CC BY
48
2. Zubchenko V.A. Issledovanie vozmozhnosti intensifikacii processa podachi topliva dizelja: special'nost' 05.04.02 [Tekst] : diss. kand. tehn. nauk / V.A. Zubchenko; VolgGTU. - Volgograd, 1998. - 260 p.
3. Zubchenko, V.A. Intensifikacija processa podachi topliva v dizele: dis. ... kand. tehn. nauk: 05.04.02: zashhishhena 26.06.1998: utv. / Zubchenko Vladimir Aleksandrovich. - Volgograd, 1998. -243 p.
4. Pokazateli traktornogo dizelja pri skorostnom forsirovanii toplivnogo nasosa / V.M. Slavuckij, A.M. Larcev, N.N. Kosyreva, Z.H. Harsov // Izvestija VolgGTU. Serija «Processy preobrazovanija jenergii i jenergeticheskie ustanovki» : mezhvuz. sb. nauch. st. / nauch. red. E. A. Fedjanov; VolgGTU. - Volgograd, 2008. - Issue 1, № 6. - P. 63-68.
5. Salykin, E.A. Uluchshenie pokazatelej processa toplivopodachi v dizele putem skorostnogo forsirovanija nasosa vysokogo davlenija: special'nost' 05.04.02: diss. kand. tehn. nauk / E.A. Salykin; VolgGTU. - Volgograd, 2003. - 264 p.
6. Sposob regulirovanija podachi topliva v cilindry dizelja [Tekst]: pat. № 2187688 Ros. Federacija, MPK7 F 02 M 63/04 / V.M. Slavuckij, V.V. Slavuckij, V.A. Zubchenko, A.V. Kurapin, V.I. Lipilin, A.M. Larcev, V.O. Ul'janov, E.A. Salykin; zajavitel' i patentoobladatel' Volgograd. gos. tehn. un-t. - № 2000128585/06; zajavl. 15.11.2000; opubl. 20.08.2002. bjul № 23.
7. Sposob regulirovanija podachi topliva v cilindry dizelja [Tekst]: pat. 2330176 RF, MPK F 02 M 63/04. / V.M. Slavuckij, Ju.V. Belozubov, Z.V. Kanygin, Z.H. Harsov; VolgGTU. - 2008.
8. Ustrojstvo upravlenija toplivopodachej dizelja [Tekst] : pat. № 2260145 Ros. Federacija, MPK7 F 02 M 59/36. /Slavuckij V. M., Slavuckij V. V., Poljakov D. A., Lipilin V. I., Larcev A. M., Salykin E. A., Bazhin K. L.
9. Uluchshenie pokazatelej processa podachi topliva pri chastichnyh nagruzkah dizelja [Tekst] / V.M. Slavuckij, O.L. Huranov, Z.H. Harsov, Z.V. Kanygin // Izvestija VolgGTU. Serija «Processy preobrazovanija jenergii i jenergeticheskie ustanovki»: mezhvuz. sb. nauch. st. / Nauch. red. E. A. Fedjanov; VolgGTU. - Volgograd, 2011. - Issue 3, № 8. - P. 40-43.
E-mail: [email protected]
УДК 631.33.024.2:633.16:631.8
ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОСЕВНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ СЕЯЛКИ НА СКОРОСТЬ СЕМЯН И ГИДРОГЕЛЯ
ПРИ ИХ ПОДАЧЕ В РЯДОК
INFLUENCE OF DESIGN PARAMETERS OF SEEDING DRILLS SPEED AND SEEDS HYDROGELS WHEN SUBMITTING THEM TO THE ROW
А.Н. Цепляев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.В.Тимошенко, аспирант С.И. Богданов, кандидат технических наук, доцент A.N. Tseplyaev, V.V. Timoshenko, S.I. Bogdanov
Волгоградский государственный аграрный университет
Volgograd State Agricultural University
Рациональное применение удобрений позволяет получать ежегодно высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур. Одним из наиболее эффективных способов использования удобрений является внесение их в жидком виде, то есть в более доступной и легкоусвояемой для растений форме. На данный момент наша промышленность выпускает огромное количество машин и оборудования для внесения жидких удобрений [9, 10]. Однако, как бы правильно ни применяли современные технологии внесения, растения используют только незначительную их часть. Вызвано это тем, что данные удобрения имеют высокую летучесть и легко вымываются в нижние слои почвы. Во избежание вышеперечисленных проблем, нами
предлагается использовать влагоудерживающий сополимер (гидрогель). Предлагается производить его смачивание жидкими удобрениями в нижней части тукопровода, тем самым обеспечивая в дальнейшем полное их использование растениями. При локальном внесении всех перечисленных компонентов, необходимо добиться такого результата, чтобы гранулы гидрогеля ложились на дно бороздки непосредственно рядом с семенем. Поэтому нами проведен ряд экспериментов по влиянию конструктивных параметров комбинированного сошника на равномерность внесения гидрогеля и ячменя, что и рассматривается в данной статье.
Rational use of fertilizers allows to get annual high stable yields of crops. One of the most effective ways of fertilizers use is their application in liquid form, that is more accessible and easily digestible form for plants. At the moment, our industry produces a huge amount of machinery and equipment for liquid fertilizers application [9,10]. However, it doesn't matter how modern technologies of application are used, plants use only a small part of them. It is caused by the fact that these fertilizers have a high volatility and is easily washed into the lower layers of the soil. To avoid the above problems, we propose to use a water-retaining copolymer (hydrogel). It is proposed to make its wetting by liquid fertilizers at the bottom of fertilizer spout, thus ensuring further their full use by plants. At local application of all these components it is necessary to achieve this result when the hydrogel beads lay on the bottom of the furrows immediately adjacent to the seed. Therefore, we carried out a series of experiments on the combined coulter design parameters influence on the uniformity of application of the hydrogel and barley, as it is discussed in this article.
Ключевые слова: гидрогель, удобрения, посев, насыщение, тукопровод, семяпровод, сошник, урожайность.
Key words: hydrogel, fertilizers, crop, saturation, fertilizer spout, grain spout, coulter, productivity.
Введение. Интерес ученых и специалистов сельского хозяйства к проблеме, касающейся способов внесения удобрений под различные сельскохозяйственные культуры, постоянно растет и это вполне естественно [1]. Изменяя условия питания, можно усилить рост растений, ускорить или задержать темпы их развития, увеличить урожай, изменить химический состав получаемой продукции [4, 5].
Общепризнано, что удобрения должны быть внесены в почву таким образом и в таком месте, чтобы они оказались в наибольшей степени позиционно доступными для растений, а также в такое время, когда последние наиболее нуждаются в питательных веществах. Нужно, чтобы удобрения находились в тех слоях почвы, где развивается корневая система растений.
В настоящее время к решению этой проблемы подходят, в основном, путем разбрасывания больших доз удобрений по поверхности поля. При этом количество внесенных удобрений значительно превышает потребность в них растений для получения высокого урожая. Излишек питательных веществ, который из года в год накапливается в почве остается неусвоенным растениями и вымывается в нижние слои. Такая же ситуация наблюдается и при внесении удобрений в жидкой форме. Значительная их часть улетучивается в атмосферу, тем самым приходится вносить большие дозы для нормального питания культурных растений [2, 6].
Материалы и методы. Для решения описанной выше проблемы нами предлагается использование полимерного гидрогеля. Он способен накапливать в себе жидкость и удерживать ее продолжительное время. Для лучшего питания растений гранулы гидрогеля смачиваются жидкими удобрениями. Внесение происходит локально с помощью комбинированного сошника, одновременно с посевом [7, 3].
***** ИЗВЕСТИЯ ***** 2 (42) 2016
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
4 3
Рисунок 1 - Схема сошника для посева семян и внесения гидрогеля и жидких удобрений: 1 - полозовидная стойка, 2 - семяпровод, 3 - тукопровод, 4 - патрубок, 5 - распылитель, 6 - шланг, 7 - риджер, 8, 9 - пятка
Работает данная конструкция следующим образом. При движении полозовидной стойки 1 в заглубленном положении риджер 7 сдвигает верхний сухой слой почвы, а пятка 8 образует бороздку заданного профиля для укладки гидрогеля, поступающего от туковысевающего аппарата по патрубку 4. Далее в тукопроводе 3 через распылитель 6 подаются жидкие удобрения, тем самым, обеспечивая смачивание частиц гидрогеля. Смоченные частицы гидрогеля подаются в бороздку, образованную пяткой 8 полозовидной стойки 1. Перед семяпроводом 2 предусмотрена пятка 9 для укладки семян, глубина заделки которых меньше глубины заделки гидрогеля [3].
Результаты. При локальном внесении гидрогеля и семян необходимо добиться такого результата, чтобы гранула, опыленная жидкими удобрениями, ложилась непосредственно рядом с семенем. Для этого скорость движения гидрогеля на выходе в ту-копроводе должна быть равной скорости семени в семяпроводе.
Для определения скорости использовался измерительно-регистрационный комплекс, состоящий из компьютера, свето- (АЛ 165) и фотодиодов (ФД 263) и модуля-преобразователя [8].
Две пары фотодиод-светодиод размещали друг напротив друга таким образом, что сигнал, поступающий от светодиода, принимал соответствующий фотодиод. При пересечении ИК-луча гранулой гидрогеля в тукопроводе и семенем в семяпроводе, сигнал резко изменяется и происходит скачок напряжения. Модуль фиксирует данное изменение и производит преобразование электрического сигнала в графический. Данный прибор позволяет измерять время между первым и вторым изменением с точностью до 0,001 с.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таким образом, зная время перемещения гранулы и семени, можно рассчитать скорость движения по формуле:
У=М м/с,
где S - путь, пройденный семенем и гидрогелем, м, ^ - время между сигналами, снимаемыми с диодов, с.
Так была измерена скорость движения семени в семяпроводе. Из графика 2 видно, что на скорость семени влияет длина семяпровода и высеваемая культура.
Рисунок 2 - Зависимость скорости семени в семяпроводе от его длины и высеваемой культуры
На рисунке 2 видно, что с увеличением длины семяпровода увеличивается и скорость движения семени. Наименьшую скорость имеет пшеница, близкую к ней - ячмень. Кукуруза обладает наибольшей скоростью. Объясняется такая разница тем, что каждое семя имеет разные массу и размеры и, соответственно, разный коэффициент парусности.
50
16
1_| \
51 _о 1,2
ы
а 0,8
1_>
0А
0
Р—
1 1 ( □
10 20 30
Обороты катушки, об/мин
К 0
Диаметр семяпробоЭа мм мм -А- 45 мм —в— 50 мм
Рисунок 3 - Зависимость скорости семени в семяпроводе от его диаметра и оборотов катушки высевающего аппарата
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Далее проводился эксперимент по определению влияния на скорость семени в семяпроводах его диаметра и оборотов катушки высевающего аппарата. Было принято, что в качестве посевного материала будет использован ячмень, и все дальнейшие опыты проводились с учетом этого.
Данная культура выбрана в качестве основной, так как отличается высокой продуктивностью. Ячмень обладает такими свойствами, как скороспелость, засухоустойчивость, довольно небольшой требовательностью к механическому составу почвы. Также культура малотребовательна к теплу. Его семя способно прорастать при температуре 2-4 °С, а всходы могут выдержать заморозки до -8-9 °С. Высокие температуры ячмень также переносит легко, чем выгодно отличается от пшеницы. Повышенная жароустойчивость связана, в первую очередь, с его скороспелостью, а также способностью использовать питательные элементы в ранние фазы развития.
Как видно из графика 3 на скорость движения ячменя влияет его диаметр и обороты катушки высевающего аппарата. Максимальная скорость достигается при 20-25 об/мин. При уменьшении оборотов скорость падает, так как уменьшается скорость семени в момент отрыва от ребра катушки. При увеличении больше 25 об/мин скорость также начинает падать, так как возрастает угловая скорость катушки, и она выбрасывает семя в семяпровод, где оно начинает в верхней его части двигаться от стенки к стенке. Требуется время, пока семя совершит несколько колебаний и только впоследствии успокоится и начнет двигаться прямолинейно, тем самым потеряв скорость.
После определения скорости семени в семяпроводе, мы приступили к измерению скорости гранулы гидрогеля в тукопроводе. Использовались тукопроводы разной длины и изготовленные из различных материалов.
2.0 1.8 1.6 1,4 1.2 1,0 0,8 0.6
__£ ----- >
£
/—1 к С 1
0,8
0,85
0.9 0,95
Длина тукапраЬаЗа, м
1,05
-0,12 (оргстекло! ■
Коэффициент трения , 0,17 (неокрашенная сталь)
0,38 (ПВХ пластик)
Рисунок 4 - Зависимость скорости гранулы гидрогеля в тукопроводе от его длины и коэффициента трения
Из графика 4 видно, что наибольшую скорость движения гидрогель имеет в ту-копроводе, изготовленном из органического стекла, имеющего наименьший коэффициент трения. При увеличении длины тукопровода возрастает и скорость.
Как видно на рисунке 1 в нижней части тукопровода 3 установлен распылитель жидких удобрений 6. Он также оказывает влияние на скорость гранулы гидрогеля. Если установить его под большим углом относительно оси тукопровода, то струя жидкости будет сносить гранулы и будет происходить их налипание на стенки.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 5 - Расположение распылителя в тукопроводе
Как видно из рисунка 5 при угле наклона распылителя в 25° осевая струя, имеющая наибольшую скорость, направлена вниз и не пересекается со стенками тукопро-вода. На них может попасть только распыленная часть крайних струй, что является незначительной и не способной прижать гранулу к стенке. Если учесть, что распылитель установлен в нижней части тукопровода, а высота сошника составляет 120 мм, то можно утверждать, что при данном угле наклона гранулы будут насыщаться в полной мере. Удобрения, которые гидрогель не успеет впитать, будут попадать на дно бороздки, где находятся гранулы и уже там они доберут в себя оставшиеся туки.
При угле наклона распылителя более 25° происходит сближение осевой струи со стенкой тукопровода. Тем самым скорость жидкости заставляет отклоняться гранулу и относит ее к стенке, где происходит налипание, а в дальнейшем и полное забивание ту-копровода гидрогелем.
Таким образом, на основании проведенного опыта построен график зависимости скорости частицы гидрогеля от угла наклона распылителя.
1.3 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4
и
§- 0,2
с К
\ с 1
25 3 0 3 5 4 0 4 5 50 60
Угол наклона распылителя,"
Рисунок 6 - Зависимость скорости гранулы гидрогеля от угла наклона распылителя (длина 0,8 м, материал ПВХ)
Рисунок 6 довольно точно показывает влияние угла наклона распылителя на скорость гидрогеля в тукопроводе. Так, наибольшая скорость достигается при угле наклона в 25°. При дальнейшем увеличении угла происходит снижение скорости и при более 50°, она становится приближенной к нулю.
Обсуждение. Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод, что на скорость движения семени оказывает влияние длина семяпровода, его диаметр, обороты катушки высевающего аппарата и используемая культура.
Скорость гидрогеля зависит от длины тукопровода и материала, из которого он изготовлен, а также от угла наклона распылителя.
Для качественного локального внесения гидрогеля и ячменя предлагается использовать семяпровод длиной 0,85 м при 20 об/мин катушки. Тукопровод должен быть изготовлен из органического стекла и иметь длину 0,8 м, а угол наклона распылителя равен 25°.
Заключение. При соблюдении всех вышеописанных условий скорость семени и гидрогеля будет одинаковой и равной 1,2 м/с. Тем самым гранула будет ложиться в бороздку в непосредственной близости с ячменем, что в дальнейшем будет положительно сказываться на его развитии и росте.
Таким образом, использование предложенной конструкции комбинированного сошника позволит повысить урожайность, и в засушливые годы получить высокие, качественные урожаи.
Библиографический список
1. Верховский, В.В. Механизация внесения жидких удобрений [Текст] /В.М. Верхов-ский, С.П. Писаенко. - М.:Колос, 1968. - 159 с.
2. Гилис, М.Б. Рациональные способы внесения удобрений [Текст] /М.Б. Гилис. - М.: Колос, 1975. - 240 с.
3. Комбинированный сошник [Текст] : патент РФ № 2557109, С1, МПК А01С 7/20, 23.06.2015./А.Н. Цепляев, В.В. Тимошенко, В.Г. Абезин, В.А. Цепляев, А.Н. Матасов.
4. Литвинов, М.А. Механизация внесения удобрений [Текст] /М.А. Литвинов, Н.М. Марченко. - М.: Россельхозиздат, 1973. - 96 с.
5. Минеев, В.Г. Агрохимия [Текст] /В.Г. Минеев. - М.: Изд-во МГУ, 2004. - 720 с.
6. Тибирьков, А.П. Влияние полимерного гидрогеля и условий минерального питания на урожай и качество зерна озимой пшеницы на светло-каштановых почвах [Текст] /А.П. Тибирьков, В.И. Филин// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - №3 (31). - С. 66-70.
7. Цепляев, А.Н. Анализ существующих технологий внесения сополимеров и перспективы их использования [Текст] / А.Н. Цепляев и др.// Научные основы стратегии развития АПК и сельских территорий в условиях ВТО: материалы Международной научно-практической конференции. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2014. - Т. 3. - 488 с.
8. Цепляев, А.Н. Теоретическое определение скорости воздушного потока для подачи проращенных семян в семяпровод [Текст] / А.Н. Цепляев, Е.Т. Русяева //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2014. - № 1 (33). - С. 212-216.
9. Olsson, N.O. Development of a new model grain drill. / N.O. Olsson //Canadian Agricultural Engineering. - 1971. - 13, № 1. - Р. 2-3.
10. Thompson, D.C.G. Monogerm seed. / - D.C.G. Thompson // Power Fatming. - 1972. -48, № 2. - Р. 66- 67.
Reference
1. Verhovskij, V.V. Mehanizacija vnesenija zhidkih udobrenij [Tekst] /V.M. Verhovskij, S.P. Pisaenko. - M.: Kolos, 1968. - 159 p.
2. Gilis, M.B. Racional'nye sposoby vnesenija udobrenij [Tekst] /M.B. Gilis. - M.: Kolos, 1975. - 240 p.
3. Kombinirovannyj soshnik [Tekst] : patent RF № 2557109, S1, MPK A01S 7/20, 23.06.2015./A.N. Tsepljaev, V.V. Timoshenko, V.G. Abezin, V.A. Tsepljaev, A.N. Matasov.
4. Litvinov, M.A. Mehanizacija vnesenija udobrenij [Tekst] /M.A. Litvinov, N.M. Marchen-ko. - M.: Rossel'hozizdat, 1973. - 96 p.
5. Mineev, V.G. Agrohimija [Tekst] /V.G. Mineev. - M.: Izd-vo MGU, 2004. - 720 p.
6. Tibir'kov, A.P. Vlijanie polimernogo gidrogelja i uslovij mineral'nogo pitanija na urozhaj i kachestvo zerna ozimoj pshenicy na svetlo-kashtanovyh pochvah [Tekst] /A.P. Tibir'kov, V.I. Filin// Izvestija Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obra-zovanie. - 2012. - №3 (31). - P. 66-70.
7. Tsepljaev, A.N. Analiz sushhestvujushhih tehnologij vnesenija sopolimerov i perspektivy ih ispol'zovanija [Tekst] / A.N. Tsepljaev i dr.// Nauchnye osnovy strategii razvitija APK i sel'skih territorij v uslovijah VTO: materialy Mezhdunarodnoj nauchno- prakticheskoj konferencii. - Volgograd: Volgogradskij GAU, 2014. -Vol. 3. - 488 p.
8. Tsepljaev, A.N. Teoreticheskoe opredelenie skorosti vozdushnogo potoka dlja podachi prorashhennyh semjan v semjaprovod [Tekst] / A.N. Tsepljaev, E.T. Rusjaeva //Izvestija Nizh-nevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2014.
- № 1 (33). - P. 212-216.
9. Olsson, N.O. Development of a new model grain drill [Tekst] / N.O. Olsson //Canadian Agricultural Engineering. - 1971. - 13, № 1. - P. 2-3.
10. Thompson, D.C.G. Monogerm seed [Tekst] / D.C.G. Thompson //Power Fatming. - 1972.
- 48, № 2. - P. 66-67.
E-mail: [email protected]
УДК 631.517:635.61
ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УКЛАДКИ-РАСКЛАДКИ ПЛЕТЕЙ
ПРИ УХОДЕ ЗА БАХЧЕВЫМИ КУЛЬТУРАМИ
SUBSTANTIATION FOR THE POSSIBILITY OF VINE LAYING-LAYOUT WHILE TAKING CARE OF MELONS AND GOURDS
М.Н. Шапров, доктор технических наук, профессор И.С. Мартынов, кандидат технических наук, доцент
M.N. Shaprov, I.S. Martynov
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University
Бахчеводство в Российской Федерации - одно из крупнейших в мире. Основными зонами возделывания бахчевых культур является Нижнее Поволжье, Кубань и Северный Кавказ. Получение высоких урожаев в значительной мере зависит от качества ухода за посевами. В течение всего вегетационного периода должно быть проведено три-четыре междурядных обработки почвы и прополки сорняков в междурядьях и рядках. При третьей и особенно четвертой обработке плети разрастаются настолько, что затрудняют проезд агрегата по полю и возможность обработки почвы под плетями. Поэтому перед культивацией необходимо сместить плети с междурядья на рядок, а после обработки их надо сразу же разложить на междурядье. Для разработки машин для укладки плетей, обеспечивающих образование свободной зоны для эффективной работы культиватора и их последующей раскладки, рассмотрен процесс перемещения плетей рабочим органом и найдены условия, при которых этот процесс выполняется с их минимальным травмированием. Установлено, что плеть можно перемещать в заданное положение с минимальными повреждениями, если величина, определяющая расстояние от корня плети до точки контакта с ней рабочего органа, будет удовлетворять следующему условию nmin < n < nmax,. а траектория движения рабочего органа будет циклоида. Рабочими зонами являются участки траектории, соответствующие углу поворота рабочего органа от 2700 до 3600 для укладки плетей и от 1800 до 2700 для раскладки плетей.
