. E., Khodyrev I. N. Sozontov A. V. Seyalka dlya polosnogo poseva semyan trav v derninu (Sowing machine for band planting grass seeds into sod), Zayavka na izobretenie No. 2016105039 ot 15.02.2016, 7 p.
11. Kurbanov R. F., Khodyrev I. N. Uluchshenie ekspluatatsionnykh pokazatelei sel'skokhozyaistvennoi energetiki (Improvement of exploitation indicators of farming energetics) , Materialy IKh Mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. (Nauka -Tekhnologiya - Resursosberezhenie), g. Kirov, Vyatskaya GSKhA, 2016, Vyp. 17, pp. 143-147.
12. Khodyrev I. N. Posev ozimykh zlakovykh kul'tur kak sredstvo povysheniya proizvodstvennogo dolgoletiya pose-vov mnogoletnikh bobovykh trav (Sowing winter cereals as a means of increase in production longevity of perennial grasses), Vestnik nauchnykh konferentsii: Materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. «Nauka i obrazovanie v zhizni sovremennogo obshchestva»: Sb. nauch. tr., - g. Tambov: 31 marta 2016. Chast' 4, pp. 118-122.
13. OST 70.4.2.-80. Ispytaniya sel'skokhozyaistvennoi tekhniki. Mashiny i orudiya dlya poverkhnostnoi obrabotki pochvy. Programma i metody ispytanii (Tests of farming machinery. Machinery and equipment for surface tillage. Programme and methods.), Moscow, Izd-vo standartov, 1980, 125 p.
УДК 631.362
РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА СПИРАЛЬНО-ВИНТОВОГО ДОЗАТОРА
Е. А. Лялин; М. А. Трутнев, канд. техн. наук, доцент, ФГБОУ ВО Пермская ГСХА, ул. Петропавловская, 23, г. Пермь, Россия, 614990, E- mail: [email protected]
Аннотация. Для дозированной выдачи комбикормов животным в хозяйствах используют объемные дозаторы, одним из которых является спирально-винтовой дозатор (СВД). Частота вращения винтовой спирали может изменяться с течением времени при изменении напряжения и нагрузки на привод, при этом будет изменяться объем выдаваемой дозы. Для устранения этого недостатка предлагается ввести дискретное дозирование, задавая число оборотов спирали (количество доз, выдаваемых за один оборот). Описан процесс движения комбикорма в кожухе СВД, рассмотрены различные его виды. На основе теоретических исследований процесса движения материала в СВД получены выражения для определения объема материала, перемещаемого за один оборот спирали. Данные выражения позволяют определить количество оборотов спирали для выдачи необходимой порции корма (в пределах 1.. .2 кг), с шагом, кратным объему межвиткового пространства спиралей. В качестве дозируемого материала взят гранулированный комбикорм (ГОСТ 9268-70). Экспериментальными исследованиями на территории Пермской ГСХА с использованием макетного образца СВД с радиусами спиралей 20, 24 и 35 мм установлено, что средние объемы порции выдаваемого комбикорма за один оборот спирали близки к расчетным значениям, определенным по формуле (17). Отклонения теоретического объема дозы от экспериментального составили 3,2.12%. Наименьшее отклонение - 3,2%, зафиксировано на спирали с радиусом 35 мм, что подтверждает возможность практического применения полученного выражения.
Ключевые слова: спирально-винтовой дозатор, дискретное дозирование, межвитковый объем, перемещаемый объем, порция.
