п.г.т. Усть-Кинельский, Самарская область, Россия
Самарская область, Россия
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
ОКСО 35.06.04 Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве
Цель исследований – повышение эффективности процесса посева семян экспериментальной селекционной пневматической сеялкой с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом. Для исследования работы экспериментального катушечного штифтового высевающего аппарата разработана экспериментальная сеялка на базе селекционной сеялки ССНП-16. Подача семян из экспериментально-го высевающего аппарата в эжектор пневматической системы распределения семян сеялки осуществлется при помощи наклонного приемного желобка под действием собственной силы тяжести. Для обеспечения стабильной и равномерной подачи семян требуется провести теоретические исследования процесса движения семян по приемному желобку. Путь, пройденный семенами от высевающего аппарата по приемному желобку до эжектора пневмораспределительной системы, разбивается на участки, на которых от его начала и до конца действуют одни и те же силы. Начальная скорость движения семян на выходе из высевающего аппарата принимается с учетом расчетных данных и составляет 0,07 м/с. Под действием силы тяжести семена падают с клапана высевающего аппарата по наклонной траектории на наклонную поверхность приемного желобка. Выполненный расчет определил путь, пройденный семенами при падении, время падения и скорость в точке касания семян поверхности желобка, которая составила 0,82 м/с. На следующем участке семена скатываются по наклонной поверхности желобка. На данном участке на семена действует сила тяжести, сила реакции желобка и сила трения семян о поверхность желобка. По выполненным расчетам определено время движения семян по лотку и скорость, с которой семена падают с лотка в эжектор пневмораспределительной системы, равная 1,23 м/с. Таким образом, семена скатываются по наклонному приемному желобку с ускорением, обеспечивающим стабильное транспортирование, угол наклона лотка в 43 градуса является наиболее оптимальным.
семена, сеялка, лоток, аппарат, селекционная, катушечно-штифтовый, высевающий
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. Крючин, Н. П. Повышение эффективности распределительно-транспортирующих систем пневматиче-ских посевных машин : монография / Н. П. Крючин. - Самара : РИЦ СГСХА, 2008. - 176 с.
2. Пат. 2473200 Российская Федерация. Высевающий аппарат / Петров А. М., Сыркин В. А., Васильев С. А. [и др.]. - № 2011122286/13 ; заявл. 01.06.2011 ; опубл. 27.01.2013, Бюл. №3. - 7 с. : ил.
3. Сыркин, В. А. Обоснование конструкционно-технологической схемы катушечно-штифтового высеваю-щего аппарата / В. А. Сыркин, А. М. Петров, С. А. Васильев // Известия Самарской государственной сель-скохозяйственной академии. - 2011. - №3 - С. 44-46.
4. Сыркин, В. А. Разработка катушечно-штифтового высевающего аппарата для селекционной сеялки ССНП-16 / А. М. Петров, В. А. Сыркин // Вклад молодых ученых в аграрную науку Самарской области : сб. науч. трудов. - Самара, 2011. - С. 105-107.
5. Исследование процесса дозирования семян селекционной сеялки с дисково-ленточным высевающим аппаратом : отчет о НИР (промежуточ.) / рук. Петров А. М. ; исполн. : Зелева Н. В., Васильев С. А., Сыркин В. А. - Кинель, 2013. - 72 с. - № ГР 01.201177655.
6. Повышение эффективности работы посевных машин и комплексов путем разработки высевающего аппарата точного высева с электронным управлением : отчет о НИР (промежуточ.) / рук. Петров А. М. ; ис-полн. Зелева Н. В., Васильев С. А., Сыркин В. А. - Кинель, 2013. - 72 с. - № ГР 01.201177655.
7. Коновалов, В. В. Обоснование угла установки емкости и длительности перемешивания сухих смесей барабанным смесителем / В. В. Коновалов, Н. В. Димитриев, С. А. Кшникаткин, А. В. Чупшев // Нива По-волжья. - 2013. - № 1 (26). - С. 46-50.
