Обоснование параметров пневмомеханической высевающей системы, обеспечивающей равномерное распределение семян зерновых культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ВЫСЕВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ РАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Красильников Евгений Владимирович

Омск 2009

Работа выполнена на в Сибирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства а период с 2004 до 2009 гг.

Научный руководитель: кандидат технических наук А.А. Кем

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ доктор технических наук, профессор Б.Д. Докин

кандидат технических наук С.Г. Щукин

Ведущая организация: Алтайский государственный аграрный университет

Защита состоится «23» апреля 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета № ДМ 006.059.01 в Новосибирском аграрном университете по адресу: 630039,, г. Новосибирск, ул. Добролюбова 160. .

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета: 63501, Новосибирская обл., РП Краснообск - 1, а/я 460 при ГНУ СибИМЭ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Автореферат разослан «20» марта 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета д.т.н. _________________ В.С. Нестяк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наукой и практикой доказано, чтобы получить высокий урожай, необходимо добиться не максимального количества растений на единице площади, а оптимального по густоте и равномерности размещения растений по площади питания. При неравномерном размещении по посевной площади многие растения оказываются в условиях жесточайшей конкуренции с самых ранних этапов развития. Это приводит к снижению полевой всхожести семян и продуктивности растений. На равномерность распределения семян основное влияние оказывают высевающая система и сошниковая группа посевной машины.

В западной Сибири посев зерновых культур производится зернотуковыми и зерновыми - стерневыми сеялками отечественного производства, а также зарубежными посевными машинами. Зерновые сеялки имеют различные высевающие системы, которые не в полной мере отвечают предъявляемым агротребованиям к качеству посева. Основные способы посева, осуществляемые этими сеялками - рядовой и полосной. Изучению вопросов распределению семян по площади питания и созданию сошников и сеялок для подпочвенного разбросного посева посвящены работы В. Ф. Грищенко, В.А., Синягина И.И., Домрачева, Е.П. Огрызкова, М. К. Малева, Н. И. Любушко, Кема А.А., Шевченко А.Г., Докина Б.Д., Михальцова Е.М. и других авторов. Исследования, показывают, что при различных способах посева, наибольшая урожайность достигается при разбросном способе посева.

Анализ предшествующих исследований, позволяет заключить, что резервом повышения продуктивности возделываемых зерновых культур является применение подпочвенно-разбросного безрядкового способа посева. Преимущество данного способа перед другими заключается в том, что равномерное распределение растений по площади, обеспечивает равное освещение, питание и увлажнение, практически исключается конкурентная борьба внутри вида, что обеспечивает более полную реализацию генетического потенциала каждого растения, снижая общую засорённость посевов и гербицидную нагрузку на ландшафт.

Существующие посевные машины для подпочвенно-разбросного посева ещё не получили широкого распространения из-за того, что не в полной мере соответствуют агротехническим требованиям предъявляемым к подпочвенно-разбросному посеву.

Цель работы - совершенствование элементов высевающей системы с целью увеличения равномерности распределения семян по площади питания с применением пневмомеханической подачи.

Объект исследования - технологический процесс посева зерновых с пневмомеханической подачей семян.

Предмет исследования - закономерности взаимодействия семян зерновых с рабочими поверхностями пневмомеханической высевающей системы. пневмомеханический высевающий зерновые семена

Методы исследований.

Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, аэродинамики, математики и статистики.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях на основе общепринятых и частных методик, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием методов статистики на ЭВМ.

Достоверность результатов работы подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, использованием современных методов и технических средств исследований, а также оценкой результов многофакторного эксперимента

Научную новизну представляют.

Закономерности и зависимости, описывающие движение семян в системе: семяпровод - воздушный поток - лаповый сошник - распределитель семян - почва.

Регрессионные модели процесса распределения семян по длине и ширине полосы позволяющие прогнозировать качество распределения семян в зависимости от параметров пневмомеханической высевающей системы и режимов работы посевного агрегата в целом.

Рациональные конструктивные параметры и режимы работы применяемой пневмомеханической высевающей системы, позволяющие равномерно распределять семена по площади питания.

Практическая значимость. Результаты теоретических и экспериментальных исследований получили практическую реализацию в совершенствовании посева зерновых культур подпочвенно-разбросным способом. Новизна решений подтверждена патентом РФ на полезную модель №2007100264/17 от 17.07.2007г.

Посев зерновых сеялкой с экспериментальной пневмомеханической высевающей системой обеспечивает равномерность распределение семян вдоль полосы К_рд до 75% и по ширине полосы К_рш до 76%.

Внедрение. Усовершенствованная сеялка - культиватор СКП - 2,1 с пневмомеханической высевающей системой и установленными распределителями семян внутри подлапового пространства сошника с шириной захвата 280 мм в 2007 - 2008 году прошла производственную проверку на опытном поле ОПХ СибМИС Таврического района Омской области.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались: на международной конференции молодых ученых СибИМЭ (г. Новосибирск - 2006); на международных конференциях молодых ученых СибНИИСХ (г. Омск - 2006, 2007,2008 гг); на международной научной конференции посвящённой информационным технологиям и информационным измерительным приборам в исследовании сельскохозяйственных процессов, СибФТИ (г. Новосибирск - 2006); на международной научно-практической конференции посвященной 100 - летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А.И. Селиванова (г. Новосибирск - 2008 г).

Работа выполнена в период 2004-2008гг в отделе механизации Сибирского НИИ сельского хозяйства.

Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работы, опубликованы в 11 научных публикациях в трудах СибНИИСХоза, СибИМЭ, СибФТИ, Красноярского НИИСХ, Якутского НИИСХ, ОМГАУ, а также в двух периодических научных изданиях - журнале «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки» и «Достижение науки и техники АПК».

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений.

Работа содержит 156 раниц машинописного текста, 11 таблиц, 56рисунков и 6 приложений. Список использованной литературы включает 116 наименований, в том числе 4 иностранных источника.

На защиту выносятся.

Принципиальная технологическая схема посевной машины с пневмомеханической высевающей системой для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур.

Выявленные закономерности и зависимости, описывающие движение семян в пневмомеханической высевающей системе.

Регрессионные математические модели пневмомеханической подачи и распределения семян по площади питания.

Рациональные конструктивные параметры пневмомеханической высевающей системы и режимы работы посевного агрегата при посеве зерновых культур подпочвенно-разбросным способом.

Результаты лабораторно-полевых исследований и экономическое обоснование применения экспериментальной машины с пневмомеханической высевающей системой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении приведена актуальность и обоснование направления исследования, изложены научные положения, выносимые на защиту, и их основные позиции.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены зональные почвенно-климатические условия, приведены основные агротехнические требования к посеву зерновых, проведён анализ работы перспективных конструкций посевных машин, и анализ способов посева зерновых культур.

В результате анализа технических решений посева зерновых культур нами было установлено, что одним из перспективных способов посева является подпочвенно-разбросной, но сеялки для сплошного подпочвенного посева в настоящее время не получили широкого распространения из-за ряда недостатков конструктивного и технологического характера. Основной недостаток современных конструкций - это низкое качество распределения семян. В связи с этим, нами была сформулирована рабочая гипотеза согласно которой - использование лапового сошника оснащённого пассивным распределителем семян, с применением пневмомеханической подачи посевного материала в сошник, позволит повысить равномерность распределения семян, полевую всхожесть и соответственно урожайность.

Проведенный анализ позволил сформулировать цель исследований - повышение урожайности зерновых культур, за счёт увеличения равномерности распределения семян по площади питания, при помощи пневмомеханической высевающей системы. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить закономерности, определяющие процесс пневмомеханического высева семян и влияние его режимов на равномерность их размещения по площади питания.

2. Обосновать параметры высевающей системы, обеспечивающей равномерное распределение посевного материала по площади питания.

3. Определить качество работы усовершенствованной посевной машины и экономическую эффективность её применения.

Во второй главе «Теоретические исследования процесса распределения семян с применением пневмомеханической подачи посевного материала в подсошниковое пространство» предложена и теоретически обоснована технологическая схема работы высевающей системы для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур с использованием пневмомеханического высева (рисунок 1). Система для разбросного посева зерновых культур включает высевающий аппарат 1, семяпровод 2, источник избыточного давления воздуха (вентилятор) 3, стрельчатую лапу 4, пассивный распределитель 5 установленный в подлаповом пространстве, прикатывающий каток 6.

Эта система высева работает следующим образом. Семена из бункера, с катушечным высевающим аппаратом 1 подаются в семяпровод 2, и часть пути проходят под действием силы тяжести и сопротивления воздуха, затем, достигая уровня нижней части семяпровода, они попадают в воздушный поток, нагнетаемый вентилятором 3, приобретая дополнительную кинетическую энергию. Входя в подсошниковое пространство лапы 4 семена падают на поверхность распределителя 5 и в момент удара они имеют достаточную скорость, чтобы достичь любой точки подсошникового пространства, благодаря чему, способны равномерно его заполнить. После прохождения стрельчатой лапы, приподнятый слой почвы засыпает высеянные на заданную глубину семена. Идущие следом катки 6, прикатывают и выравнивают дневную поверхность почвы.



Рисунок 1 Конструктивно-технологическая схема пневмомеханической высевающей системы для подпочвенного разбросного посева зерновых культур

Качество работы посевной машины с пневмомеханической высевающей системой зависит от правильности определения её конструктивных параметров и выбора режимов её работы.

В теоретическом исследование движения зерна в системе семяпровод - распределитель - сошник - почва; в условиях пневмомеханической подачи, учтены следующие варьируемые величины: скорость воздушного потока подающегося в семяпровод -с, м/с; форма и размеры распределителя, диаметр воздухопроводящей трубки -d, мм и месторасположение её по высоте семяпровода -H, мм; угол подвода воздушного потока б, град. и расход зерна в единицу времени -Q,шт/с.

Исследования движения зерна осуществлялось с учетом изменения условий его движения на четырёх участках, которые представлены на рисунке 2.



Рисунок 2 Схема движения зерна в пневмомеханической высевающей системе: I - свободное движение зерна в семяпроводе; II - движение зерна в зоне воздушного потока; II - движение зерна в подсошниковом пространстве; IV - распределение зерна по семенному ложу

В зоне I - при свободном движении зерна в семяпроводе уравнение движения семени, с учётом силы сопротивления воздуха, выглядит следующим образом:

(1)

где k - сила сопротивления воздуха приходящаяся на единицу массы;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

e - основание натурального логарифма.

Семена движутся без соударений, лишь на ограниченных участках, так как семяпровод имеет изгибы. При ударе зерна о поверхность семяпровода, выполняется работа, вызывающая деформацию зерна, и работа по преодолению силы трения. Поэтому при расчетах использовалась теорема об изменении количества движения:

, (2)

Было принято условие допущение, что зерно после удара не отскочит, а начнёт скатываться или скользить по поверхности семяпровода (рисунок 3).

Рисунок 3 Схема перемещения зерна по наклонной поверхности семяпровода

Поэтому реакция связи R имеет две составляющие: нормальную N, и тангенциальную, то есть силу трения F_тр.

Зерно на данном этапе своего пути испытывает действие следующих сил:

- сила тяжести G = (0, 0, - mg);

- нормальная составляющая силы реакции ;

- сила трения ;

- сила сопротивления воздуха .

Основное уравнение динамики для несвободно движущегося зерна, будет иметь вид:

_, (3)

Используя множитель Лагранжа , получаем схему расчёта скорости зерна соответствующее уравнению (3), при скольжении в следующем виде:

 (4)

где f - коэффициент трения,

m - масса зерна, кг.

При рассмотрении движении зерна, в зоне II - воздушного потока, закон движения можно описать следующей системой дифференциальных уравнений:

(5)

где V_x, V_y, V_z - проекции скоростей зерна на оси координат, м/с;

, , -коэффициенты, учитывающие изменения направления воздушного потока (начальные их значения = = =1);

Систему (5) дополним следующими начальными уравнениями:

(6)

где - проекции скорости зерна движущихся в семяпроводе под действием воздушного потока.

С учетом уравнений (5) и начальными условиями (6) получим разностную схему первого порядка для расчёта скорости зерна в данной зоне:

(7)

На движущееся зерно, на данном участке, действуют следующие силы:

- сила тяжести ,

- сила инерции ,

- сила реакции ,

- сила трения ,

- сила воздушного потока в семяпроводе ,

где - координаты движущегося зерна,

- скорость зерна.

Дифференциальные уравнения движения зерна по внутренней поверхности семяпровода можно представить в следующем виде, на этом участке:

(8)

где - коэффициент трения качения;

- масса зерна, кг;

R - величина характеризующая силу реакции поверхности, направленную вдоль нормали.

При рассмотрении движения зерна в зоне III - подлапового пространства, необходимо учитывать условие ограничения поверхностью сошника и распределителя.

Попадая в сошник, семена ударяются о поверхность распределителя. Чтобы равномерно заполнить подлаповое пространство семена, должны двигаться согласно схеме, представленной на рисунке 4

Рисунок 4 Схема полёта зерновки в подлаповом пространстве после удара о поверхность распределителя

где g - ускорение свободного падения, м/с²;

d - горизонтальная составляющая траектории полёта зерна, м;

h - высота падения зерновки, после соударения с распределителем, м;

V₁ - скорость зерновки в момент начала удара о распределитель, м/с;

V₂ - скорость зерновки после удара о поверхность распределителя, м/с.

V_1n, V_2n, - нормальные составляющие скорости, в начале и в конце удара, м/с;

V_1ф, V_2ф, - тангенциальные составляющие скорости, в начале и в конце удара, м/с;

в - угол между вектором скорости V₁ и нормалью к поверхности, распределителя, град;

г - угол образованный вектором скорости V₂ и нормалью к поверхности распределителя, град;

б - угол образованный вектором скорости V₂ и горизонтальной плоскостью, град;

ц - угол образованный поверхностью распределителя и горизонтальной плоскостью, град.

Скорость, которой будет обладать зерновка, после соударения с поверхностью распределителя, для перемещения на расстояние d, при высоте удара h, от опорной поверхности стрельчатой лапы определяется по формуле.

, (9)

Выразив угол б через известный параметр ц, с учетом что угол в = ц, получаем формулу для расчёта необходимой скорости полёта зерна после соударения с поверхностью распределителя:

, (10)

Пользуясь известными зависимостями, через V₂ находим:

, (11)

где k - коэффициент восстановления скорости зерна после удара.

Зная скорость зерна после удара о поверхность распределителя, можно определить конструктивные параметры воздушной подачи, чтобы добиться равномерного распределения семян, и заданной ширины рассева 2d.

Рассмотрим движение зерна в зоне IV - движение зерна у поверхности почвы.

Математическое ожидание времени вылета одной зерновки равна:

(12)

где - расход зерна, шт/с.

Для обеспечения нужной средней нормы высева семян (N = 350 шт/м²) нужно выбрать значение параметра из следующего соотношения:

, (13)

где 2B - ширина свободного подлапового пространства,

V - скорость движения сеялки, м/с;

N - норма высева, шт/м².

На основе теоретических исследований по определению расположения семян в зависимости от параметров и режимов работы элементов пневмомеханической высевающей системы была разработана программа написанная на языке Visual Basic.6.0, позволяющая определять равномерность распределения семян по площади питания.

На рисунках 5 - 7. представлены теоретические зависимости равномерности распределения семян по длине К_рд и ширине К_рш полосы от высоты подвода воздушного потока Н; скорости воздушного потока подающегося в семяпровод с; угла подвода воздушного потока к семяпроводу б; диаметра воздухопровода d.



а. б.

Рисунок 5 Поверхность отклика: К_р = f(Н, с), б = 15⁰; d = 13 мм; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с). а - вдоль полосы, б - по ширине полосы

Поверхности отклика зависимости К_рд = f(Н, с) и К_рш = f(Н, с) показывают, что максимально высокая равномерность по длине полосы К_рд достигается при высоте подведения воздушного потока от 50 до 400 мм относительно выходного конца семяпровода в зависимости от изменения скорости воздуха поступающего в семяпровод. Максимальная равномерность по ширине К_рш полосы достигается при изменении высоты подвода от 300 до 600 мм.

а. б.

Рисунок 6 Поверхность отклика: К_р = f(d, с), Н =350 мм; б = 15⁰; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с). а - вдоль полосы, б - по ширине полосы

При вариации диаметра воздухопровода наблюдаются пиковые области при значениях 13 мм. и диапазоне значений 20…25 мм, достигается максимальная равномерность распределения семян по площади.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

а. б

Рисунок 7 Поверхность отклика: К_р = f(б, с), Н =350 мм; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с); d = 13 мм. а - вдоль полосы, б - по ширине полосы

При подведении воздушного потока к семяпроводу под углом б = 15⁰ достигается наибольшая равномерность распределения семян как вдоль К_рд так и по ширине полосы К_рш при любой скорости воздушного потока.

Анализ зависимости равномерности распределения К_р от расхода зерна и скорости движения посевного агрегата при фиксированных значениях остальных рабочих параметров пневмомеханической высевающей системы показал, что изменение расхода зерна и скорость движения агрегата не оказывает существенного влияния на равномерность распределения по длине и ширине полосы рассева.

В результате теоретического исследования движения зерна в условии пневмомеханической подачи теоретически найдены рациональные значения конструктивных параметров: диаметр воздухопровода d =13 мм; угол подвода воздушного потока к семяпроводу б=15⁰. Определены диапазоны варьирования конструктивных параметров: высоты подвода воздушного потока относительно оси семяпровода Н от 50 до 600 мм; скорости воздушного потока подающегося в семяпровод (при d=13 мм) с от 21 до 32 м/с. Влияние технологических параметров работы высевающей системы: расход зерна Q и скорость движения агрегата V была рассмотрена при проведении лабораторно-полевых исследованиях.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа, общая и частные методики экспериментальных исследований, с описанием оборудования, применяемого в лабораторных и полевых исследованиях.

Программа исследований предусматривала:

1) изучение процесса движения потока семян в условии пневмомеханической подачи с определением конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи посевного материала;

2) изучение влияния режимов и рабочих параметров пневмомеханической высевающей системы на распределение семян по длине и ширине подсошникового пространства в лабораторных и полевых условиях.

3) проведение сравнительных лабораторно-полевых исследований посевной машины с пневмомеханической высевающей системой.

Обработка полученных результатов осуществлялась на ЭВМ с использованием специализированных статистических программ.

Перед началом лабораторных исследований, с учетом теоретических расчетов был составлен план эксперимента (таблица 1), с помощью которого появляется возможность выявить влияние четырёх факторов на равномерное распределение семян по длине К_рд и ширине К_рш полосы рассева.

Так как в теоретических расчетах принималась скорость воздушного потока поступающего в семяпровод, то при проведении экспериментальных исследований был сделан перерасчёт на скорость установившегося потока в семяпроводе для принятого значения диаметра воздухопровода d = 13 мм и угла подачи воздушного потока к семяпроводу б =15^о.

Таблица 1

Уровни варьирования факторов

Фактор	Высота подведения воздушного потока Н, мм	Скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе С, м/с	Скорость движения агрегата V, км/ч /м/с	Норма высева N, млн. шт/га
Кодированное обозначение	X1	X2	X3	X4
Основной уровень	600	13	5,4/1,5	3,5
Интервал варьирования	250	1	1,8/0,5	1
Верхний уровень	850	14	7,2/2	4,5
Нижний уровень	350	12	3,6/1	2,5
Звёздная точка	1100	15	9/2,5	5,5
Звёздная точка	100	11	1,8/0,5	1,5

Лабораторные исследования проводились на лабораторных установках позволяющих имитировать посев зерновых культур в реальных условиях, таких как: имитационный стенд с движущейся липкой лентой и почвенного канала, для поиска рациональных значений конструктивно-технологических параметров оказывающих влияние на равномерность распределения семян.

Закладка полевых опытов проводилась для определения влияния типа высевающих систем обеспечивающих различные способы посева (рядовой, полосной, разбросной), на урожайность зерновых культур, при разных приемах предпосевной обработки, на полях СибМИС.

Оценка результатов полевых исследований осуществлялась по общепринятой методике ОСТ 10.5.1-2000 «Машины посевные. Программа и методы испытаний».

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представлены основные результаты лабораторных и полевых экспериментов, дан их анализ. Перед началом экспериментальных исследований, был составлен план многофакторного эксперимента.

Лабораторные опыты показали, что наименьшая равномерность достигается при работе серийного сошника сеялки СЗС - 6/12 и составляет 49,27% и 51,59% по длине и ширине полосы соответственно (рисунок 8).

Рисунок 8 График зависимости равномерности распределения семян, по длине и ширине полосы, от способов посева, в условиях почвенного канала:

1 - рядовой посев сошником без распределителя (СЗС - 6/12);

2 - полосной посев сошником с распределителем (контроль);

3 - разбросной посев с вводом пневмоподачи в верхней части семяпровода (эксперимент);

4 - разбросной посев с вводом пневмоподачи в средней части семяпровода (эксперимент);

5 - разбросной посев с вводом пневмоподачи в нижней части семяпровода (эксперимент)

Как видно из графика, посев в условии воздушного потока подведённого в среднюю и нижнюю части семяпровода, позволил получить максимальную равномерность распределения 74-75% и 75-76% по длине и ширине полосы рассева соответственно.

После реализации эксперимента в лабораторных исследованиях и обработки данных, были получены уравнения регрессии:

(14)

(15)

(16)

где К_рд - коэффициент равномерности распределения семян вдоль полосы посева, %;

К_рш - коэффициент равномерности распределения семян по ширине полосы посева, %;

Н - высота подвода воздушной подачи относительно длины семяпровода, мм;

С - скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе, м/с;

N - нормы высева, млн. шт/га;

V - скорости движения посевного агрегата, м/с;

L - ширина полосы рассева, мм.

На основании уравнений (9, 10) построены поверхности отклика - зависимости равномерности распределения по площади при различных значениях параметров работы пневмомеханической высевающей системы (рисунок 10-11).



а. б

Рисунок 9 Поверхности отклика: а - К_рд = f(C,H), V = 9 км/ч, N = 1,5 млн. шт/га; б - К_рд = f(N, V), С = 15 м/с, Н = 350 мм

а. б

Рисунок 10 Поверхности отклика: а - К_рд = f(C,H), V = 9 км/ч, N = 3,5 млн. шт/га; б - К_рд = f(N, V), С = 15 м/с, Н = 850 мм

В результате проведённых исследований установлено, что максимальная ширина засеваемой ленты L = 250 - 270 мм при использовании культиваторной лапы 280мм достигается при высоте подвода пневмоподачи Н = 350 мм, относительно выходного конца семяпровода, скорости воздушного потока в семяпроводе С = 15 м/с, скорость движения агрегата V = 7 - 9 км/ч, норме высева N = 3,5 - 5,5 млн. шт/га.

Равномерность по длине К_рд и ширине К_рш полосы при этом находится в пределах 75 - 78%.

На основании проведённых исследований был изготовлен экспериментальный образец сеялки (рисунок 11), который испытывался на полях СибМИС в тчении двух лет (2007…2008 гг)., Опыты проводились при трёхкратной повторности вариантов.

Рисунок 11 Сеялка с экспериментальной пневмомеханической высевающей системой

Результаты полевых опытов, отражающие зависимость равномерности распределения семян по площади питания от способов посева, приведёны на графике рисунка 12.

Рисунок. 12 График зависимости равномерности распределения растений, по длине и ширине полосы, от способов посева: 1 - рядовой посев сошником без распределителя (СЗС - 6/12); 2 - полосной посев сошником с распределителем (контроль); 3 - разбросной посев с пневматической подачей семян в сошник (эксперимент)

Как видно из графика 12 применение пневматической подачи семян в сошник (пневмомеханического высева) позволяет распределить семена с большей равномерностью, чем серийная машина СЗС - 6/12 и контрольный вариант с пассивным распределителем без использования пневмомеханического высева.

Урожайность, после уборки опытных делянок определялась по стандартной методике. Уборка и учет урожая осуществлялся с помощью селекционного комбайна «Сампо-500» оснащенного электронным весовым устройством. Результаты опыта приведены в таблице 2.

Таблица 2

Средняя урожайность пшеницы (т/га) в зависимости от способов посева и предпосевной обработки почвы в ОПХ «Сосновское»

Приём предпосевной обработки	Рядовой посев (СЗС - 6/12)	Полосной посев СКП-2,1 (контроль)	Разбросной посев (эксперимент)
2007г.	СКП - 2,1	1,33	1,27	1,33	НСР05 = 0,05
	БМШ	1,18	1,18	1,3
	Культиватор «Лемкен»	1,1	1,31	1,31
	ЛДГ	1,05	1,13	1,36
	Без обработки (контроль)	0,83	1,22	1,32
	Средняя урожайность	1,1	1,22	1,32
2008 г.	СКП - 2,1	1,09	0,87	1,41	НСР05 = 0,07
	БМШ	0,83	0,83	1,36
	Культиватор «Лемкен»	0,89	0,96	1,06
	ЛДГ	1,07	1,2	1,53
	Без обработки (контроль)	0,69	0,91	0,95
	Средняя урожайность	0,91	0,95	1,26
Средняя урожайностьпо годам	1,01	1,09	1,29

Анализ опытных данных показал, что на величину урожая в большей степени влияния оказывает фактор равномерность распределения т. е. способ посева, его доля составила в 63,08% и 67%, за 2007 и 2008 г.г. соответственно. Доля влияния фактора - приём предпосевной обработки, составила 21,29% и 18%. соответственно.

Применение сеялки оснащённой пневмомеханической высевающей системой позволило получить прибавку урожая 0,28 т/га (27%) в сравнении с серийной машиной (СЗС - 6/12), и 0,2 т/га (18%) в сравнении с контрольным вариантом (СКП - 2,1).

В пятой главе «Экономическая эффективность» определена экономическая эффективность сеялки с пневмомеханической высевающей системой. Расчёты экономической эффективности показали, что применение усовершенствованной сеялки с экспериментальной высевающей системой за счет повышения урожайности позволило получить годовой экономический эффект, который в сравнении с серийной сеялкой СЗС - 6/12 составил - 88483,3 руб., в сравнения с контрольным вариантом (СКП - 2,1) - 56205,28 руб.

Срок окупаемости переоборудования машины составляет 0,2 г., т. е. один посевной сезон.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате экспериментальных и теоретических исследований получены математические зависимости, определяющие степень влияния факторов, оказывающих воздействие на характер движения семян в системе: «семяпровод - воздушный поток- распределитель - почва».

2. В результате реализации многофакторного эксперимента получены регрессионные модели процесса распределения семян по длине К_рд и ширине К_рш полосы рассева показывающие, что наибольшее влияние на равномерность распределения оказывают факторы: высота подведения воздушного потока к семяпроводу H и скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе С. Такие факторы как норма высева N и скорость движения агрегата в меньшей степени влияют на изменение равномерности распределения семян.

3. В результате исследования установлены значения рациональных параметров, таких как: высота подвода воздушного потока относительно выходного конца семяпровода Н = 350 мм, скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе С = 15 м/с, угол подвода воздуха к семяпроводу б=15⁰, диаметр воздухопровода d = 13 мм, скорость движения агрегата V = 2 - 2,5 м/с, норме высева N = 3,5 - 5,5 млн. шт/га. При этом достигается максимальное значение показателей равномерности, как вдоль К_рд, так и по ширине К_рш. полосы рассева. При данных значениях обеспечивается подпочвенно-разбросной посев с шириной рассева 255 - 270 мм., при ширине захвата сошника 280 мм.

4. Применение пневмомеханической высевающей системы на базе сеялки СКП-2,1 обеспечило равномерность распределения семян К_р по длине и ширине полосы 78 и 76% соответственно. Что дало прибавку урожая на 0,28 т/га (27%) по сравнению с серийной машиной (СЗС - 6/12) и 0,2 т/га (20%) в сравнении с контрольным вариантом (СКП-2,1).

5. Применение усовершенствованной сеялки СКП-2,1 с пневмомеханической высевающей системой, позволило увеличить экономическую эффективность от её применения в сравнении с серийной машиной (СЗС - 6/12) на 748,59 руб/га. и 475,51 руб/га с сеялкой (СКП - 2,1)с пассивными распределителями семян принятой за контрольный вариант.

Годовая экономия составила 88483,34 руб. в сравнении с серийной машиной и 56205,28 руб. в сравнении с контролем.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮШИХ РАБОТАХ

1. Кем А.А. Красильников Е.В. Выбор рациональной ширины захвата стрельчатой лапы для сеялки при использовании пневматической подачи посевного материала в сошник.// Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: Тр. 2 Междунар. нуч.-практ. конф. мол. ученых (20-21 апр. 2006г.), пос. Краснообск / РАСХН. Сиб.отд-ние. Новосибирск, 2006 С. 569-573. С. 121-125.

2. Кем А.А. Красильников Е.В. Влияние параметров конструкции подвески сошника стерневой сеялки на равномерность хода по глубине// Информационные технологии системы и приборы в АПК: Ч. 1. Материалы междунар. науч.-практ. конф. «АГРОИНФО - 2006» (Новосибирск, 17 - 18 октября 2006 г.) Россельхозакадемия. Сиб. отд-ние. Новосибирск, 2006. 528 с. С. 404-409.

3. Кем А.А. Красильников Е.В. Модернизация стерневой сеялки// Совершенствование технологий, машин и оборудования в АПК: сб. науч. Тр./ ОмГАУ. - Омск, 2006г. С. 121-125.

4. Кем А.А. Красильников Е.В. Зависимость продуктивности зерновых культур от равномерности распределения семян по площади посева// Научное обеспечение отрасли растениеводства в экстремальных условиях Сибири/ Международной научно-практической. конференции, посвященной 50 - летию Красноярского НИИСХ 10-11 августа 2006г. Красноярск. Изд-во «Гротекс», 2006. С. 64-68.

5. Красильников Е.В. Жетписбаев А.Ш. Совершенствование элементов конструкции сошника для сеялки культиватора.// Молодые учёные аграрной науке: материалы междунар. конф. молодых учёных СО РАСХН / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ. Омск: ООО «Издательско-полиграфический центр Сфера, 2006. Вып. 6. с. С 194-200.

6. Красильников Е.В. Совершенствование высевающей системы стерневой сеялки.// Молодые учёные аграрной науке: материалы междунар. конф. молодых учёных СО РАСХН (г. Омск, 4 - 5 июля 2007 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИСХ. Омск: ООО «Издательско-полиграфический центр Сфера, 2007. Вып. 6. с. С 253-260.

7. Положительное решение о выдаче патента РФ на полезную модель « Пневматическая высевающая система сеялки» №2007100264/17 от 17.07.2007г.

8. Кем А.А. Красильников Е.В. Влияние параметров пневмомеханической высевающей системы на равномерность распределения семян и урожайность.// Машино-технологическое, энергетическое и сервисное обеспечение сельхозтоваропроизводителей Сибири: материалы междунар. науч. - практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рождения акад. ВАСХНИЛ А.И. Селиванова (п. Краснообск, 9-11 июня 2008 г.)/ Россельхозакадемия. Сиб. Отд-ние. ГНУ СибИМЭ. Новосибирск, 2008. 648 с. С. 464-468.

9. Кем А.А. Красильников Е.В. Обоснование систем пневмомеханического высева.// Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, №11, 2008. С. 109 - 113. С. 105-108.

10. Кем А.А Красильников Е.В. Применение пневмомеханической подачи семян при посеве зерновых культур.// Аграрная наука Сибири ХХI века (к 180-летию основания сибирской аграрной науки): Материалы междунар. научно-практич. Конференции посвященной 180-летию основания сибирской аграрной науки (г. Омск, 29-30 июля 2008 г.)/ РАСХН. Сиб. отд-ние. Омск, 2008. 272 с. С. 105- 108.

11.Кем А.А. Красильников Е.В. Обоснование системы пневмомеханического высева для безрядкового посева семян зерновых культур.//Достижение науки техники АПК, № 12, 2008. С. 53 - 54.

Размещено на Allbest.ru

...