автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Изыскание методов и средств оперативного контроля глубины хода сошников с целью повышения эффективности рабочего процесса зерновой сеялки

ВВЕДЕНИЕ.б

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Рабочий процесс зерновой рядовой сеялки и агротехнические требования к рядовому посеву

1.2. Краткий обзор работ по изучению рабочего процесса зерновой сеялки . II

1.3. Обзор методов и средств контроля и регулирования

- глубины заделки семян в почву

1.4. Постановка вопроса и задачи исследования . ■.

2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ЗАДЕЖЙ СЕМЯН В ПОЧВУ И 0Е0СН0ВШИЕ СХЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ЕГО КОНТРОЛЯ

2.1. Модель функционирования сошниковой^ группы».сеялки и её математическое описание.

2.2. Обоснование алгоритма оперативного контроля глубины хода сошников зерновой сеялки

2.3. Приниципиальная и функциональная схемы системы оперативного контроля глубины хода сошников

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Задачи и программа экспериментальных исследований.

3.2. Оборудование и методика лабораторных исследований

3.2.1. Измерители глубины хода сошника

3.2.2. Лабораторная установка

3.2.3. Методика лабораторных исследований

3.3. Методика полевых исследований.

3.4. Приборы и аппаратура, использованные при проведении полевых исследований

3.4.1. Профилограф с твердомером.

3.4.2. Измеритель для регистрации колебаний поводка сошника.

3.4.3. Пульт сбора и регистрации информации о процессах при работе зерновой сеялки

3.5. Алгоритмы обработки информации, полученной в результате полевых испытаний сеялки с системой контроля и регулирования и без неё.

3.5.1. Вычисление числовых характеристик процессов

3.5.2. Алгоритм вычисления корреляционных функций и спектральных плотностей процессов и идентификации модели сошника

3.5.3. Алгоритм вычисления условных вероятностных характеристик глубины хода сошника и глубины заделки семян.

4. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРИ РАБОТЕ СЕЯШШ С3-3,

4.1. Общая характеристика процессов

4.2. Анализ условий функционирования зерновой сеялки

4.3. Анализ процессов, определяющих качество работы сошниковой группы сеялки.

4.3.1. Изменение глубины хода сошников по ширине захвата сеялки

4.3.2. Изменение глубины заделки семян по ширине захвата сеялки.

4.4-. Результаты сравнительных испытаний сеялки С3-3, с устройством оперативного контроля

4.4.1. Оценки качества работы сошниковой группы

4.4.2. Результаты испытания устройства контроля глубины хода сошников.

5. СТАРЧЕСКИЕ К ДШАгЖЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОШНИКОВОЙ ГРУППЫ С УСТРОЙСТВО/! ОПЕРАТШ-ЮГО КОНТРОЛЯ ГЛУБИНЫ ХОДА СОШНИКОВ

5.1. Регрессионные модели почвы.

5.2. Статические и динамические характеристики сошниковой группы.

5.3. Характеристики измерителей устройства оперативного контроля глубины хода сошников

6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ГЛУБИНЫ ХОДА СОШНИКОВ ЗЕШОВОй СЕЯЛКИ

6.1. Функциональная схема устройства регулирования глубины хода сошников.

6.2. Результаты испытаний устройства для регулирования глубины хода сошников.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОг/мЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТРОЙСТВ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ГЛУБИНЫ ХОДА СОШНИКОВ

7.1. Предварительные замечания.

7.2. Расчет ожидаемой экономической эффективности устройств контроля и регулирования глубины хода сошников.

ХХУ1' съезд КПСС и ноябрьский Пленум 1981г. ЦК КПСС поставили перед сельским хозяйством страны задачу существенного повышения производительности труда за счет интенсификации производства на базе развития агропромышленного комплекса.

Особое внимание обращено на увеличение производства зерна. Среднегодовой сбор зерна в одиннадцатой пятилетке должен быть доведен до 238.243 млн.т.

В технологическом процессе производства зерна большое значение имеет операция посева. От качества выполнения этой операции в значительной мере зависит урожай зерновых культур. Поэтому совершенствование рабочего процесса зерновых сеялок является актуальной задачей. Повышение эффективности рабочего процесса сеялки может быть достигнуто как за счет улучшения её рабочих органов, так и за счет оборудования сеялки средствами контроля и регулирования.

Интенсификация сельскохозяйственного производства, разработка и внедрение в производство многосеялочных и комбинированных агрегатов выдвигают в первую очередь задачи создания средств оперативного контроля и регулирования технологической) процесса: сеялки с рабочего места водителя, требующих минимальные затраты времени на технологическое обслуживание. Наиболее перспективными являются комплексные системы управления технологическими процессами, включающие контуры контроля, сигнализации и регулирования технологических процессов сельскохозяйственных машин.

Специфика условий работы сеялочных агрегатов-вероятностная природа внешних возмущений, сложность, а подчас и недоступность получения информации о качестве рабочего процесса и др. требуют изыскания и разработки новых методов контроля и регулирования.

Одним из основных показателей качества рабочего процесса зерновой сеялки является равномерность заделки семян в почву.

С повышением скорости движения агрегата резко нарушаются его агротехнические показатели по равномерности заделки семян, что в конечном счете приводит к снижению урожаев зерновых культур. Между тем, оперативный контроль глубины заделки семян в почву в процессе работы сеялок практически не осуществляется. Качество рабочего процесса по глубине заделки семян устанавливается лишь после посева. Возникает поэтому задача изучения закономерностей функционирования сошниковой группы сеялки и процесса заделки семян в почву с целью установления и обоснования информативных параметров, по которым можно было бы контролировать этот процесс. Разработке методов контроля и регулирования глубины заделки семян в почву при рядовом посеве зерновых культур и посвящена настоящая работа.

Она выполнена по проблеме 0.18.04 ГКНТ при 0М СССР в соответствии с тематическим планом НИР проблемной лаборатории по методам и средствам автоматизации систем управления и контроля режимов работы мобильных сельскохозяйственных агрегатов кафедры сельскохозяйственных машин Ленинградского СХИ и отраслевым координационным планом ВПО "Союзпосевмаш" Минеельхозмаша Тема № 50.020.76 "Исследование и изыскание способов контроля глубины хода рабочих органов сельскохозяйственных машин с целью создания прибора автоматического контроля" . Эта тема координируется Всесоюзным научно-исследовательским институтом механизации сельского хозяйства (ВИМ)г .Москва .

В результате выполненной работы на защиту выносятся следующие новые теоретические и практические положения диссертации: - результаты теоретических и экспериментальных исследований рабочего процесса зерновой сеялки как объекта оперативного контроля и регулирования;

- способ допускового контроля глубины хода сошников сеялки;

- устройство для оперативного контроля глубины хода рабочих органов сеялки;

- способ регулирования глубины хода сошников по обеспечению максимума пребывания регулируемого рабочего процесса в поле агротехнического допуска;

- устройство для регулирования глубин ы хода сошников сеялки;

- результаты исследований рабочего процесса зерновой сеялки с устройствами контроля и регулирования и без них;

- результаты расчета технико-экономической эффективности устройств контроля и регулирования рабочего процесса зерновой сеялки.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЖОМШДАЦИЙ

На основании теоретических и экспериментальных исследований рабочего процесса зерновой сеялки С3-3,6 и устройства контроля и регулирования глубины хода сошников можно сделать следующие выводы:

1. Глубину заделки семян в почву Q [t) с достаточной для практики точностью можно контролировать по глубине хода h it) сошника: коэффициенты корреляции между глубиной хода сошников и глубиной зад,елки семян колеблются в пределах от 0,75 до 0,85. Уравнения регрессии процессов hit) и Qit) для различных настроек глубины хода сошника имеют вид: при Ьн - 3,5 см

77/,^= 777а + 1,4; при = 5,0 см Щ/^ IWq+ 1,4 и при 7,0 см ftlh/a= + 2,4.

2. Числовые характеристики процессов изменения глубины хода сошника и глубины заделки семян по ширине захвата сеялки укладываются в 90%-ные доверительные интервалы. Поэтому для контроля глубины хода сошника по ширине захвата сеялки достаточно получать информацию о глубине хода сошника на интервале 1,5.2 м.

3. В качестве параметра контроля и регулирования глубины хода сошников сеялки целесообразно использовать обобщенные характеристики в виде оценок вероятности сохранения заданного допуска, или оценок вероятности выбросов за поле установленного допуска.

4. В системе регулирования сошниковую группу сеялки можно рассматривать как звено второго порядка с постоянными времени

Tjzn = 0,07.0,09 с, Tzin = 0,07. .0,10 с, Т,г = 0,21. .0,24 С и Тгг = О, II. 0,14 с.

5. Сошниковая группа сеялки С3-3,6 при посеве без регулирования обеспечивает уровень сохранения агротехнического допуска hH± 0,15 Нн в пределах от 42 до 55%. Регулирование глубины хода сошников позволяет повысить этот показатель качества заделки семян по глубине ещё на 17.20%.

6. Оперативный контроль равномерности глубины хода сошников при рядовом посеве может быть реализован с сигнализацией при выглублении сошника из почвы или отклонении глубины хода за уровень (Ин - ДЬн) с определением оценки вероятности пребывания глубины хода в заданном поле допуска. .

7. Ожидаемый экономический эффект от внедрения устройства -контроля на зерновой сеялке С3-3,6 составляет 340 руб., а при использовании системы регулирования - 723 руб. на одну сеялку в год.

8. Результаты исследований переданы во Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (лаборатория автоматизации мобильных сельскохозяйственных агрегатов) , а также ПКИ по посевным и комбинированным машинам (г.Кировоград), которые использованы при разработке приспособлений контроля глубины хода рабочих органов мобильных сельскохозяйственных машин.

1. Л.И.Брежнев. Целина. М., Политическая литература, 1979.

2. ОСТ 70.5.1.74. Машины посевные. Программа и методы испытаний. М., 1975.

3. Снегов B.C. Исследование работы сошников овощных сеялок. Автореферат диссертации. Ленинград-Пушкин, 1973.

4. Пахомов B.C. Влияние скорости движения на глубину хода дисковых сошников зерновых сеялок. Труды ЧИМЭСХ, вып.46, Челябинск, 1969.

5. Казаков В.Е. и др. Глубина заделки семян и полевая всхожесть озимой пшеницы при разных способах подготовки почвы. Одесса, 1973. В книге Полеводство и орошаемое земледелие.

6. Ковзалов В.И. Исследование факторов влияющих на глубину заделки семян сошником для почвенно-разбросанного сева культур. Автореферат дисс^ертации. Челябинск, 1969.7.' Лукьянюк В.И.' Как получить высокий урожай озимой пшеницы. М., 1954.

7. Соловьев А. и Уваров Ю. Глубина посева и перезимовка озимой пшенжр. "Земледелие", №7, 1972.

8. Задонцев А.И. Зимостойкость, продуктивность и- урожай озимой ' пшеницы в зависимости от сроков посева. Бюлл. Всесоюзного научно-исследовательского института кукурузы. М., 1969, вып.I.

9. Капорулин К.Н. К вопросу о работе дисковой сеялки. Сборник научно-технических работ ЖМСХ, т.7. Сельхозиздат, Л., 1950.

10. Методика разработок нормативных материалов на механизированные полевые работы. М., ОНТИ ГОСНИТИ, 1970.

11. Клюев А.И. Анализ динамики сошниковой системы. "Механизацияи электрификация социалистического сельского хозяйства", 1966, Р II.

12. Жуков И., Жукова В. Работа зерновых сеялок на повышенных скоростях. "Техника в сельском хозяйстве", 1963, §№4.

13. Волков С.П. Работа двухдисковых сошников на повышенных скоростях. "Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства", 1961, №.

14. Волков С.П. и др. 0 результатах сравнительных испытаний скоростной базовой сеялки 03-3,6. Научно-технич.бюлл. ВИМ, 197I, вып. II-12, с.21-22.

15. Арзуманян A.C. Сев на повышенных скоростях. "Техника в сельском хозяйстве", 196I, №4.

16. Арзуманян A.C. Исследование работы сошников зерновых сеялок на повышенных скоростях. Автореферат диссертации, Ленинград-Пушкин, 1963.

17. Любушко Н.И. Сошники зерновых сеялок для посева на повышенных скоростях. "Тракторы и сельхозмашины", 1966, N95.

18. Давлетшин М.А. Экспериментальньв исследования ширины захвата стерневых сеялок на равномерность глубины хода сошников.

19. В кн. Вопросы совершенствования сельскохозяйственные машин. Уфа, 1974, с.25-30, Ульяновский СХИ.

20. Баженов А.И. Экспериментальные исследования динамики посевного агрегата. Записки ЛСХИ, т. 168, вып. I, 1966.

21. Баженов А.Е. Динамика рабочего процесса навесной сенлки при работе на повышенных скоростях. Автореферат диссертации. Ленинград-Пушкин, 1966.

22. Ладик Е.П. Исследование рабочего процесса зерновой сеялки и обоснование параметров подвески сошников для работы на повышенных скоростях. Автореферат диссертации. Ленинград-Пушкин, 1969.

23. Валге A.M. Динамика дискового, сошника на повышенных скоростях.' Автореферат диссертации.' Ленинград-Пушкин, 1972.'24'.: Валге A.M.' Анализ на АВМ модели дискового сошника зерновой сеялки. Записки ЛСХИ, Л., т.155, 197I.

24. Давидсон Е.И., Снегов B.C. Результаты испытаний сошников овощных сеялок. Записки ЛСХИ, Л., т.202.

25. Агротехнические требования на универсальную комбинированную сеялку, предназначенную для посева на скоростях 9-15км/ч. Сб. агротехнических требований на тракторы и сельскохозяйственные машины, т. XI, М., ЩИИТЭИ, 1969.

26. Сеялка зернотуковая универсальная С3-3,6.; Руководство по сборке, уходу и эксплуатации. Завод "Красная Звезда", Кировоград, 1970.33.' Горячкин В.П. Собрание сочинений, т.1, "Колос", M., 1968, с.720,' с иллюстр.

27. Рублев В.К. Устройство для заглубления сошников сеялки. Авт.свид. СССР, кл.А01 с 7/20, ^ 382370.

28. Рублев В.И. Устройство для заглубления сошников сеялки. Авт.свид. СССР, кл.А01, с 7/206, № 345892.

29. Рублев В.И. Исследование возможности улучшения устойчивости хода по глубине сошников зерновых сеялок при переменной скорости движения. Автореферат диссертации. Челябинск, 1974.

30. Бахмутов В.А. Равномерность глубины заделки семян при безрядковом посеве. Научные труды Саратовского сельскохозяйственного института, т.УШ, Саратов, 1973.tiyUl еШесОСм g*L f^U. *** и «формаций Mo976. Тракторы и с.-х. машины.

31. Юдкин B.B. Приспособление для автоматического регулирования глубины заделки семян зерновыми сеялками. Труды Саратовского СХИ, т.УШ, 1973, с.149.

32. Оценка качества механизированных работ в полеводстве. Москва, Россельхозиздат, 1976.

33. Саакян Д.Н. Контроль качества механизированных работ в полеводстве. М., "Колос", 1973, 264 с. с илл.

34. Лурье A.B. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. Л.1, "Машиностроение", 1977, 528 с. с илл.45