автореферат диссертации по , 05.06.01, диссертация на тему:Обоснование параметров двухдискового сошника зерновой сеялки для равномерной заделки семян по глубине

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Агротехническое обоснование необходимости равномерной заделки семян по глубине

1.2. Анализ факторов, определяющих равномерность заделки семян в почву.

1.3. Анализ конструкций двухдисковых сошников.

1.4. Анализ методов исследования качества заделки семян по глубине сошниками.

Выводы.

1.5. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СОШНИКА НА РАВНОМЕРНОСТЬ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН ПО ГЛУБИНЕ . ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СОШНИКА

2.1. Анализ влияния элементов сошника на равномерность заделки семян по глубине.

2.2. Определение параметров отражателя семян

2.3. Определение параметров зернового потока в полости сошника.

2.4. Выбор конструкции направителя.

Выводы.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СЕМЯН В ПОЛОСТИ СОШНИКА

3.1. Описание средств и методики для проведения исследований.

3.2. Определение кинематических параметров движения семян.

3.2.1. Оцределение связи между величинами скорости и угла схода семян с направителя.

3.2.2. Результаты исследования движения семян при сходе с экспериментального направителя.

Выводы.

ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОГРАФИИ ПРОЦЕССА

ЗАДЕЛКИ СЕМЯН В ПОЧВУ ДВУХДИСКОВЫМИ СОШНИКАМИ

4.1. Описание лабораторной установки для крупноформатной рентгеновской съемки.

4.2. Программа и методика цроведения рентгенографических исследований.

4.3* Результаты рентгенографических исследований

4.3.1. Результаты исследований динамики высева и заделки семян в почву.

4.3.2. Результаты исследований качества заделки семян по глубине после прохода сошника.

Выводы. . . •

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ДВУХДИСКОВОГО СОШНИКА ЗЕРНОВОЙ СЕЯЛКИ. ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФШТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ СОШНИКОВ

5.1. Разработка конструкции сошника

5.2. Результаты исследований экспериментальных сошников в полевых условиях.

5.3. Расчет технико-экономической эффективности

Выводы.

ОБЩИЕ ВЫВОД Ы И РЕКОМЕНДАЦИИ. ПО

Майским (1982 г.) пленумом ЦК КПСС была одобрена Продовольственная программа, в которой подчеркивается, что ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна - ключевая проблема в сельском хозяйстве. При сохранении стабильности посевных площадей зерновых культур основной путь наращивания производства зерна - повсеместное повышение урожайности. За десятилетие необходимо поднять среднюю урожайность зерновых культур на 6.7 ц и довести к 1990 г. до 21.22 ц/га. В одиннадцатой пятилетке намечено увеличить среднегодовое производство зерна до 238.243 млн. тонн и в 12-й пятилетке до 250.255 млн. тонн.

Одним из путей повышения урожайности зерновых культур является улучшение равномерности заделки семян по глубине.

Работа посевных агрегатов на высоких скоростях приводит к значительной неравномерности заделки семян по глубине, что в свою очередь, приводит к неравномерности развития и созревания зерновых культур и к снижению урожайности.

Системой машин 1981-1990 гг. предусмотрено создание семейства широкозахватных бессцепочннх зернотуковых сеялок точного высева, которые должны обеспечивать выполнение агротехнических требований к посеву.

Существующие сеялки не выполняют агротехнических требований в основном из-за несовершенства заделывающих рабочих органов и, в первую очередь, сошников, так как от них в основном зависит качество заделки. Наибольший удельный объем в производстве зерновых сеялок в СССР составляют рядовые сеялки с двухдисковыми сошниками. Двухдисковые сошники наиболее работоспособны на влажных, комковатых и засоренных растительными остатками почвах. В разрабатываемом новом семействе широкозахватных бессцепочннх зерновых сеялок цредусматривается применение двухдисковой сошниковой группы цроизводственной сеялки СЗ-З,6.Существующая конструкция двухдискового сошника не всегда обеспечивает укладку 80% семян в слой (М ±10 мм) даже при скорости посева 2,5 м/с.В ряде случаев количество семян в этих слоях составляет 46.52%. Поэтому разработка конструкции сошника, который позволит обеспечить выполнение агротехнических требований, является актуальной задачей, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Настоящая работа посвящена изысканию и обоснованию элементов, способствующих улучшению равномерности заделки семян цо глубине двухдисковыми сошниками.

На защиту выносятся основные положения:

1. Равномерность заделки семян по глубине при работе двухдискового сошника зависит от способа и направления подачи семян.

2. Установка в двухдисковом сошнике отражателя семян в зоне открытой борозды обеспечивает компактную заделку семян по глубине за счет устранения перемещения семян в зоне открытой борозды при их отражении от дна.

3. При рабочих скоростях сеялки от 2,2 м/с до 3,3 м/с влияние направления подачи семян в двухдисковом сошнике на качество заделки семян по глубине-составляет 3-10$, расположения нал-равителя относительно оси дисков 8-28%, отражателя 47-69$.

4. При скорости сеялки 2,2-3,3 м/с, высоте падения семян 90 мм, начальных значениях скорости и угла падения 0,9-2,1 м/с и 0,523-1,30 рад., установочные размеры отражателя от точки схода семян с направителя до начальной и конечной точек хвостовой поверхности отражателя составляют соответственно 17-119 мм и 30-590 мм.

Сошники с передней подачей и отражателем при качественной обработке поля при скорости 3,3 м/с укладывают 96% в слой сред- . ней глубины и два смежных с ним (МСрв +10 мм).

5. Конструкция налравителя производственного сошника не обеспечивает идентичность траекторий движения семян на дно борозды в силу случайного характера распределений скорости и угла цри сходе семян. Вероятность движения семян на дно борозды по идентичным траекториям составляет 0,057. Предложенная конструкция налравителя, состоящая из двух направляющих (верхней наклонной плоскости и нижней, выполненной по кривой, обеспечивающей постоянную скорость перемещения по ней) обеспечивает вероятность движения семян по идентичным траекториям до 0,67, что позволяет более обоснованно вести расчет и определять установочные размеры отражателя семян в сошнике.

6. Методика расчета формы поверхности налравителя и установочных размеров отражателя семян.

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте сельскохозяйственного машиностроения им. В.П. Горячкина (ЕИСХОМ) в 1980-1983 гг.

Экспериментальные исследования проводились в почвенном канале ВЙСХОМ и лаборатории рентгенографии Ростовского института сельскохозяйственного машиностроения.

Полевые испытания проводились на ведомственной испытательной станции ПКИ ПО по сеялкам "Красная звезда" , в Кубанском ордена Ленина научно-исследовательском институте по испытанию тракторов и сельскохозяйственных машин (КубНИИТиМ) »Северо-Кавказской машиноиспытательной станции.

Результаты исследований использованы ПО по сеялкам "Красная звезда".По результатам исследований разработаны рабочие органы к широкозахватным зерновым сеялкам.Сеялки прошли предварительные испытания на Поволжской МИС и переданы для проведения приемочных испытаний в КубНИИТиМ.

Выводы

1. Полевые исследования экспериментальных сошников подтвердили результаты теоретических и экспериментальных исследований, положенных в основу при выборе и расчете конструктивных элементов, способствующих равномерной заделке семян по глубине.

2. Сошники с подачей семян перед осью дисков противоположно движению сеялки и отражателем позволяют уменьшить разброс семян по глубине по сравнению с производственными на 20 мм, увеличить количество семян в слое средней глубины и двух смежных с ним (МСр^+Ю мм) на 10. 17$, повысить полевую всхожесть семян на 4.

3. Годовой экономический эффект от применения новых сошников на сеялках составит при ширине захвата от 3,6 м до 21,6 м соответственно 123 руб. и 738 руб.

Годовой экономический эффект за счет увеличения полевой всхожести семян составит 106 руб. и 636 руб.

ОБЩИЕ вывода И РЕКОМЕНДАЦИЙ

I. Проведенный анализ схем и конструкций двухдисковых сошников позволил установить, что на равномерность заделки семян по глубине оказывают влияние следующие факторы: расположение напра-вителя относительно оси дисков, направление подачи семян, наличие отражателя.

2. Методом дисперсионного анализа установлено, что цри скорости 2,2.3,3 м/с влияние направления подачи семян в двухдисковом сошнике на качество заделки семян по глубине составляет

3.10$, расположения направителя относительно оси дисков 8. 28%, отражателя 47.69$.

3. Установлена аналитическая зависимость параметров отражателя от скорости и угла схода семян с направителя и скорости сеялки. Методом расчета на ЭВМ оцределено, что при скорости сеялки 2,2.3,3 ц/с, высоте падения семян 90 мм, начальных значениях скорости и угла падения 0,9.2,1 ад/с и 0,523.1,3 рад., установочные размеры от точки схода семян с направителя до начальной и конечной точек хвостовой поверхности отражателя составляют соответственно 17.119 мм и 30.590 мм.

4. Выявлено, что конструкция направителя производственного сошника не обеспечивает идентичности траекторий движения семян в полости сошника. Это создает предпосылки для неравномерной заделки семян по глубине. Значения величин скорости и угла схода семян с направителя находятся в пределах соответственно от 0,8 до 2,25 м/с и от 0,37 до 1,4 рад. Распределение их соответствует нормальному закону с параметрами/77^= 1,4; ГП^ = 0,9; = 0,31; = 0,22; Ъ =0,2. Наибольшая вероятность движения семян по идентичным траекториям равна р = 0,057, что составляет 5,7$ траекторий движения высеваемых семян.

5. Предложена конструкция направите ля, в котором семена перемещаются последовательно по двум направляющим. Верхняя представляет наклонную плоскость, на которую семена поступают из семяпровода. Форма поверхности нижней направляющей получена в результате решения дифференциального уравнения движения семени с постоянной скоростью. Такой направитель позволил уменьшить разброс скоростей и углов падения семян соответственно в 2,4 и 2,8 раза, а количество идентичных траекторий увеличить до 67$.

6. Исследования методом рентгенографии позволил экспериментально раскрыть характер протекания процесса заделки семян в почву и взаимодействия с отражателем. В результате анализа рентгенограмм расположения семян при посеве различными вариантами сошника установлено, что подача семян перед оеью дисков позволила увеличить количество семян на дне борозды на 20.30$ по сравнению с производственным. Отражатель обеспечил укладку 84.89$ семян на дно борозды при скорости от 2 до 3 ц/с. Отклонение установочных размеров отражателя от расчетных приводит к резкому ухудшению качественных показателей заделки семян: увеличению среднеквадратического отклонение & в 1,5.2 раза; увеличению коэффициента вариации "О в 2. .3 раза; уменьшению количества семян на дне борозды на 4.20$; уменьшению количества слоев с семенами на 2.

7. Сравнительные испытания сошников в полевых условиях показали, что сошники с подачей семян перед осью дисков и отражателем позволили уменьшить разброс семян по глубине на 20 мм, увеличить количество семян в слое средней глубины (М^+Ю мм) на 10.17$, увеличить полевую вехожесть на 4.8$.

8. На основании проведенных исследований разработана конструкция двухдискового сошника для равномерной заделки семян по глубине (а.с. № 1014499), которая включает направитель, расположенный перед осью дисков и отражатель. Подача семян осуществляется против движения сеялки.

9. Годовой экономический эффект от применения новых сошников на широкозахватных зерновых сеялках составит 106 руб. на одну машину за счет повышения урожайности.

10. Результаты проведенных исследований использованы ПО по сеялкам "Красная звезда" при разработке сошников к широкозахватным зерновым сеялкам. Сеялки успешно прошли ведомственные испытания и рекомендованы на государственные.

1. Продовольственная программа СССР на период до 1990 года и меры по ее реализации: Материалы Майского Пленума ЦК КПСС. М., 1982.

2. Агейчик В.А., Точицкий A.A., Михневич H.A. Возможности улучшения распределения семян по глубине сошниками зерновых сеялок. В кн.: Механизация земледелия и животноводства: Сб. науч. тр. ВДИИМЭСХ. Минск, 1982, с. 38-42.

3. Александров В.И. Исследование падения семян и отражения их при ударе о почву применительно к работе сеялок точного высева. В кн.: Усовершенствование и создание машин для посева, посадки, внесения удобрений: Матер. НТС ВИСХОМ. М., 1964, вып. 16,с. 33-46.

4. Баранов С.А. Научное обоснование глубины заделки семян яровых зерновых культур в условиях Правобережья Саратовской области: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1975, с. 16.

5. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон A.C. Теоретическая механика в примерах и задачах. М.: Наука, 1964, ч. 2. - 664 с.

6. Беляев Е.А. Некоторые вопросы теории высева семян пропашных культур кукурузными сеялками. В кн.: Усовершенствованиеи создание машин для посева, посадки и внесения удобрений. Материалы НТС ВИСХОМ. М., 1964, вып. 16, с. 147-170.

7. Браунли К.А. Статистическая теория и методология в науке и технике. Пер. с англ. Под ред. Болыпева Л.Н. М., Наука, 1977, с. 407.

8. Бузенков Г.М., Ма С.А. Машины для посева с.-х. кульутр. -М., Машиностроение, 1976. 271 с.

9. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям с.-х. машин. Киев: УСХА, i960. - 283 с.

10. Веденяпин Г.П. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных. М.: Колос, 1967. - 197 с.

11. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Физматгиз,1962.- 564 с.

12. Верняев О.В., Сокол H.A. Рентгенографические исследования качества работы посевных машин. Изв. СКН ЦВШ. Сер. техн. наук, 1974, № 3, с. 10-11.

13. Вейс Ю.А. Курс сельскохозяйственного машиностроения, -М.-Л.: Сельхозгиз, 1931, с. 139.

14. Вильяме В.Р. Собрание сочинений. М.: Сельхозгиз,т.3, 1949. - 465 с.

15. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Физматгиз, 1959. - 785 с.

16. Волков С.П., Колпиков Н.В. и Набатян H.H. Исследование параметров двухдисковых сошников для работы на повышенных скоростях. В кн.: Повышение скоростей маш.-тракторных агрегатов. М., 1962, с. 247-255.

17. Гаспаров Д.В., Шаповалов В.И. Малая выборка. М.: Статистика, 1978. - 248 с.

18. Голованов В.П., Орлов H.H. Параболический нацравитель семян для свекловичной сеялки. Механизация и электрификация соц. с.-х., 1975, №5, с. 41-42.

19. Доманьков В.М., Пронько Л.Ю. Исследование удара о почву. В кн.: Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства. - Минск, 1979, вып. 22, с. 188-192.

20. Донец С.М., Пахарь М.И. О технологическом процессе работы сошников на повышенных скоростях. В сб.: Тр. аспирантов УСХА. - Киев, 1961, вып. 6.

21. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979, 416 с.

22. Капорулин K.M., Шипитько А.П. Об улучшении качественных показателей посева на повышенных скоростях. В кн.: Механизация с.-х. производства: Сб. научн. тр./ЛСХИ. - Л., 1969,т.143, вып. I, с. 3-10.

23. Кириченко В.А. Исследование процесса отбрасывания почвы сошниками зерновых сеялок. В кн.: Совершенствование рабочих органов сельскохозяйственных машин: Сб. научн. тр./ШШСП. - М., 1977, т. 14, вып. 2, с. 64-68.

24. Комаристов В.Е., Косинов М.М., Маломуж Г.И., Филиппьев Л.Н. Влияние поступательной скорости зерновой сеялки на качество посева. В кн.: Конструирование и технология пр-ва с.-х.машин. - Киев: Технгка, 1974, вып. 4, с. 30-34.

25. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977, 831 с.

26. Кудряшов H.H. Специальные киносъемки. М.: Искусство, 1974. - 286 с.

27. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. М.: Наука, 1982. - 531 с.

28. Любушко Н.И. Методика определения равномерности глубины заделки семян зерновых культур и равномерности распределения их вдоль рядка. М.: ВЙСХОМ, 1966. - 21 с.

29. Малев М.К. Исследование движения семян и распределительных сошников для посева семян по стерне. Вестник с.-х. науки Казахстана, 1965, № 2, с. 51-57.

30. Математическая статистика, /Иод ред. A.M. Длина. М., Высшая школа, 1975. - 398 е.

31. Марон Ф.Л., Кузьмин A.B. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. Минск: Вышейшая школа, 1977. - 271 с.

32. Методы точного высева с.-х. культур и развитие сеялок и высевающих аппаратов: Материалы Симпозиума по сеялкам точного высева (15 апреля 1980 г.) /ЦНИИТЭИ МТиСХМ. 1980, $ 090 -25.04.80.

33. Михасенок E.H. Обоснование рабочих органов для разбросного рядового посева зерновых и зернобобовых культур. В кн.: Вопросы сельскохозяйственной механики. - Минск: Урожай, 1971,т. 20, с. 66-80.

34. Морозов И.В., Бобрусь И.С., Сысолин П.В., Фесенко Г.В. Исследование процесса бороздообразования рабочими органами посевных машин: Сб. научн. тр./ШИСП, 1975/1976, т. 12, вып. I, ч. 2, с. 18-24.

35. Набатян М.П. Экспериментально-теоретическое обоснованиепараметров дискового сошника зерновой сеялки для работы на повышенных скоростях: Автореферат дис. канд. техн. наук. М.,1972. 36 с.

36. Набатян М.П., Пологих Д.В. К вопросу энергетической оценки сеялок и их рабочих органов. В сб.: Труды ВИМ - М., 1967, т. 41, с. 27-37.

37. Найденов A.C. Влияние способов посева и норм высева на урожай и качество зерна озимой пшеницы в Центральной зоне Краснодарского 1фая: Автореферат дис. канд. техн. наук. Харьков, 1977. - 26 с.

38. Народное хозяйство СССР 1922-1982 гг. /Финансы и статистика, М., 1982, 228 с.

39. Натансон И.П. Краткий курс высшей математики. М.: Л.: Гостехиздат, 1963.

40. Новаков С.А. Совместный полет зерна и частицы почвы: Сб. научн. тр. /МйИСП, 1974, т. II, в. I, ч. 2, с. 24-29.

41. Нормативно-справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники. /ЦНИИТЭИ, М., 1980, 296 с.

42. Основные положения методики определения экономической эффективности новой техники в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении. Ди-во тракторного и с.-х. машиностроения. М.,1973. 20 с.

43. Павлов В.К. Исследования движения семян в сошнике и бороздке применительно к скоростным сеялкам точного высева: Ав-тореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж, 1971.

44. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара. -М.: Наука, 1977. 233 е.

45. Применение средств рентгенографии и рентгеноскопии при оценке качества работы посевных машин /Сокол H.A., Сысолзш П.В.,

46. Леонов Б.И. и др. Тракторы ж сельхозмашины, 1981, № 5, с.28-29.

47. Прогрессивные способы посева зерновых культур, /йод ред. Майсуряна А.Н., Елагина И.Н. М.: МСХ СССР, 1959. - 203 с.

48. Пущинская О.В., Любушко Н.И. Направления усовершенствования параметров двухдисковых сошников зерновых сеялок. Тракторы и сельхозмашины, 1981, № 12, с. 10-12.

49. Пущинская О.В., Сокол H.A., Воеводин В.Е. Влияние отражателя на качество заделки семян по глубине двухдисковым сошником зерновой сеялки. Тракторы и сельхозмашины, 1982, № 7,с. 15-16.

50. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. В кн.Комплексная механизация хлопководства. Ташкент, 1950, с. 358-359.

51. Семенов А.Н. Зерновые сеялки. Киев: Машгиз, 1959, с. 214-215.

52. Сдобников С.С. Вопросы земледелия в целинном крае. -М.: Колос, 1964.

53. Сокол H.A., ВоеводинВ.Е. Организация кадра при крупноформатной рентгеносъемке процессов почвообработки и посева. В кн.: Научные основы проектирования с.-х. машин. - Ростов-на-Дону, РИСХМ, 1980, с. 123-129.

54. Сулеймёнов М.К., Адилов К.А., Белозеров В.П. Значение глубины заделки семян при посеве сеялкой-культиватором. В сб.: тр. ВИСХОМ. -М., 1973, вып. 75, с. 48-52.

55. Трофимченко Ю.И., Сысолин П.В., Кириченко В.А., Неровный А.Н. Исследование процесса заделки семян дисковыми сошниками. В кн.: Совершенствование рабочих органов с.-х. машин: Сб. научн. тр. ДИИСП, -М., 1978, т. 15, вып. 2, с. 39-43.

56. Усов П.В. Подъемно-транспортные машины. М.: Высшая школа, 1967. - 236 с.

57. Филиппов Э.В., Юдкин В.В. Сошники зерновых сеялок для зоны Поволжья. В кн.: Механизация работ в полеводстве: Сб. научн. тр. /Саратовский СХИ. - Саратов, 1973, т. 8, с. 124-125.

58. Хальд А. Математическая статистика с техническими приложениями /Под ред. Линника Ю.В. М.: Изд-во иностр. лит., 1956.

59. Шеффе Г. Дисперсионный анализ: пер, с англ. М.: Наука, 1980. - 512 с.

60. GatiezmonnB. SntiriMunQsiendenzen in dez Satecknifi. -Pга Шве he ¿andiechni&, W1, ¿2, s. 42- 43.

61. Hezmannl Zuz Fzage dez Satecknifi fat Getzelde. ¿CandiechriL&, 1981, ¿2, s. 66-69.

62. КШгг К BodenBecnSeUuna and Sdiechnii -Pza&Uscke ¿tandiechnii, f980, df2} s (6)362-(7)363.

63. Ztoa&en H. Ktiiti Qn Я) zi ¿fmasckinet. JlqzQt -UeezSLchi, /480, V/, s. 18-19.

64. Wl&on J-M. The iffe#i of foeease Szvozs and ike Release PoLni on -¿ne tyesign of Precision Seed M$ticLf&uza£ £n$lneezing Reseazok,0, voe 25, Nif, s. 4-07- 4 f9.

65. Авторское свидетельство № 295500 МКИ А 01 С 7/20.

66. Авторское свидетельство № 306806 МКИ А 01 С 7/20.

67. Авторское свидетельство № 1014499 МКИ А 01 С 7/20.

68. Авторское свидетельство № 1020033 МКИ А 01 С 7/20.74. Патент № 4009668.

69. ОСТ 70.5.1.-82. Испытания сел. хоз. техники. Машины посевные. Программа и методы испытаний. /Гос.ком. СССР по произв.-техн. обеспечению сел. хоз-ва. Гр. 99. - Введ. в действие с 01.05.82.

70. РТМ 23.2.65-77. Методика применения скоростной и специальной киносъемок для исследования сельхозмашин и технологических процессов. /ВИСХОМ. М., 1977. - 68 с.