автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Исследование высевающих аппаратов рядовых зерновых сеялок на высеве семян риса и других культур с приводом от многоступенчатой коробки передач

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСССГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИИ УКРАИЩ

Харьковский институт механизации и электрификации сельского хозяйства

На правах рукописи

БИСВАС ПАРКАМ ЧАНДРА

УДК 631.331

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСЕВАЩИХ АППАРАТОВ РЯДОВЫХ ЗЕРНОВЫХ СЕЯЛОК НА ВЫСЕВЕ СЕМЯН РИСА И ДРУГИХ КУЛЬТУР С ПРИВОДОМ ОТ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Специальность 05.20,01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации нэ соискание ученой степени кандидата техничесгах наук

ларьков 1992

Расста выполнена в Кировоградском институте сельскохозяйственного машиностроения

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор Комаристов З.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,профессор

Савш П.В., кандидат технических наук, профессор Морозов К.5. Ведущее предприятие: НПО "Почвопосевмаш", г.Кировоград

•в /О часов на заседании специализированного Совета

_Харьковского института механизации

и электрификации сельского хозяйства /ХуКЭСХ/ по адресу:

310073,'г.Харьков, 78,ул.Артема, 44

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять ученому секретарю специализированного совета по адресу:

310076, г.Харьков, ул.Артема,44, ХИМЗСХ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковского института механизации и электрификации сельского хозяйства

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного Совета

-2Г' , г.сд ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение производства риса является одной [3 главных задач Республики Бангладеш, уровень механизации сельско-'0 хозяйства которой еще низкий и многие сельскохозяйственные раоо-:н, п том числе и посев риса, выполняются вручную. Для посева риса 1еоохсдимы простые сеялки, не трейующие проведения сложных и трудоемких регулировок и частичной разоорки и соорки механизма передач три подготовке к раооте и ооеспочивающие высев заданных норм семян.

Поэтому в настоящей диссертации проведено исследование техно-югического процесса раооты внутреннереоерчатых и катушечных штифтовых аппаратов, которые являются наиоолее простыми по конструкции I перспективными для использования в рисовых и зерновых рядовых се-шсах, как обеспечивающие повышение технического уровня этих машин I упрощающие их эксплуатацию.

¿Знутреннереоерчатые и катушечные штифтовые аппараты изучены ^достаточно и нет методики их технологического расчета.

Цель исследований - изучение влияния различных факторов и,* юдачу семян внутрепнереоерчатым и катушечным ¡птифтовш аппаратом -I определение показателей качества высева семян риса и других культур, оооснование кинематических параметров многоступенчатого редуктора кассетного типа для привода высевающих аппаратов и ооеспече-шл высева заданных норм семян и туков путем изменения частоты вращения колец или катушек высевающих аппаратов.

Ооьект исследований - внутреннереоерчатый и-катушечный штифтовые высевающие аппараты с постоянным раоочим обьемом и технологический процесс их раооты с приводом от многоступенчатого двухкассетного редуктора.

Научная нопиана исследований состоит в следующем:

- разраоотана методика технологического расчета внутреннере-эерчатого и катушечного штифтового аппаратов с постоянным раоочим оо'ьемом ;

- предложена формула для аналитического определения раоочего обьема впутреннереоерчатого аппарата ;

- разраоотана методика расчета передак^ных чисел на вал пр1-вода туковасевающих аппаратов с учетом ооеспечения засева одина-о-"ой площади поля имеющимися в сеялке запасами семян и туков, что позволит проводить запраь-.у сеялки семенами и туками на одн^й остановке и сократит потери раоочего времени на эти операции ;

- изучено движение семян в кироске чутреннереоерчатого аппарата, что позволило уточнить и раслирить представление о технологическом процесс раооты этог- аппарата и разрао^тать кетодику

расчета и обоснования его параметров.

Практическая ценность. Установлено влияние различных факторов на показатели качества раооты высевающих аппаратов, определены оптимальные параметры и режимы работы внутреннереберчатых и катушечных штифтовых аппаратов и предложена методика их расчета, что монет быть использовано при проектировании сеялок с использованием отих аппаратов. Для упрощения расчетов предложена номограмма выбора неооходимых передаточных чисел по заданным АТТ нормам высеЕа.

Замена сдвигаемых катушечных желоочатых высевающих аппаратов внутреннереберчатыми снизит металлоемкость к трудоемкость изготовления сеялки, повысит долговечность аппаратов, исключит необходимость индивидуальной регулировки при подготовке к раооте и дробление семян при высеве.

Использование катушечных штифтовых аппаратов взамен катушечных желоочатых сдвигаемых повысит долговечность аппаратов, упростит регулировки и сократит время на подготовку сеялки к раооте. •

Применение в механизмах привода простого по конструкции кассетного редуктора типа "bettiASOtt," оолее, чем в 10 раз сокращает ' время на установку сеялки на норму высева, позволяет корректировать норму высева туков с учетом нормы высева семян, чтооы обеспечить засев одинаковой площади поля имеющимся запасом семян и туков и заправлять сеялку семенами и туками на одной остановке, сокращает в 2,5 раза количество зубчатых колес в сравнении с KL1 типа "Нортон", используемых в зарубежных сеялках и др.

Апробация. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ¿Сировоградского института сельскохозяйственного машиностроения /1990-1992 гг./, Республиканской научно-технической конференции "Проолемы конструирования к технологии производства сельскохозяйственных машин" /1991 г./.

Пуоликации. По результатам исследований опубликовано 5 раоот Структура и ооьем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на IfcB страницах, содержит 165 страниц основного машинописного текста, 49 рисунков, 16 таблиц и приложения. Список использованной литературы состоит из 96 наименований, в том числе 9 - на инострдрдых языках.

-4-

СОДЕШШЕ РАБОТЫ

Во введении оОоснована актуальность теш и перспективы использования результатов работы на родине автора, в Республике Бангладеш.

• В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследований" дан оо-зор литературы по исследованию высевающих аппаратов зерновых и рядовых сеялок, приведена классификация высевающих аппаратов этих сеялок, предложенная автором, описаны внутреннереберчатые, катушечные штифтовые и другие конструкции высевающих аппаратов. .

Повышению качества показателей зерновых рядовых сеялок посвящены многочисленные исследования ученых. В этой области исследования были проведены академиками З.П.Горячкиным, М.Н.Летошневым и А.Н.Карпенко, посвященные изучению катушечных высевающих аппаратов с желобчатыми сдвигаемыми катушками. Теоретические и экспериментальные исследования катушечных сдвигаемых аппаратов выполнены проф. А.Н.Семеновым, проф.В.Е.Комаристовым, проф. Ф.В.Грищенко, канд. техн. наук П.В.Сысолиным, Н.И.Любушко и многими другими учеными.

Глубокие теоретические и экспериментальные исследования высевающих аппаратов точного высева проведены докторами наук П.В.Сави-чем, А.А.Будаговым, В.С.Васиным,Д.В.Погорелым, кандидатами наук А.Н.Полещуксм, Е.А.Беляевым, Н.Г.Бондаренко, В. А. Бел оде довей, С.И.Шматом и другими.

ВнутреннереберчатыЯ аппарат исследовал проф. Ф.Г.Гусинцев, который отметил ряд его преимуществ перед катушечными сдвигаемыми аппараташ желобчатого типа. На преимущества внутреннереберчатых аппаратов указывает и канд.техн.наук Л.В.Сысолин, предложивший конструкция внутреннереиерчатого аппарата с регулируемым рабочим об ь ем ом.

Предложены и исследованы высевающие аппараты и устройства для высева семян с использованием колебательного движения высевающего органа - трубки /Н.Е.Кудрявцев^, вибрации /И.В.Сегеда/, центробежных сил /Стокланд, Н.А.Манойло/ и другие. Однако вибрационные и

; -

челночные аппараты не получили применения, так как реагируют на уклсш и не обеспечивает высев установленной нормы семян а зависимости от скорости движения сеялки.

Методику'расчета катушечных желобчатых аппаратов разработал ггр оф. М. Н. Ле т сшне з.

Методика расчета вцутреннерсберчатях и катушечных стгяфтовух аппаратов отсутствует л показатели качества их работы п зависимости с? г?з-тач17!тх факторов достаточно не изучены.

В пер:зсЛ гладе рассмотрены та?ле конструкции доогостул?кчгтю:

короСок передач ЛС1/, применяемых в сеялках с высевающими аппарата!.»!, имеющими постоянный раоочкй обьем. Разрадотанные в последние годы компактные кассетные редукторы типа "ЬеШпйОа" английской фирмы "Цей^сьй" ооеспечивают получение неооходимого количества передаточных чисел, имеют небольшую массу и требуют не оолее 1,5-2 минут на перестановку кассет.

Исходя но поставленной цели и с учетом состояния данного вопроса, оыли определены следующие задачи исследования:

- изучить технологический процесс внутреннереоерчатого и катушечного штифтового аппаратов на высеве семян риса и других культур. Постановка этого вопроса предполагает изучение' влияния различных фактороз на подачу семян, т.е. на количество семян, высеваемых за один ооорот кольца или катушки. Такими факторами являются: частота вращения кольца и катушки,' высота проходного окна в корооке внутреи нереоерчатого аппарата или высота окна в стенке ящика, через которое семена или туки поступают в корооку катушечного штифтового аппарата, характер рабочей поверхности кольца, наклон коробки аппарата к горизонту, число штифтов катушки и расстояние мезду ними и клапаном аппарата и другие ;

- разработать методику расчета внутреннереберчатых и катушечных штифтовых аппаратов с постоянным раоочим объемом ;

- ооосновать параметры зубчатой многоступенчатой 1Ш кассетного типа привода высевающих аппаратов с постоянным раоочим оОьемом ;

- разработать методику расчета передаточных чисел к туковысе-вающим аппаратам катушечного штифтового типа с учетом передаточных чисол на вал зерновых аппаратов из условия засева имеющимся запасов семян и туков одинаковой площади и загрузки сеялки семенами ы туками на одной остановке агрегата.

2о второй глзве приведены результаты теоретических исследований процесса высева семян внутрешереберчатым и катушечным штнфто» пьм аппаратами.

Используя методику расчета катушечных сдвигаемых аппаратов, предложенную проф. М.Н.Летодневьш, необходимый рабочий обьем высевающего аппарата любой конструкции найдем по формуле'

где. - норма высева, кг/га ; ь - междурядье, см ; А) - диаметр пригодного колеса, и ; с - передаточное число механика привода вала высевающих аппаратоЬ ; - объемная масса семян, г/си3.

С учетом прогиоа шины и скольжения приводного колзсь лолуадм

V,. /г/

где Яег- статически! радиус приводного колеса - расстоянис

от оси колеса до опорной плоскости, и ; <S - коэффициент скольяения колеса, %.

Преобразуем формулу /2/, уынокив левую н правую части -на обьем-ную массу семян и подставив в нее = 15 см, Рс.т = 0,59 м /для пнеаматического колеса 9,5 - 32 сеялок типа C3-3.6A по ГОСТ 7463-69/ и = 10%, получим

Q-46,2-go-с, /з/

где Q0 = V0 • - средняя подача семян аппаратом за один оборот кольца или катушки, г.

Из формулы /3/ найдем

l£0,06<l75Q/§. . /4/

Для использования формул /3/ и /4/ необходимо для каждого типа высевающего аппарата с постоянным рабочим обьемоы экспериментально определить средние значения подач семян различных культур или значения подач гранулированных туков. Для расчета передаточных чисел используют формулу /4/, задаваясь значениями норм высева семя по АТТ.

Рабочий ооьем вгутреннереберчатого высевающего аппарата проф. А.Б.Лурье предложил определять по формуле

где Lp н R - ширина и радиус рабочей поверхности кольца, см ;

оС — угол подьема семян относительно вертикального диаметра кольца, град.

Экспериментальное рппеделение рабочего обьема внутреннереоер-чатого аппарата для разль-шых культур показало, что он отличается от полученного по формуле /5/, и в 2-4 раза выше опытных значений. Формула /5/ выведена автором, исходя из предположения, что ооьем семян, высеваемых кольцом, зависит от высоты их слоя на выходе аппарата в сечении, проведенном через открытую часть кольца. Это предположение оказалось ошибочным, так как ооьем семян, высеваемых кольцом, определяется размерами проходного окна в коробке аппарат«: высотой окна Uo и рабочей шириной кольца Z .

Фотосъемка и сьемка движения семян в атяарате видеокамерой показали, что семена, находящиеся на.кольце, перемещаются вмеетт с ним со скоростью, близкой или равной окружной скорости кольца, а -.корость семян у верхней лоскости проходного окна корооки Аппарата из-за трения снижается до минимума.

Приняв среднюю скорость дви^ния ссян в слое на кольце равной Ц, ~ 0,5 С1к, ооьем семян, высеваемых в единицу времени, составит I п I I

У^О.б&НоСрИк,

где р - поправочный коэффициент ; г)0- высота проходного окна; £р- ширина раоочей чдсти кольца; 11^- окружная скорость-кольца.

Ооьем семян, высеваемых кольцом за один оборот, будет

Х/о^Мр^ /6/

Значения коэффициента £ для большинства культур составили 1,1-1,27, а для проса ¡5= 1,65. Полученные данные свидетельствуют о том, что достаточно точное для практики определение рабочего обь-ема кольца аналитически затруднительно. Поэтому расчет передаточных чисел КП привода внутреннереберчатых аппаратов целесообразно вести, используя формулу /4/ и опытные значения подач для различных культур, которые можно определить с точностью до 0,01 г. •

Как отмечалось выше, подача семян кольцом определяется в основном шириной рабочей части кольца и высотой проходного окна в кб-' робке аппарата. Поэтому на практике некоторые фирмы использовали внутреннереберчатые аппараты с регулируемой шириной рабочей части кольца с помощью диска с вырезами на наружной кромке, соответствующими профилю ребристой поверхности' кольца. Предложена также конструкция аппарата с плавно регулируемой высотой проходного окна заслонкой. В этих случаях не требуется многоступенчатая КП для привода, но усложняется конструкция аппаратов.

Отметим, что внутреннереберчатые аппараты с регулируемым проходным окном не получили широкого применения из-за существенного усложнения конструкции аппарата и механизма регулирования, который должен иметь высокус точность изготовления, чтобы обеспечить установку перегородки или заслонки по ширине или высоте окна с отклонением не более ± I мм, что потребует затрат рабочего времени на ' индивидуальные регулировки аппаратов при подготовке к работе. Поэтому получили применение внутреннереберчатые аппараты с постоянным сечением проходного окна и двухсторонними кольцами, у которых ,'?■ предусмотрено две рабочих части и два проходных окна, размеры которых расс 1таны на высев зерновых .и зернобобовых культур .с различными нормами /окно большего размера/, и для высева мелкйх семян с мальми нормами /окно меньшего размера/. Такой аппарат и взят нами для исследований.

Наблюдения за движением семян во внутреннереберчатсм аппарате показали, что имеет место два вида истечения сеыян /по классификации проф.Л.В.Гячева и В.А.Вогомягких/ - гидравлическое а ко-

юбке и нормальное - при движении с полуконической осыпи, образу-щейся у открытой части корооки аппарата. Анализ показал, что для )существления гидравлического истечения семян в корооке от; ез зход-юго окна и до кольца аппарата неооходино выполнение условия

/У

\це X - угол наклона ооковой стенки корооки к вертикали ; У -ггол трения семян о стенку коробки ; Ф - угол внутреннего трения ;

|5 - угол укладки зерна или угол "давления" зерен шарообразной Ьормы друг на друга, среднее значение которого по литературным дан-шм лежит в интервале 0°-45°.

При истечении с полуконической осыпи семена скользят по наел онной поверхности семян, что характерно для нормального истечения. Это происходит, если

с1и + Ч>пР + р+ У >90° /а/

чде ск/ц - угол наклона поверхности неподвижных частиц к вертикали, ггол истечения ; Ч'пР - приведенный угол внутреннего трения.

Истечение семян с полуконической осыпи начинается при устано-злении угла наклона, явного сЬи : для пшеницы с^ч = 36°, гороха сЬц = 33°, проса ск> ц = 34°, что подтверждается опытными данными. Семена поступают на кольцо, двигаясь длинной осью вперед и в ■аком положении располагаются на нем слоями, число которых зависит >т культуры и размеров семян. Например, семена гороха раслолагают-:я на кольце в три слоя и в таком.положении движутся к открытой 1асти корооки. г

При движении зерен внутренней поверхности кольца дифферен- . даальные уравнения принимают вид

к1= тР(оС')а+ тд-совХ,

\це т^. - сила веса частицы; Д, - уол подьема частицы кольцом ; Р - радиус ; - сила трения.

Исключая нормальную реакцию, получим

Выражение /10/ является дифференциальным уравнением второг орядка. Для его решения используем подстановку с/*' = 72. ,

и дважды интегрируя по частям после преооразо! ий,

3,

юлучим I

„ВО!)" ЙС03& гс03 и^^уе- />'•£)] ,

п о05 ^ »- 4 1 ' 4

где ¿> = azcl^Sj.

Условие отрыва частиц найдем из выражения

Откуда п

cosi. ,/12/

Подставив значение (ckí в уравнение /II/ и выполнив преобразования, получим

cos Л • cos ц> ♦ 2 cos£> • cos

Уравнение /13/ можно решить графическим методом и на ЭШ.

Углы, при которых частицы начинают скользить по гладкому кольцу,найдем из выражения а

6in<f] /14/

Рабочий обьеы катушечного штифтового аппарата, как и желобчатого, складывается из объема семян, которые размещаются между штифтами, и обьема активного слоя, ооразующегося при вращении катушки

где di - наружный диаметр катушки ; d¿ - диаметр катушки по основанию штифтов ; % - суммарная ширина соседних штифтов ; "И. - число штифтов ; Vúi - объем одного штифта.

Учитывая, что точное экспериментальное определение рабочего обьема штифтового аппарата затруднительно,"технологический расчет этого аппарата целесообразно вести по форыу..з /3/, используя опытные значения подач.

В работе приводятся формулы для определения передаточньк чисел двухкассетного редуктора типа "beiViftSOK." при прямой и обратной передаче движения большой кассетой и при повороте кассет на 180°.

При выборе числа зубьев шестерен малой кассеты необходимо, чтобы расстояния от центрального отверстия большой и малой кассет до центров отверстий шестерен были'равны, т.е. R, = R¿ ',. где R, и Ра - радиусы кассет, причем необходимо, чтобы

где dó =1712.,, do = диаметры делительных

окружностей шестерен калой кассеты; Щ - модуль зацепления.

Для обеспечения необходимых значений передаточных чисел L I большая кассета должна иметь шесть зубчатых колес с- числом зубьев Н в 14, 15, 20, 24, 25 и 30. Малая кассета необходима для обеспечения постоянства направления вращения ведомого вала с учетом направления вращения вала высевасщих аппаратов при изменении пере-

даточного числа оолыпой кассеты и .для получения передаточных чисел

О >1. Кассеты оо ее почивают получение 52-х передаточных чисел; 26 значений К I /'0,205-0,945/ и 26 значений 1 /1,057-4 Этот диапазон и обеспечивает получение всех воеможшк нор:? в«се.п семян и туков.

В работе предложена методика расчета передаточных чисел на вал туковысеващих аппаратов из условия засева одинаковой площади семенами З'о и туками 34, которые смещает зернотуковый шик, т.о, при

. Тогда соотношение мекду нормами высева туков и семян получим в виде

^ ^аг»А-ао, /13/

где А = т/(т;, От, Ос - вместимости тукового и зернового отделений ящика, кг.

Используя формулу /3/ для семян и туков, получим

От--А-К1с, /19/

где Ьт . С«, - прредйхочние числа к палу туковысевагсцих и зерновых аппаратов ; К <5ос, . фгг - подача семян и туков, г.

Применение о зерновой комбинированной сеялке кассетных редукторов обеспечивает выполнение соотношения /19/.

' Д третьей главе изложены программа и методика, описаны ооьакты исследований и экспериментальная установка.

Программой экспериментальных исследовании предусматривалось:

- исследование влияния различных факторов на величину подач" семян различит: культур ииутрс!лереоерчатчм и катуте-шым штифтовые аппарата.'-:!! /частоты гр.-е^' чя хояы'Ч и катушки, висоты приходного окна в коробке, и&личм р-.орр ия рп" очей 'поверхности кольца, наклона аппарата 1С горш.онг/, с- юоты о игл и стопке ю(ика и расстояния иехд/ итл ртами и клпг.г.ч^м ц :нп1*)г)г.«д аппарате-, количества штифтов/',

- изучение характера лрияргшя семян п короокс внутреннереоер-чатого аппарата ;

- исследование влияния раг-личн:« у»ктороп на дрооление семян ;

- определение значении нодач и показателей равномерности пг-с^па семян и гранул и рэодшчх тукоп ;

- определении яекапате-сЯ глчестгл рлсделения семян п рядках в лабораторных услорялч.

При проведении стс!1Д0:«г< исследований иисгпзж;!« аппаратов ..рпменллп общепринятую •!< "Дику /СОТ 70.5. [--¿.Машины посе!.»*«е. Прогргдзла и методика пспчташО/, рекомендации :;Х/0М, М1 п^чвопо-совпала и кафедра с!сльскохозяЛсть..|Кюг.о г.иипостросния ШС/ГЛа, имеющих ооль..; опыт исслг-до-киил ьнсл^вт.их опп.чратоь различных

сеялок.

Для проведения стендовых испытаний была разработана и изготовлена экспериментальная установка, представляющая сооой стенд, с установленной на нем секцией зернотукового ящика зерновой сеялки С3-3,6 с внутреннереберчатым /рис.1/, катушечным штифтовым /рис.2/ и катушечным желобчатым сдвигаемым аппаратами. Привод аппаратов осуществляли от электродвигателя через червячный и кассетный редук-■торы и цепные передачи. Двухкассетный редуктор типа "ЬеЦигбоа" изготовлен опытным заводом ПКИ почвопосевмаша и позволял оыстро устанавливать пр!вод на необходимое передаточное число и частоту вращения высевающих аппаратов. Для изучения движения семян в коробке внутреннереберчатого аппарата сделали вырез и застеклили его. Дпя сьемки использовали фотоаппарат и видеокамеру "РсмчЗОКлЛ КД7'. Просмотр видеокассеты осуществляли на видеомагнитофоне "

Показатели качества высева определяли в сравнении со сдвигаемым катушечным желобчатым аппаратом серийной зерновой сеялки. Результаты опытов обрабатывали методами вариационной статистики с использованием персонального компьютера РС АТ 286.

Экспериментальное изучение влияния на показатели качества вы-, сева различных факторов осуществляли в два этапа. На первом этапе проводили однофакторные эксперименты по установлению степени влияния каждого фактора в отдельности.

Было установлено, что частота вращения кольца внутреннереберчатого и катушки штифтового аппарата оказывает небольшое влияние на подацу семян. Например, при увеличении частоты вращения почти в 8 раз подача семян риса, пшеницы и овса снизилась на 5,4-6,64$ для кольца внутреннереберчатого аппарата, на 5,9-7,12$ - для штифтового и на 2,6-11,6$ для катушечного желобчатого. Зависимость подачи от частоты вращения кольца монно выразить эмпирическими формулами: _

для риса ' - «= 18,0 - 0,207 СлУ для пшеницы - д, = 26,2 - 0,27 а) /20/

для гороха - 28,95 -0,23(*),

где сО - частота вращения, 1/с.

Ыинимальиое влияние частоты вращения наблюдалось при высеве семян проса _

9,3 - 0,085 о) . /21/

Эмпирическая завяышость подачи семян риса штифтовой катушкой от частоты вржцения выражается форцуаоЯ

96-0,219 а) /22/

Рис.2. Катушечный штифтовой аппарат:

I - катушка ; 2 - вал клапанов ; 3 - клапан ; 4 '5 - сектор ; б - заслонкг • 7 - зядвшхка.

- рыч 1 ;

Во циутреннереоерчатом аппарате наибольшее влияние на подачу оказывают размеры проходного окна /рис.3/. Опыты показали, что при увеличении высоты окна с Ь до 17 мм, т.е. примерно вдвое,- подача

Рис. 3. Влияние высоты проходного окна И0 внутреннеребер-чатого аппарата на подачу семян: I - овес ; 2 - рис ;-3 - горох ; 4 - пшеница

Величина подачи семян риса от высоты проходного окна выражается зависимостью вида

¿и 7,19 + 0,057\\02 /23/

Установлены минимально допустимые размеры высоты проходного окна в коробке внутреннереберчатого аппарат .: для зерновых культур, проса и риса 110= 8-Ю №1, для гороха и овса - Но = 11-14 паи

Изучено влияние высоты окна в стенке ящика на подачу семян катушечным штифтовым аппаратом. Установлено, что с увеличением высоты окна от 20 до 50 мм подача семян возрастает.

Для устойчивого и непрерывного высева проса высота окна долина составлять 6-10 мм, пшеницы и риса - 20-30 мы, а для овса и гороха - 30-50 мы. Сухие гранулированные туки устойчиво высеваются при высоте окна Ь = 10-20 мм.

Влияние величины зазора С между штифтами и клапаном аппарата на подачу незначительно: для семян зерновых культур и риса при изменении зазора от 6 до 16 мм подача увеличилась всего на 5-6$, а проса - на 11%. Наибольшее увеличение подачи наблюдалось для гороха - 20,555. Проведенные опыты позволили установить оптимальные размеры зазора С: для семян зерновых культур, и риса - 6-10 мм, для гороха и овса - 10-16 ым, проса - 6-10 мм. Дробление семян при о тих зазорах было минимальным.

Для изучения влияния числа штифтов на подачу использовали калики с 6, 12 и 24-я штифтами. Катушка с 24-я штифтами о ила взята г сеялки СН-16П. Она тлеет наружный диаметр 62,5 мм, штифты шири-эй у основания 10 мм и высотой б мм. Опытй проводили при частоте ращения 3,14 1/с /30 oó/мин/, высоте окна в стенке ящика 30-^40 мм зазоре С=Ю мм.

Опыты показали, что с увеличением числа штифтов с 12 до 24 поэта семян практически не изменяется. Катушка с 6-ю штифтами снимет подачу гороха на 37$, пшеницы - на 20%, риса - на 16% и овса-1 6%. Установлено, что с увеличением одела штифтов до 24 снияает-I среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации подачи, учетом этих данных для высева семян целесообразно использовать 1тушки с 24-я, á для высева гранулированных туков - с 12-ю штиф-1ми, чтобы снизить возможность залипания межштифтового пространна. туками повышенной влажности.

Одновременно с изучением влияния различных факторов на подачу ;мян изучали также их влияние на показатели качества высега, в чи-ю которых входили: среднее значение подачи Q0) г ; Сэ - среднее ¡адратическое отклонение,. г ; V- коэффициент вариации, % и нерав->мерность высева - Н,%, которую определяли среднеарифметическим ¡тодом /таблица I/.

Опыты показали, что явно выраженной зависимости среднего ква->атического отклонения от частоты вращения кольца и штифтовой кашки нет. Средние значения (3 для семян зерновых культур, риса и ipoxa для внутреннереберчатого аппарата колеблются в пределах 06-1,2 г, для штифтового <¿> = 0,12-1,2 г. Коэффициент вариации »ответственно колеблется в пределах V = 0,4-3,75 % и N/=0,65-3,3%. от катушечного желобчатого сдвигаемого<о = 0,07-1,7 г., VУЗ,8-3,3%.

Неравномерность высева /Н/ для всех трех аппаратов примерно [инакова и не превышает 3%.

Taran,! образ,ом, исследуемые высевающие аппараты по качеству гсева не уступают аппаратам катушечного желобчатого типа со сдви-юмыми катушками.

Одним по показателей качества работы аппаратов является дроб-мне семян. Изучали влияние различных факторов на дробление семян: iCTOTbi вращешш и конструктивных параметров аппаратов. Проведенные :ыты показали, что внутреннереберчатый аппарат высевает сег/ена раз-чных культур, полностью исключая их повреждение, так как семена ремещаются в нем не подвергаясь сжатия, заклиниванию и другим воз-йствиям, которые могли бы привести к их дроблению.

Повреждение семян катушечным итифтовчм аппаратом происходит за

счет попадания семян между штифтами и клапаном, когда возможно их дроолекие: Повреждение семян пшеницы, риса, гороха .имело место при зазоре между штифтами и клапаном С=8 мм и составило 0,20-0,7д%. Яри увеличении зазора С до 10-12 мм повреждение снизилось. При высеве гранулированных туков в начальной стадии работы аппарата наблюдается дробление /перетирание/ гранул и на клапане образуется неподвижный слой измельченных туков и дробление гранул несколько снижается.

Дробление семян катушечным желобчатым аппаратом оыло ваше, чем штифтовым и составило 0,2-1,0^. Опыты показали, что дробление семян нэ зависит от частоты вращения катушек аппаратов и определяется свойствами зерна л конструкцией аппарата.

Исследование высева семян внутреннереоерчатым аппаратом с ребрами на поверхности кольца высотой до 2 мм и кольцом с гладкой ра-оочей-поверхностью показали, что подача семян гладким кольцом на 4,6-16,2$ больше, чем ребристым, а показатели качества высева /€>и\/ оыли, примерно, одинаковыми.

Таблица I.

. Показатели качества высева семян исследуемыми аппаратами

Культура Знутреннереоерчатый

: Я*, г : в ,г V ,А> : /?

Пшеница 25,3-29,7 0,2-0,Ь7 0,73-1,2 0,63 1,27

Свес 12,4-15,4 0,4-0,82 2,2-3,75 2,42 1,12

Рис 17,3-20,2 0,3-0,42 1,2-2,7 1,43 - 1.1

Горох 26,8-2Ь,0 0,35-1,2 1,0-1,9 0,94 1,15

Просо Ь,6-9,0 0,06-0,1 0,4-0,62 0,57 1,65

1 Продолжение таблицы I

Катушечный штифтовый

С}», г : ё ,г н, %

17-19,7 0 ,24-0 ,Ь7 . 0,93-1 ,Ь 1,01

10-11 0,4-1,2 ■ 0,82-3,3 1,94

14,4-15 0,25-0,73 1,2-1,9 1,29

29,0-29,4 0,64-2,0 0,65-2,9 1,36 '

9,7-10,9 0,12-0,3 0,76-2,4 0,93

Продолжение таолицы I

Катушечный желобчатый

Ао.Г : <о ,г : V,*/ Н, %

20-25,2 0,2-0,26 0,9-1,4 0 ,Ь9

11-11,8 0,3-1,7 ■2,5-3,3 1,46

Т5,4-1Ь • 0,2-0,3 1,2-2,5 .1,82 ■

. 0,2-0,7 0 07-М 2,0-2,4 о ь-Ю т

Увеличение подачи гладким кольцом-можно объяснить небольшим увеличением сечения слоя семян из-за отсутствия ребер, который движется ^герез проходное окно аппарата и поступает к открытой части кольца. Этим же можно объяснить и увеличение углов подьема семян гладким кольцом,'которые оыли на 1-10° Оольше, чем кольцом с ребрами. Зна-1ение углов подьема семян на всех режимах работы внутреннерео'ерча-гого аппарата были значительно выше теоретических значений, получении при решении уравнения /13/. Эта разница объясняется тем, что' фи непрерывном поступлении семян на кольцо происходит подпор для :емян, увлекаемых поверхностью кольца, и они поднимаются выше, чем одиночные семена.

Влияние угла наклона коробки внутреннереберчатого аппарата к ■оризонту изучали при изменении наклона в продольной плоскости на I и 10°. Установлено, что при наклоне аппарата вперед, подача снимется на 7,8 и 11,9$, а.при наклоне назад увеличивается на 6 и '.4,5$, т.е. влияние наклона на подачу незначительно.

Так как катушечный штифтовый аппарат широко используется для ысева гранулированных туков, были определены значения подач для екоторых видов туков /таблица 2/.

Таблица 2.

Высев гранулированных туков катушечным штифтовым аппаратом

Наименование туков Чо, Г { Й.г . V,*

уперфосфат 23,8-25,5 . 0,75-0,63 1,77-2,6

итроаммофоска 17,8-22,8- , 0,76 3,5

арбомид 17,3-19,4 0,45 2,6

риыечание. Катушка чугунная ¿и =» 60 ш, ¡21 = 12, в стенке ящика 25-35 мл, С = Ю ш высота окна

■ Нор|алыгый устойчивый высев туков происходит при высоте окна. ) мм и более, примем с увеличением высоты окна до 30 мм подача эзраста'ет на 10-1235 при установке чугунной катушки и до 205» - при пользовании полиамидной штифтовой катушки, имеющей такие же раз-грн И число штифтов, как и чугунная. Увеличение высева этой кату-сой происходило за счет кольцевой канавки по ее торцам, в которую шадают туки и высеваются дополнительно через боковые зазора койки.

На втором этапе для изучения влияния всех факторов в кемплек-| проводили многофакторные эксперименты, в которых для выбора ос-1вных уровней варьирования изучаемых факторов использовали резуль-

таты однофакторных экспериментов первого этапа.

По результатам многофакторных экспериментов оыли получены статистические модели в виде линейны?: уравнений регрессии. Для высева семлн риса внутреннереоерчатым аппаратом уравнение имеет ьид

у,м,5б-ол<|хго,та-|-0/!2х3-о,о4ос;г /24/

3 качестве факторов - спосооов воздействия на ооьект исследования оыли приняты: частота вращения кольца сОк/Х|/, высота прохо.1 ного окна Ьо/Х.,/, угол наклона аппарата к горизонту оС /Х^/ и характер поверхности кольца /Х^/ - кольцо с реорами или гладкое.

Сравнение коэффициентов уравнения регрессии по аосол'отнсй величине показывает, что наиоольшсе влияние на параметр оптимизации /коэффициент вариации подачи У( /' оказывает высота проходного окнг аппарата, затем по степени влияния можно расположить" факторы так: Х^, Хр Х^. Если в уравнении регрессии /24/ значения факторов Хг и Х^ принять равными + I, а факторов Х^ (- 1), то получим величину минимального коэффициента вариации подачи семян, равную У/пи'ц}=1,04^. Экспериментальная проверка параметра оптимизации показала олнзкое совпадение расчетных данных и опытны/..

При проведении многофакторного эксперимента на высеве риса катушечным штифтовым аппаратом использовали матрицу полного факторного эксперимента 23. В результате реализации выОранного плана эксперимента получено следующее уравнение регрессии

У, = 4,54 -ОЛЗХ, - (у,2Хй -ОМ&Хг, /25/

В качестве факторов оыли приняты: сО./л^А-частота вращения катушки, С /Х^/- зазор ыояду шти^таш и клапаном, 2£/Х^/-число штпфт< катушки, а параметра оптимнзацип-козффпцнбнт вариации подачи

Учитывая результаты анализа полученного уравнения /25/ и подставляя в него значения для Хр Х-, и Х^, равные »1, лолучлм величш минимального коэффициента вариации подачи сек н риса иги [ловим катушечным аппаратом -Уа(гтнп) = 1,01%. экспериментальная проверка предсказанного значения параметра оптимизации показала олнзкое совпадение расчетных и экспериментальных дшших.

Таким оорэзом, исследуемые высевающие аппараты по качеству высева не уступает аппаратам катушечного мелоочатоги типа, а по ря ду эксплуатационных и экономических показателей, превышают его.

¡{ачестио распределения семял д рядках ;гри использовании вну-треннереоерчатого и катушечного -сдосчагого сдаигасмогс типа аппар оатоь изучали б /ао оратор них условиях, высевая сснона на линкуя оесконечнуи ленту. скорость которой составляла 1,0 км/ч.

чтооы исклю-штс ьлиянис- семяпровода к соанмка на распределена

емян, высев сначала проводили из аппаратов непосредственно на ленту. 1ысота падения семян от аппаратов до ленты составляла около 150 мм. !ысевали семена риса и пшеницы с нормами от 2,0 до 6,0 млн.игг/га.

' Определяли характеристики распределения- интервалов между семе-[ами в ряду и распределение семян по участкам длиной, равной двойно-[у расчетному интервалу /по методике Кубанского научно-исследователь-:кого института испытаний тракторов и сельхозмашин - KyOHMffiíLí/. По [анным замеров определяли среднее значение интервалов между семена-¡и, среднее число семян на участке, коэффициенты вариации интерва-:ов и числа семян на участке.

Полученные опытные данные показали, что качество распределения 1емян в рядках внутреннереберчатьм и катушечным желобчатым аппара-•ами, примерно, одинаковое. Так величина среднего квадратического |ТКЛонения интервалов (э колеблется в зависимости от нормы высева it 2,0 до 6,6 см для катушечного желобчатого аппарата и от 2,1 до >,5 см - для внутреннереберчатого. Коэффициент вариации интервалов вставил 122-93 % для катушечного желобчатого и 110-95 % - для 1Иутреннереберчатого аппарата.

Количество участков, содержавших 2+1 зерно у катушечного желоб-:атого аппарата составило 66' 74%, а у внутреннереберчатого 72-75%, '.е. было несколько выше, чем у катушечного.

Количество пустых участков при использовании катушечного же-:обчатого аппарата составило 15-20%, а при высеве внутреннеребер-¡зтьи аппаратом 11-20$, т.е. было, примерно, одинаковым.

Распределение семян катушечным штифтовым аппаратом не изучали, зк как показатели качества работы этого аппарата, полученные patee, мало отличаются от аналогичных показателей катушечного желоб-:атого аппарата.

Высев семян на липкуп ленту проводили .также через гофрирова-мЯ стандартный семяпровод и двухдисковый сошник заднего ряда. Пройденные опыты подтвердили полученные многими учеными данные об ■лучшении качества распределения семян при движении их через семя-гропод и сошник за счет перераспределения в потоке при соударениях i стенки каналов и между собой. Коэффициент вариации интервалов ¡низился при этом на 5-11% при высеве семян катушечным желобчатым лпаратом и на 6-10% - при высеве внутреннереберчатьм.

Таким образом, проведенные опыты по высеву семян з рядки под-'вердили ранее сделанный вывод о том, что внутреннсреберчатчй ап-:арат по показателям качества работы нэ отличается от стандартного атулечнсго желобчатого аппарата, обладает рядом преимуществ перед га /не треоует труде смята регулировок, не поврогчдао? семг::-ia, .»¿нее

ыеталлоемок и трудоемок и т.д./ и может использоваться взамен катушечного стандартного.

Экономическая эффективность использования в рядовых зерновых сеялках внутреннереберчатых и катушечных штифтовых аппаратов взамен катушечных желобчатых сдвигаемого типа определена с учетом результатов опытных данных и использования методики отдела экономических исследования НПО "Почвопосевмаш".

Годовой экономический эффект использования одной зерновой рядовой сеялки с внутреннереберчатыми аппаратами составляет 8553 руб, а с катушечными штифтовыми - 7239 руб. Кроме того, при использовании сеялок с внутреннереберчатыми аппаратами можно ожидать повышения урожайности за счет сокращения потерь посевного материала из-з< полного исключения дробления семян высевающими аппаратами.

Методика технологического расчета внутреннереоерчатых и

катушечных штифтовых аппаратов и обоснование параметров кассетного редуктора

Технологический расчет внут^еннереберчатого, катушечного штиф тового, катушечного желобчатого"'бдвигаемого и других конструкций ai паратов с постоянным рабочим ооьемсм сводится к определению передаточных чисел КП. необходимых для обеспечения высева заданных норы высева семян или туков путем изменения частоты вращения высевающего органа аппарата. В общем случае передаточные числа определяют по формуле

■ /26/

Для зерновых сеялок типа C3-3.6A при Ь = 15 см, Rc-T= 0,59 м и (Ь = 10% по формуле /26/ получим

I = 0,064 75 Q/q*

Норму высева СХкг/га принимают по ATT, a по данным таблиц I и 2.

Рабочий обьем кольца можно рассчитать по формуле /6/

Коэффициент ^Ь принимают по данным таблицы I.

Высоту проходного окна для высева зерновых и зернобобовых кул: тур принимают равной 'rl©= 16-19 мм при ширине кольца =-12-14 мм а для высева мелких семян с малыми нормами ho = 6-7 мм при ширине кольца -В = 7-11,5 мм. Кольца изготавливают с наружным диаметром 90-92 мм и общей шириной мм в двухстороннем кольце. ;0кна в

корооке внутреннереберчатего аппарата, через которые происходит вы сев семян, располагают под углом 45° к вертикальному диаметру.

Расчет передаточных чисел механизма привода катушечного шг^/р-

эвого аппарата ведут по формуле /4/.' Для упрощения расчетов переда-эчных чисел построена номограмма, представленная на рис.4.

Номограмму можно использовать для вьйора передаточных чисел I механизма привода зерновых или туковысёвшоцих аппаратов с посто-шым_рабочим обьемом, у которых величина подачи находится в преде-XX qo= 5-30 г.

Наружный диаметр катушки принимают равным 60-63 ш, ширину калики - 35-45 мм. Число штифтов у катушек, 'предназначенных для вы-?ва-семян, виЗираит равным 24, располагая их в два ряда со смеще-1ем на пол о ату тага. Высота штифтов равна 5-6 т. Число штифтов 1тушок, предназначенных для высева гранулированных туков, припи-шт раЕНьм 12 - по шесть штифтов в о днем ряду, что сникает вероят-эсть их золипания туками поваленной влажности.

Размеры окна в стенке ящика, через которое сачена или туки по-гупают в коробку штифтового аппарата рекомендуется принимать рав-сш по ширине 35 мл и высотой до 50 мм.

Чтобы обеспечить одновременную заправку сеялки семенсми и ту-•ли неоо'ходимо, чтобы их запаса в яликах сеялки было достаточно иг. юев одинаковой площади полл. Это условие выполняется, если расчет федаточних чисел на вал туконксевсвщих аппаратов геста по фар«у.то :9/.

-21*

Для пшеницы, ржи, овса и риса

Ст= /0,52-0,54/ 1с.

для гороха и= О.^Ьс,

для проса Ьг= 0,311с,

Передаточные числа КП типа "ЬеШоБОги" определяют по формула /16/ и /17/.

ОБЩИЕ вывода и РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Внутреннереоерчатые и катушечные штифтовые аппараты имеют ряд существенных преимуществ перед катушечными желобчатыми сдвигаемого типа: они проще по устройству, практически не подвержены износу и не требуют проведения трудоемких регулировок при подготовке сеялки к раооте.

2. Для регулировки внутреннереберчатых и катушечных штифтовых аппаратов на норму высева можно использовать кассетные редукторы типа "ЬйШлвСЖ/", имеющие простую конструкцию, небольшую массу и необходимый на практике диапазон передаточных чисел. Время на пере станозку кассет при изменении передаточного числа составляет всего 1,5-2,0 мин. Использование кассетного редуктора до минимума снижает затраты труда и средств, устранит необходимость в разборке и сборке передаточного механизма, повысит точность установки, даст экономию посевного материала и позволит корректировать нормы высева туков.

3. Разработаны методики расчета передаточных чисел многоступенчатых КП механизма привода зерновых высевающих аппаратов с постоянным рабочим ооьемом -с использованием опытных значений подач семян и расчета передаточных чисел механизма привода туковысеваю-щих аппаратов комбинированной зерновой сеялки из условия засева рдинаковой площади поля имеющимся в оункере запасом семян и туков, что позволит заправлять сеялку семенами и туками на одной остановке и сократит время простоев на заправке.

Разраоотана универсальная номограмма для выбора значений пе^ рвдаточных чисел КП привода зерновых и туковысевающих аппаратов с постоянный рабочим объемом. Даны рекомендации по выбору основных параметров высевающих аппаратов внутреннереберчатого и катушечного штифтового типа.

4. Предложена формула для расчета рабочего обьеыа внутренне-реоерчатего аппарата с учетом сооенности технологического процесса, конструкции"аппарата и полученных опытных данных.

5. Изучено движение семян во пнутреннереоерчатом аппарате: рассмотрены условия «стечения семян и «определены теоретические I. опытные значения углаь подъема семян кольцом.

6. Изучено влияние различных факторов на подачу се;'ян внутре-нереберчатьм и катушечным штифтовкм аппаратами и показатели каче-тва высева /средне квадратическое отклонение, коэффициент зариа-ии подачи в зависимости от частоты вращения кольца или катушки, азмеров проходного окна, числа штифтов и других фактороз/. Уста-овлено, что частота вращения кольца к штифтовой катупки не оказы-ает существенного влияния на величину подачи семян. Подача семян ольцом внутреннереберчатого аппарата определяется, главна обра-ом, высотой и шириной проходного о ich а в коробке аппарата. Наклон нутрепнереберчатого аппарата к горизонту в пределах 5-10° не ока-ывает существенного влияния на подачу семян и показатели равномер-ости высева.

7. Установлено, что внутреннереберчатый аппарат высевает семе-а разных размеров оез повреждения и дробления. Дробление семян :атушечным штифтовым аппаратом находится в таких же пределах, как

; у катушечного желобчатого со сдвигаемой катушкой /0,2-1,ОЙ/ и не ■ависит от частоты вращения катушки. Степень дробления семян птиф-'овой катушкой зависит от величины зазора между штифтами и клапаном лпарата и размеров семян.

8. Экспериментальные ис ледования внутреннереберчатого и кату-¡ечного штифтового аппарата в сравнении со стандартным катушечным лпаратсм сдвигаемого типа показали, что эти аппараты обеспечивают :ысокие показатели качества дозирования семян риса и других культур и могут быть использованы взамен катушечных сдвигаемых.

9. Предлозена конструкция модернизированного внутреннереберчатого аппарата с высевающим кольцом с односторошей рабочей поверх-юстыо и с регулировочной заслонкой, рассчитанной на установку в ;вух фиксированных положениях по высоте проходного окна в зависимости от нормы высева и крупности семян. Зто снижает металлоемкость шпарата и упрощает его конструкцию.

10. (ЬидаемыЯ годовой экономический эффект от использования эдной зерновой рядовой сеялки типа С3-3,6А с внутреннереберчатыми аппаратами составляет 8553 руб., а с катушечными штифтовая! - 7230 зуб

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Повышение технического уровня сеялок. Соорник научных т?у-аов. - Киев: Е0, 1991.

2. Расчет внутреннереберчатого высевающего аппарата, "Трпктэр:; i! сельскохозяЗстшпше маглиц". - 1991, ,',"11, с.Я4-25 /'Goar,тор ¡{омаристоп З.Е./.

3. К расчету катушечного зткфтопого вксезскщсго аппарата.

В сб. "Конструирование и технология производства сельскохозяйственных машин", - К., "Техника", 1992, в печати /Соавтор Комаристов В.Е

4. Корректирование норм высева туков комбинированными-сеялками. Тезисы доклада Республиканской научно-технической конференции "Проблемы конструирования и технологии производства сельскохозяйственных малин", Кировоград, 1991 /Соавтор Комаристов В.Е./.

5. Исследование внутреннереберчатого и катушечного штифтового высевающих аппаратов зернстуковой сеялки. "Механизация и, электрификация сельского хозяйства", 1992, МО /Соавтор Комаристов D.E./.