CC BY
10
УДК 631.3: 633.71
05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства (технические науки)
ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПОСЕВА СЕМЯН РАССАДНЫХ КУЛЬТУР В ПОЧВУ
Виневский Евгений Иванович д.т.н., профессор, РИНЦ БРШ-код: 7273-9453 главный научный сотрудник vniittii@mail.kuban.ru
ВНИИ табака, махорки и табачных изделий, Россия, 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 42
Трубилин Евгений Иванович д.т.н., профессор, Ведущий специалист КРИА ДПО ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет» РИНЦ SPIN-код: 6414-8130
Науменко Антон Геннадиевич РИНЦ БРШ-код: 1267-8246 аспирант
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина», 350044, Россия, г. Краснодар, ул. Калинина, 13
Пестова Людмила Петровна кандидат технических наук РИНЦ БРШ-код: 8846-5419 ведущий научный сотрудник
ВНИИ табака, махорки и табачных изделий, Россия, 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 42
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию и экспериментальному подтверждению влияния режимов процесса гидравлического высева семян на параметры технологии рядкового посева семян рассадных культур. Выдвинута гипотеза, что обеспечить равномерную глубину посева семян в пределах 0,5.. .1,5 мм возможно путем подачи семян в почву гидравлическим способом с использованием жидкости. Составлена номограмма влияния высоты начального уровня жидкости и ее плотности на величину давления, оказываемого ею на почву. Установлено, что что как с увеличением плотности жидкости, так и высоты начального уровня жидкости давление полидисперсной системы на почву возрастает. Проведены экспериментальные исследования по изучению влияния давления, оказываемого жидкостью на почву и скорости движения
UDC 631.3: 633.71
05.20.01 Technologies and means of agricultural mechanization (technical sciences)
THEORETICAL AND EXPERIMENTAL SUBSTANTIATION OF THE PROCESS MODES OF HYDRAULIC SEEDING OF SEEDLING CROPS IN THE SOIL
Vinevskii Evgeny Ivanovich Dr.Sci.Tech., Professor RSCI SPIN-code: 7273-9453 chief researcher vniitti 1@mail. kuban. ru
All-Russian Research Institute of tobacco, makhorka and tobacco products, Krasnodar, Russia
Trubilin Evgeny Ivanovich Dr.Sci.Tech., Professor, Leading specialist of KRIA DPO FGBOU HE "Kuban state agrarian University» RSCI RSCI SPIN-code: 6414-8130
Naumenko Anton Gennadievich RSCI SPIN-code: 1267-8246 Master student
Kuban state agrarian University named after I. T. Tru-bilin, 350044, Russia, Krasnodar, Kalinina, 13
Pestova Lyudmila Petrovna Candidate of technical sciences RSCI SPIN-code: 8846-5419 leading researcher
All-Russian Research Institute of tobacco, makhorka and tobacco products, Krasnodar, Russia
The article presents results of theoretical and experimental studies on the justification and experimental confirmation of the influence of hydraulic seeding process modes on the parameters of row seeding technology for seedling crops. It is hypothesized that it is possible to ensure a uniform depth of seeding within 0.5...1.5 mm by feeding seeds into the soil by hydraulic means using a liquid. We have compiled a nomogram of the influence of the height of the initial level of the liquid and its density on the amount of pressure exerted by it on the soil. It was found that the pressure of the polydisperse system on the soil increases with both the density of the liquid and the height of the initial liquid level. Experimental studies have been conducted to study the effect of the pressure exerted by the liquid on the soil and the speed of the drill on the depth of furrow formation and the depth of wetting the soil. The article determines empirical dependences of furrow depth on the pressure exerted on it for different types of soils. It is found that the depth of soil wetting
сеялки на величину глубины образования decreases with increasing speed of the drill
борозды и глубины смачивания почвы.
Определены эмпирические зависимости
глубины борозды от давления, оказываемого на
нее для различных видов почв. Определено, что
с увеличением скорости движения сеялки
глубина смачивания почвы снижается
Ключевые слова: ДАВЛЕНИЕ, ЖИДКОСТЬ, Keywords: PRESSURE, LIQUID, SEEDS, SOIL СЕМЕНА, ПОЧВА
DOI: http://dx.doi.org/10.21515/1990-4665-159-024
Особенностью посева семян мелкосемянных культур является небольшая (до одного мм) глубина заделки их в почву. Кроме того, особенностью рядкового посева семян для выращивания рассады в сооружениях защищенного грунта в отличие от посева семян в поле является то, что ширина междурядий в 10...20 раз меньше, чем при рядковом посеве в полевых условиях [1-5].
Обеспечить существующими механическими устройствами постоянную глубину высева проблематично.
Целью исследования являлось теоретически обоснование и экспериментальное подтверждение влияния режимов процесса гидравлического высева семян на параметры технологии рядкового посева семян рассадных культур.
Выдвинута гипотеза, что обеспечить равномерную глубину посева семян в пределах 0,5.1,5 мм возможно путем подачи семян в почву гидравлическим способом с использованием жидкости.
Рассмотрим процесс воздействия полидисперсной системы «рабочая жидкость - семена рассадных культур» на почву (рис.1). Допустим, что площадь поперечного сечения струи полидисперсной системы, выходящей из гидросемяпровода, равна ^семепровод? скорость полидисперсной системы
^жидк, ПЛОТНОСТЬ Ржидк (рис. 1).
Рисунок 1. Схема воздействия полидисперсной системы на почву Рассмотрим случай, когда струя воздействует на почву перпендикулярно. Определим силу, с которой струя будет давить на почву.
Необходимо отметить, что в течение каждой секунды до почвы успевают дойти и коснуться ее все те частицы полидисперсной системы, которые находились от нее на расстоянии не больше чем 1нжидк (рис. 1).
Следовательно, каждую секунду со почвой будет взаимодействовать масса полидисперсной системы, заключенная в объеме, равном
^семепровод ' Чкидк- Так как ПЛОТНОСТЬ ПОЛИДИСПерСНОЙ системы Акидк, т0
эта масса будет равна тж = р:т, ■ 5,
■ V,
'жидк "семепровод "жидк
В дальнейших расчетах необходимо учитывать то количество движения Щмдк ' Чкидк. которое будет приносить к стенке именно эта
масса, т. е.
^жидк "^жидк Ржидк "^семепровод "^жидк "^жидк Ржидк ^семепро вод "^жидк
После удара о почву полидисперсная система равномерно растекается во все стороны от места удара. Количество движения всей
массы полидисперсной системы после удара будет слагаться из количеств движения ее частичек, уходящих от места удара в разные стороны.
Если какая-либо частица полидисперсной системы А уходит с некоторой скоростью ^жидк влево, то при равномерном растекании всегда
найдется такая же частица В, которая с такой же по модулю скоростью будет уходить вправо (рис. 2) [6].
Рисунок 2. Схема распределения частиц полидисперсной системы на
Количества движения таких частиц численно равны, но противопо-ложны по направлению. Сумма количеств движения для этой пары частиц равна нулю. Так как для любой частицы полидисперсной системы после удара найдется такая парная ей частица, то можно утверждать, что полная сумма количеств движения всех частиц после растекания будет также равна нулю. Таким образом, принимаем, что после удара о почву полное количество движения полидисперсной системы становится равным нулю.
Проведем расчет импульса S силы, получаемый полидисперсной системой от почвы за одну секунду.
V
почве
$ = ^жидК ■ АС = тжидк ■ у2 - тжндк ■ V
1
(1)
Подставляя
значения
' = ' = Р-::-- ' ' '--Г:::-:- , получим
^жидк 1сек Ржидк "^семепроЕод "^жидк
Импульс, получаемый почвой за ту же секунду, равен
Известно, что импульс силы за единицу времени численно равен самой силе. Учитывая это, запишем выражение для модуля силы, действующей на почву со стороны струи полидисперсной системы:
~ У.г.-.иу "'а:иг.-, а :! ' ,г.::1У (4)
Скорость истечения жидкости определяется формулой Торричелли
V
жидк
= Т^Н
(5)
где д - ускорение свободного падения;
Н — расстояние между верхним уровнем жидкости в баке и нижним концом гидросемяпровода (высота столба жидкости).
Таким образом, давление, оказываемое полидисперсной системой на почву, будет равно:
г- ,.2
(6)
По результатам теоретического анализа процесса воздействия полидисперсной системы на почву составлена номограмма влияния высоты начального уровня жидкости и ее плотности на величину давления, оказываемого ею на почву (рисунок 3). Из рисунка видно, что как с увеличением плотности жидкости, так и высоты начального уровня жидкости давление полидисперсной системы на почву возрастает.
Рисунок 3. Номограмма влияния высоты начального уровня жидкости и ее плотности на величину давления, оказываемого ею на почву
Для подтверждения теоретического анализа процесса воздействия полидисперсной системы «рабочая жидкость - семена рассадных культур» на почву проведены экспериментальные исследования по изучению влияния давления, оказываемого жидкостью на почву на величину глубины образования борозды (рисунок 4).
Рисунок 4. Влияние давления полидисперсной системы на почву на почву и плотности почвы на глубину образования борозды В результате анализа экспериментальных данных влияния давления полидисперсной системы на почву и ее плотности на глубину образования борозды, определены эмпирические зависимости глубины борозды от
давления, оказываемого на нее для различных видов почв, позволяющие устанавливать необходимую глубину образования борозды за счет давления, оказываемого полидисперсной системой на почву.
Нборозд питат. смесь =1,2086e0, p (7)
Нборозд песок + 0,0002p + 0,7243 (8)
Экспериментально изучено влияние скорости движения сеялки на на глубину смачивания почвы (рисунки 5, 6).
с 14 12 10 8 6 4 2 0 С глубина песок мачивания, ММ в
А \ Ч. \ N
^^ Ч \ Ч
0,5 1 1,5 2 2,5 скорость, км/ч — —высота столба н =500 мм ^^ высота столба н =300 мм высота столба н =100 мм
Рисунок 5. Влияние высоты начального уровня жидкости и скорости движения сеялки на глубину смачивания песка
16 14 12 10
8 б 4 2 0
гтгуоина смачивания, мм
питательная смесь
N N _ Ч>
---^ "
0,5 1
•высота столба н =500 мм высота столба н =100 мм
1,5 2 2,5
скорость , км/ч высота столба н =300 мм
Рисунок 6. Влияние высоты начального уровня жидкости и скорости движения сеялки на глубину смачивания питательной смеси
Результаты анализа результатов экспериментальных исследований по изучению влияния скорости движения сеялки на величину глубины смачивания показывают, что с увеличением ее скорости движения глубина смачивания почвы снижается.
Установлено, что для обеспечения глубины высева семян в почву к =5 мм давление полидисперсной системы на почву должно быть равно
р = 11 - 103 — 12 ■ 103-^, а скорость передвижения V = 1,0... 1,5 км/ч.
Таким образом, теоретически обоснованы и экспериментально определены режимы давления полидисперсной системы на почву и скорости движения сеялки, обеспечивающие необходимую глубину высева семян в грунт.
Список литературы
1.Виневский, Е.И. Средства механизации выращивания рассады табака/Е.И. Виневский, Дьячкин И.И., Грушевская Т.В., Пестов А. Д., Богомолова Т.И.// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2002. №7. - С.7 - 10.
2.Виневский, Е.И. Теоретические основы технологического процесса рядкового высева семян рассадных культур/ Е.И. Виневский, А.Г. Науменко//Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: сб. матер. II Междунар. научн.-практ. конф. (05-26 июня 2017 г., г. Краснодар).- С298-302.. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2017/sbornik_conf2017.pdf.
3.Виневский, Е.И. Параметры рабочего органа для посева семян табака гидравлическим способом/ Е.И. Виневский, А.Г. Науменко, Л.П. Пестова и др.// Сборник научных трудов института/ФГБНУ ВНИИТТИ. - Краснодар: Просвещение -Юг, 2016. - Вып.181. -377с. ISBN 978-5-93491 - 724-2/ C. 171 - 175.
4.Виневский, Е.И. Параметры устройства для обеспечения постоянного расхода жидкости в сеялке для рядкового посева семян рассадных культур гидравлическим способом/ Е.И. Виневский, А.Г. Науменко, Л.П. Пестова [Электронный ресурс]// Научный журнал КубГАУ, 2018 г., №141(07) URL: http://ej.kubagro.ru/2018/07/pdf/03.pdf.
5. Виневский, Е.И. Сеялка для посева гидравлическим способом семян рассадных культур/ Е.И. Виневский, Е.И. Трубилин, А.Г. Науменко, Л.П. Пестова// Сельский механизатор. 2018г. № 10. С.18-19.
6. Бричагина, А.А. Модель взаимодействия струи жидкости с почвой/ Бричагина А.А., В.К. Евтеев, С.Н. Ильин/ВЕСТНИК ИРГСХА. 2016. № 76.С.153-160.
References
1.Vinevskiy. E.I. Sredstva mekhanizatsii vyrashchivaniya rassady tabaka/E.I. Vinev-skiy. Diachkin I.I.. Grushevskaya T.V.. Pestov A. D.. Bogomolova T.I.// Mekhanizatsiya i elek-trifikatsiya selskogo khozyaystva. - 2002. №7. - S.7 - 10.
2.Vinevskiy. E.I. Teoreticheskiye osnovy tekhnologicheskogo protsessa ryadkovogo vyseva semyan rassadnykh kultur/ E.I. Vinevskiy. A.G. Naumenko//Innovatsionnyye issledo-vaniya i razrabotki dlya nauchnogo obespecheniya proizvodstva i khraneniya ekolo-gicheski bezopasnoy selskokhozyaystvennoy i pishchevoy produktsii: sb. mater. II Mezhdu-nar. nauchn.-prakt. konf. (05-26 iyunya 2017 g.. g. Krasnodar).- S298-302.. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2017/sbornik_conf2017.pdf.
3.Vinevskiy. E.I. Parametry rabochego organa dlya poseva semyan tabaka gidrav-licheskim sposobom/ E.I. Vinevskiy. A.G. Naumenko. L.P. Pestova i dr.// Sbornik nauchnykh trudov instituta/FGBNU VNIITTI. - Krasnodar: Prosveshcheniye -Yug. 2016. - Vyp.181. -377s. ISBN 978-5-93491 - 724-2/ C. 171 - 175.
4.Vinevskiy. E.I. Parametry ustroystva dlya obespecheniya postoyannogo raskhoda zhidkosti v seyalke dlya ryadkovogo poseva semyan rassadnykh kultur gidravlicheskim sposobom/ E.I. Vinevskiy. A.G. Naumenko. L.P. Pestova [Elektronnyy resurs]// Nauch-nyy zhurnal KubGAU. 2018 g.. №141(07) URL: http://ej.kubagro.ru/2018/07/pdf/03.pdf.
5. Vinevskiy. E.I. Seyalka dlya poseva gidravlicheskim sposobom semyan rassad-nykh kultur/ E.I. Vinevskiy. E.I. Trubilin. A.G. Naumenko. L.P. Pestova// Selskiy mekhanizator. 2018g. № 10. S. 18-19.
6. Brichagina. A.A. Model vzaimodeystviya strui zhidkosti s pochvoy/ Brichagi-na A.A.. V.K. Evteyev. S.N. Ilin/VESTNIK IRGSKhA. 2016. № 76.S.153-160.
