Оценка адаптивности ячеек высевающего диска с проточкой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка адаптивности ячеек высевающего диска с проточкой

С.Н. Кобченко

Аннотация

Определена длина ячейки дискового механического аппарата с учетом кольцевой проточки под выталкиватель. Выполнена оценка влияния ширины проточки на адаптацию ячейки к размерам семян. Приведены расчетные зависимости между длиной ячейки, шириной проточки диска, размерами семян и геометрическими параметрами ячейки.

Ключевые слова: точный высев, длина ячейки высевающего диска с проточкой, семена, адаптация. ячейка дисковой кольцевой геометрический

Механические аппараты с вертикальными ячеистыми дисками остаются достаточно простыми дозаторами семян различной формы. Разнообразие форм и размеров семян сельскохозяйственных культур делает задачу создания аппарата точного высева достаточно сложной. Если в ячейках диска размещается более одного семени, это приводит к нарушению точности высева. Количество высеянных по два и более семени одной ячейкой достигает 8…11% [1.- С.10]. Нарушения возникают, в том числе, из-за неточной адаптации геометрических параметров ячеек к высеваемым семенам.

Определение размеров ячеек высевающего диска необходимо проводить с учетом их конструктивной особенности - кольцевой проточки под выталкиватель семян, выполняемой по оси ячеек. Проточка фактически увеличивает длину и объем ячейки. При обосновании длины ячейки высевающего диска, исходя из геометрических размеров семян [1.- С.11, 2], рассматривается условие размещения в ячейке одного семени максимального и неразмещение двух семян минимальных размеров

а ? L < 2·c , (1)

где a, c - максимальный и минимальный размер семени, м; L - длина ячейки, м.

Фактическая длина ячейки в диске с проточкой превышает расчетную, что способствует заполнению ячеек двумя и более семенами. На рисунке 1 представлен вид сверху на цилиндрическую ячейку с проточкой.

Пусть длина ячейки с центром 0 обоснована с учетом условия (1) и равна диаметру ячейки D. По оси ячейки выполнена проточка шириной t. Форма семян - эллипсоид со средними размерами а > b > с. Для параметров ячейки и размеров семян выполняется соотношение 0 < t < c < D. Размещение двух мелких семян на длине ячейки не должно иметь место, но длина ячейки фактически увеличилась из-за наличия проточки и два семени с центрами 01 и 02 на длине L1 разместились. Семена расположены параллельно образующей цилиндрической части ячейки своими размерами а1 , а2, причем а1 , а2 < Н, где Н - глубина ячейки (на рисунке 1 не показана). На рисунке 1 семена имеют вид эллипсов с осями b1 , с1 и b2 , с2 .

Найдем фактическую длину L1 ячейки, обусловленную наличием проточки шириной t. Фактическая длина ячейки превысит диаметр ячейки на сумму смещений семян в проточку диска

L1 = D + h1 + h2 , (2)

где h1, h2 - смещение первого и второго семени соответственно в проточку диска, м.

Определим смещение первого семени: h1 = BА = BF ? АF.

Величину BF определим из выражения BF = b1 / 2 - Xм , где Xм - координата точки М по оси Х, м. Величину Xм выразим из канонического уравнения эллипса, которое в нашем случае примет вид .

С учетом YM = t / 2 , где YM - координата точки М по оси Y, м, из канонического уравнения эллипса . С учетом этого, .

Величину AF находим как высоту сегмента MNAM [3]. Введём обозначение: угол МОF = в, тогда AF = (D / 2)•(1 - cosв). Из Д МОF: sinв = t / D. Так как , то .

Рисунок 1 - Схема размещения семян в цилиндрической ячейке с проточкой

С учетом найденных значений BF и AF

.

Провели расчеты по определению смещения второго семени с центром 02 аналогичные расчетам для первого семени

.

Смещение первого семени в проточку больше чем второго, при прочих равных условиях. Длина ячейки L1 будет максимальной при размещении обоих семян по варианту семени с центром 01. Длина ячейки L1 будет минимальной при размещении обоих семян по варианту семени с центром 02. Для произвольного семени с размерами «b», «с» из высеваемой партии семян и смещением h в проточку формула (2) примет вид

. (3)

Максимальная фактическая длина L1max ячейки с проточкой

.

Минимальная фактическая длина L1 min ячейки с проточкой

.

Среднее значение длины L1 = (L1max + L1 min ) / 2 ячейки с проточкой

. (4)

При известных размерах семян и D формула (4) позволяет определить фактическую длину ячейки в зависимости от ширины проточки.

Если семена имеют шаровидную форму с параметрами а = b = с = d, то формула (4) примет вид

, (5)

где d - диаметр семени, м.

При неблагоприятных сочетаниях размеров (dmin , tmax) согласно нашему расчёту превышение фактической длины L1 ячейки над размером D может достигать 40%, что способствует заполнению ячейки двумя семенами. На рисунке 2 показан вид зависимости фактической длины L1 ячейки от ширины проточки и размера семян, построенной по формуле (3) при D = 5,1 мм.

Из формулы (5) следует, что при d = D и любой ширине t длина ячейки, определенная с учетом проточки, не будет превышать длины ячейки, обоснованной без учета проточки, L = D. При отсутствии проточки и размерах d < D, длина ячейки L = D. Если, как в нашем случае, проточку из конструкции исключить невозможно, то размер t необходимо снизить до минимума, используя выталкиватель семян минимально возможной толщины. В проточку не должно западать самое мелкое семя. При распределении d по нормальному закону, d = М ± 3•у, где М, у - математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение d соответственно. Максимальное значение t < М - 3•у.

Рисунок 2 - Поверхность отклика фактической длины L1 ячейки от ширины проточки t и размера d семян

Использование выровненного посевного материала с размерами d ? D снизит L1 практически до величины D и отрицательное влияние проточки сведется к минимуму. Выравненность размеров семян можно обеспечить калибровкой семян или их дражированием. Но это требует дополнительных материальных затрат, кроме того, сужение размерного диапазона фракции семян при калибровке приведет к непродуктивному отходу семенного материала.

Более рациональный путь - при разработке новых и модернизации имеющихся дисковых высевающих аппаратов с цилиндрическими ячейками и проточкой под выталкиватель, обоснованную длину ячеек, например из условия (1), корректировать в сторону уменьшения на величину 2·h.

Выводы. В высевающих аппаратах кольцевая проточка диска под выталкиватель увеличивает фактическую длину ячеек в сравнении с диском без проточки. Увеличение длины может достигать 40%, что способствует заполнению ячеек двумя семенами и нарушению качества работы. Использование зависимостей (2) - (5) при определении размерных параметров ячеек высевающих дисков с проточкой позволит с высокой точностью адаптировать ячейки к семенам. Это обеспечит их стабильное заполнение одиночными семенами и повысит точности высева.

Список использованных источников

1 Курындин, А.В. Обоснование параметров высевающего диска / А.В. Курындин, А.К. Нанаенко // Техника в сельском хозяйстве. - 1999. - №4. - С.10-12.

2 Бузенков, Г. М. Машины для посева сельскохозяйственных культур / Г. М. Бузенков, С.А. Ма. - М. : Машиностроение, 1976. - С. 184.

3 Бронштейн, И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. - 13-е изд. испр. - М. : Наука, 1986. - С. 185.

Размещено на Allbest.ru