p.g.t. Ust'-Kinel'skiy, Samara, Russian Federation
Samara, Russian Federation
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
OKSO 35.06.04 Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве
The purpose of the research is to increase the efficiency of the sowing process of an experimental selec-tive pneumatic seeding machine with a coil and pin sowing device. In order to investigate the operation of the ex-perimental coil and pin sowing device, an experimental seeding machine has been developed based on the SSNP-16 selective seeding machine. The seeds are fed from the experimental sowing device into the ejector of the pneumatic system of seed distribution of the seeding machine by means of an inclined receiving tray under the ac-tion of its own gravity. In order to ensure a stable and uniform seed supply, it is required to conduct theoretical stud-ies of the process of seed movement along the receiving tray. The path that the seeds pass from the sowing device along the receiving tray up to the ejector of the pneumatic distribution system is divided into sections where the same forces act from the beginning to the end. The initial speed of the seeds at the exit of the sowing device is tak-en based on the calculated data and is 0.07 m/s. Under the action of gravity, the seeds fall from the valve of the sowing device along an inclined path onto the inclined surface of the receiving tray. The performed calculation de-termined the path traveled by the seeds during the fall, the time of the fall and the speed at the point of contact of the seeds with the tray; this speed was 0.82 m/s. In the next section, the seeds roll along the inclined surface of the tray. At this section, the seeds are affected by gravity, the response reaction of the tray and the force of friction of the seeds with the surface of the tray. According to the calculations, the time of movement of seeds along the tray and the speed at which the seeds fall from the tray into the ejector of the pneumatic distribution system that is equal to 1.23 m/s are determined. Thus, the seeds roll down the inclined receiving tray with acceleration that ensures stable transportation; the tray tilt angle of 43 degrees is the most optimal.
seeds, seeding machine, tray, device, selective, coil and pin, sowing
Современные тенденции развития посевной сельскохозяйственной техники и в частности селекционных сеялок направлены на повышение эффективности процесса посева сельскохозяйственных культур для получения более высоких урожаев. Одним из перспективных направлений является использование в существующих селекционных сеялках новых более эффективных высевающих аппаратов, которые способны решать задачи по снижению неустойчивости высева, повышению равномерности распределения семян в рядках и обеспечению более точной нормы высева.
Исследования, проводимые в области посевной техники, показали, что большое разнообразие семян различных сельскохозяйственных культур с их физико-механическими свойствами требуют различные пути подхода в решении задач, связанных с их дозированием и высевом. В результате возникло большое количество технических решений в совершенствовании высевающих систем и высевающих аппаратов, ставших на замену традиционных высевающих аппаратов, таких как катушечно-желобчатый высевающий аппарат [1, 6, 7].
В процессе разработки и исследования работы новых по своему техническому решению высевающих аппаратов, возникает вопрос о проведении полевых экспериментальных исследований, позволяющих определить качественные и количественные показатели процесса посева семян и работы посевного агрегата в целом. При этом часто возникает вопрос адаптации экспериментального высевающего аппарата к уже существующим элементам и системам сеялок. В результате появляется задача поиска конструктивно-технологической схемы связующего звена и его теоретического обоснования [1, 6, 7].
Цель исследований – повышение эффективности процесса посева семян экспериментальной селекционной пневматической сеялкой с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом.
Задачи исследования: разработать конструктивно-технологическую схему экспериментальной пневматической сеялки с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом; провести теоретическое обоснование процесса движения семян от экспериментального высевающего аппарата по приемному лотку в эжектор пневмо-транспортирующей системы селекционной сеялки.
Материалы и методы исследований. Для исследования влияния катушечно-штифтового высевающего аппарата на качество высева посевного агрегата была разработана экспериментальная селекционная сеялка на базе сеялки ССНП-16. Для этого у селекционной сеялки ССНП-16 базовый катушечно-желобчатый высевающий аппарат был заменен на экспериментальный катушечно-штифтовый высевающий аппарат. При этом, учитывая отличающиеся конструктивные и режимные параметры экспериментального аппарата, была разработана схема приемного лотка, обеспечивающего подачу семян под действием собственной силы тяжести из высевающего аппарата в эжектор пневмо-транспортирующей системы [2, 3, 4].
Экспериментальная селекционная пневматическая сеялка состоит из семенного бункера 1 (рис. 1), экспериментального высевающего аппарата 2, опорно-приводных колес 3, привода 4, центрального воздушного патрубка 5, приемного лотка 6, эжекторного устройства 7, вентилятора 8, распределителя 9, пневмосемяпроводов 10, дисковых сошников 11, загортачей 12. Все элементы установлены на раме навесного типа [5].
Рис. 1. Экспериментальная селекционная пневматическая сеялка
В процессе работы бункер 1 заполняют семенами, откуда они, при движении агрегата по полю, под действием силы тяжести попадают в высевающий аппарат 2. В процессе движения опорно-приводное колесо 3 посредством цепных передач и редуктора 4 приводит во вращение штифтовую катушку аппарата 2. Семена, попавшие в семенную коробку высевающего аппарата, увлекаются штифтами к краю клапана и сбрасываются в приемный лоток 6 и далее в эжекторное устройство 7. Поток воздуха, подаваемый вентилятором 8, подхватывает семена и транспортирует их к распределителю 9, где происходит их распределение по семяпроводам 10. По семяпроводам 10 семена через сошники 11 попадают на дно борозды, где засыпаются почвой загортачами 12 [5].
Так как в процессе работы семена из высевающего аппарата попадают на приемный лоток и далее по нему поступают в эжектор пневмо-транспортирующей системы, необходимо определить стабильность и равномерность их движения.
Проведем теоретические исследования процесса движения семян по приемному лотку и определим основные конструктивные и технологические параметры.
Результаты исследований. Рассмотрим путь, пройденный семенами из высевающего аппарата по наклонной поверхности приемного лотка до падения в эжектор пневмо-транспортирующей системы сеялки (рис. 2).
Рассмотрим движение семян на участке АВ (рис. 2), когда семена транспортируются штифтами катушки по клапану высевающего аппарата. На них действуют силы тяжести G, нормальная реакция N и сила трения F. Клапан высевающего аппарата в точке B семена покидают со скоростью = 0,07 м/c [4-7].
Рассмотрим далее движение семян на участке ВС, когда семена падают под действием силы тяжести с края клапана на наклонную поверхность приемного желобка. На них действует только сила тяжести G. Составляем дифференциальные уравнения движения в проекции на оси X, Y:
, (1)
где m – масса семян, г;
– двойная производная перемещения семян вдоль оси Х.
, (2)
где 
– двойная производная перемещения семян вдоль оси Y.
Рис. 2. Схема движения семян по приемному лотку
Дважды интегрируем уравнения:
,
;
,
.
Для определения постоянных интегрирования С3, C4, C5, C6 используем начальные условия (при t = 0): x0 = 0, y0 = 0, ,
.
Находим : , Þ
,
, Þ C4 = 0.
x0 = C5 , Þ C5 = 0, y0 = C6, Þ C6 = 0.
Получаем уравнения: ,
.
; (3)
. (4)
Исключаем из формул (3) и (4) параметр t, получаем уравнение траектории движения:
. (5)
В точке С при t = T: ;
;
(рис. 2) [8]. Принимая
, получаем:
;
. (6)
Решая систему уравнений, получаем:
;
;
;
. (7)
При подстановке в формулу (7) числовых значений получаем:
T1 = – 0,071 c; T2 = 0,084 c.
Выбираем T = T2 = 0,084 c, тогда
= 0,0059 м,
= 0,0345 м.
В точке С скорость м/c,
м/c.
м/с.
Рассмотрим движение зерна на участке CD. На него действуют силы тяжести G, нормальная реакция N и сила трения F. Составляем дифференциальное уравнение движения в проекции на ось X1 :
; (8)
;
. (9)
Дважды интегрируя уравнение (9), получаем:
;
. (10)
По начальным условиям (при t = 0; x10 = 0 и при неупругом ударе sin β =
= 0,825· =0,825·0,68=0,561 м/c ) находим С7 и С8: C7 = 56,1, C8 = 0.
Для определения и t используем условия: в точке B (при t = t),
м.
. (11)
Решая систему уравнений, находим:
. (12)
Решая квадратное уравнение, находим:
. (13)
Получаем t1 = – 0,577 c, t2 = 0,216 c. Принимаем t = 0,216 c.
1,23 м/с.
Проекции скорости движения зерна на горизонтальную и вертикальную оси в момент отрыва от наклонной плоскости равны соответственно:
= 0,90 м/с и
= 0,84 см/с.
Таким образом, теоретические исследования процесса движения семян по наклонному приемному лотку, показали равноускоренное движение семян по его поверхности, расположенной под углом 43 градуса, исключающее возможность остановки потока и забивания лотка. Также исключаются хаотичное и беспорядочное движение семян по поверхности лотка, что создает предпосылки для повышения равномерности посева семян экспериментальной селекционной пневматической сеялкой с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом.
1. Kryuchin, N. P. Improving the efficiency of distribution and transportation systems of pneumatic sowing machines: monograph / N. P. Kryuchin. - Samara: gssha RIC, 2008. - 176 p.
2. Pat. 2473200 Russian Federation. Sowing machine / Petrov A. M., Syrkin, V. A., Vasiliev S. A. [and others]. No 2011122286/13 ; Appl. 01.06.2011 ; publ. 27.01.2013, Byul. No. 3. - 7 p.: Il.
3. Syrkin, V. A. substantiation of the structural-technological scheme of coil-seeded pin-fitting machine / V. A. Syrkin, A. M. Petrov, S. A. Vasil'ev // Izvestiya of the Samara state agricultural Academy. - 2011. - №3-P. 44-46.
4. Syrkin, V. A. development of a reel-pin metering apparatus for a seeder selection SSNP-16 / A. M. Petrov, V. A. Syrkin // the Contribution of young scientists to agrarian science of the Samara region SB.nauch. labours'. - Samara, 2011. - P.105-107.
5. Study of the process of seed dosing of the breeding seed drill with disc-belt sowingapparatus: report on research (intermediate.) / hands. Petrov, M., executed . : Zeleva N. V., Vasiliev S. A.,Syrkin V.-Kinel, 2013. - 72 p. - № GR 01.201177655.
6. Improving the efficiency of sowing machines and complexes by developing a precision seeding machine with electronic control: report on research (interim.) / hands'. Petrov A. M. ; is-full. Zeleva N. V., S. Vasiliev, V. Syrkin-Kinel, 2013. - 72 p. - № GR 01.201177655.
7. Konovalov, V. V. justification of the angle of installation of the capacity and duration of mixing dry mix tumble mixer / V. V. Konovalov, N. V. Dimitriev, S. A. Ksnyatin, A. V. Capshaw // Niva-Volga. - 2013. - № 1 (26). - P. 46-50.
