Підвишення якості технологічного процесу сівби насіння круп’яних культур мобільною струминною дозуючою системою

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луганський державний аграрний університет

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Підвишення якості технологічного процесу сівби насіння круп'яних культур мобільною струминною дозуючою системою

Панков Андрій Олександрович

Луганськ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Луганському державному аграрному університеті (ЛДАУ) Міністерства агропромислового комплексу України

Науковий керівник: кандидат технічних наук Коваль Віктор Якович, доцент кафедри “Сільськогосподарські та меліоративні машини”, Луганський державний аграрний університет.

Офіційні опоненти: член - кореспондент УААН, доктор технічних наук, професор Кушнарьов Артур Сергійович, завідувач

кафедри теоретичної механіки та теорії машин і

механізмів Таврійської державної агротехнічної академії

кандидат технічних наук Кириченко Володимир

Єгорович, доцент кафедри “Експлуатації МТП і ОП”,

Луганський державний аграрний університет.

Провідна установа: Кіровоградський державний технічний університет, Міністерство освіти України, м. Кіровоград.

Захист відбудеться “ 3 ” березня 2000 року о 12⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 29. 841. 01 Луганського державного аграрного університету за адресою:

91008, м. Луганськ - 8, Луганський державний аграрний університет.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Луганського державного аграрного університету за адресою:

91008, м. Луганськ - 8, Луганський державний аграрний університет.

Автореферат розісланий “ 3 ” лютого 2000 року.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження. Виробництво зерна високої якості, зокрема круп'яних культур, залишається головним завданням сучасного сільського господарства України, як вирішальна умова подальшого економічного і соціального розвитку країни.

Але масштаби виробництва зерна гречки і проса ще не задовольняють існуючі потреби населення через недостатню кількість посівних площ і низький середній рівень врожайності. Це частково обумовлено тим, що рівень механізації посівних робіт не відповідає сучасним вимогам. У зв'язку з цим пошуки і дослідження нових робочих органів для сівби насіння круп'яних культур мають важливе народногосподарське значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились на основі програми ЛДАУ, за планом науково - дослідних робіт на тему “Теоретичне обгрунтування, експериментальна перевірка, розробка конструкції та випробування машин для розподілення сільськогосподарських матеріалів по площині поля” у 1997 - 1998рр.

Мета і завдання досліджень. Підвищення якості технологічного процесу дозування і розподілення по площі насіння круп'яних культур шляхом удосконалення мобільної струминної дозуючої системи (МСДС). Для реалізації сформульованої мети були поставлені та розв'язані наступні завдання:

1. На основі системного аналізу існуючих пристроїв обгрунтувати принципову схему дозуючої системи для круп'яних культур.

2. Розробити й аналітично дослідити модель технологічного процесу сівби насіння круп'яних культур МСДС.

3. Удосконалити методи досліджень МСДС.

4. Експериментально дослідити операції технологічного процесу сівби й оптимізувати робочі параметри елементів конструкції МСДС.

5. Розробити макетний зразок МСДС і здійснити його польову апробацію.

6. Обгрунтувати економічну ефективність доцільності впровадження розробленої МСДС, а також намітити шляхи її подальшого удосконалення і можливості використання.

Методи досліджень. Аналіз робочого процесу і параметрів МСДС здійснений на основі механіки сипучих середовищ. Теоретичні дослідження проведені з використанням методів теоретичної механіки і вищої математики. Рішення диференціальних рівнянь руху насіння в дозаторі виконано на ЕОМ. Експериментальні дослідження виконувались в лабораторних і польових умовах за допомогою загально прийнятих та приватних методик. При обробці отриманих експериментальних даних були використані методи математичної статистики. Конструктивні параметри МСДС, а також режими технологічного процесу дозатора обгрунтовано методами багатофакторного експерименту.

Наукова новизна досліджень.

1. На основі системного аналізу існуючих дозуючих систем запропоновано новий спосіб дозування та розподілу насіння круп'яних культур МСДС.

2. Теоретично виявлено та експериментально підтверджено залежності взаємодії повітряного потоку з дозуємим насінням, що дозволяють обгрунтовано вибирати конструктивні та технологічні параметри МСДС;

3. Шляхом оптимізації конструктивних і технологічних параметрів МСДС отримані математичні моделі процесу формування вихідного потоку насіння струминним дозатором та розподілу його по площі.

4. Вперше обгрунтована економічна ефективність розробленої МСДС на основі енергетичних еквівалентів втіленої в дозуючій системі енергії.

Практична значимість роботи. Створено конструкцію струминного дозатора, що має невелику матеріало- і енергоємність, відсутність рухливих деталей та місць змащування. Обгрунтовані параметри дозуючої системи, що забезпечують якісне дозування й уздовжрядний розподіл насіння без його ушкодження, простоту регулювання, можливість дистанційного контролю та керування процесом сівби. Розроблені і виготовлені експериментальні зразки МСДС для круп'яних культур, впроваджені у господарствах Луганської області. Результати досліджень використовуються НПО Грунтопосівмаш ЛАН (м. Кіровоград) при розробці перспективних дозуючих систем.

Особистий внесок здобувача. На основі системного аналізу існуючих дозуючих систем запропонована алгоритмічна модель технологічного процесу сівби круп'яних культур МСДС, теоретично та експериментально досліджені операції дозування та розподілу насіння в ряду. Отримано математичні моделі, що характеризують якість процесу сівби МСДС.

Апробація роботи. Результати досліджень доповідалися на науково-технічних конференціях професорсько - викладацького складу Луганського державного аграрного університету (ЛДАУ, 1996-99рр.), на республіканській науково - практичній конференції, присвяченій 100 - річчю Національного аграрного університету (НАУ, 1998р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано вісім наукових статей.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, п'ятьох розділів, висновків, списку використаної літератури з 153 найменувань, із них 14 іноземними мовами. Її повний обсяг складає 198 сторінок, включаючи 138 сторінок машинописного тексту, 61 рисунок, 27 таблиць, 9 додатків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність теми, дана загальна характеристика роботи, сформульовані основні положення, що виносяться на захист. сівба насіння дозуюча система

В першому розділі приведений огляд робіт Сайка В.Ф., Єфименка Д.Я., Барабаша Г.І., Єлагіна І.Н., Демиденка П.М., Гори В.П., Клімова М.Г., та ін. по вирощуванню круп'яних культур, робіт Зволінського В.Н., Любушко Н.І., Гайдуцького П.І., Масло І.П., та ін., де характеризується, зокрема, сучасний стан виробництва сівалок і механізації сівби, робіт Погорєлого Л.В., Міндріна А., Адамовича М., Коваля В.Я., Созінова А.А., Новікова Ю.Ф. та ін., по енергетичних аспектах виробництва сільськогосподарської продукції та сільськогосподарського машинобудування, робіт Погорєлого Л.В., Коваля В.Я., Бєлодєдова В.А., Бузєнкова Г.М., Хомєнко М.С., Кардашевського С.В., Сисоліна П.В. та ін., в яких розглядаються проблеми роботи посівних машин.

Серед чинників, що різко знижують рівень врожайності круп'яних культур та його стабільність - неякісна сівба. Наявні в господарствах сівалки морально і фізично застаріли, їх невистачає для забезпечення необхідного об'єму посівних робіт. Рівень виробництва сівалок у країні зменшився, зросла їхня ціна, а купівельна спроможність виробника сільськогосподарської продукції знизилася.

У результаті аналізу класифікації мобільних дозуючих систем встановлено, що існує кілька способів сівби круп'яних культур шляхом використання машин, що були створені для сівби інших культур. На основі вибору перспективних елементів дозуючих систем виявлені їхні недоліки, суть яких полягає у недотриманні норми сівби, ушкодженні насіння, нерівномірному розподілі його в ряду, відсутності синхронізації сівби зі швидкістю руху агрегату. Дуже простий процес роботи існуючих конструкцій потребує відносно великого споживання енергії, спрямованої на подолання тертя деталей і материалів, хоча енергії, необхідної для здійснення операцій дозування потрібно значно менше.

Це обумовило необхідність розробки та дослідження нового технологічного процесу сівби насіння круп'яних культур.

У другому розділі, на основі аналізу алгоритмічноі моделі існуючого процесу сівби круп'яних культур механічними та пневмомеханічними дозуючими системами розроблена алгоритмічна модель запропонованого процесу сівби МСДС. Перспективна модель являє собою сукупність окремих операцій, спрямованих на досягнення якісного дозування та розподілу насіння по площі при відсутності його пошкодження, МСДС (рис.1).

У перспективній алгоритмічній моделі відсутній жорсткий зв'язок між окремими операціями процесу дозування, наявний в існуючому алгоритмі й обумовлений присутністю складноі кінематичної схеми традиційного приводу дозуючого елемента. Це дає можливість підвищити рівномірність сівби. Об'єктом аналітичних досліджень є технологічний процес дозування насіння струминним дозатором, часові режими його функціонування, взаємозв'язок їх з конструктивними та технологічними параметрами, що визначають якість роботи МСДС.

Сопло живлення; 14 - джерело тиску; 15,16 - сопла управління; 17 - підсилювач пневматичних імпульсів; 18 - блок управління; 19 - генератор пневматичних імпульсів; 20 - формувач імпульсів постійної тривалості; 21 - регулювальна заслінка вивантажувального вікна.

Хід та чергування операцій процесу відбиває часова діаграма 2.



Умова нормальної роботи струминного дозатора і частота дозування:

Т_ОП Т_Ц , f_Д = 1/ Т_Ц, (1)

де Т_ОП - сума проміжків часу, витраченого на всі операції, с;

Т_Ц - час повного циклу, с;

Теоретичні дослідження роботи елементів МСДС (бункера, дозатора) робилися на основі моделі зв'язного сипучого середовища, відповідно до якої сила опору сипучого тіла зрушенню з урахуванням зчеплення часток, приймається за законом Амонтона - Кулона:

, (2)

де N_З - сила, що зрушує, Н;

f - коефіцієнт внутрішнього тертя сипучого тіла;

₀ - початковий опір зрушенню (зчеплення часток), Па;

F_З - площа, по якій відбувається зрушення, м².

Прийнята модель сипучого середовища враховує специфіку роботи бункера МСДС (бічне розташування отвору витікання, відсутність активних зводоруйнуючих пристроїв). У процесі дослідження бункера визначалися наступні параметри:

Критичний (мінімальний) радіус отвору витікання:

, (3)

де - об'ємна вага матеріалу, Н/м³;

- кут внутрішнього тертя насіння, град.

За значенням критичного радіуса, з урахуванням коефіцієнта надійності витікання, визначалася площа отвору витікання бункера МСДС - = 612 ^. 10^-6 м².

Теоретична швидкість витікання матеріалу з бункера:

, (4)

де _Т - теоретичний коефіцієнт витікання;

- кут нахилу стінки бункера, град;

g - прискорення вільного падіння, м/с²;

_П- повний тиск матеріалу на площу отвору, Па.

Теоретична продуктивність бункера:

, (5)

де _М - об'ємна маса матеріалу, кг/м³.

Для гречки Q_Т = 0,031кг/с, проса - Q_Т = 0,056кг/с. При цьому стабільно подається маса насіння, достатня для забезпечення необхідного діапазону норм сівби.

Рух насіння у камері стабілізації (рис.3) відбувається під дією статичного тиску пневмоімпульса і характеризується амплітудою вертикальних переміщень А_В порції насіння й часом руху порції насіння уверх та униз.

Диференціальне рівняння руху матеріалу в камері стабілізації має вигляд:

, (6)

де m_С - маса порції насіння у камері стабілізації, кг; х - розмір переміщення порції, м; G - сила тяжіння порції, Н; F_Л.О. - сила лобового опору, Н; F_ТР. - сумарна сила тертя, Н; Т - сила опору зрушенню, Н.

Підставляючи в (6) значення поданих сил, одержимо формулу для визначення А_В:

, (7)

де , (8)

де C_Х- коефіцієнт лобового опору;

S₀ - площа міделевого перетину камери стабілізації, м²;

_П - щільність повітря, кг/м³.

, (9)

де k_Д - коефіцієнт динамічності, що враховує частоту дозування;

z - коефіцієнт, що враховує зависання матеріалу при контакті по площі “стінка дозатора - матеріал”;

R_С - гідравлічний радіус камери стабілізації, м;

z₁ - коефіцієнт, що враховує зависання матеріалу при контакті по площі “матеріал у камері стабілізації - матеріал у бункері”;

V₀ - початкова швидкість порції насіння, м/с.

Початкова швидкість порції насіння обиралася виходячи з ударної сили, створеної статичним тиском короткого пневмоімпульса. Виявлено, що достатній статичний тиск є Р_СТ = 200 - 250 Па, з тривалістю пневмоімпульса = 0,023 - 0,025с. При цьому початкова швидкість насіння гречки - V₀ = 0,31м/с, проса - V₀ = 0,27м/с.

Значення амплітуди А_В у залежності від частоти дозування подані на рис.4 й визначають область частот дозування Z_Д [8;18]Гц.

При оптимальних значеннях А_В = 0,002...0,003м і знайдених значеннях частот дозування шар насіння у камері стабілізації знаходиться у псевдорідинному стані, що підвищує якість та надійність процесу дозування.

Час t₉ руху порції насіння уверх:

, (10)

де V_9СР - середня швидкість руху порції насіння уверх, м/с.

Для насіння гречки t₉ = 0,016с, проса - t₉ = 0,017с при максимальній частоті дозування.

Час t₁₀ руху порції насіння униз визначається аналогічно, і для насіння гречки та проса t₁₀ = 0,008с, що не перевищує значень, припустимих по часовій діаграмі.

Переміщення порції постійного об'єму до виходу (рис.5) відбувається по траєкторії, яка апроксимується наступною залежністю:

, (11)

де - радіус кривизни траєкторії, м;

А, В - аналітичні коефіцієнти;

- кут повороту, град;

Швидкість руху V₆ насіння визначається диференціальним рівнянням:

, (12)

Рис.5. Схема сил, що діють на порцію насіння в процесі її руху.

, (13)

де S₀₁ - площа міделевого перетину вихідного каналу, м²;

m_П - маса порції насіння у камері постійного об'єму, кг;

f₁ - коефіцієнт зовнішнього тертя насіння;

; . (14)

Рівняння (12) вирішено на ЕОМ методом Рунге-Кутта 4-го порядку. Початкова швидкість V₀₂ порції насіння визначалася, виходячи із значень повного тиску в каналі коротких імпульсів. Встановлено, що достатнім є повний тиск пневмоімпульса Р_і = 4500...5000 Па з його тривалістю =0,023...0,025с. При цьому для гречки V₀₂ =7,57м/с, проса - V₀₂ =6,50м/с.

Залежність швидкості руху насіння V₆ від кута повороту подана на рис.7.

Час t₆, протягом якого насіння знаходиться у вихідному каналі:

, (15)

де L_К - довжина вихідного каналу, м;

V_6СР - середня швидкість руху порції насіння, м/с.

При L_К 0,06 м для насіння гречки t₆ = 10,5 ^. 10^-3 с, для насіння проса t₆= 11,5 ^. 10^-3 с.

Швидкість і час повернення залишку порції насіння у камеру стабілізації (рис.5) визначалися аналогічно. Склавши диференціальні рівняння руху насіння у формі Ейлера і розв'язавши їх, одержимо формулу для визначення швидкості V₈ насіння в залежності від кута повороту ₁ у зворотньо - кільцевому каналі:

, (16)

де

, (17)

; , (18)

де m_З - маса залишку порції насіння, кг;

R₁ - радіус зворотньо - кільцевого каналу, м;

С - постійна інтегрування.

Час повернення залишку порції постійного в камеру стабілізації:

, (19)

де L_ЗК - довжина зворотньо- кільцевого каналу, м;

V_8СР - cередня швидкість руху насіння у камері стабілізації, м/с.

Приймаючи L_ЗК0,05 м, отримаємо для насіння гречки t₈ = 0,0112с, проса - t₈ = 0,0116с.

Час руху насіння до виходу та у зворотньо - кільцевому каналі задовольняє умовам часової діаграми й працездатності запропонованого дозатора.

Формування мікропорції насіння, що надходить у матеріалопровід, відбувається в результаті поділу порції насіння m_П в т.G (рис.6).

Маса мікропорції m_МП визначається по формулі:

, (20)

де V₂ - об'єм матеріалу в камері постійного об'єму, м³;

S₀₁ - площа поперечного перетину вихідного каналу, м²;

h - висота розвантажувального вікна, м;

_Р - площа розвантажувального вікна, м²;

- кут між регулювальною пластиною і дотичної до контуру дозатора в т.F, град. На величину мікропорції визначаючий вплив виявляє площа розвантажувального вікна _Р, що дає змогу її зміною регулювати норму сівби.

Час відділення мікропорції насіння у матеріалопровід:

, (21)

де L - шлях, пройдений порцією постійного об'єму, м;

V_6К - швидкість порції насіння, м/с.

Приймаючи для насіння гречки _Р = 23,8 ^. 10^-5 м²; для насіння проса _Р = 8,5 ^. 10^-5 м²; 5 - 7⁰, одержимо час відділення і масу мікропорції в залежності від частоти дозування. При максимальній частоті f_Д = 18Гц для насіння гречки t₇ = 0,008с; m_МП = 0,59 ^. 10^-3 кг, проса - t₇ = 0,007с; m_МП = 0,19 ^. 10^-3 кг, що забезпечує широкий діапазон норм сівби при відповідності параметрам часової діаграми.

В результаті теоретичних досліджень встановлені значення оптимальних технологічних параметрів процесу дозування, виходячи із необхідного діапазону норм сівби та фізико - механічних властивостей насіння: тиск пневмоімпульсів Р = 4500...5000Па, тривалість пневмоімпульсів = 0,023...0,025с, частота дозування f = 8...18Гц. Показано, що часові характеристики протікання операцій процесу задовольняють умовам часової діаграми.

У третьому розділі викладені програма і методика експериментальних досліджень, обробки даних, описані об'єкти досліджень та експериментальні установки.

Програмою експериментальних досліджень передбачалося:

- визначити відсутні й уточнити існуючі фізико-механічні властивості посівного матеріалу, що впливають на конструктивні параметри елементів МСДС та хід технологічного процесу дозування;

- установити й оптимизувати конструктивні і технологічні параметри МСДС, що визначають якісні показники дозування насіння та розподілу його по площі;

- визначити значення тиску у контурі і каналах струминного дозатора, а також дослідити взаємодію повітряного струміню з матеріалом, що дозується, для підтвердження результатів теоретичних досліджень;

- дослідити чинники, що впливають на кількісні характеристики формування вихідного потоку насіння струминним дозатором;

- провести апробацію експериментальної МСДС у польових умовах.

Вихідний посівний матеріал для проведення досліджень - насіння гречки сорту “Сумчанка” й насіння проса “Міроновське 51”.

Показники сипучості посівного матеріалу: початковий опір зрушенню ₀, коефіцієнти внутрішнього f і зовнішнього f₁ тертя, висота вільно стоячої вертикальної стінки насіння h₀ визначалися по відомих методиках за допомогою трибометра.

При якісній оцінці формування вихідного потоку насіння струминним дозатором визначені чинники, що впливають на технологічний процес. До них відносяться тиск Р, тривалість пневмоімпульса, висота h вивантажувального вікна. Для одержання оптимального впливу всіх чинників використовувався трьохрівневий план 2-го порядку Бокса-Бенкіна. При досліджуванні розподілу насіння уздовж ряду в лабораторних умовах був реалізований трьохрівневий план 2-го порядку Коно-2 (Ко₂) для двох чинників - довжини L і кута нахилу сім'япроводу.

За допомогою спеціального експериментального устаткування визначалися значення повного і статичного тиску пневмоімпульсів у контурі і каналах струминного дозатора, в залежності від тиску живлення бістабільного струминного елемента. У процесі макрофотозйомки цифровим фотоапаратом у сполученні з ПЕОМ досліджувалася взаємодія повітряного струменя з матеріалом, що дозується. При цьому визначалися дійсні швидкості насіння у різних секторах контуру дозатора, а також амплітуда вертикальних коливань порції матеріалу в камері стабілізації.

При дослідженні впливу частоти f, тиску Р, тривалості пневмоімпульсів, кутів подовжнього _П і поперечного _П нахилу дозатора, висоти шару матеріалу Н_М на зміну норми сівби насіння здійснювалася серія однофакторних експериментів.

У ході польової апробації визначалися нерівномірність і нестійкість дозування насіння, відхилення фактичної норми сівби від заданої, відповідно до ОСТ 70.5.1-82. Розподіл насіння у ряду оцінювався після появи сходів, відповідно існуючим методикам.

У четвертому розділі подані результати експериментальних досліджень.

Отримано наступні значення фізико-механічних властивостей насіння, що впливають на їхню сипучість: для гречки - ₀ = 18Па; f = 0,601; f₁ = 0,42; h₀ 8,4 ^. 10^-3 м, для проса ₀ = 11Па; f = 0,42; f₁ = 0,32; h₀ 3,7 ^. 10^-3 м.

У результаті реалізації матриць факторного експерименту по вивченню функції відгуку (коефіцієнта варіації формування вихідного потоку насіння) - V = f(P, , h) отримано рівняння регресії. При дозуванні гречки:

. (22)

При дозуванні проса:

. (23)

Функція відгуку, що характеризує коефіцієнт варіації уздовжрядного розподілу насіння = f( L, ), описується наступним вираженням:

. (24)

При дослідженні даних моделей шляхом канонічного перетворення та побудови двовимірних перетинів поверхні відгуку, встановлені оптимальні значення чинників. Для насіння гречки: Р = 4750...6400Па, = 0,022...0,026 с, h = 0,0042...0,0054 м, при цьому V = 0,94...1,08%. Для насіння проса Р = 4500...6200Па, = 0,021...0,026с, h = 0,003...0,0077 м, при цьому V = 1,01...1,4%. Отримані значення чинників відповідають необхідної по агротехнічних вимогах рівномірності формування вихідного потоку (V = 3%). Оптимальна рівномірність розподілу насіння у ряду досягається при L = 0,75...1,4 м, = 39...88⁰, що відповідає коефіцієнту варіації = 30,1%.

Значення тиску у робочому контурі і каналах струминного дозатора характеризуються наступними емпіричними залежностями:

, , , (25)

де Р_КІ - тиск повітря у соплі коротких імпульсів при наявності насіння у камері

постійного об'єму, Па;

Р_Ж - тиск живлення бістабільного струминного елемента, Па;

Р_ДІ - повний тиск у соплі довгих імпульсів, Па;

Р_СТ - статичний тиск в камері постійного об'єму, Па.

Це дозволяє обгрунтовано вибирати джерело надлишкового тиску і параметри струминних елементів.

Результати обробки даних, отримані за допомогою макрофотозйомки, підтвердили теоретичні розрахунки по визначенню швидкостей переміщення насіння у дозаторі (рис.7) із розбіжністю 9%. Визначене експериментально значення амплітуди вертикальних коливань насіння у камері стабілізації А_В = 0,003 м, що відрізняється від теоретичного на 10%.

Без порушення стабільності технологічного процесу норму сівби можна регулювати:

- зміною тиску короткого пневмоімпульса, у середньому на 18%;

- зміною тривалості пневмоімпульса, у середньому на 12%;

- зміною частоти пневмоімпульсів, у середньому на 45%.

Аналізуючи графічні залежності відзначаємо, що припустиме відхилення норми сівби 3% дотримується при значеннях кутів поперечного і подовжнього нахилу дозатора в межах 10... 15⁰ від його нормального кута нахилу 80... 90⁰ до горизонталі.

Зміна норми сівби насіння практично не залежить від ступеня заповнення бункера посівним матеріалом. Лише при малій висоті шару (Н_М 0,05 м) спостерігається незначне зниження маси порції насіння, що дозується.

На підставі теоретичних та експериментальних досліджень процесу сівби розроблено макетний зразок МСДС у вигляді пристосування до просапного культиватора КРН - 4,2 або КРН - 5,6.

Польова апробація макетного зразка підтвердила слушність прийнятих рішень.

Отримані дані відповідають агротехнічним вимогам щодо посіву та посівних машин (відхилення норми, нерівномірність і нестійкість дозування не перевищують 3%). Відхилення норми при сівбі гречки 2%, проса - 2,44%. Нестійкість дозування для гречки 2,64%, проса - 2,52%. Нерівномірність дозування між дозаторами: для гречки 1,27%, проса -1,52%. Подовжнє розміщення сходів характеризується коефіцієнтом варіації для гречки = 48,11%, проса - = 57,27%.

Досліджувана струминна система дозволяє поліпшити якість уздовжрядного розподілу сходів у порівнянні з дозуючими системами, де застосовуються котушкові ( 90...120%), внутрішньореберчасті ( 75...100%), фрикційні ( 68%) та інші висівні апарати.

У п'ятому розділі представлено розрахунки економічної ефективності МСДС й запропоновано перспективи її застосування.

Економічна ефективність МСДС у вигляді пристосування до культиватора КРН-5,6Б приведена в порівнянні з сівалкою ССТ-12В, обладнаною пристроями СТЯ-27000 для сівби гречки та СТЯ-23000 для проса. Встановлено, що застосування розробленої МСДС дозволяє підвищити біоенергетичний коефіцієнт корисної дії виробництва круп'яних культур за рахунок приросту врожайності 1,5-2ц/га зерна гречки або 2,1-2,8ц/га зерна проса та економії витрат втіленої енергії у кількості 103,2 МДж/га, що відповідає, наприклад енергетичному еквіваленту 3,56 л бензину.

Показано, що перспективним є використання МСДС у вигляді пристосування до блочно-модульних, комбінованих машин, а також як другої ступені на сівалках з двоступінчастою пневматичною централізованою системою дозування. Отримані залежності можуть бути використані при розробці перспективних МСДС для сівби зернобобових культур і трав.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. У процесі вишукування шляхів підвищення якості технологічного процесу сівби важливим є комплексний підхід, з одночасним удосконаленням усіх елементів дозуючої системи й урахуванням структурних і функціональних зв'язків між ними.

2. Перспективним є застосування в дозуючих системах елементів пневмоавтоматики, що дозволяють безпосередньо дозувати насіння й активно управляти процесом сівби.

3. Стабільність процесу сівби забезпечується прийняттям моделі сипучого середовища з урахуванням фізико - механічних властивостей посівного матеріалу, зокрема зчеплення часток та визначенням технологічних і конструктивних параметрів МСДС узгоджено з часовими параметрами процесу дозування.

4. При теоретичних дослідженнях процесу дозування встановлено, що дозуємий матеріал, поступаючий з бункера у дозатор, доцільно підтримувати у псевдорідинному стані й подавати його порціями до розвантажувального вікна з допомогою пневмоімпульсів тиском Р_і = 4500...5000 Па, тривалістю 0,023...0,025с і частотою f_Д = 8...18Гц. На основі теоретичних досліджень розроблена нова схема МСДС для сівби насіння круп'яних культур.

5. Удосконалено методики дослідження взаємодії повітряних потоків з дозуємим насінням що дозволяє обгрунтовано вибирати джерело надлишкового тиску і параметри струминних елементів.

6. Методами факторного експерименту отримано оптимальні значення чинників, що впливають на рівномірність дозування й розподілу насіння в борозді: тиск пневмоімпульсу Р = 4750...6400Па, його тривалість = 0,022...0,026с, висота розвантажувального вікна h = 0,0042...0,0054 м для гречки, Р = 4500...6200Па, = 0,021...0,026с, h = 0,003...0,0077 м для проса, довжина сім'япроводу L = 0,75...1,4 м, кута нахилу сім'япровода = 39...88⁰.

7. Експериментальні дослідження технологічного процесу сівби насіння круп'яних культур підтвердили аналітичні передумови, з розбіжністю значень у середньому 12%.

8. Польова апробація МСДС показала високу якість розподілу рослин у ряду й відповідність роботи системи агротехнічним вимогам до сівалки рядової сівби.

9. Запропоновано шляхи подальшого удосконалювання і перспективи застосування МСДС.

10. Економічний ефект від застосування МСДС виявляється за рахунок приросту врожаю у кількості 1,5 - 2ц/га зерна гречки або 2,1 - 2,8ц/га зерна проса при зниженні витрат втіленої у МСДС енергії в розрахунку 103,2МДж на 1га виконаної роботи.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В НАСТУПНИХ РОБОТАХ

1. Коваль В.Я., Панков А.А. Определение параметров процесса истечения материалов в бункерах струйных дозирующих систем // Придніпровський науковий вісник. - Дніпропетровськ: Вид - во “Наука і освіта”, 1997 - №35(46). - С.5 - 14.

2. Коваль В.Я., Панков А.А. К вопросу исследования процесса истечения семенного материала в струйных дозирующих системах // Вестник Восточноукраинского Государственного университета. - Луганск: Изд - во ВУГУ, 1997. - С.17 - 23.

3. Коваль В.Я., Панков А.А., Скотаренко В.В. Оптимизация параметров струйного дозатора для крупяных культур // Збiрник наукових праць Луганського сiльськогосподарського iнституту. Ч.1. - Видавництво ЛСГI, Луганськ. - 1998. - С.30 - 33.

4. Коваль В.Я., Панков А.А. Обоснование применения струйных дозаторов в системе точного земледелия // Науковий вiсник Нацiонального аграрного унiверситету. - Вип.9. - 1998. - С.95 - 100.

5. Коваль В.Я., Панков А.А., Шкурупий Л.А. Исследование процесса вдольрядного распределения семян крупяных культур // Збiрник наукових праць Луганського державного аграрного унiверситету. - Луганськ, №4(10). - 1999. - С.28 - 32.

6. Панков А.А. Алгоритмическая модель процесса высева семян крупяных культур струйными дозирующими системами // Збiрник наукових праць Луганського державного аграрного унiверситету. - Луганськ, №4(10). - 1999. - С.33 - 36.

7. Коваль В.Я., Панков А.А., Скотаренко В.В. Теоретические предпосылки совершенствования конструктивных параметров струйного дозатора // Збiрник наукових праць Луганського державного аграрного унiверситету. - Луганськ, №4(10). - 1999. - С.57 - 61.

8. Скотаренко В.В., Коваль В.Я., Панков А.А. Теоретическое обоснование процесса отделения микропорции биоматериала в дозаторе струйного типа // Збiрник наукових праць Луганського державного аграрного унiверситету. - Луганськ, №4(10). - 1999. - С.53 - 56.

АНОТАЦІЇ

Ключові слова: мобільна струминна дозуюча система, технологічний процес сівби, операція, круп'яні культури.

Ключевые слова: мобильная струйная дозирующая система, технологический процесс высева, операция, крупяные культуры.

Key words: mobile streaming dosing system, technological process of sowing, operation, grain culture.

Захищається 8 опублікованих робіт, що містять теоретичні та експериментальні дослідження технологічного процесу дозування й уздовжрядного розподілу насіння гречки та проса мобільною струминною дозуючою системою (МСДС).

В результаті системного аналізу існуючих посівних систем, використовуваних для круп'яних культур, виявлені їхні недоліки - нерівномірність сівби, недотримання норми сівби, ушкодження насіння, відсутність синхронізації дозування зі швидкістю переміщення. На основі синтезу перспективних елементів даних систем запропонований технологічний процес сівби і конструкція МСДС у вигляді пристосування до просапного культиватора. Теоретично отримані й експериментально підтверджені залежності, що дозволяють оптимізувати технологічні і конструктивні параметри запропонованої МСДС. Результати роботи впроваджені у виробництво, обгрунтована економічна ефективність застосування МСДС, намічені шляхи її подальшого удосконалювання.

Защищается 8 печатных работ, которые содержат теоретические и экспериментальные исследования технологического процесса дозирования и вдольрядного распределения семян гречихи и проса мобильной струйной дозирующей системой (МСДС).

В результате системного анализа существующих высевающих систем, используемых для крупяных культур, выявлены их недостатки - неравномерность высева, несоблюдение нормы высева, повреждение семян, отсутствие синхронизации дозирования со скоростью перемещения.

На основе синтеза перспективных элементов данных систем предложен технологический процесс дозирования и конструкция МСДС в виде приспособления к пропашному культиватору. Теоретически получены и экспериментально подтверждены зависимости, позволяющие оптимизировать технологические и конструктивные параметры предлагаемой МСДС. Результаты работы внедрены в производство, обоснована экономическая эффективность применения МСДС, намечены пути ее дальнейшего совершенствования.

8 printed works are protected which contain theoretical and experimental researches of technological sowing process and along row distribution seeds of buckwheat and millet of mobile streaming dosing system (MSDS). As a result of the system analysis existing sowing systems used for grain cultures, their lacks - non - uniformity of sowing, non - observance of sowing norm, damage of seeds, absence of synchronization dosing with speed of moving - are revealed. On the basis of perspective elements of the given systems the technological process of dosing and design MSDS as the adaptation to row tiller is offered. Theoretically are received and experimentally dependences allowing to optimize technological and design data offered MSDS are confirmed. The results of work are introduced into manufacture, the economic efficiency of application MSDS is reasonable, the ways of its further perfection are planned.

Размещено на Allbest.ru

...