Классификация двухдисковых сошников для посева травяных и зерновых культур

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Классификация двухдисковых сошников для посева травяных и зерновых культур

С.В. Авсюкевич

Н.И. Дудко

В.Р. Петровец

В статье предлагается структурно-морфологическая классификации двухдисковых сошников. Она позволяет рассматривать двухдисковый сошник как совокупность отдельных конструктивных и технологических признаков, связанных между собой. Новая классификация позволяет осуществлять цифровое кодирование, а затем с помощью различного сочетания цифр находить новые варианты сошников. Также предлагается вариант двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков с закрепленными на них усеченными коническими ребордами.

The article presents structural-morphological classification of two-disc ploughshares. It allows considering two-disc ploughshare as a combination of separate constructive and technological indicators, connected with each other. New classification helps to realize digital coding, and then to find new variants of ploughshares by different combinations of values. We have also suggested a variant of two-disc ploughshare with zero angle of slope of discs with truncated conical ledges fixed on them.

сошник посев диск

Введение

В настоящее время при конструировании посевных машин преимущество отдается дисковым сошникам, которые хорошо работают на любых типах почв. Это связано с внедрением на современных зерноуборочных комбайнах устройств для измельчения соломы и разбрасывания ее по поверхности полей. Последующая обработка почвы комбинированными агрегатами перемешивает измельченную солому с почвой и создает мульчированный слой, в том числе и на глубине заделки семян, например зерновых культур. Килевидные сошники при работе на мульчированной почве сгруживают пожнивные и растительные остатки перед собой, которые затем собираются между сошниками и нарушают технологический процесс заделки семян на заданную глубину. Одно- и двухдисковые сошники хорошо заглубляются на мульчированной почве, прорезают в ней бороздки на заданную глубину, не нарушая технологического процесса укладки семян. Недостатком применяемых в настоящее время двухдисковых сошников является то, что диски на корпусе установлены с определенным углом атаки для образования бороздок, в которые подаются семена. Установка дисков таким образом приводит к перемещению почвы в стороны от двухдискового сошника. Чем больше угол атаки, скорость движения сошника, глубина бороздки, тем больше объем и расстояние, на которое отбрасывается почва. Этот недостаток двухдисковых сошников приводит к расстановке их, как правило, в два ряда с целью уменьшения влияния забрасывания почвы на соседние рядки и нарушения заданной глубины заделки семян. Однако с увеличением рабочей скорости машинно-тракторных агрегатов, например более 10 км/ч, происходит забрасывание соседних рядков семян и при двухрядном расположении дисковых сошников.

Анализ источников

При работе двухдисковых сошников, имеющих угол атаки, в междисковой полости происходят неравномерные по глубине и ширине образования бороздок, а в конечном счете и глубине заделки семян. Неравномерная заделка семян (0-0,1 м) двухдисковыми сошниками подтверждается многочисленными исследованиями агрономической науки [1]. Это происходит от неравномерного осыпания почвы с внутренних плоскостей дисков, а также подхватывания и отброса семян вращающимися дисками [2].

Кроме того, недостатком двухдисковых сошников является неравномерное распределение семян по ширине захвата. В настоящее время ширина междурядий посевных машин при рядовом посеве в странах ЕС, США, Канаде и на территории бывшего СССР, как правило, составляет 0,125 или 0,15 м. Уменьшение междурядий связано с усложнением конструкций сеялок и посевных агрегатов, например, расстановкой сошников в три ряда. Однако в результате многих исследований доказано, что с уменьшением ширины междурядий и более равномерным распределением семян по площади питания для каждого растения повышается урожайность зерновых культур [3].

В связи с вышеизложенным мы считаем, что наиболее перспективным направлением является разработка двухдисковых сошников без угла атаки и крена дисков. На основании аналитических исследований предлагаем разработать новую классификацию отдельных конструктивных элементов сошников и их технологических параметров [4].

Методы исследования

Настоящая классификация позволяет не только включать известные типы сошников, но и прогнозировать новые конструкции под заданные технологические параметры. Сошник можно рассматривать как систему, состоящую из совокупности отдельных конструктивных и технологических признаков, тесно связанных между собой. Например, форма рабочего органа, угол вхождения в почву, конструкция семяпровода и его сечения, форма уплотнительного элемента, конструкция реборды, процесс высева, технологические операции, выполняемые им, угол атаки, скоростной режим, давление на сошник, форма бороздки и др. [5]. В таблице приведена матрица общей структурно-морфологической классификации сошников по двенадцати конструктивным (1-12) и шести (13-18) технологическим признакам.

Таблица.Классификация двухдисковых сошников для посева травяных, зерновых и других культур

Всего по восемнадцати смысловым делителям. Признаки и свойства сошников в матрице расположены соответственно по вертикали и горизонтали и рассматриваются во взаимодействии, т.е. сошники одного класса многими признаками и свойствами связаны с сошниками другого класса. Во время анализа по предлагаемой классификации изучается двухдисковый сошник, который заканчивается цифровым кодированием. Вначале выбирается сошник, относящийся к одному из классов по первому смысловому делителю. После чего рассматривается форма сошника (двухдисковый, дисково-анкерный и т.д.). Классификация используется для выбора рациональной конструкции рабочего органа. В таблице приведено несколько форм конструкций сошников, однако их может быть и значительно больше.

Дальнейший анализ двухдисковых сошников проводится последовательным рассмотрением отдельных свойств по всем смысловым делителям сверху вниз. Исходным пунктом решения задач синтеза сошников, на наш взгляд, могут быть операции, выполняемые ими, затем рассматриваются технологические, конструктивные признаки в обратной последовательности.

Основная часть

Предлагаемая классификация позволяет применять цифровое кодирование всего многообразия признаков и свойств двухдисковых сошников, применять ПЭВМ для поиска, хранения и переработки информации по ним. Если обозначить горизонтальные строчки Р1, а вертикальные колонки - mj, причем номер строчки i может принимать значения от 1 до n (где n- количество строчек в матрице), а j изменяется от 1 до k (где k - количество вертикальных колонок в матрице), тогда матрицу можно записать следующим образом:

, (1)

где k1, …..kn - обозначение последней колонки по каждому из смысловых делителей.

Содержание предлагаемой классификации представляется системой определителей:

. (2)

Они записаны в порядке расположения смысловых делителей. Номер смыслового делителя соответствует месту определителя, поэтому записывают только числа, соответствующие номеру вертикальной колонки. Пустые клетки матрицы составляют резерв для расширения классификации. Нулевые горизонтальная и вертикальная колонки предназначены для новых свойств, которых нет в данной матрице. Определитель в таком случае будь иметь вид (Рnm0).

Все содержание информации по какому-либо сошнику записывается из цифр n десятичной системы, где n - число выделенных смысловых делителей в матрице. В составленной нами таблице восемнадцать смысловых делителей. Шифр в данном случае будет состоять из восемнадцати цифр. Цифры, относящиеся к свойствам одного смыслового делителя, должны отделяться точкой. Например, информация о сошнике для рядового двухстрочного посева зерновых культур следующая: 1.5.3.3.2.3.3.4.7.3.1.1.1.2.1.4.1.6. Это означает, что рассматривается двухдисковый сошник для двухстрочного рядового посева (1), двухдисковый с ребордой (5), с тупым углом вхождения в почву (3), ротационный (3), с металлическим корпусом (2), семянаправитель круглой формы (3), который установлен концентрично реборде (3), реборда каткового типа (4). Форма уплотняющего элемента сошника для создания в почве комбинированного ложа определенной плотности (7), подвеска сошника упругая с винтовой пружиной (3), загортачи пружинные (1), чистик пружинный плоский (1). Высев зерновых культур осуществляется свободным падением (1), сошник может высевать одновременно два материала, например зерновых культур и стартовую дозу фосфорных удобрений (2). Установка дисков произведена под нулевым углом (1), скоростной режим _4 м/с (4), давление пружины на сошник _200 Н (1), форма бороздки полуэллипсовидная (6). Данная классификация сошников является более общей, чем классификация других авторов (6, 7). Она способствует более глубокому решению задач синтеза, анализа сошников, изучения, прогнозирования, поиска, хранения и переработки информации с применением современных компьютеров.

Предлагаемый нами двухдисковый сошник, в соответствии с рис. 1, состоит из корпуса 1 с отверстиями 2 и болтами 3 для крепления к поводку посевной машины, двух плоских (левого и правого) дисков 4 с закрепленными на них ребордами-бороздкообразователями 5. Диски 4 расположены вертикально и параллельно один другому и направлению движения сошника. Кроме того, они установлены с нулевым углом атаки. В задней части корпуса 1 закреплены оси 6. На осях 6 установлены диски 4 с ребордами-бороздкообразователями 5. На корпусе 1 закреплена пластина 7, на которой установлен семянаправитель 8. Двухдисковый сошник работает следующим образом. Корпус 1 сошника присоединяют к поводку сеялки с помощью отверстий 2 и крепежных болтов 3. Рабочие диски 4 с ребордами-бороздкообразователями 5 установлены на осях 6 с углами атаки и крена 0°. Диски 4, двигаясь в почве, разрезают ее, а также пожнивные и растительные остатки, а затем реборды-бороздкообразователи 5 выдавливают бороздки с правой стороны правого диска 4 и с левой стороны левого диска 4. В образованные бороздки 9 укладываются семена 10, например травяных культур, поступающих под действием воздушного потока по семянаправителю 8, в бороздки 9. Семена 10, находящиеся в бороздке, заделываются загортачами [8,9].

Рис. 1. Конструктивно-технологическая схема двухдискового сошника

с нулевым углом атаки дисков с внешними односторонними

усеченно-коническими ребордами-бороздкообразователями:

1- корпус сошника; 2 - отверстия; 3 - болты; 4 - диски;

5 - реборды-бороздкообразователи; 6 - оси; 7 - пластина;

8 - семянаправитель; 9 - бороздка; 10 - семена; 11 - щель

Диск 4 с ребордой-бороздообразователем 5 работает следующим образом. Плоская часть диска 4 разрезает почвенные и растительные остатки, почву, образуя щель 11, в соответствии с рис. 2. По этой щели 11 к семенам подтягивается влага. Реборда-бороздообразователь 5 ограничивает глубину заделки семян, а также при выдавливании бороздки уплотняет ее дно и боковую стенку бороздки, например, с правой стороны правого диска.

Рис. 2. Зависимость ширины бороздки от скорости движения и давления на двухдисковый сошник и с нулевым углом атаки дисков с внешними усеченно-коническими ребордами-бороздообразователями

Установка рабочих дисков 5 с углом атаки и крена 0° на двухдисковом сошнике позволяет уменьшить до минимума отброс почвы в стороны от диска с ребордами. В процессе работы дисков 4 с ребордами-бороздкообразователями 5 происходит одновременно выдавливание бороздок, уплотнение их, а также ограничение глубины заделки семянпри работе предлагаемого сошника. Установка дисков 4 с углом атаки 0° позволяет работать на скоростях движения сеялок 3-4 м/с и более. При этом уменьшать до минимума отброс почвы в стороны. Это позволяет произвести расстановку сошников в один ряд с расстоянием между рядками семян 125 м и менее. Щель 11, образованная диском 4 в почве, позволяет подтянуть влагу к уплотненному ребордой-бороздообразователем 5 полуэллипсовидному уплотнению. Реборды-бороздообразователи должны coздавать плотность 1,2-1,25 г/см3 в почве на глубине заделки семян, согласно агротехническим требованиям [10]. Установка дисков 4 с нулевым углом атаки на двухдисковом сошнике позволяет уменьшить тяговое сопротивление сошников и улучшить равномерность глубины заделки семян при работе на скоростях 3-4 м/с. Расстановка предлагаемых нами двухдисковых сошников позволит значительно уменьшить длину посевной машины, а у навесных сеялок уменьшить нагрузку на навесную систему трактора [11].

Из графика на рис. 2 видно, что с увеличением скорости движения двухдискового сошника ширина бороздки увеличивается почти прямопропорционально скорости до его значения в 3,4 м/с. Затем увеличение ширины бороздки замедляется при скорости 3,4 м/с до 4 м/с. Это объясняется тем, что ширина реборды-бороздообразователя имеет определенную ширину и после того, как усеченно-коническая часть реборды полностью заглубляется, увеличение ширины бороздки прекращается. В проведенных нами лабораторно-полевых исследованиях ширина бороздки за правыми и левыми дисками была не более 0,05 м. Это дает возможность предполагать, что расстановка дисков на корпусе сошника с предлагаемыми ребордами-бороздообразователями может осуществляться с междурядием, близким к 0,1 м, вместо существующего в настоящее время расстояния между соседними рядками 0,125 м у всех посевных машин.

Это предложение подтверждается видом на опытную делянку, показанную на рис. 3. На нем видно, что почва между правым и левым дисками двух соседних сошников имеет запас необработанной почвы после прохода модернизированной сеялки на скорости 4 м/с. На рис. 3 видно, что при скорости движения МТА (трактор Т-25А+модернизированная селекционная сеялка с двухдисковыми сошниками и нулевым углом атаки дисков с внешними усеченно-коническими ребордами-бороздообразователями) заброс почвы на соседние бороздки отсутствует. Поле после прохода машинно-тракторного агрегата остается ровным. Все экспериментальные двухдисковые сошники заделывают семена на одинаковую глубину.

Рис. 3. Вид на опытную делянку после прохода трактора Т-25 с модернизированной селекционной сеялкой с экспериментальными двухдисковыми сошниками, расставленными в один ряд с расстоянием между соседними рядками 0,125 м и скоростью движения 4 м/с

Заключение

Недостатками современных двухдисковых сошников является наличие у дисков угла атаки, что приводит при посеве к отбросу почвы, забрасыванию соседних бороздок с семенами, а в связи с этим неравномерной глубине заделки семян. Кроме того, наличие угла атаки приводит к увеличению тягового сопротивления, а также расстановке двухдисковых сошников в 2 ряда на посевных машинах.

Нами разработана новая классификация двухдисковых сошников, которая позволяет применить цифровое кодирование многообразия их признаков и свойств, а также применять персональные компьютеры для поиска, хранения и переработки информации по ним.

На основании структурно-морфологической классификации предложена новая конструктивно-технологическая схема двухдискового сошника с нулевым углом атаки дисков с внешними усеченно-конусными реборами-бороздообразователями для двухстрочного рядового посева травяных и зерновых культур.

В результате проведенных лабораторно-полевых исследований установлено, что с увеличением скорости до 4 м/с и давлением винтовых пружин на двухдисковый сошник до 200Н ширина раскрываемой борозды изменяется вначале прямолинейно, а после V=3,4 м/с ее рост замедляется, а затем до V=4 м/с имеет постоянную величину.

Экспериментальные двухдисковые сошники с междурядьем 0,125 м были установлены на модернизированную селекционную сеялку в один ряд, и при агрегатировании ее со скоростью 4 м/с на опытном поле учебного полигона не было обнаружено забрасывания почвы на соседние рядки, а ширна бороздок, открываемых правым и левым дисками с усеченно-коническими ребордами-бороздообразователями, не превышала 0,05 м.

Литература

1. Исследование двухдисковой сошниковой группы на посеве зерновых культур / В.Р. Петровец [и др.] // Вестник БГСХА. - 2009. - №2. - С. 151-156.

2. Петровец, В.Р. Обзор и исследование одно- и двухсрочных современных дисковых сошников / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, С.В. Авсюкевич // Вестник БГСХА. - 2009. - №1. - С. 152-158.

3. Петровец, В.Р. Перспективные направления в развитии механизации обработки почвы и посева зерновых культур / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, С.В. Авсюкевич // Вестник БГСХА. - 2007. - №3. - С. 142-149.

4. Бочаров, Ю.А. Структурно-морфологическая классификация кузнечно-штамповочных машин / Ю.А. Бочаров // Кузнечно-штамповочное производство. - 1974. - №11. - С. 11-15.

5. Петровец, В.Р. Структурно-морфологическая классификация сошников для внесения основной дозы минеральных удобрений и посева зерновых культур: сб. тр. БСХА / В.Р. Петровец. - Горки, 1976. - С. 55-58.

6. Оганесян, К.Г. Исследование сошников туковысевающих машин / К.Г. Оганесян. - Ереван, 1968. - 16 с.

7. Вагин, Ю.Т. Изыскание, разработка и исследование сошника для посева по свежевспаханной почве / Ю.Т. Вагин. - Горки, 1972. - 17 с.

8. Двухдисковый сошник: пат. 5026 Респ. Беларусь, МПК 7 А 01 С 7/00 / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, Н.И. Дудко, С.В. Авсюкевич; заявитель Белорусская государственная сельскохозяйственная академия. - № u200708654 заявл. 04.12.07; опубл. 12.11.08 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2007. - №3. - С. 156.

9. Двухдисковый четырехстрочный сошник: пат. 5803 Респ. Беларусь, МПК 7 А 01 С 7/00 / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, Н.И. Дудко, С.В. Авсюкевич; заявитель учреждение образования «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия». - № u200708654 заявл. 06.10.08; опубл. 16.04.09 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2008. - №4. - С. 192.

10. Подготовка и работа посевных агрегатов: пособие / В.Р. Петровец [и др.]. - Горки: УО БГСХА, 2012. - 44 с.

11. Петровец, В.Р. Технологии и машины для посева зерновых культур: лекция / В.Р. Петровец, Н.В. Чайчиц, С.В. Авсюкевич. - Горки, 2008. -20 с.

12. Исследование двухдискового сошника с минимальным углом атаки / В.Р. Петровец [и др.] // Научный поиск молодежи ХХI века: материалы Х Междунар. науч. конф. студентов и магистрантов, Горки, 2009 г. - Горки, 2009. - С 31-34.

Размещено на Allbest.ru