CC BY
3
of Mechanical Engineering Research and Developments. 2018; 41(2): 31-34
9. Increasing the Efficiency of Transport and Technological Complexes Used in Crop Harvesting / S.V. Shitov, Z.F. Krivuca, Yu.B. Kurkov et al. Journal of Engineering and Applied Sciences, Year. 2018; 13: 16. https://doi. org/10.3923/jeasci.2018.6512.65.
10. Pat. for utility model No. 166919 Ros. Federation / Coupling weight corrector of a heavy disc harrow / Shitov S.V., Kuznetsov E.E.; will declare and patented.
Far Eastern State agr. University; dec. 05/24/2016, publ. 12/10/2016. Bull. No. 34. 10 p.
11. Artobolevsky I.I. The theory of mechanisms and machines: a textbook for VTUZs. 4th ed., revised. and additional M.: Nauka, 1988. 639 p.
12. Belyaev N.M. Strength of materials: textbook. M.: Nauka, 1976. 608 p.
13. Yablonsky. A.A. Collection of tasks for term papers on theoretical mechanics. M.: Higher school, 1982. 382 p.
Денис Владимирович Ермаков, магистрант, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1374-4055
Владимир Викторович Леонов, аспирант, [email protected]
Сергей Васильевич Щитов, доктор технических наук, профессор, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-2409-450X
Евгений Евгеньевич Кузнецов, доктор технических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0725-4444
Елена Владимировна Панова, кандидат технических наук, доцент, [email protected],
Denis V. Ermakov, Master's degree student, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1374-4055
Vladimir V. Leonov, postgraduate, [email protected]
Sergey V. Shitov, Doctor of Technical Sciences, Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-2409-450X
Evgeny E. Kuznetsov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0003-0725-4444
Elena V. Panova, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected],
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 01.08.2022; одобрена после рецензирования 19.08.2022; принята к публикации 05.09.2022.
The article was submitted 01.08.2022; approved after reviewing 19.08.2022; accepted for publication 05.09.2022.
-Ф-
Научная статья УДК 631.862
doi: 10.37670/2073-0853-2022-97-5-118-121
Влияние различных факторов на норму высева катушечным высевающим аппаратом
Алий Халисович Габаев
Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, Нальчик, Россия
Аннотация. В статье рассмотрены факторы, влияющие на равномерность заданных норм семенного материала катушечными высевающими аппаратами. Определение этих факторов позволяет выявить основные закономерности движения и падения семян, величины скорости семян, необходимые для решения проблемы выбора основных конструктивных параметров высевающего аппарата, семяпровода, распределителя семян. Выбрасывать сыпучий материал можно непрерывной струёй или прерывно, т.е. большими или малыми порциями или отдельными зёрнами. ГОСТом предусмотрен выпуск нескольких видов (размеров) аппаратов для высева семян зерновых и мелких семян трав. Наибольшее распространение получил катушечный высевающий аппарат со сдвигаемой катушкой, в котором вращающая желобчатая катушка захватывает и выбрасывает из аппарата не только семена, находящиеся в желобках, но также семена, лежащие вблизи, увлекая их за счёт сил трения.
Ключевые слова: высевающий аппарат, катушка, сошник, зерно, семенной материал, объёмный вес, норма высева.
Для цитирования. Габаев А.Х. Влияние различных факторов на норму высева катушечным высевающим аппаратом // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 5 (97). С. 118 - 121. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-97-5-118-121.
Original article
Influence of various factors on the seeding rate of the coil sowing machine
Aliy Kh. Gabaev
Kabardino-Balkarian State Agrarian University, Nalchik, Russia
Abstract. The article considers the factors influencing the uniformity of the given norms of seed material by coil sowing machines. The determination of these factors makes it possible to identify the main patterns of movement and fall of seeds, the values of seed velocity necessary to solve the problem of choosing the main design parameters of the sowing machine, seed tube, seed distributor. Bulk material can be ejected in a continuous stream or discontinuously, i.e. large or small portions or individual grains. GOST provides for the production of several types (sizes) of devices for sowing grain seeds and small grass seeds. The most widely used coil sowing machine with a shiftable coil, in which a rotating grooved coil captures and ejects from the machine not only seeds located in the grooves, but also seeds lying nearby, entraining them due to friction forces.
Keywords: sowing machine, reel, coulter, grain, seed material, bulk density, seeding rate.
For citation. Gabaev A.Kh. Influence of various factors on the seeding rate of the coil sowing machine. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 97(5): 118-121. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2022-97-5-118-121-118-121.
По своим механическим свойствам - по форме, весу и размерам отдельных зёрен, по объёмному весу, сыпучести - семенной материал оказывается весьма различным, зависящим не только от культуры, но и от вида, сорта и даже от года и места сбора урожая, от способа и качества очистки и сортирования семян. Наряду с этим каждый из видов культурных растений требует для своего произрастания различного пространства, а следовательно, и различного количества для засева единицы площади поля. Если, например, отметить главные механические свойства таких важных культур, как зерновые хлеба, хлопок, кукуруза, то можно заметить резкую разницу хотя бы по объёмному весу, по среднему весу 1000 зёрен, по размерам, а также по нормам высева. Перечисленные выше факторы указывают на то, что вопрос об устройстве аппарата, одинаково пригодного для высева таких семян, отпадает [1]. На практике задачи посева решаются при помощи специальных устройств, отличных по конструкции и способу действия выбрасывающих аппаратов.
Цель исследования - анализ высевающих аппаратов для хлебных семян; теоретическое обоснование главных конструктивных элементов высевающих аппаратов, используемых на практике на зерновых сеялках.
Материал, методы, результаты и обсуждение. Анализ агротехнических требований к нормам высева показал, что основные хлеба высеваются в зависимости от района и сорта в пределах от 60 до 140 кг на 1 га, в некоторых случаях - до 170 кг/га. В зависимости от величины междурядья а (см) количество семян, распределяемых рядовой сеялкой на каждом погонном метре отдельной борозды, будет меняться для заданной нормы высева в прямом отношении [2].
Ходовые размеры междурядья для дисковых сеялок обычно определяются величиной а = 15 см, для сеялок с анкерными сошниками
эта величина устанавливается от 10 до 12 см, узкорядный метод сева требует 6,5 - 75 см.
Обозначив через Ш1 количество семян (г), высеиваемых на 1 м бороздки, при норме высева М кг/га при ширине междурядья а см, можно определить, что:
Ма
m-i =
(г/м),
(1)
1000
т.е. величина Ш1 возрастает как с увеличением нормы М, так и с увеличением междурядья а.
Обозначим средний вес 1000 зёрен б; в этом случае среднее число семян, высеваемых на каждый метр ряда, будет равен:
(2)
_ Ма /шт. зеренЧ ^ ~ ~б~ V на 1 м /
Анализируя выражение (2), можно сделать вывод, что чем щуплее семена, тем больше их (по числу) необходимо высеивать, чтобы соответствовать заданной агротехнической норме высева и междурядью [3].
Выбрасывание семян у зерновых сеялок осуществляется преимущественно высевающими аппаратами с желобчатыми катушками или ячеистыми дисками, равномерно вращающимися при помощи зубчатой передачи от опорных колёс зерновой сеялки [4].
Если диаметр опорных колёс зерновой сеялки обозначим - Б и передаточное число от оси опорного колеса на валик высеивающих аппаратов - /, то получим:
¿ = Г(3)
"кол
где пв - число оборотов вала высевающих аппаратов;
пкол - число оборотов опорного колеса сеялки. Таким образом легко определить количество зерен, проходящих при одном обороте катушки высевающего аппарата. На самом деле при одном обороте опорного колеса сеялки она передвинется на пБ м, и каждая катушка выбросит т-^пБ граммов или щпО шт. зёрен. При этом
сама катушка сделает / оборота; соответственно число семян, высеиваемых катушкой при её одном полном обороте, будет:
т0 =
Но =
MtfiD ManD
i
щттЛ
i
lOOOi McmD
i8
i \на 1 (на!
грамм
оборот катушки) штук зёрен
оборот катушки/
; (4)
(5)
(6) (7)
или сокращённо:
то1 = т^пБ = Мо;
Цо/ = = Мо' где Б - диаметр опорного колеса сеялки, Б = 1,2...1,6 м;
т1 (или Ц1) - количество семян, высеиваемых на 1 м бороздки.
Таким образом, правую часть равенств (6) и (7) можно выразить заданной величиной Мо или Мо'.
Тогда искомыми величинами остаются то (или Цо) и /. Для определения этих величин зададимся дополнительным условием, которое связано с конструкцией высевающего аппарата. Обозначим объёмный вес семян у, т.е. вес
, 3 , 3 М0
1 дм кг или вес 1 см г - отношение — = Уа -
У
будет представлять собой объём, занимаемый семенами массой Мо г. В таком случае имеем:
т01 = уЦ) (8)
или
™о =У~ = Y^o,
(9)
Л
полному обороту ходового колеса сеялки, необходимо ещё одно дополнительное условие, определяющее величину /.
Это условие определяется оптимальной линейной скоростью wк катушки, отнесённой к её наружному диаметру. Практика и опыт устанавливают некоторые пределы для этих скоростей, при которых перемещение семян происходит наиболее удовлетворительно и создаётся более или менее равномерная струя зерна, которая обеспечивает достаточное постоянство высева при посеве на установившихся режимах [8 - 10].
Взаимосвязь между wк и передаточным числом может быть выражена в следующей форме:
wK60 nd ' wc 60 яD~'
_ «в _ Dwk
«в =
Пк =
пк dwc'
где wc - поступательная скорость сеялки.
(11) (12) (13)
где = v0 определяет рабочий объём самой
1 3
катушки, см3.
Следовательно, равенство (6) принимает вид: vQi = V0. (10)
Объём v0 является объёмом, приходящимся на семена, высеянные за один оборот катушки высевающего аппарата; этот объём определён нами по объёмному весу семян в общей их массе. Следует отметить, что объём, занимаемый (цо) семенами в самом высевающем аппарате, может несколько отличаться в зависимости от формы рабочих элементов высевающего аппарата, расположения семян в семенной коробке. Так например, принудительное перемещение семян в высевающем аппарате приводит к некоторому уплотнению их в семенной коробке и, следовательно, меняет их объёмный вес [5 - 7]. Уплотнение семян в семенной коробке высевающего аппарата может достигать для пшеницы до 4 %, для проса - до 3,5 %, для овса - до 5 %.
Чтобы перейти к расчётам размеров катушки и семенной коробки, обеспечивающих выбрасывание семян в количестве Мо г (или Мо' шт.) на длине борозды, соответствующем одному
Отношение скоростей — = А у зерновых
сеялок находится в пределах 0,017...0,05.
Резюмируя изложенное, при посеве семян зерновых культур в нормальных условиях получим:
i = (0,017... 0,05)^.
Если иметь в виду катушечный аппарат сдвигаемого типа, то диаметр d сдвигаемой катушки в сеялках совершенно не меняется, оставаясь равным 50 мм или близким к этому размеру. Для этого случая принимаем отношение: D120 160
или
d 5 "" 5 '
- = 24...32,
а передаточное число / = 0,4...1,6.
Отношение длины Ь рабочей части катушки (при полном открытии) к диаметру d колеблется у разных сеялок в пределах:
^=0,5... 0,7.
Вывод. Равномерность заданных норм семенного материала хлебных злаков обеспечивается катушечными высевающими аппаратами. Основными факторами, влияющими на норму высева, являются: размер катушки и семенной коробки; объём, занимаемый семенами в высевающем аппарате; форма рабочих элементов высевающего аппарата; оптимальная линейная скорость катушки, при которой происходит наиболее удовлетворительно перемещение семян и создаётся равномерная струя зерна и др.
Список источников
1. Кравченко, И.Н., Зорин В.А., Пучин Е.А. Основы надёжности машин. Ч. II. М.: Изд-во ВТУ при Федеральном агентстве специального строительства, 2006. 260 с.
2. Хахов М.А., Каскулов М.Х. Исследование процесса работы ребристых катков посевной машины // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2003. № 1 (9). С. 31 - 34.
3. Горячкин В.П., Гранвуане А.Х. Теоретическое обоснование сеялок-культиваторов. М.: Колос, 1986. 358 с.
4. Патент RU № 2511237 С1 А01С7/20 Устройство для посева семян зерновых культур / Каскулов М.Х. и др. Опубл. 10. 04. 2014. Бюл. № 10.
5. Modeling of disk sowing apparatus operation process / Y.A. Shekikhachev, V.H. Mishkhozhev, L.Z. Shekikhacheva et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 548(2). 2020. 022004. https://doi.org/10.1088/1755-1315/548/2/022004.
6. Апажев, А.К., Шекихачев Ю.А., Хажметов Л.М. Модернизация зерновой сеялки для работы в условиях повышенной влажности почв // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 3 (43). С. 238 - 245.
7. Габаев А.Х. Влияние свойств почвы на процесс образования бороздки для семян // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета. 2013. № 2. С. 67 - 71.
8. Габаев А.Х., Нам А.К. Математическая модель работы бороздообразующего рабочего органа посевной машины и определение его оптимальных конструктивных параметров методом многофакторного эксперимента // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 43. С. 317 - 321.
9. Любушко Н.И., Эволинский В.К. Зерновые сеялки на рубеже XXI века // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2001. № 2. С. 4 - 7.
10. Мерецкий С.В., Скурятин Н.Ф. Способ посева зерновых на склонах // Техника в сельском хозяйстве. 2010. № 2. С. 49 - 50.
References
1. Kravchenko, I.N., Zorin V.A., Puchin E.A. Fundamentals of machine reliability. Part II. M.: VTU Publishing House under the Federal Agency for Special Construction, 2006. 260 p.
2. Khakhov M.A., Kaskulov M.Kh. Study of the process of operation of ribbed rollers of a sowing machine. Izvestiya of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2003; 9(1): 31-34.
3. Goryachkin V.P., Granvoine A.Kh. Theoretical substantiation of seeders-cultivators. M.: Kolos, 1986. 358 p.
4. Patent RU No. 2511237 C1 A01C7 / 20 Device for sowing seeds of grain crops / Kaskulov M.Kh. et al. Publ. 10. 04. 2014. Bull. No. 10.
5. Modeling of disk sowing apparatus operation process / Y.A. Shekikhachev, V.H. Mishkhozhev, L.Z. Shekikhacheva et al. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. 548(2). 022004. https://doi.org/10.1088/1755-1315/548/2/022004.
6. Apazhev, A.K., Shekikhachev Yu.A., Khazhmetov L.M. Modernization of a grain seeder for work in conditions of high soil moisture. News of the Nizhnevolzhsky agrouniversity complex: Science and higher professional education. 2016; 43(3): 238-245.
7. Gabaev A.Kh. Influence of soil properties on the formation of a furrow for seeds. Izvestia of Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov. 2013; 2: 67-71.
8. Gabaev A.Kh., Nam A.K. Mathematical model of the work of the furrow-forming working body of the sowing machine and the determination of its optimal design parameters by the method of multifactorial experiment. Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University. 2016; 43: 317-321.
9. Lyubushko N.I., Evolinsky V.K. Grain seeders at the turn of the XXI century. Tractors and agricultural machines. 2001; 2: 4-7.
10. Meretsky S.V., Skuryatin N.F. The method of sowing cereals on the slopes. Equipment in Agriculture. 2010; 2: 49-50.
АлийХалисович Габаев, кандидат технических наук, доцент, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1973-9804.
Aliy H. Gabaev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, [email protected], https://orcid.org/0000-0002-1973-9804.
Статья поступила в редакцию 31.08.2022; одобрена после рецензирования 19.09.2022; принята к публикации 19.09.2022.
The article was submitted 31.08.2022; approved after reviewing 19.09.2022; accepted for publication 19.09.2022. -♦-
