Обоснование технологических параметров однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обоснование технологических параметров однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком

В.Р. ПЕТРОВЕЦ, В.И. Ильин

В статье приведены технологические требования к оптимальной заделке семян зерновых культур, их распределению по площади питания, корректировке норм высева в зависимости от погодных условий, а также уравнение равновесия однодискового сошника с копирующим элементом (опорно-прикатывающим катком). Показано преимущество сошника с опорно-прикатывающим катком перед аналогом без копирующего элемента. Дано определение величины вертикальной нагрузки на опорный каток как критерия неравномерности хода однодискового сошника по глубине.

The article presents technological requirements for the optimal covering of seeds of grain crops, their distribution in the territory of feeding, correction of the norms of sowing depending on weather conditions, as well as the equation of balance of one-disc ploughshare and copying element (support-rolling roll). We have shown the advantage of the ploughshare with a support-rolling roll in comparison to the analogous one without the copying element. We have determined the amount of vertical load on the support roll as an indicator of irregularity of one-disc ploughshare pass through the depth.

Введение

зерновой сошник каток опорный

Проведенный обзор литературы и анализ существующих конструкций сошников позволяет сделать вывод, что наиболее узким местом в современной технологии возделывания зерновых колосовых как в стране, так и за рубежом является посев. Технологический процесс сева становится препятствием дальнейшего роста урожайности зерновых в зонах с более интенсивным развитием зернового хозяйства.

Существующие типы сеялок не обеспечивают научнообоснованных параметров укладки и заделки семян зерновых культур. Поэтому требует решения проблема модификации рабочих органов зерновых сеялок.

Анализ источников

Результаты поисковых исследований показали, что улучшение условий прорастания семян, роста и развития растений в начальный период вегетации может быть обеспечено за счет:

- повышения равномерности хода сошников по глубине и обеспечения тем самым высокой вероятности заделки семян в почвенные горизонты, содержащие достаточное количество влаги и питательных веществ;

- обеспечение уплотнения почвы в посевных слоях и достижение притока влаги из нижележащих слоев.

Посев должен быть проведен в оптимальные агротехнические сроки. В каждом хозяйстве сроки сева как озимых, так и яровых должны корректироваться в зависимости от погодных условий, влажности, состава почвы, высеваемой культуры. Следует учесть, что почти 20% урожая теряется из-за нарушения сроков выполнения посевных работ.

При определении нормы высева следует учитывать качество семян, оцениваемое хозяйственной годностью и полевой всхожестью, которые определяются в лабораторных условиях.

Методы исследования

Теоретическое исследование по определению равновесия однодискового сошника с опорно-прикатывающим в вертикальной и горизонтальной плоскостях проводилось на основании ранее полученных опытным путем результатов М.П. Набатяна, Д.В. Пологих, О.В. Пущинской и В.М. Соколова [3, 5, 6, 7].

Основная часть

Комбинированные и почвообрабатывающие посевные агрегаты должны обеспечивать высокую равномерность высева по ширине захвата, глубине заделки и ходу движения. Максимальное отклонение высева между отдельными высевающими аппаратами допускается в пределах ±4%, всеми аппаратами - ±3%. Повреждение семян высевающими аппаратами не должно превышать 1% для зерновых и 2% для зернобобовых. Глубина заделки семян в подготовленную под посев почву зависит от влажности, механического состава почвы, сроков посева и высеваемой культуры. На тяжелых почвах семена высевают на глубину 2-3 см, на средненесуглинистых, супесчаных и торфяных - на 3-4 см. При запаздывании с посевом и пересыхании почвы глубину увеличивают на 1-2 см. Отклонение глубины заделки семян от заданной не должно превышать 15%. Наличие незаделанных в почву семян не допускается. Отклонение ширины стыковых междурядий смежных проходов от основных не должно превышать 15%.

Норма высева семян (4-6 млн. шт./га) зависит от сорта, типа почвы, климатических условий, состояния поля, степени и характера засоренности. В условиях нашей республики по чистому и удобренному полю в начале оптимального срока сева зерновых культур достаточно высевать примерно 4 млн. шт./га (200 кг/га) всхожих семян.

В условиях Дании нормы высева зерновых культур корректируются в зависимости от сроков сева, качества предпосевной обработки почвы, массы 1000 зерен (представлено в табл. 1).

Таблица 1. Корректировка высева семян зерновых культур в условиях Дании, кг/га.

Поле перед посевом должно быть обработано на глубину заделки семян, не иметь свальных гребней и развальных борозд, скрытых глыб, крупных комков диаметром более 5,0 см, пожнивных остатков. Объемная масса почвы на глубине заделки семян должна составлять 1,1-1,25 г/см3. Влажность подготовленной под посев почвы в слое 0-10 см не должна превышать 22%. При посеве должны строго соблюдаться прямолинейность рядков и образование технологической колеи для последующего ухода за посевами.

В условиях Могилевской и Витебской областей для получения высоких урожаев и снижения себестоимости зерновых и зернобобовых культур весьма важно выбрать норму высева семян на гектар. В условиях сельскохозяйственных предприятий норма высева семян зерновых культур тоже должна корректироваться в зависимости от погодных условий и подготовки почвы к посеву.

В условиях Республики Беларусь нормы высева озимых зерновых культур корректируются не только с учетом массы 1000 зерен и качества предпосевной обработки почвы, но и от сроков сева и изменяются весьма значительно. Создание уплотненного семенного ложа для семян зерновых и других культур способствует равномерной заделке их по глубине, позволяет подтягивать влагу для скорейшего их набухания и прорастания при ее дефиците в соответствии с рис. 1 [4].

Рис. 1. Схема оптимальной заделки семян.

Выполнение данных условий может быть достигнуто путем применения разработанного нами однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком (рис. 2).

Рис. 2. Схема однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком:

1 - корпус сошника; 2 - рабочий диск; 3 - опорно-прикатывающий каток; 4 - стопорный болт.

Сошники с опорно-прикатывающими катками на зерновой сеялке должны быть установлены таким образом, чтобы каждый рядок высеянных семян прикатывался отдельным катком (семена, высеянные передним рядом сошников, прикатываются опорными катками сошников заднего ряда, а рядки семян, высеянные задним рядом, прикатываются отдельными катками, закрепленными на пружинных поводках, присоединяемых к квадратным валам подъема и опускания сеялок типа СЗ-5,4. Сеялка с такой технологической схемой расстановки сошника (рис. 3) защищена авторскими свидетельствами № 245299 в Чехословакии, №59213 в НРБ и патентом № 230410 в ГДР [1].

Рис. 3. Техническая схема расстановки однодисковых сошников с опорно-прикатывающими катками на зернотуковой сеялке типа СЗ-5,4: 1 - корпус сошника; 2 - регулятор глубины хода диска сошника; 3 - опорно-прикатывающие катки; 4 - рабочий диск сошника; 5 - семянаправитель; 6 - пружинный поводок прикатывающего узла; 7 - прикатывающий каток; 8 - семена.

Цель изобретения - сокращение времени на изменение глубины заделки семян и повышение равномерности заделки и прикатывания семян при небольшой глубине высева.

Это достигается тем, что ограничитель глубины хода выполнен в виде смонтированного на поводке опорного катка, который установлен сбоку сошника.

Расчетная схема для получения уравнения равновесия однодискового сошника представлена на рис. 4. В процессе движения сошника на него действуют силы: масса диска, корпуса и катка; усилие пружины; реакция почвы на диск и на каток; силы инерции, обусловленные движением сошника по неровностям рельефа поля.

Рис. 4. Расчетная схема для определения равновесия однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком.

Сумма моментов сил, действующих на сошник в процессе его движения относительно оси вращения поводка, запишется в следующем виде:

УМ=Fп•Lп+G•LG-(Fин+Rgz+Rkz)•L•cos е-(Rgx+Rkx) •L• sin е, (1)

где Lп, LG - соответственно плечо усилия пружины и приведенное плечо массы сошника относительно точки О; Fп - усилие пружины; G - общая масса сошника и поводка; L - длина поводка сошника; е - угол наклона поводка к горизонту; Rgx, Rgz, Rkx, Rkz - составляющие реакции почвы, действующие на диск и каток.

Так как масса сошника на порядок больше массы поводка, то LG?L•cosе.

С учетом этого равенство (1) преобразуется к виду:

L•( Rkx•sin е+ Rkz • cos е )=Fп•Lп+L• cos е •(G-Fин+Rgz)-Rgx•L• sin е. (2)

Уравнение (2) получено на основе того, что УМ=0, так как в правую часть (1) вошли силы инерции.

Исследованиями академика В.П. Горячкина установлено, что между вертикальной нагрузкой Rкz и сопротивлением перекатыванию Rкх ведомого катка имеется взаимосвязь [2]:

, (3)

где gпр - приведенный коэффициент объемного сжатия почвы, Н/см3; Д - диаметр катка, см; b - ширина обода катка, см.

С учетом выражения (3), левая часть уравнения (2) содержит одну неизвестную величину Rкz:

. (4)

Очевидно, величина Rкz является вертикальной нагрузкой, приходящейся на опорный каток в процессе движения сошника. Значение Rkz в процессе работы сошника варьирует и не совпадает со статической нагрузкой на каток. Данная величина является критерием неравномерности хода сошника по глубине, поскольку увеличение или уменьшение реактивного момента, связанное с изменчивостью реакции почвы (колебание плотности) и инерционных нагрузок, компенсируется усилием на опорную поверхность опорно-прикатывающего катка. Этим обеспечивается преимущество однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком по критерию равномерности глубины хода перед сошником, не имеющим копирующего элемента.

Следует подчеркнуть, что для определения Rкz в любой момент времени или какого-либо другого параметра, характеризующего работу сошника, например траектории одной из точек семянаправителя, необходимо составить и решить уравнение динамики, описывающее состояние сошника и механизма его навески с учетом реальных законов изменения во времени реакций почвы и инерционных нагрузок. Однако, зная закон распределения амплитуд колебаний сошника [6, 7] и максимальные значения инерционных нагрузок и реакций почвы на сошник [3, 5, 8], можно определить экстремальные значения Rкz, при которых числовые характеристики закона распределения амплитуд колебаний сошника относительно средней глубины хода будут обеспечивать заделку на среднюю фактическую глубину и в два соседних односантиметровых слоя не менее 80% семян. Для этого должно выполняться соотношение:

уtr?[ уtc], (5)

где уtr - стандартное отклонение глубины хода сошника от средней фактической; [уtc] - допустимое стандартное отклонение глубины заделки семян от средней фактической, при котором в двухсантиметровый слой почвы заделывается 80% семян.

Если принять, что закон распределения глубины заделки семян нормальный, то отклонение ?=1 см, вероятность которого Р=0,8, t=1,3 [8]. Поэтому предельное отклонение глубины хода сошника дн не должно превышать:

, (6)

где [дн] - допустимое предельное отклонение глубины хода сошника, при котором удовлетворяются агротехнические требования по равномерности глубины заделки семян. По существующим агротехническим требованиям [дн]=3•1/1,3=2,31 (см).

Последнее позволяет конкретизировать задачу настоящего теоретического исследования: найти конструктивные и кинематические параметры сошника, при которых экстремальные значения Rкz обеспечат соотношение дн?2,31 см.

Заключение

В результате приведенных агротехнических технологических требований к оптимальной заделке семян, равномерного их распределения по площади питания, соблюдения корректировок норм высева от условий погоды и качества подготовки почвы выявлено, что технологический процесс сева зерновых культур является важнейшим звеном дальнейшего роста их урожайности. Улучшение условий прорастания семян, получения дружных, быстрых, равномерных всходов может быть обеспечена за счет оптимальной заделки семян по глубине, равномерного распределения по площади, создания необходимой плотности ложа, рационального размещения стартовой дозы фосфорных удобрений и других благоприятных условий.

В УО БГСХА разработан однодисковый сошник с опорно-прикатывающим катком для оптимальной заделки семян по глубине и распределения по ширине захвата зерновой сеялки.

Определены также условия равновесия однодискового сошника с опорно-прикатывающим катком в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Литература

1. Сеялка: а.с. 1027852 (СССР). МКИ А 01 С 7/00. С.И. Назаров, В.Р. Петровец, А.С. Добышев, В.И. Ильин [и др.]. опубл. в бюл. потребителей, 1984. №1. С. 244.

2. Горячкин, В.П. Собрание сочинений: в 3-х томах / В.П. Горячкин. М.: Колос, 1965.

3. Набатян, М.П. Экспериментально-теоретическое обоснование параметров дисковых сошников зерновой сеялки для работы на повышенных скоростях: дисс. … канд. техн. наук / М.П. Набатян; М. 1972. С. 166.

4. Петровец, В.Р. Технологии и машины для посева зерновых культур / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, С.В. Авсюкевич. Горки, 2008. С. 4-5.

5. Пологих, Д.В. Обоснование типа и параметров механизма навески и заглубления сошников зерновых сеялок: дисс. ... канд. техн. наук / Д.В. Пологих; М.: 1978. С. 157.

6. Пущинская, О.В. Влияние отражателя на качество заделки семян по глубине двухдисковым сошником зерновой сеялки / О.В. Пущинская, Н.А. Сокол, В.Е. Воеводин // Тракторы и сельхозмашины. 1982 №7. С. 15-16.

7. Соколов, В.М. Исследования работы сошниковых систем посевных машин в почвенных условиях Полесья: дисс. .. канд. техн. наук / В.М. Соколов; Киев, 1962. С. 151.

8. Штыльфус, Г.Я. Повышение равномерность глубины заделки в почву семян и удобрений сошниками зернотуковых сеялок: дисс…. канд. техн. наук / Г.Я. Штыльфуц. Горки БСХА, 1985. С. 272.

Размещено на Allbest.ru