CC BY
69
ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ ВИБРАЦИОННЫХ ВЫСЕВАЮЩИХ АППАРАТОВ, СЕЯЛОК
А.И. Клишин, Е.В. Красовских, С.А. Тарасов
Одним из перспективных направлений совершенствования механических высевающих аппаратов многие исследователи считают использование вибрации для выноса семян в семяпровод. Сыпучие материалы в состоянии вибрации начинают вести себя как вязкие жидкости, при этом чем мельче материал, тем больше сходство. Сообщая массе семян колебательное движение с высокой частотой и малой амплитудой, добиваются свободного, равномерного истечения их из емкости [1].
Преимущество вибрационного высева перед остальными способами заключается в следующем:'
- высокочастотные колебания делают высевающую систему более устойчивой к внешним факторам;
- создаются достаточные условия для разрушения связей между отдельными элементами материала;
- изменение частоты и амплитуды колебаний в широких диапазонах с помощью простых устройств позволяет значительно изменить режим вибрации и, следовательно, количество перемещаемой массы;
- вибрация может быть вызвана механическим, пневматическим, гидравлическим, электромагнитным способами [2].
У нас в стране и за рубежом проведены многочисленные исследования по применению вибрации для высева сыпучих материалов. На рисунке 1 представлены некоторые схемы вибрационных высевающих аппаратов.
Академиком В.А. Жилиговским в 1933 г. был создан вибрационный выравниватель. Высевающий аппарат (рис. 1 а) представлял собой вибрирующий наклонный угловой желоб, в который из высевающего аппарата поступают семена, располагаются в одну линию на дне, а затем сходят с него равномерным непрерывным потоком [1].
Челночный аппарат Н.Е. Кудрявцева (рис. 1 б) предназначен для высева малосыпучих и крупяных семян. Принцип дей-
ствия аппарата сводится к захватыванию семян вибрирующей пустотелой трубкой, конец со скосом, который выведен в семенной ящик через отверстие в стенке. Совершая гармонические колебания при помощи эксцентрикового вибратора, трубка вынуждает семена двигаться цепочкой и выводит их в семяпровод [2].
В аппарате Н.В. Антонова (рис. 1 в) семена из бункера движутся к воронке по лотку, который совершает колебательные движения, возбуждаемые вибратором, и проходят в семяпровод. Норма высева семян регулируется с помощью заслонки выпускного отверстия или путем изменения частоты колебания лотка. Проведенные опыты показали значительное преимущество вибрационного высевающего аппарата Н.В. Антонова перед катушечными. Эти преимущества сводятся в основном к возможности высева аппаратом разных по физико-механическим свойством материалов [2].
Аппарат П.Н, Настенко предназначен для высева туков. Он имеет бункер, дно которого совершает возвратнопоступательные движения. Привод осуществляется при помощи пружины и ступенчатой шайбы. Вибрирующее дно выполнено из двух расположенных один над другим лотков и сообщающихся между собой отверстий. При движении часть удобрений с верхнего лотка пересыпается на нижний, чем устраняется образование заторов на верхнем лотке. Аппарат создает равномерный поток туков, направляемый в туко-провод [2].
Аппарат конструкции Н.В. Сегеды (рис. 1 г) также относится к лотковому типу, имеет упругую, закрепленную кон-сольно пластинку. К пластинке жестко крепится лоток треутольного сечения и вибратор. Размеры выпускного отверстия регулируется заслонкой. Угол наклона пластинки с лотком к горизонту выбирается меньше, чем угол трения семян об их поверхность, чтобы не было самопроиз-
вольного высыпания. Под действием вибратора пластина совершает изгибоколебательные движение высокой частоты. Этот аппарат более равномерно высыпает семена вдоль рядка, чем катушечный. С изменением угла наклона он также изме-
няет высев в значительной степени, что является одним из основных недостатков вибрационных аппаратов лоткового типа, так как с изменением угла наклона поля колеблется высев семян [1].
И/
< ТГ'М-її*
Рис. 1. Схема вибрационных высевающих аппаратов: а - В. А, Жилиговского, б - Н.Е. Кудрявцева, в - Н.В. Антонов, г - Н.В. Сегеды, д - В.А. Скользяева и А.С. Бойко, е - Р.Г. Кузнецовой, ж - Б.Г. Холина, з - В.П. Иванова, и - США, к - АНИТИМ; 1 - бункер,
2 - храповик, 3 - лоток, 4 ~ воронка, 5 - труба, 6 - заслонка, 7 - подвеска, 8 - регулятор нормы,
9 - гибкая связь, 10 - дно с отверстием, 11 - датчик плотности потока, 12 - пневмопривод,
13 - трубчатая штанга с отверстиями, 14 - виброднище
В Румынии создана сеялка М)С-1 (рис. 1 д) с вибрирующим бункером, вибратором и разбросным диском. Материал под действием вибрации высыпается из бункера через щели дозатора, поступает в приемный раструб, а оттуда на разбрасывающий диск [2].
Рассмотрим вибрационное устройство для высева туков, разработанное в США в 1962 г. (рис. 1 и). Аппарат состоит из бункера, эксцентрикового вибратора и двух плоскостей, представляющие собой виброконвейеры со срезанными по диагонали кромками и совершающие возвратно-
поступательное движение. Удобрения из бункера подаются перпендикулярно к направлению движения агрегата и из-за разной длины желобков распределяются по ширине захвата. Дозируют удобрения заслонками на выпускных отверстиях и изменением частоты вибрации плоскости [2].
Вибрационный высевающий аппарат (рис. 1 з) состоит из бункера с пневмоприводом с основной и дополнительной заслонками, вибрационных лотков, сообщающихся между собой каналом. В семяпроводе между лотками смонтирован датчик плотности потока семян, кинематически связанный посредством струйного элемента - «сопло-приемный канал» - и пневматического усилителя мощности с пневмоприводном дополнительного лотка. Датчик плотности потока семян выполнен в виде двуплечего рычага, один конец которого расположен в зоне семяпровода, а другой подпружинен и размещен между соплом и приемным каналом струйного элемента [3].
Вибрационный высевающий (рис. 1 ж) аппарат сеялки, содержащий раму' с пружинными подвесками, на которых установлены поперёк движения две трубчатые штанги с высевными отверстиями, сообщённые между собой механизмом их вибропривода во взаимопротивоположных направлениях в поперечно-вертикальной плоскости, отличается тем, что путем увеличения интенсивности подачи материала к высевным отверстиям по всей длине штанги повышается его надежность. Причем оси симметрии штанг расположены под углом к осям симметрии цилиндров, а последние размещены горизонтально в поперечновертикальной плоскости в закрепленных на раме сеялки роликах [4].
Вибрационный дозатор семян ОАО АНИТИМ, (рис. 1 к) выполнен в виде короткого цилиндра с боковыми стенками. Корпус фланцем крепится вместо катушечного высевающего аппарата к дну семенного ящика. Внутри корпуса на валу установлено виброднище, которое совершает вращательные колебания. На цилиндрической поверхности корпуса выполнено отверстие, имеющее форму равносто-
роннего треугольника с направленной вверх вершиной.
Перечисленные отечественные и зарубежные приспособления и аппараты имеют ряд существенных недостатков.
1. Не могут дозироваться потоки сыпучих тел толщиной меньше, чем максимальный размер гранул. При установке заслонки на высоту меньше, чем максимальный размер гранул выпускное отверстие забивается. Если высота установки заслонки превышает максимальный размер гранул (зерен), то при прежнем режиме вибрации количество высеваемых семян превышает заданную норму высева. Чтобы уменьшить это количество, необходимо снизить интенсивность вибрации, а это приводит к увеличению коэффициента трения и к неравномерности высева. Для обеспечения равномерности высева семян на некоторых аппаратах устанавливаются дополнительные каншш и приспособления, усложняющие конструкцию.
2. Все питатели, за исключением питателя в американском аппарате, аппарате конструкции Б.Г. Холина и аппарата конструкции Р.Г. Кузнецовой, создают сосредоточенный поток, который может быть направлен только в один семя- или туко-провод. Для подачи материала ко многим точкам необходимо ставить дополнительное распределительное устройство или увеличивать количество аппаратов.
3. Для улучшения равномерности высева. применяются дополнительные устройства, такие как установка дополнительных лотков и датчиков плотности потока, усложняющие конструкцию аппарата.
На основе рассмотренных вибрационных аппаратов, учитывая положительные и отрицательные стороны данных, авторами были проведены ряд исследований по конструированию высевающего аппарата, обеспечивающего подачу семенного материала на необходимое количество сошников одновременно. Предлагается новый вибрационный высевающий аппарат (рис. 2).
Высевающий аппарат содержит как минимум один цилиндрический дозатор 2 с приводом, расположенный в цилиндрическом корпусе 1, по окружности которого
расположены на двух уровнях прямоугольные выпускные окна, охватываемые коллектором-смесителем 3, образующим внешние проходные каналы к семяпроводу каждого сошника. На днище дозатора расположен конусный возбудитель 4 с вертикальными перегородками, которые образуют внутренние проходные окна 5 , расположенные по окружности цилиндра дозатора против соответствующих выпускных окон корпуса 6, что позволяет более равномерно распределить семенной материал по окружности к выпускным окнам. Дозатор установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной оси с заданной частотой и амплитудой колебаний для образования псевдоожиженного слоя семян и удобрений, а также поворотом на заданный угол вокруг вертикатьной оси для изменения нормы дозирования. Колебательные движения осей осуществляются под действием электродвигателя (на рисунке не показано), вращающего с заданной частотой эксцентриковый вал 7 через подшипники 8 и толкатели 9. Расположение эксцентриков на валу осуществлено под углом 180° друг относительно друга, что позволяет уравновешивать инерционные силы от возвратно-колебательных перемещений верхнего и нижнего дозаторов противоположных направлений, а стягивающие пружины 10 обеспечивают беззазорный контакт толкателей с подшипниками 8. Удобрения и семена поступают из бункеров 11 через впускные отверстия 12 и направляющие воронки 13 на поверхность конусного возбудителя 4. Колебательные движения дозатора 2 и конусного возбудителя 4 образуют псевдоожиженый слой поступающего посевного материала. Дозировка удобрений и семян осуществляется за счет поворота оси 14 на заданный угол с помощью электродвигателя (на рисунке не показано) через винтовой вал 15, поводок 16 и рычаг 17, а следовательно, и соответствующий поворот цилиндра дозатора 2, что позволяет изменить проходное сечение образующие окнами корпуса 6 и окнами
дозатора 5. Дополнительное изменение проходного сечения осуществляется с помощью специальных заслонок (на рисунке не показано) перемещающиеся вдоль вертикальной оси высевающего аппарата.
Вибрационный высевающий аппарат работает следующим образом.
Семенной материал и удобрения из бункеров 11 через впускные отверстия 12 и направляющие воронки 13 поступают на поверхность конусного возбудителя 4. Колебательные движения дозатора 2 и конусного возбудителя 4 с помощью приводного механизма и эксцентрикового вала 7 образуют псевдожиженый слой поступающего посевного материала, через образующие окна корпуса 6 и окна дозатора 5, расположенные по окружности, посевной материал поступает в коллектор-смеситель 3, образующий внешний проходной канал к семяпроводу каждого сошника. Норма дозирования посевного материала осуществляется с помощью специальных заслонок (на рисунке не показано), которая перемещается вдоль вертикальной оси высевающего аппарата и поворота оси 14 на заданный угол с помощью электродвигателя (на рисунке не показано) через винтовой вал 15, поводок 16 и рычаг 17, что соответствует повороту цилиндра дозатора 2. Это позволяет изменить проходное сечение образующие окнами корпуса 6 и окнами дозатора 5.
При полной остановке агрегата дозатор прекращает совершать колебательные движения, производится поворот цилиндрического дозатора до полного перекрытия выпускных окон, процесс высева заканчивается. После начала движения агрегата колебательные движения дозатора возобновляются, одновременно происходит открытие выпускных окон путем поворота оси цилиндрического дозатора на заданный угол. Данную работу дозатора обеспечивает электронная схема, обслуживающая работу электродвигателя привода эксцентрикового вала и электродвигателя привода винтового вала для установки заданной нормы высева. *
у\‘-
Рис. 2. Схема вибрационного высевающего аппарата конструкции кафедры “Тракторы и автомобили” АГАУ: а - высевающий аппарат с одним цилиндрическим дозатором, б - высевающий аппарат с двумя цилиндрическими дозаторами; 1 - цилиндрический корпус, 2 - цилиндрический дозатор, 3 - коллектор смеситель, 4 - конусный возбудитель, 5 - внутренние проходные окна, 6 - выпускные окна, 7 ~ эксцентриковый вал. 8 - подшипник, 9 - толкатель, 10 - стягивающая пружина, 11 - бункер, 12 - выпускные отверстия,
13 - направляющая воронка, 14 - поворотная ось, 15 - винтовой вал, 16 - поводок, 17 - рычаг
При проведении испытаний данной конструкции была поставлена цель: добиться равномерности дозирующего потока для разных видов семян сельскохозяйственных культур с постоянной частотой и амплитудой колебаний дозатора. Данные исследования показали, что при частоте, равной 16,0-16,7 с*1 и амплитудой 3 мм, была установлена равномерность дозируемого потока, испытания производились со следующими культурами: пшеница яровая, гречиха, горох, вика. Полученные данные приведены на рисунке 3. Неравномерность высева семян по сошникам составила 1-4%.
Исследования показали, что предложенный дозатор удовлетворяет агротехническим требованиям неровности высева
семян зерновых, бобовых, травяных и пропашных культур. Это говорит о многофункциональности данного устройства и возможности его использования для посева различных видов сельскохозяйственных культур.
Производительность высевающего аппарата в диапазоне изменения площади сечения от 300 до 750 мм (в 2,5 раза) практически имеет вид линейной зависимости. В полевых условиях скорость движения агрегата может изменятся максимально в 2 раза, что позволит легко согласовать скорость изменения работы агрегата в полевых условиях с изменением нормы высева семян для различных культур путем предварительной фиксированной установки нормы высева.
/>д і г
ГП№Щ
Рис. 3. Зависимость производительности дозатора от площади сечения выходного окна и потребляемой мощности
Библиографический список
1. Бузенков Г.М., Ма С.А. Машины для посева сельскохозяйственных культур. - М.: Машиностроение, 1976.-286 с.
2. Кардашевский С.В. Высевающие устройства посевных машин. - М.: Машиностроение, 1973. - 245 с.
3. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 719528 А01С7/04. Авторы: В.П. Иванов, Т.Ф. Петунина. 1980.
4. Описание изобретения к авторскому свидетельству № 1371562 4А01С7/00,7/16. Авторы: Б.Г. Холин, Л.Г. Кирный, В.К. Ивашина. 1981.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СЕЯЛКИ ПРЯМОГО ПОСЕВА
ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
С.А. Тарасов, С.П. Жуков, Е.В. Красовских
Существующее положение в сельскохозяйственном производстве требует изыскивать новые резервы в вопросах энергоресурсосбережения при возделывании зерновых культур.
Переход к новым технологиям неизбежен: раз уж мы вошли в мировой рынок сельскохозяйственной продукции, готовимся к вступлению в ВТО, то вынуждены быть конкурентоспособными с лучшими
мировыми производителями сельскохозяйственной продукции. А это невозможно при расходе топлива на гектар более 120 литров, при трудоемкости, превышающей в 5-8 раз европейский уровень, а урожайности зерновых в большинстве хозяйств ниже 20 ц/га.
Яровую пшеницу в РФ возделывают в основном в степных засушливых районах, где получают зерно с высоким содержани-
площадь сечения выходного окна, мм Ш пшешца горох —*— вика —•— гречиха ♦- М,Вт ——аппроксимирующая линия
