CC BY
0
УДК 631.331
DOI 10.36461/NP.2023.66.2.013
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ВЫПОЛНЕННОГО В ФОРМЕ ШАЙБЫ С МЕЛКОЗУБЧАТЫМ ПРОФИЛЕМ И НАПРАВИТЕЛЕМ СЕМЯН ДЛЯ ВЫСЕВА СЕМЯН ЛЬНА
А.А. Захаров, аспирант; А. В. Шуков, канд. техн. наук, доцент; Н.П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; Т.А. Кирюхина, канд. техн. наук, доцент.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия, тел. (8412) 628 517, e-maiL: Larushinnp@maiL.ru
Материалы статьи посвящены актуальной теме: повышению качественных показателей высева семян однолетних мелкосеменных культур на примере семян льна сорта «Северный», к ним относятся удовлетворительная раскладка семян по длине рядка или равномерный шаг посева, устойчивость общего высева и травмирование посевного материала, путем усовершенствования технологического процесса работы и конструктивной схемы высевающего аппарата, выполненного в форме шайбы с мелкозубчатым профилем и направителем семян. В работе приведено описание конструктивной схемы и принципа работы разработанного высевающего аппарата, содержащего шайбу с мелкозубчатым профилем и напра-витель семян для высева семян однолетних мелкосеменных культур (семена льна сорта «Северный»), а также представлены результаты теоретических изысканий по нахождению технологических параметров высевающего аппарата выполненного в форме шайбы с мелкозубчатым профилем и направителем семян. В результате теоретических изысканий найдены аналитические зависимости, позволяющие определить объём желобков разработанной шайбы с мелкозубчатым профилем, кроме того определили объемный вес семян льна сорта «Северный», выбрасываемых шайбой с мелкозубчатым профилем за один её оборот, разработанным высевающим аппаратом.
Ключевые слова: теоретическое обоснование, шайба, изыскания, мелкозубчатый профиль, высевающий аппарат, мелкосеменные культуры, семена, лен.
Для цитирования: Захаров А.А., Шуков А.В., Ларюшин Н.П., Кирюхина Т.А. Теоретическое обоснование параметров высевающего аппарата выполненного в форме шайбы с мелкозубчатым профилем и направителем семян для высева семян льна. Нива Поволжья, 2023, 2 (66), с. 3008. DOI 10.36461/NP.2023.66.2.013
Введение
Для посева мелкосеменных культур в мировой практике в настоящее время применяются различные типы высевающих аппаратов, но большинство из них при своей работе выдают изменчивый, прерывистый по времени поток посевного материала, что приводит к неудовлетворительной раскладке семян по длине рядка, в результате чего нарушается расстояние между семенами в рядке, что также приводит к нарушению площади питания растений, значительно снижает устойчивость общей нормы высева, при повышенном расходе высеваемых семян, и их дроблении.
Для устранения данных недостатков в ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ разработана, изготовлена и исследована конструкция высевающего аппарата, выполненного в форме шайбы с мелкозубчатым профилем и направителем семян. На данный высевающий аппарат получен патент на изобретение РФ № 2794964 от 26.04.2023.
Методы и материалы. Методы при разработке мелкозубчатого высевающего аппарата в форме шайбы для высева семян однолетних и многолетних мелкосеменных культур на примере семян льна основывались на общепринятых методиках оценки качества посева семян посевными машинами: ГОСТ 31345-2007 «Сеялки тракторные. Методы испытаний. Теоретические изыскания технологического процесса высева семян высевающим аппаратом проводилось с использованием классических законов и методов теоретической механики и математического анализа.
Результаты и их обсуждение
Разработанный высевающий аппарат, содержащий шайбу с мелкозубчатым профилем и направитель однолетних и многолетних мелкосеменных семян, состоит из левой (6) и правой (1) стенок боковин корпуса, задней стенки (7), планки (11), розетки (12), шайбы упорной (3), от-бортовки (5), клапана (10) с пружиной, вала
квадратного (13), муфты (4), катушки желобчатой (8), шайбы с мелкозубчатым профилем (9), направителя мелких семян (2) к шайбе (9), вала клапана (14), шайбы (15) крышки розетки (16), приемной камеры (17).
Катушечный высевающий аппарат, выполненный в форме шайбы с мелкозубчатым профилем для высева семян льна, работает следующим образом.
Рис. 1. Схематическое изображение разработанного катушечного высевающего аппарата: 1 - правая боковая стенка корпуса;2 - направитель мелких семян; 3 - шайба упорная; 4 - муфта; 5 - отбортовка; 6 - левая боковая стенка корпуса; 7 - задняя стенка; 8 - желобчатая катушка; 9 - шайба с мелкозубчатым профилем; 10 - подпружиненный клапан; 11 - планка; 12 - розетка; 13 - квадратный вал; 14 - вал подпружиненного клапана; 15 - кожух; 16 - крышка розетки; 17 - приемная камера.
Перед заполнением семенных ящиков семенами желобчатые катушки (8) полностью выдвигают из корпусов высевающих аппаратов. В приводе вала (13) высевающих аппаратов устанавливают требуемое передаточное отношение. При вращении вала (13) с заданной частотой получает вращение желобчатая катушка (8). От желобчатой катушки (8) посредством её рёбер получает вращение шайба (9) с мелкозубчатым профилем и увеличенная розетка (12) благодаря наличию в их отверстиях прорезей, в которые входят рёбра желобчатой катушки (8). При заполненном семенном ящике мелкие семена самотёком поступают через приемную камеру (17) направителя мелких семян в кожух для шайбы с мелкозубчатым профилем направителя мелких семян и заполняют пространство вокруг шайбы (9) с мелкозубчатым профилем. При вращении шайбы (9) с мелкозубчатым профилем семена заполняют профиль шайбы (9) и перемещаются принудительно вместе с шайбой (9) с мелкозубчатым профилем по рабочей поверхности клапана (10) катушечного высевающего аппарата до выброса их с кромки сброса клапана.
При расчете мелкозубчатого высевающего аппарата, содержащего шайбу и направитель для высева семян льна, определим следующие показатели (рис 2): диаметр шайбы (йг), размеры
мелких зубьев (а, Ь, К), количество мелких зубьев (г), углов (а,Р).
Воспользовавшись выражением можно найти объём желобков разработанной шайбы с мелкозубчатым профилем Уж:
Уж = Уш -Уд - Ууп ■ г,
(1)
где Уш - объём шайбы с мелкозубчатым профилем при условии выполнения её в форме сплошного диска диаметром С1, м3; Уд - объём диска шайбы с мелкозубчатым профилем выполненного сплошного диска диаметром С2, м3; Ууп -объём зуба шайбы, с мелкозубчатым профилем,
м3;
Ууп=^(.$1 + Б2+/БГТ2), (2)
Н - высота зуба шайбы с мелкозубчатым профилем, м; - площадь поперечного сечения нижнего основания трапеции зуба шайбы, м2; Б2 -площадь поперечного сечения верхнего основания трапеции зуба шайбы, м2;
Уш = п-а2- с, (3)
Уд = п-а2- с, (4)
где ^ - диаметр шайбы, м; d2- диаметр шайбы по основанием мелких зубьев, м; С-толщина шайбы с мелкозубчатым профилем, м;
Рис. 2. Схема шайбы с мелкозубчатым профилем: 1 - шайба с мелкозубчатым профилем; 2 - розетка;
3 - кольцо; к - высота зуба шайбы выполненной в форме усеченной трапеции (2,8...3,0 мм); Ь - длина верхнего основания усеченной трапеции зуба шайбы (1,5.1,9 мм); а - длина нижнего основания усеченной трапеции зуба шайбы (3,0.3,5 мм); - диаметр шайбы с мелкозубчатым профилем (62 мм); й2 - диаметр шайбы с мелкозубчатым профилем по основанием мелких зубьев (пирамиды); С - толщина шайбы с мелкозубчатым профилем (7,0.8,0 мм); @ - угол смещения одного ряда пирамид шайбы с мелкозубчатым профилем относительно другого (8,6°); а - угол смещения пирамид одного ряда шайбы с мелкозубчатым профилем по окружности шайбы относительно центра шайбы (17,4°); г - число желобков (г = 32).
Подставляем выражения (2), (3), (4) в формулу (1) получим:
Уж = л • d{ • С — л • d2 • С —
-z • - x(Si + S2 + JSi •S2).
(5)
После некоторых преобразований выражения (5) получим:
уж = с^(л^ d2 — ifd.2) —
(6)
Выражение (6) представляет собой объём желобков Уж шайбы с мелкозубчатым профилем.
Пользуясь выражением (6) можно определить высев семян С0 выбрасываемых высевающим аппаратом, выполненным в форме шайбы с мелкозубчатым профилем за один её оборот.
С0 = Уж •Го• V,
(7)
где у0 - объёмный вес семян, находящихся в желобках, кг/м3; ^ - коэффициент, зависящий от движения активного слоя семян.
Возможно коэффициент, зависящий от движения активного слоя семян ^ не показывать в формуле (7), а показать увеличение коэффициентом, относящимся к весу семян, расположенных в желобках шайбы, найденному по обычно употребляемым величинам у0 [1].
Заключение
В результате проведенных теоретических исследований технологических параметров высевающего аппарата, содержащего шайбу с мелкозубчатым профилем и направитель семян, нами получены теоретические зависимости для определения объёма желобков шайбы с мелкозубчатым профилем, а также веса семян, выбрасываемых высевающим аппаратом, выполненным в форме шайбы с мелкозубчатым профилем, за один её оборот.
Литература.
1. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. Москва: Колос, 1980, 473 с.
2. Ларюшин Н.П., Шуков А.В. Актуальность ресурсосберегающей технологии посева зерновых культур. Современные наукоемкие технологии, 2009, № 6, с. 18-20.
3. Кувайцев В. Н., Ларюшин Н. П., Шуков А. В., Девликамов Р. Р. Теоретические исследования технологического процесса работы катушечного высевающего аппарата с увеличенным объемом желобков. Нива Поволжья, 2014, № 2 (31), с. 58-64.
4. Бердышев В. Е., Цепляев А. Н., Шапров М. Н. [и др.] Теория и расчет технологических параметров сельскохозяйственных машин. Волгоград: Волгоградский государственный аграрный университет, 2018, 112 с.
5. Цепляев А.Н. Харлашин А.В. Теоретические исследования по определению кинематических параметров ложечки дисково-ложечного высевающего аппарата. Наука и высшее профессиональное образование: известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса, 2010, № 2 (18), с. 150-151.
6. Крючин Н. П. Повышение эффективности распределительно-транспортирующих систем пневматических посевных машин. Самара: Самарская государственная сельскохозяйственная академия, 2008, 175 с.
7. Крючин Н. П., Вдовкин С. В., Крючин П. В. Теоретическое обоснование параметров упругих элементов семясбрасывающего валика. Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии, 2012, № 3, с. 25-29.
8. Ларюшин Н.П., Мачнев А.В., Шумаев В.В. [и др.]. Посевные машины: теория, конструкция, расчёт. Москва: Росинформагротех, 2010, 292 с.
9. СТО АИСТ 5.6-2010. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные и посадочные. Показатели назначения. Общие требования. Москва: Росинформагротех, 2011, 72 с.
10. Федоренко В.Ф. Ресурсосбережение в АПК: научное издание. Москва: Росинформагротех, 2012, 384 с.
11. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. Москва: КолосС, 2003, 624 с.
12. Патент № 2794964 C1 Российская Федерация, МПК A01C 7/12. Катушечный высевающий аппарат для высева мелкосеменных культур: № 2022119989: заявл. 20.07.2022: опубл. 26.04.2023 / Н. П. Ларюшин, Д. В. Ванин, А. А. Захаров [и др.]; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет».
13. Захаров А. А., Ларюшин Н. П. Расчет площади сечения выходного отверстия приемной камеры направителя семян высевающего аппарата, для высева семян льна сорта «Северный». Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. Том III. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2022, с. 16-19.
14. Ларюшин Н. П., Захаров А.А. Определение некоторых параметров высевающей шайбы с мелкозубчатым профилем для высева семян льна. Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сборник статей VIII Международной научно-практической конференции. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023, с. 83-85.
15. Овтов В.А., Шумаев В.В., Губанова А.Р. Сошник для рядового посева семян и удобрений с сво-добообразующей косынкой. Сурский Вестник, 2019, № 2 (6), с. 39-43.
16. Терёхин М.А., Яшин А.В. Пути повышения производительности вальцовых плющилок зерна и снижения энергоемкости процесса плющения. Сурский вестник, 2020, № 2 (10), с. 66-70.
UDC 631.331
DOI 10.36461/N P.2023.66.2.013
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ВЫПОЛНЕННОГО В ФОРМЕ ШАЙБЫ С МЕЛКОЗУБЧАТЫМ ПРОФИЛЕМ И НАПРАВИТЕЛЕМ СЕМЯН ДЛЯ ВЫСЕВА СЕМЯН ЛЬНА
A.A. Zakharov, postgraduate student; A.V. Shukov, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor; N.P. Laryushin, Doctor of Engineering Sciences, Professor; T.A. Kiryukhina, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor.
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University", Penza, Russia, tel. (8412) 628 517, e-mail: larushinnp@mail.ru
The materials of the article are devoted to the relevant topic: improving the quality indicators of annual small-seeded crops sowing using the example of flax seeds of the Severny variety. These include a satisfactory layout of seeds along the length of a row or a uniform sowing spacing, the stability of general seeding and bruising of the seed material, by improving the technological process of work and the design scheme of the seeding apparatus, made in the form of a puck with a finely toothed profile and a seed guide.The paper describes the design scheme and the principle of operation of the designed seeding apparatus containing a puck with a
fine-toothed profile and a seed guide for sowing seeds of annual small-seeded crops (flax seeds of the Severny variety), and also presents the results of theoretical research on finding the technological parameters of the seeding apparatus made in the form of a puck with a fine-toothed profile and a seed guide. As a result of theoretical research, analytical dependencies were found that allow determining the volume of grooves of the designed puck with a fine-toothed profile, moreover, there was determined the volumetric weight of flax seeds of the Severny variety, ejected by a puck with a fine-toothed profile in one turn by the designed seeding apparatus.
Keywords: theoretical justification, puck, surveys, fine tine profile, seeding apparatus, small-seed crops, seeds, flax.
Reference
1. Klenin N.I., Sakun V.A. Agricultural and reclamation machines. Moscow: Kolos, 1980, 473 p.
2. Laryushin N.P., Shukov A.V. The relevance of resource-saving technology of grain crops sowing. Modern High-tech Technologies, 2009, No. 6, pp. 18-20.
3. Kuvaytsev V. N., Laryushin N. P., Shukov A. V., Devlikamov R. R. Theoretical studies of the technological process of a coil seeding machine with an increased volume of grooves. Niva of the Volga region, 2014, No. 2 (31), pp. 58-64.
4. Berdyshev V. E., Tseplyaev A. N., Shaprov M. N. [et al.] Theory and calculation of technological parameters of agricultural machines. Volgograd: Volgograd State Agrarian University, 2018, 112 p.
5. Tseplyaev A.N. Kharlashin A.V. Theoretical studies to determine the kinematic parameters of the scoop of the disk-scoop-wheel feed. Science and higher professional education: Proceedings of the Nizhnevolzhsky Agro-University Complex, 2010, No. 2 (18), pp. 150-151.
6. Kryuchin N. P. Improving the efficiency of distribution and transportation systems of pneumatic sowing machines. Samara: Samara State Agricultural Academy, 2008, 175 p.
7. Kryuchin N. P., Vdovkin S. V., Kryuchin P. V. Theoretical substantiation of the parameters of elastic elements of the seed-throwing roller. Proceedings of the Samara State Agricultural Academy, 2012, No. 3, pp. 25-29.
8. Laryushin N.P., Machnev A.V., Shumaev V.V. [et al.]. Sowing machines: theory, design, calculation. Moscow: Rosinformagrotech, 2010, 292 p.
9. STO AIST 5.6-2010. Tests of agricultural machinery. Sowing and planting machines. Appointment indicators. General requirements. Moscow: Rosinformagrotech, 2011, 72 p.
10. Fedorenko V.F. Resource conservation in AGRICULTURE: a scientific publication. Moscow: Rosin-formagrotech, 2012, 384 p.
11. Khalansky V.M., Gorbachev I.V. Agricultural machines. Moscow: KolosS, 2003, 624 p.
12. Patent No. 2794964 C1 Russian Federation, IPC A01C 7/12. Roller feed for sowing small-seeded crops: No. 2022119989: application 20.07.2022: publ. 26.04.2023 / N. P. Laryushin, D. V. Vanin, A. A. Zakharov [et al.]; the applicant is the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Penza State Agrarian University".
13. Zakharov A. A., Laryushin N. P. Calculation of the cross-sectional area of the outlet of the seed guide feed chamber of the sowing apparatus, for sowing flax seeds of the Severny variety. Contribution of young scientists to the innovative development of the agro-industrial complex of Russia: collection of materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference. Volume III. Penza: Penza State Agrarian University, 2022, pp. 16-19.
14. Laryushin N. P., Zakharov A.A. Determination of some parameters of a seeding puck with a fine-toothed profile for sowing flax seeds. Resource-saving technologies and technical means for the production of crop and livestock products: collection of articles of the VIII International Scientific and Practical Conference. Penza: Penza State Agrarian University, 2023, pp. 83-85.
15. Ovtov V.A., Shumaev V.V., Gubanova A.R. A coulter for row sowing and fertilizers with an arch-forming kerchief. Sursky Bulletin, 2019, No. 2 (6), pp. 39-43.
16. Terekhin M.A., Yashin A.V. Ways to increase productivity of grain roller flatteners and reduce the energy intensity of the flattening process. Sursky Bulletin, 2020, No. 2 (10), pp. 66-70.
