Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛУГАНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ПУНКТИРНОГО ВИСІВУ НАСІННЯ СОНЯШНИКУ

СТРУМИННОЮ ПНЕВМОМЕХАНІЧНОЮ СИСТЕМОЮ

ЩЕГЛОВ АНДРІЙ ВІКТОРОВИЧ

Луганськ - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Луганському національному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Коваль Віктор Якович,

Луганський національний аграрний університет,

доцент кафедри сільськогосподарських машин

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор,

член-кореспондент УААН

Кушнарьов Артур Сергійович,

Український НДІ з випробування і

прогнозування техніки і технологій для

сільського господарства ім. Л. Погорілого,

провідний науковий співробітник

кандидат технічних наук, доцент

Бакум Микола Васильович,

Харківський національний технічний університет

сільського господарства ім. Петра Василенка,

завідувач кафедри сільськогосподарських машин

Захист відбудеться "19 " червня 2009 р. о 9⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 29.841.01 у Луганському національному аграрному університеті за адресою: 91008, м. Луганськ, Луганський національний аграрний університет, корпус факультету механізації сільського господарства, аудиторія 1М-214.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Луганського національного аграрного університету за адресою: 91008, м. Луганськ, Луганський національний аграрний університет.

Автореферат розіслано "18 " травня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент В.Є. Кириченко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Створення сприятливих умов для розвитку рослин з раціональним використанням поживних речовин, вологи й сонячної енергії шляхом їх рівномірного розміщення є одним із вирішальних чинників для отримання високих і стабільних урожаїв.

Кукурудзяні сівалки, які використовуються для висіву соняшнику, енерго- і металоємні, у реальних умовах пошкоджують насіння й мають обмежений рівень точності, а також не можуть забезпечити диференційоване розміщення насінин на полі при точному землеробстві.

Не дивлячись на численні теоретичні й експериментальні дослідження процесу висіву, спрямовані на рівномірне розміщення насіння, резерви поліпшення якості ще не вичерпані.

Одним зі способів підвищення якості технологічного процесу висіву є його структурна зміна за рахунок дискретного функціонування дозуючих елементів, пов'язаного гнучкою синхронізацією з переміщенням сівалки. Для цього необхідно розв'язати задачу крокового обертання робочого органу з пневматичним захопленням, транспортуванням і викидом насіння на основі елементів струменевої техніки.

Розгляду питань, пов'язаних із вирішенням указаної задачі, присвячено дану роботу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота “Підвищення ефективності технологічного процесу пунктирного висіву насіння соняшнику струминною пневмомеханічною системою” є складовою частиною напрямку науково-дослідницької роботи Луганського національного аграрного університету за темою: «Комплексна механізація виробничих процесів в АПК» (Державна реєстрація № 0104U005400).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи підвищення ефективності технологічного процесу пунктирного висіву насіння соняшнику струминною пневмомеханічною системою (СПМС), яка забезпечує підвищену рівномірність розподілу рослин у рядку при невеликій енергоємності.

Для досягнення поставленої мети визначено такі завдання:

-на основі системного аналізу скласти класифікацію існуючих висіваючих систем та обґрунтувати принципову схему СПМС для сівби насіння соняшнику;

-розробити й аналітично дослідити модель технологічного процесу однозернового висіву насіння соняшнику СПМС;

-удосконалити методи теоретичних і експериментальних досліджень, пов'язаних із процесом висіву;

-експериментально дослідити фізико-механічні властивості насіння соняшнику, силу бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності, процес висіву та визначити робочі параметри СПМС;

-провести порівняльні з серійним лабораторно-стендові випробування макета висівного апарата (ВА);

-розробити, виготовити та провести виробничі випробування СПМС і визначити її техніко-економічну ефективність.

Об'єкт дослідження - технологічний процес висіву насіння соняшнику, що виконується висіваючою системою (ВС) пневмомеханічної дії.

Предмет дослідження закономірності технологічного процесу однозернового висіву насіння соняшнику, параметри ВА та їх вплив на рівномірність розподілу в рядку.

Методи досліджень. Теоретичні дослідження виконано з використанням основних методів системного аналізу й положень вищої математики, фізики, аеродинаміки, пневмоавтоматики, теоретичної механіки та механіки сипких матеріалів. Експериментальні дослідження проводилися відповідно до самостійно розроблених та вже відомих методик на лабораторних установках і дослідних зразках висівної системи і пневмомеханічного апарата з використанням методів статистичної обробки отриманих результатів.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше досліджено технологічний процес крокового однозернового висіву, котрий виконується пневмомеханічним апаратом з імпульсним управлінням.

2. Аналітично й експериментально досліджено метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності на основі вибору головної площини зміщення елементарних «рухомих» шарів, який експериментально підтверджено.

3. Запропоновано метод визначення коефіцієнта парусності насіння соняшнику.

4. Вперше отримано математичні залежності, які дозволяють визначити раціональні конструктивні й технологічні параметри робочого органа з кроковим обертанням.

5. Установлено експериментальні залежності впливу конструктивних і технологічних параметрів на рівномірність розподілу насіння.

6. Економічно обґрунтовано доцільність застосування запропонованої СПМС.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Нова конструкція ВА з якіснішими робочими показниками дає можливість оперативно управляти його роботою під час руху посівного агрегату в разі необхідності поточної зміни норми висіву.

2. Розроблена СПМС дозволяє реалізувати точний висів насіння просапних культур із можливістю його диференційного розподілу згідно з електронною картою обробки об'єкту, яка завантажується до бортового комп'ютера агрегату для сівби.

3. Виготовлений дослідний зразок СПМС пройшов виробничу перевірку в господарствах Луганської області.

4. Результати досліджень використовуються НПФ “Дозатор” при розробці перспективних дозуючих систем.

5. Новизну технічних рішень підтверджено авторським свідоцтвом на винахід.

6. Методика й результати досліджень за визначенням властивостей насіння використовуються в навчальному процесі Луганського НАУ при викладанні дисципліни “Механіко-технологічні властивості с.-г. матеріалів”.

Особистий внесок здобувача. Виконано особисто теоретичні й експериментальні дослідження, за наслідками яких отримано вдосконалену класифікацію ВС; алгоритмічну модель процесу крокового однозернового висіву; конструктивно-технологічну схему ВС і пневмомеханічного апарату з кроковим приводом; теоретичну модель процесу крокового однозернового висіву; метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності; методики для проведення лабораторних експериментів; експериментальне підтвердження теоретичних досліджень процесу висіву й методу визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу; експериментальні залежності впливу конструктивних і технологічних параметрів апаратів на рівномірність розподілу насіння; економічне обґрунтування доцільності застосування ВС. Автором виготовлено лабораторні установки за визначенням коефіцієнтів парусності, пропорційності та просмоктування; для дослідження сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку ємності; для дослідження викиду насіння присоском. Розроблено, виготовлено й випробувано дослідні зразки ВА з кроковим приводом та СПМС. Розроблено та передано конструкторську документацію на зразок ВС до НПФ “Дозатор”.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідалися на науково-технічних конференціях: Луганського НАУ (2000-2008 рр.), 3-й Міжнародній “Проблемы конструирования, производства и эксплуатации сельскохозяйственной техники” (Кіровоградський державний технічний університет, 2001 р.), 3-й Міжнародній “Перспективна техніка і технології - 2007” (Миколаївський державний аграрний університет, 2007 р.), Міжнародній “Технічний прогрес в АПК” (Харківський національний технічний університет ім. Петра Василенка, 2007 р.), 6-й Міжнародній “Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки” (Харківський національний технічний університет ім. Петра Василенка, 2007 р.).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано у фахових виданнях 20 наукових статей (у тому числі 8 - самостійно) та отримано одне авторське свідоцтво. У спільно опублікованих статтях частка здобувача становить 70-80%, а в авторському свідоцтві - 30%.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків, додатків і списку використаних джерел. Роботу викладено на 167 сторінках машинописного тексту, в тому числі: основна частина - 157 сторінок містить 72 рисунки та 20 таблиць. Список використаних джерел включає 172 найменування, із них іноземною мовою - 18.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету й завдання досліджень, визначено об'єкт і предмет дослідження, показано наукову новизну й практичне значення одержаних результатів, наведено інформацію щодо апробації роботи, її структури та обсягу, розкрито особистий внесок здобувача.

У першому розділі “Аналіз технології вирощування соняшнику й технічних засобів для сівби” наведено основні показники виробництва та особливості вирощування соняшнику, виконано аналіз конструкцій існуючих систем для сівби та запропоновано їх класифікацію, виконано аналіз наукових досліджень механіки сипких матеріалів і сівби насіння та доведено необхідність теоретичних і експериментальних досліджень для покращення процесу висіву.

Проблемі механізації сівби присвячено роботи багатьох дослідників, результати яких наведено у працях О.А. Будагова, В.С. Басіна, В.О. Бєлодєдова, В.В. Брея, Д.Г. Вальянова, Н.І. Глаз'єва, Е.В. Веверса, Б.І. Журавльова, В.П. Іванова, С.В. Кардашевського, П.Я. Лобачевського, Г.Є. Листопада, А.Б. Лур'є, Н.І. Лисиціна, СА. Ма, Л.В. Погорілого, А.С. Кушнарьова, П.В. Савича, А.Н. Семьонова, П.В. Сисоліна, С.І. Шмата, М.В. Бакума, С.К. Яцини, В.Я. Коваля та багатьох інших. Питання витоку сипких материалів і механіки сипких середовищ було досліджено А. Делакроа, Ш. Кулоном, Г.А. Янсеном, К.П. Алферовим, В.А. Богом'ягких, П.М. Василенком, Л.В. Гячевим, Г.А. Генієвим, Б.І. Далматовим, Р.Л. Зєнковим, А. Н. Панченком, Н. А. Цитовичем, А. Н. Семеновим та ін.

Сівалки точного висіву, які використовуються для сівби соняшнику, через моральний та фізичний знос забезпечують невисоку якість сівби. Недоліки роботи засобів для сівби проявляються в недотриманні норми висіву через нестійкість синхронізації, пошкодження насіння, нерівномірний їх розподіл уздовж борозни. Техніко-експлуатаційні та технологічні показники нових сівалок не відповідають сучасним вимогам точного землеробства, а імпортні мають високу ціну, неприйнятну для більшості господарств.

Аналіз класифікації існуючих систем для сівби дозволив визначити, що якість сівби просапних культур можна підвищити за рахунок виконання висівного пневмомеханічного апарата та системи синхронізаціі висіву за одним принципом - дискретної дії. Раціональною основою для них є пневматична система живлення. Крім того ВА повинен мати робочий орган барабанного типу з присосками, у яких відбувається реверс повітряного потоку.

На основі аналізу робіт щодо процесу висіву та механіки сипких середовищ було з'ясовано, що розрахунки параметрів ВА виконано для постійного обертання робочого органу й не враховують лінійних сил інерції та віддаленості центру тяжіння насіння від присосок при їх дискретній подачі. Не враховано також час дії та характер зміни повітряного потоку при видуванні насіння. Для насіння соняшнику застосування відомої методики визначення бокового зусилля не дає точних результатів.

На підставі вище наведеного необхідно розробити й дослідити новий технологічний процес висіву насіння СПМС, до складу якої входять ВА з кроковим приводом. Процес має бути адаптованим до технології точного землеробства.

У другому розділі «Теоретичні дослідження технологічного процесу висіву насіння соняшнику СПМС» розроблено метод визначення бокового зусилля сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності, наведено результати досліджень впливу крокового обертання барабана, дії висівного матеріалу та імпульсного повітряного потоку на параметри процесу висіву насіння.

На основі алгоритмічної моделі існуючого процесу сівби просапних культур пневмомеханічними ВС розроблено алгоритмічну модель запропонованого процесу сівби та конструкцію СПМС із ВА для його реалізації. Відмінність розробленої моделі полягає в кроковому переміщенні присосок, утриманні насінини на позиції розвантаження та пневмовикид її присоском і управління операціями процесу пневмоімпульсами, що генеруються датчиком швидкості.

У цілому вказані відмінності розробленої моделі створюють передумови для поліпшення якісних показників однозернового висіву насіння.

Метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності передбачає, що “рухомий” шар сипкого матеріалу висотою h лежить на шорсткій (кут тертя по поверхні дорівнює куту внутрішнього тертя матеріалу о) площині, яка нахилена до горизонту під кутом о, і чинить тиск на вертикальну стінку AD. Елементарні “рухомі” шари можуть сходити під кутом від о до 90.

Сила бокового тиску на стінку АD при:

-горизонтальному верхньому шарі і кутах сходження _о 90

(1)

де - об'ємна вага насіння, Н/м³;

b - ширина стінки бункера, м;

h - висота шару сипкого матеріалу біля стінки ємності, м;

- кут нахилу площини сходу «рухомих» шарів, град.;

f - коефіцієнт внутрішнього тертя, f = tg_о;

-вільному верхньому шарі з кутом нахилу = _о і кутах _{о 1}

; (2)

-вільному верхньому шарі з кутом нахилу = _о, в) і ₁ 90

, (3)

де ₁ - кут нахилу площини АВ,

(4)

де l - половина відстані між стінками, м.

Встановлено, що максимальне значення сили Q і Q₁ мають при екстремальних кутах _m сходження шарів 56,2 і 46,4 (для соняшнику).

Винесення насіння присосками барабана з насінної камери розглядалося для випадку, коли насінина соняшнику присмоктується носиком до отвору і знаходиться на рівні горизонтальної вісі барабана. Присоском виноситься насіння, яке розміщено над захопленою насіниною й разом із ним умовно включено до складу паралелепіпеда з шорсткими стінками.

Вага паралелепіпеда у функції кута повороту при 0 8⁰:

G = mg + (G_о - mg)(h_о - r_оtg)/ h_о, (5)

де G_о = l_оh_оb - початкова вага паралелепіпеда, Н;

l_о - розмір виступу насінини над присоскою, м;

h_о - висота насінного стовпа, h_о = 3, м;

- товщина насінини, м;

b - ширина насінини, м;

m - маса насінини, кг;

r_о - радіус барабана, м;

- кут повороту барабана, град.

Сила бічного тиску Q₁ визначається за формулою (2). Сила бічного тиску насіння зі збільшенням відстані l від торця захопленої присоском насінини до завантажувального каналу прагне до постійного значення, а її вертикальна складова має максимальне значення при l = 0,03 м.

З умови рівноваги присмоктуюча сила становить:

P = F + [b(G +J + T +Q_z) + l_o(T₁ + Q_1z) - h₁Q_1x/ 3]/a , (6)

де

F = m_cр² r(1- cos24)²; (7)

J = 24m_пcр² rsin24; (8)

T = 2fQcos = fbh²(sin-fcos)cos²/sin; (9)

Q_z = 2Qsin = bh²(sin-fcos)cos; (10) T₁ = fQ₁cos = 15fb(h₁+30(tg₁-tg))(sin-fcos)cos; (11)

Q_1z = Q₁sin = 15b(h₁+30(tg₁-tg))(sin-fcos)sin; (12)

Q_1x = Q₁cos = 15b(h₁+30(tg₁-tg))(sin-fcos)cos, (13)

де a, b, l_о, h₁ - плечі прикладання сил, м;

F - відцентрова сила інерції, Н;

P - присмоктуюча сила, Н;

G - вага паралелепіпеда, Н;

J - лінійна сила інерції, Н;

T, T₁ - сили тертя відповідно від осьового й радіального тиску насіння, Н;

Q_z,Q_1z - вертикальні складові сил бічного тиску, Н;

Q_1x - горизонтальна складова радіальної сили бічного тиску, Н;

m_п - маса паралелепіпеда, кг;

r - радіус обертання центра тяжіння насінини, м;

_cр - середня кутова швидкість обертання барабана, с^-1.

Максимальне значення присмоктуючої сили (при =1,5) визначило необхідне розрідження в присосці 3,83 кПа.

Транспортування насіння на позицію розвантаження. У разі нерівномірного обертання барабана (кроковий привід) присмоктуюча сила визначається при:

-розгоні барабана:

; (14)

-гальмуванні барабана:

, (15)

де k_п - коефіцієнт парусності, м^-1.

При рівномірному обертанні барабана маємо такі формули:

; (16)

(17)

Максимальне значення присмоктуюча сила має при гальмуванні барабана Р₂ = 4,01910^-3 Н ( = 3,47 рад).

Викид насінини з присоски (за проф. О.А. Будаговим) умовно розбиваємо на дві ділянки: примусового розгону й вільного польоту. Розгін відбувається миттєво (t 0,04 с) під кутом при підсмоктуючій дії струменя з допущенням: рух насінини -рух матеріальної точки за траєкторією, близькою до осі струменя, спотворення форми струменя не беремо до уваги, а результуюча від перепаду тиску Q = Gsin.

Вихідні параметри руху насіння при розгоні:

-швидкість

; (18)

-переміщення , (19)

де U_ср - середня швидкість повітряного потоку на фіксованій ділянці шляху, м/с.

При розгоні насіння досягає за 0,04 с максимального значення швидкості, яке при тиску викиду 7 кПа становить 2,8 м/с.

Вільний рух насінини розглядається як рух матеріальної точки. Швидкість насінини в проекції на осі х і y:

v_x = x' = 1/(k_пt + 1/(v_osin)); (20)

, (21)

де . (22)

Переміщення відносно осі х і y:

x = k_п^-1ln(k_пtv_osin + 1); (23)

. (24)

За виконаними розрахунками побудовано траєкторії відносного й абсолютного переміщення насіння при швидкості сівалки 2 м/с. Мінімальне значення горизонтальної складової абсолютної швидкості насіння V_аx = 0,2 м/с досягається при тиску Р = 8 кПа й куті примусового викиду = 40 для барабана з кроковим приводом. Найбільше значення горизонтальної складової абсолютної швидкості дорівнює 1,8 м/с при куті вільного сходу насіння 80 і швидкості подачі присосок V_аx = 0,206 м/с висівним барабаном з аналоговим приводом (розміри й продуктивність однакові). Чим менша горизонтальна складова V_аx, тим менший вторинний перерозподіл насіння.

У третьому розділі “Програма й методика експериментальних досліджень процесу висіву” викладено програму експериментальних досліджень, описано прилади та експериментальні установки, наведено методи проведення експериментальних досліджень та обробки їх результатів.

Для виконання експериментів було створено експериментальні установки та зразки ВА і СПМС. Розроблені методи визначення коефіцієнтів парусності, пропорційності та просмоктування застосовувалися для різних положень насінини відносно напрямку повітряного потоку. Перевірка методу визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу передбачала досліди при різних його висотах біля рухомої стінки ємності та кутах нахилу вільного шару. При дослідженні викиду насіння присоскою змінювалися фактори: висота падіння, кут і тиск викидання. Вплив конструктивних, аеродинамічних і кінематичних факторів на якість процесу висіву (оцінюється коефіцієнтом варіації V і точністю інтервалу Т_і) вивчався при їх змінюванні в межах: висота викиду 4 h 19 см; швидкість стрічки 0,01 V_л 2,5 м/с; тиск викиду 6 P 10 кПа. Для порівняльної оцінки якості роботи запропонованого АТВ-7.02 і серійного Н 126.13.000 (СУПН-8) апаратів використовувався стенд “липка стрічка”. Польова апробація ВС виконувалася в агрегаті з трактором МТЗ-80.

Обробку результатів досліджень виконано за методами математичної статистики й апроксимації емпіричних залежностей за допомогою машинної обробки. висів соняшник апарат пневмомеханічний

У четвертому розділі «Аналіз експериментальних досліджень процесу висіву» наведено результати вивчення необхідних механіко-технологічних властивостей насіння, коефіцієнтів пропорційності та просмоктування, перевірки методу визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу, дослідження викидання насіння присоском та лабораторно-польових випробувань ВА і СПМС.

Отримано чисельні значення основних фізико-механічних властивостей насіння соняшнику (американський S-гібрид): об'ємна вага - 4,4910^-6 Н/мм³; маса 1000 насіння - 62,42 г; розміри насіння - 10,79 4,69 3,47 мм; коефіцієнт внутрішнього тертя f = 0,611; коефіцієнт зовнішнього тертя по органічному склу f₁ = 0,51; коефіцієнти парусності k_п при орієнтації насінини до повітряного потоку (навзнак, ребром і торцем) - 0,210, 0,112 и 0,023 м^-1. Також отримано чисельні значення коефіцієнта пропорційності k (носиком, торцем і навзнак до присмоктуючого отвору) - 0,881; 1,203 і 1,523. Набуте середнє значення коефіцієнта просмоктування - 0,528.

Перевірка методу визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку (насіння S-гібрида при горизонтальному й похилому вільному шарі) показала, що розбіжність теоретичних значень з експериментальними складає 0,4-10%.

Для з'ясування загальної картини характеру руху при викиді з присоски проведено досліди на насінні цукрового буряку, кукурудзи, що лопається, і соняшнику. Насіння скидалося на липку поверхню столу установки під кутом =17 до вертикалі з висоти y=13 см (висота скидання барабаном у ВА з сошником від сівалки СУПН) під тиском P_в=7 кПа. Визначено траєкторії руху й кути розсіювання насіння. Значення кутів склали: цукровий буряк _с=7,6; кукурудза, що лопається _к=20,2; соняшник (S-гибрид) _п=31,1. Найменший кут розсіювання в насіння цукрового буряку завдяки округлій формі драже, що наближається до кулі. Орієнтацію насінини з випадків, що спостерігалися, можна розбити на чотири усереднені положення (з відповідною частотою появи на присоску барабана f) за кутом розвороту подовжньої осі насінини щодо осі присоски. Положення насінин №2 і №4, коли центр тяжіння насінини збігається з віссю присоски, приводять до найбільшого кута розсіювання. Результати досліджень показують, що максимальна розбіжність теоретичних і експериментальних даних за траєкторією руху насіння при його викиді під тиском 3 і 7 кПа складає відповідно 6,2 і 8,5 %.

Рівномірність висіву насіння на липку стрічку оцінювалася коефіцієнтом варіації V. Апроксимація дозволила встановити залежності коефіцієнта V(%) від висоти скидання h (см), швидкості стрічки v (м/с) і тиску викиду P_в (кПа):

-для цукрового буряку:

V_1.1=0,602+0,139h+0,018h², (25)

V_1.2=1,615 ехр(0,355v) , (26)

V_1.3=2,028+0,029P_в; (27)

-для соняшнику:

V_2.1=2,997+0,538h+0,018h², (28)

V_2.2 = 5,995 ехр(0,424v) , (29)

V_2.3=9,770+0,170P_в . (30)

Коефіцієнт V при збільшенні h із 4 до 19 см зростає для насіння буряку й соняшнику відповідно в 5,1 і 3 рази, а при збільшенні швидкості стрічки з 0,5 до 2,5 м/с значення V зростає відповідно в 1,7 і 1,9 разі.

Апроксимація даних при порівняльних випробуваннях апаратів АТВ-7.02 і серійного Н 126.13.000 дозволила встановити залежності середньоквадратичного відхилення інтервалів від змінних чинників (v = 2 м/с. В апарата АТВ-7.02:

-для цукрового буряку

_{1 1}=0,220+6,47 10^-2 h+4,85810^-3 h², см; (31)

-для соняшнику

_{2 1}=0,780+0,236 h+3,10710^-3 h²,см. (32)

Для апарата Н 123.13.000 дослідження проводилися в інтервалі висот скидання 10-19 см. На даному інтервалі отримано залежність:

-для цукрового буряку:

_{3 1}=2,681+4,86810^-2 h+4,30410^-3 h², см; (33)

-для соняшнику:

_{4 1}=1,768+0,156h+2,26810^-3 h², см. (34)

Порівняння якості роботи апаратів показало, що виграш по рівномірності розподілу () насіння в розробленого апарата (на робочих висотах скидання) склав 2,7 (на соняшнику) і 4 см (на цукровому буряку). Точність інтервалів у апаратів АТВ-7.02 і Н 126.13.000 складає: для буряку - 100 і 83%, для соняшнику - 100 і 85,4%. Крім того, за час досліджень у апарата АТВ-7.02, на відміну від Н 126.13.000, не спостерігалося травмування насіння, оскільки повітряний потік повністю очищав присоски від насіння.

Максимальна норма висіву насіння соняшнику апаратом АТВ-7.02 досягається при таких параметрах: тиск живлення 9 кПа, кроковий кут обертання барабана 15, хід виконавчого елемента 10,5 мм, площа сопла силового елемента 32 мм².

Працездатність ВС перевірялася на сівбі гібрида “Харківський-49” у ході виробничих випробувань. Рівномірність розподілу уздовж борозни за показниками, як коефіцієнт варіації (18,2-25,4%) та точність інтервалів між сходами рослин (86,7-85%), задовольняє агротехнічним вимогам.

У п'ятому розділі “Пропозиції щодо використання й економічна ефективність ВС” наведено результати визначення техніко-економічних показників СПМС та шляхи подальшого її удосконалення й застосування.

Наведено методику розрахунків техніко-економічних показників СПМС, за якою визначено, що економічний ефект одержано за рахунок зменшення енерго- і металоємності, усунення травмування насіння, а головним чином - за рахунок зростання кількості та якості врожаю завдяки покращенню рівномірності розподілу рослин.

Подальше підвищення ефективності сівалки з СПМС як комбінованої машини, яка відповідає повною мірою технології точного землеробства, припускає встановлення вдосконалених пневматичних порційних дозаторів для внесення добрив при сівбі.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. На основі проведеного системного аналізу запропоновано класифікацію існуючих ВС, вибрано основні компоненти ВС для підвищення ефективності процесу висіву: пневмомеханічний висівний апарат, як найбільш пристосований для висіву насіння соняшнику, і струминну систему синхронізації його роботи, як систему, що має багатоваріантність схем управління процесом і можливість з'єднання з електронними модулями.

2. Розроблено принципову схему та виготовлено зразок СПМС із невеликим споживанням енергії, відмітною особливістю якої є ВА з кроковим приводом робочого органу і можливість диференційованого розподілу насіння при сівбі згідно з електронною картою обробки об'єкта, що завантажується в бортовий комп'ютер агрегату для сівби.

3. Запропоновано метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності (залежності (1, 2, 3).

4. Отримано теоретичні залежності, які описують взаємодію насіння з повітряним потоком у процесі висіву при кроковому відборі (6), транспортуванні (14), (15) і пневматичному викиді (18), (19), (23), (24) з присоски.

5. Виявлено істотну відмінність траєкторій абсолютного руху насіння до дна борозни з аналоговим і дискретним приводом барабана на користь дискретного.

6. Уточнено значення фізико-механічних властивостей насіння соняшнику, які впливають на протікання процесу висіву: об'ємна вага 4,4910^-6 Н/мм³; маса 1000 насінин 62,42 г; середньостатистичні розміри насінини 10,794,693,47 мм; коефіцієнт внутрішнього тертя 0,611; коефіцієнт зовнішнього тертя по органічному склу 0,51.

7. За розробленими методиками визначено значення коефіцієнтів: парусності (0,210, 0,112 і 0,023 м^-1), пропорційності (0,881; 1,203 і 1,523) і просмоктування (0,528), а також визначено кути розсіювання для насіння: цукрового буряку (драже) - 7,6; кукурудзи, що лопається - 20,2; соняшнику - 31,1.

8. Експериментальні дослідження сили бічного тиску сипкого матеріалу й процесу висіву повністю підтвердили теоретичні передумови.

9. Максимальна норма висіву насіння соняшнику СПМС досягається при таких параметрах: тиск живлення 9 кПа, кроковий кут обертання барабана 15, хід виконавчого елемента 10,5 мм, площа сопла силового елемента 32 мм².

10. Лабораторно-стендові та виробничі випробування СПМС показали високу якість розподілу насіння (коефіцієнт варіації 18,2-25,4% й точність інтервалів між сходами рослин 86,7-85%), що відповідає агротехнічним вимогам до сівалки точного висіву.

11. Розрахунковий економічний ефект від застосування СПМС отримано за рахунок підвищення якості та кількості продукції (87%), усунення пошкодження посівного матеріалу (10,4%) й становить у цінах на березень 2009 р. 62100 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Коваль В.Я. Струйные системы в дозирующих устройствах сельскохозяйственных машин / В.Я. Коваль, И.В. Буйлов, А.В. Щеглов // 11-я Международная конф. по флюидике “Яблонна-88”, 11-14 окт. 1988 г. : доклады. - София, 1988. - С. 141-148. (Здобувачу частково належить аналіз існуючих засобів для сівби).

2. Коваль В.Я. Результаты испытаний дозирующей системы пневматического действия / В.Я. Коваль, В.Е. Кириченко, А.В. Щеглов // Совершенствование технологического процесса и конструкций рабочих органов сельскохозяйственной техники : сб. науч. трудов. - Харьков : ХГАУ, 1992.- С. 49-54. (Здобувач виконав експериментальні дослідження дискретної системи синхронізаціі висіву).

3. Коваль В.Я. Совершенствование струйных дозирующих систем для однозернового высева семян сахарной свеклы / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов, В.Е. Кириченко // Зб. наук. праць ЛСГІ. Технічні науки.- Луганськ, 1998. - №2(4). - С. 65-69. (Здобувачу частково належить гіпотеза про ефективність дублювання секцій дозатора).

4. Коваль В.Я. Алгоритмическая модель процесса высева семян сахарной свеклы струйной дозирующей системой / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки.- Луганськ, 1999. - № 4(10). - С. 41-48. (Здобувач розробив алгоритмічну модель процесу висіву насіння).

5. Коваль В.Я. Результаты испытания односекционного струйного дозатора для семян сахарной свеклы / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 1999. - № 4(10). - С. 49-52. (Здобувач виконав експериментальні дослідження струминного дозатора).

6. Щеглов А.В. Струйные системы контроля для исследования пневматического дозатора / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 1999. - №4(10). - С. 62-66.

7. Щеглов А.В. Мобильная автоматическая система контроля для пневматической сеялки / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 1999. - №4(10). - С. 72-75.

8. Щеглов А.В. О целесообразности разработки дозирующих систем для квадратно-гнездового посева пропашных культур / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2000. - №6(17). - С. 70-74.

9. Коваль В.Я. Обоснование схемы высевающей системы и алгоритмическая модель процесса квадратно-гнездового посева пропашных культур / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2000. - №6(17). - С. 75-80. (Здобувачу належить розроблена алгоритмічна модель процесу квадратно-гніздової сівби просапних культур ).

10. Коваль В.Я. Исследование вдольрядного распределения семян пропашных культур пневмомеханическим аппаратом точного высева / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2001. - №10(22). - С. 67-72. (Здобувачу належать експериментальні дослідження апарата точного висіву).

11. Коваль В.Я. Исследование выброса семян пропашных культур присосками высевающего аппарата / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація : зб. наук. праць КДТУ ; вип. 10. - Кіровоград, 2001. - С. 69 - 74. (Здобувач виконав експериментальні дослідження викиду насіння просапних культур).

12. Щеглов А.В. Определение параметров рабочего режима пневмомеханического высевающего аппарата / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2003. - № 31(43). - С. 229-233.

13. Коваль В.Я. Определение силы бокового давления семян подсолнечника на стенку неглубокого сосуда / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов, А.А. Панков // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2004. - № 42(54). - С. 76-84. (Здобувачу належить розробка способу визначення сили бічного тиску на стінку ємності).

14. Панков А.А. Совершенствование дозирующих систем с элементами струйной техники для рядовых культур / А.А. Панков, В.Я, Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2004. - №42(54). - С. 126-129. (Здобувачу частково належать зміни в конструкції струминних засобів для сівби).

15. Коваль В.Я. Исследование процесса выноса семени ячейкой-присоской барабана из семенной камеры высевающего апарата / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2005. - №49(72). - С. 133-138. (Здобувачу належать аналітичні дослідження питань, пов'язаних із винесенням насіння робочим органом висіваючого апарата).

16. Щеглов А.В. Исследование процесса выброса семени присоской высевающего барабана. Разгонный участок / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2006. - №65(88). - С. 209-215.

17. Щеглов А.В. Определение характеристик семян подсолнечника / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки.- Луганськ, 2006. - № 68(91). - С. 243-247.

18. Коваль В.Я. Исследование выброса семени присоской высевающего барабана. Свободный полёт / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Вісник аграрної науки Причорномор'я МДАУ.- Миколаїв, 2007. - №2(41). - С. 125-129. (Здобувачу належать теоретичні дослідження операції викиду насінини присоскою висівного барабана).

19. Щеглов А.В. Алгоритмическая модель процесса высева семян пропашных культур струйной пневмомеханической системой / А.В. Щеглов // Вісник ХНТУСГ ім. Петра Василенка. Механізація сільськогосподарського виробництва. - Харків, 2007. - Т.1. - С.161-165.

20. Щеглов А.В. Анализ эффективности вдольрядного размещения семян подсолнечника высевающим аппаратом / А.В. Щеглов // Технічний сервіс АПК, техніка та технології в сільськогосподарському машинобудуванні. - Харків, 2007. - Т. 2. - С. 153-156.

21. А.с. 1752227 СССР, МКИ³ А 01 С 7/00, А 01 В 49/06. Комбинированная сеялка / В.Я. Коваль, М. И. Незбрицкий, А.В. Щеглов и др. (СССР). - № 4602813/15 ; заявл. 09.11.88 ; опубл. 07.08.92, Бюл. № 29.(Автору частково належить ідея використання двох датчиків переміщення сівалки, пов'язаних з дозаторами, для поліпшення якості висіву).

АНОТАЦІЯ

Щеглов А.В. Підвищення ефективності технологічного процесу пунктирного висіву насіння соняшнику струминною пневмомеханічною системою. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. - Луганський національний аграрний університет, Луганськ, 2009.

Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності технологічного процесу висіву насіння соняшнику шляхом крокового формування початкового потоку і пневмоімпульсної подачі в ґрунт, що підвищує його рівномірність при зниженні енергоємності.

За допомогою розроблених методик теоретично й експериментально досліджено операції процесу висіву при кроковому відборі, транспортуванні та пневматичному викиді насіння з присоски.

За наслідками проведених досліджень розроблено та виготовлено експериментальний зразок струминної пневмомеханічної системи, лабораторно-польові випробування якого підтвердили ефективність запропонованого технологічного процесу висіву і його перспективність.

Ключові слова: технологічний процес, струминна пневмомеханічна система, насіння соняшнику, рівномірність, ефективність.

АННОТАЦИЯ

Щеглов А.В. Повышение эффективности технологического процесса пунктирного высева семян подсолнечника струйной пневмомеханической системой. - Рукопись.

Диссертация на соискание|снискание| ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. - Луганский национальный аграрный университет, Луганск, 2009.

Диссертация посвящена повышению эффективности технологического процесса высева семян подсолнечника путём шагового формирования исходного потока и пневмоимпульсной подачи в почву, обеспечивающих повышенную равномерность распределения растений в рядке при снижении энерго- и материалоёмкости.

На основании результатов проведенного системного анализа установлено, что для качественного высева семян пропашных культур необходимо объединение высевающего аппарата (ВА) и системы синхронизации на одном принципе - дискретного действия, а рациональной основой для них является пневматическая система питания. Исходя из этого разработана струйная пневмомеханическая система (СПМС), включающая ВА с шаговым приводом высевающего барабана. СПМС позволяет производить дифференцированное распределение семян при посеве по технологии точного земледелия.

В ходе теоретических исследований разработан метод определения силы бокового давления сыпучего тела на стенку неглубоких сосудов, определены зависимости, описывающие взаимодействие семян с воздушным потоком в процессе высева при шаговом отборе, транспортировке и пневматическом выбросе их из присоски. Выявлено существенное отличие траекторий абсолютного движения семени к дну борозды при аналоговом и дискретном приводе барабана в пользу дискретного.

На основе известных и разработанных методик экспериментально уточнены значения физико-механических свойств семян подсолнечника, определены величины необходимых коэффициентов и параметров процесса высева, подтверждены его теоретические предпосылки. Определены углы рассеивания для семян сахарной свеклы (7,6), лопающейся кукурузы (20,2) и подсолнечника (31,1) при их выбросе присоской барабана.

На основе полученных данных изготовлен образец СПМС с ВА АТВ-7.02. При сравнительных испытаниях разработанного ВА и серийного Н 126.13.000 установлено, что у разработанного аппарата равномерность распределения выше и отсутствует травмирование семян. Лабораторно-стендовые испытания и полевая апробация высевающей системы показали высокое качество распределения семян, отвечающее агротехническим требованиям на сеялку точного высева. Результаты работы внедрены в производство.

Ключевые слова: технологический процесс, струйная пневмомеханическая система, высевающий аппарат, семена подсолнечника, равномерность, эффективность.

ABSTRACT

A.V. Scheglov. Increasing of technological process efficiency for dotted line seeding of sunflower seeds with stream pneumatic and mechanical system. Manuscript.

Dissertation paper for competition of a Candidate of Technical Sciences degree on Speciality 05.05.11 - machines and facilities of farm production mechanization- Lugansk National Agrarian University, Lugansk, 2009.

The dissertation paper is devouted to increasing of technological process efficiency for sunflower seeding by means of step by step initial stream forming and pneumoimpuls supply to soil that improves its uniformity while decreasing power and material expenditunes.

With the help of developed methods the operations of seeding process under step by step seeding, transporting and pneumatic putting seeds from the seeding holes are studied theoretically and experimentally.

Conducted investigations resulted in developing the experimental model of a stream pneumomechanical system, lab and field tests of which proved the efficiency of suggested technology seeding process and its perspectiveness.

Key words: technological process, stream pneumomechanical system, sunflower seeds, uniformity, efficiency.

Размещено на Allbest.ru

...