автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества посадки лука-севка с разработкой и обоснованием параметров вибрационно-пневматического высаживающего аппарата

На правах рукописи

Аксенов Александр Геннадьевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОСАДКИ ЛУКА-СЕВКА С РАЗРАБОТКОЙ И ОБОСНОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИОННО-ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВЫСАЖИВАЮЩЕГО АППАРАТА

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Пенза-2011

1 О НОЯ 2011

4859077

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Емельянов Павел Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ларюшин Николай Петрович

кандидат технических наук, доцент Котов Дмитрий Николаевич

Ведущая организация Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт селекции и семеноводства овощных культур Российской академии сельскохозяйственных наук

(ГНУ «ВНИИССОК Россельхозакадемии»)

Защита состоится 17 ноября 2011 года в 13— часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Автореферат разослан «13» октября 20 П г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кухарев О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лук - ценная продовольственная культура. Высокая ценность лука обусловлена его химическим составом, вкусовыми и лечебными свойствами. В луковицах и зеленых листьях репчатого лука в зависимости от сорта и условий выращивания содержится до 4,5 % белка, 4...8 % углеводов, до 1,1 % минеральных солей, большое количество витаминов, фитонцидов и эфирных масел. В медицине он служит средством лечения авитаминозов, инфекционных заболеваний, а также положительно влияет на секреторную деятельность организма.

Самым распространенным и наиболее освоенным способом, применяемым в средней полосе России, а также в северной части европейских стран, является выращивание лука-репки из севка.

Наиболее ответственной операцией при возделывании лука-репки является посадка лука-севка, так как при этом необходимо обеспечить не только равномерность распределения луковиц вдоль рядка, но и ориентированную подачу их в почву донцем вниз. Несоблюдение этого требования ведет к снижению урожая репчатого лука. Несмотря на существующие исследования в механизации посадки лука-севка промышленность не выпускает машин, осуществляющих ориентированную посадку луковиц в почву донцем вниз.

Основным недостатком выпускаемых машин для посадки лука-севка является групповой отбор луковиц из общей массы высаживающими аппаратами, а не поштучный, из-за чего перевод луковиц в требуемое положение затруднителен. Следовательно, посадка лука-севка такими высаживающими аппаратами не отвечает существующим требованиям.

Поэтому исследования и разработка технических средств для ориентированной посадки лука-севка остается актуальной и практически значимой задачей при возделывании лука.

Исследования проводились по плану НИОКР ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по теме № 26 «Механизация технологических процессов переработки и посадки (посева) зерновых и овощных культур», а также по государственному контракту № 7391р/10199 от 28.12.2009 г. по теме «Разработка программно-аппаратных средств обеспечения эффективности процессов управления в технических системах».

Цель исследований. Повышение качества посадки лука-севка применением посадочной машины, оснащенной вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом, обеспечивающим ориентированную посадку луковиц донцем вниз и равномерность распределения их вдоль рядка.

Объект исследований. Технологический процесс ориентированной посадки лука-севка вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

Предмет исследований. Конструктивные и режимные параметры вибраци-онно-пневматического высаживающего аппарата и закономерности изменения качественных показателей ориентированной посадки лука-севка (количество луковиц высаженных донцем вниз и равномерность распределения вдоль рядка).

Методика исследований. Теоретические исследования посадки лука-севка вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом, выполнялись с применением известных законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с использованием теории однофакторного и многофакторного эксперимента, а в лабораторно-

полевых условиях в соответствии СТО АИСТ 5.4-2004 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины высадкопосадочные. Методы оценки функциональных показателей».

Обработка полученных результатов исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием прикладных программ «Mathcad», «Microsoft Office», «STATIS-TICA».

Научную новизну представляют:

- конструктивно-технологическая схема и конструкция высаживающего аппарата комбинированного типа (вибрационно-пневматический высаживающий аппарат), состоящего из вибрационного желоба и пневматического барабана, обеспечивающих ориентированную посадку лука-севка донцем вниз;

- расчетно-теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров высаживающего аппарата с учетом закономерностей перемещения луковиц вибрационным желобом и пневматическим барабаном на дно борозды донцем вниз с требуемой равномерностью распределения вдоль рядка;

Новизна технического решения подтверждается патентом РФ на изобретение № 2407271 и патентом на полезную модель РФ № 82511.

Практическая значимость. Посадочная машина, оснащенная вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом, позволяет повысить процент луковиц высаженных донцем вниз в 2 раза, а равномерность распределения луковиц вдоль рядка на 19 % по сравнению с посадочной машиной Koningsplanter, оснащенной ленточным высаживающим аппаратом.

Реализация результатов исследований. Опытный образец посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом для ориентированной посадки лука-севка был изготовлен на ОАО «Радиозавод» (г. Пенза) и прошел производственную проверку в ООО «Новый урожай» Пензенской области.

Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2007...2010 гг.); на международной научно-технической конференции ГОУ ВПО «Пензенский ГУ» (2009); на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Мичуринский ГАУ» и «Самарская ГСХА» (2009).

Основные результаты исследований представлялись в качестве инновационного проекта на научно-инновационном конкурсе «УМНИК» фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (г. Пенза, 2009 г.), в результате которого получено право на заключение государственного контракта на выполнение НИОКР по теме диссертационной работы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в т. ч. 8 статей опубликованы в изданиях, указанных в «Перечне...ВАК» и три без соавторов. Получен патент на изобретение и полезную модель. Общий объем публикаций составляет 2,3 п. л., из них автору принадлежит 1,2 п. л.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 110 наименований и приложения на 9 с. Диссертация изложена на 143 е., содержит 15 табл. и 51 рис.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

- аналитические зависимости для определения частоты вращения пневматического барабана и высоты установки высаживающего аппарата над уровнем почвы;

- рациональные значения конструктивных и режимных параметров вибраци-онно-пневматического высаживающего аппарата;

- вибрационно-пневматический высаживающий аппарат для ориентированной посадки лука-севка;

- числовые значения показателей, характеризующих качество посадки лука-севка, посадочной машиной, оснащенной вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложены основные положения и результаты исследований, выносимые на защиту.

В первом разделе «Современное состояние вопроса посадки лука-севка. Цели и задачи исследований» приведен анализ существующих способов и технических средств посадки лука-севка, представлены основные конструкции посадочных машин их преимущества и недостатки.

Вопросам механизированной посадки лука-севка и других пропашных культур посвящены работы Б.М. Барановича, Ю.И. Зиновьева, П.А. Емельянова, Б.Н. Кима, Д.Н. Котова, В.Ф. Кутейникова, В.К. Кутеницына, О.Н. Кухарева, Н.П. Ларюшина, A.A. Матвеева, A.A. Писанова, В.А. Соколова, Б.Н. Требина, Б.А. Утепова, П.Н. Хорева, A.A. Шайманова и других исследователей.

Установлено, что на посадке лука-севка наибольшее распространение находят сеялки с механическими высевающими аппаратами, основными достоинствами которых является простота конструкции и высокая производительность. Однако данные высевающие аппараты не в полной мере обеспечивают качественные показатели посадки лука-севка - равномерность распределения луковиц вдоль рядка и ориентирование луковиц донцем вниз.

Анализ технических средств для посадки лука-севка показывает, что основным недостатком большинства машин для посадки лука-севка является групповой отбор луковиц из общей массы высаживающими аппаратами, а не поштучный, из-за чего перевод луковиц в требуемое положение затруднителен. Следовательно, посадка лука-севка такими высаживающими аппаратами не отвечает существующим требованиям.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать физико-механические свойства луковиц лука-севка сорта «Бессоновский местный» перед посадкой.

2. Разработать и обосновать конструктивно-технологическую схему и конструкцию вибрационно-пневматического высаживающего аппарата для ориентированной посадки лука-севка, провести теоретические исследования рабочего процесса и получить аналитические зависимости для определения его основных конструктивных и режимных параметров.

3. Изготовить вибрационно-пневматический высаживающий аппарат и провести лабораторные исследования по оценке влияния его основных конструктивных и режимных параметров на качество посадки лука-севка.

4. Изготовить опытный образец посадочной машины, оснащенной вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом, провести лабораторно-полевые исследования посадочной машины по показателям качества посадки лука-севка и определить экономическую эффективность ее применения.

Во втором разделе «Исследование физико-механических свойств лука-севка сорта «Бессоновский местный» приведены методика и результаты иссле-

дований физико-механических свойств луковиц лука-севка перед посадкой и устройство лабораторных установок и приборов для проведения исследований.

Выбор сорта «Бессоновский местный» обоснован тем, что схожую с ним форму и размеры имеют более половины сортов лука отечественной селекции, имеющих широкое распространение.

Для определения размеров луковиц использовали штангенциркуль ШЦ-3 с точностью измерений 0,02 мм. Размеры луковиц колеблются в широких пределах. Диаметр от 8,8 до 32,6 мм при среднем значении 16,6 мм; высота от 9,1 до 30,5 мм при среднем значении 16,3 мм; диаметр вешки от 1,1 до 7,9 мм при среднем значении 3,4 мм и высоты вешки от 2,8 до 22,5 мм при среднем значении 9,5 мм. Индекс формы луковиц севка сорта «Бессоновский местный» колеблется в интервале от 0,82 до 1,10 при среднем значении 0,98. Таким образом, луковицы имеет округлую форму, приближающуюся к сфере с наличием вешки.

Среднее значение массы луковицы севка равно 3,7 г, максимально значение этого параметра составило 9 г, а минимальное 1,1г. Массу луковиц определяли на весах модели СР-200 с точностью 2 мг.

Средняя величина угла трения скольжения луковицы по листовой неокрашенной стали составляет 16,7° при минимальном и максимальном значении соответственно 12 и 21°, а средняя величина угла трения качения 6,8° при минимальном и максимальном значении соответственно 4 и 12°.

Для определения усилия разрыва вешки нами был изготовлен прибор (рисунок 1), состоящий из основания 1, динамометра 2, винтового механизма 3.

Значение, зафиксированное динамометром 2 в момент разрыва, является усилием разрыва вешки

Минимальное усилие на разрыв для вешки луковицы севка составило 10,1 Н, а максимальное 27,5 Н при среднем значении 19,2 Н.

Установлено, что луковицы в воздушном потоке ориентируются вешкой Рисунок 1 - Схема прибора для определения вверх и имеют скорость витания в интерусилия разрыва вешки вале от 15,5 до 31,5 м/с (для диаметров 20-30 мм). Скорость воздушного потока определяли по формуле

где Нд - динамическое давление воздушного потока, измеренное микроманометром ММН, Па.

В третьем разделе «Теоретические исследования рабочего процесса виб-рационно-пневматического высаживающего аппарата на посадке лука-севка

обоснована конструкция вибрационно-пневматического высаживающего аппарата состоящего (рисунок 2) из бункера 1, вибрационного желоба 2, пневматического барабана 3 и эксцентрика 4.

На днище бункера 1 закреплен шарнирно вибрационный желоб 2, причем верхний конец вибрационного желоба расположен под выгрузным окном бункера 1, а нижний - над канавкой пневматического барабана 3.

Высаживающий аппарат работает нижеследующим образом (рисунок 3). При движении посадочной машины опорно-приводное колесо 2, совершая вращательное движение, через цепную передачу приводит во вращение пневматический барабан 6 и эксцентриковый механизм 12, под воздействием которого вибрационный желоб совершает колебания, в результате чего луковицы по желобу транспортируются к пневматическому барабану. Причем, они попадают из бункера 8 на вибрационный желоб 7 в произвольном положении. Однако, за счет конструкции вибрационного желоба, сил инерции и тяжести, а также физико-механических свойств лука-севка луковицы выстраиваются по одной и транспортируются к сходу вибрационного желоба в устойчивом положении (рисунок 2), с опорой на вешку (точка 1) и тело (точка 2). На сходе желоба луковицы, попадая на сквозной паз, теряют точку опоры на вешку и занимают положение вешкой вниз и в таком положении сходят с желоба

Рисунок 2 - Вибрационно-пневматический высаживающий аппарат: 1 - бункер;

2 ~ вибрационный желоб; 3 - пневматический барабан; 4 - эксцентрик

Рисунок 3 - Схема посадочной машины с вибрационно-пневматическим

высаживающим аппаратом (наименование позиций в тексте)

Одновременно с этим приводимый от ВОМ трактора вентилятор 3 (рисунок 2) через вакуумопровод 5 создает вакуум в камере разрежения. Сходя с желоба, луковицы попадают на пневматический барабан 6 в зону разрежения поверхности ка-

1

А

3 5 6 7 8

навки. Так как плотность вешки намного меньше плотности тела луковицы, то вешка сразу притягивается к присасывающему отверстию, расположенному на дне канавки пневматического барабана и транспортируется к месту сброса (конец зоны разрежения) где луковица донцем вниз сбрасывается в борозду, образованную сошником 9, после чего заделывается в почву катками 13.Для описания движения луковицы при ориентированной посадке высаживающим аппаратом достаточно описать движение ее центра тяжести.

В целях упрощения задачи, нами приняты следующие основные допущения: 1. Центр тяжести луковицы расположен на оси его симметрии и при нахождении луковицы в канавке пневматического барабана расстояние от центра тяжести до центра барабана равно радиусу барабана; 2. Посадочная машина движется равномерно и прямолинейно; 3. Пневматический барабан вращается с постоянной угловой скоростью; 4. Сопротивлением воздуха пренебрегаем.

Назначение вибрационного желоба заключается в поштучной подаче луковиц от бункера к пневматическому барабану вешкой вниз.

Луковицы, попадая на желоб, занимают одно из двух устойчивых положений (рисунок 4, а). Положение I и III - на боку, с опорой на точки А и В, которое является требуемым или положение II - донцем вниз, с опорой на точку А, из которого луковицу надо перевести в положение III.

а) б)

Рисунок 4 — Схема положений луковиц на наклонной плоскости

Рисунок 5 - Схема действия сил на луковицу в момент ее схода на пневматический Барабан: 1,2 - присасываюгцие отверстия 3 - вибрационный желоб

Для перевода луковицы из положения II в положение III необходимо наклонить опорную плоскость на некоторый угол а'; при котором линия действия силы тяжести О выйдет за пределы точки опоры А и создаст момент вращения луковицы, пока она не займет устойчивое положение П1 с опорой на две точки А и В.Если наклон опорной поверхности будет равен а" (рисунок 4, б), при котором линия действия силы тяжести выходит за пределы опорных точек А и В, то луковица будет катиться по наклонной плоскости, то есть а" равен углу

трения качения ip. Таким образом, условие устойчивого положения луковицы с опорой на две точки на вибрационном желобе

0<a<q>. (2)

Условие (2) показывает значимость коэффициентов трения луковиц на их устойчивость и транспортирование на вибрационном желобе.

При сходе луковицы с вибрационного желоба на пневматический барабан она либо попадает на присасывающее отверстие и тогда сразу происходит присасывание луковицы и транспортирование ее к месту сброса, либо она попадает на барабан между отверстиями, тогда происходит взаимодействие луковицы с поверхностью барабана.

Рассмотрим характер этого взаимодействия. В момент нахождения луковицы между присасывающими отверстиями 1 и 2 на нее действует сила тяжести луковицы G, сила трения Fmp луковицы о поверхность барабана и реакция опоры N (рисунок 5).

Для сохранения рассматриваемого положения луковицы в данный момент, до подхода к луковице присасывающего отверстия 2, запишем условие ее равновесия в этом положении, принимая массу луковицы за точечную массу.

Спроецируем обе силы на ось X параллельной направлению силы трения Fmp получим

Fmp - Gcosy = 0, (3)

где/- коэффициент трения луковицы по поверхности барабана равный тангенсу угла трения <р; т - масса луковицы, кг; у - угол между направлением оси X и линией действия силы тяжести луковицы G, град.

После преобразования условия (3) запишем его в следующем виде

у = arceos (f). (4)

Выражение (4) определяет необходимое место подачи луковиц вибрационным желобом на пневматический барабан.

Размеры канавки барабана должны быть такими, чтобы все луковицы в ней свободно укладывались, присасывались и не дезориентировались.

С учетом этого, форму канавки принимаем адекватной боковой поверхности луковицы - полуокружность, (рисунок 6, а) радиус которой равен

г = (5)

2

где D™" - максимальный диаметр луковиц, м, к, - зазор между луковицей и стенкой канавки, м.

Расстояние s (зазор) (рисунок 6, б) между желобом и дном канавки барабана устанавливаем таким, чтобы луковица не могла перемещаться по канавке в направлении противоположном вращению барабана, а желоб и дно канавки во время работы не соприкасались. То есть, это расстояние (зазор) должно быть меньше диаметра луковицы, но больше амплитуды колебаний желоба

А < s < DT (6)

где D7 - минимальный диаметр луковицы, м, А - амплитуда колебаний желоба, м.

а) б)

Рисунок 6 - Схема к определению конструктивных параметров пневматического барабана: I - вибрационный желоб; 2 - пневматический барабан

После того, как присасывающее отверстие пришло к месту подачи луковицы, она попадает под действие присасывающей силы создаваемой вентилятором внутри камеры разрежения. В этот момент происходит присасывание луковицы и транспортирование ее к месту сброса (рисунок 7). В общем случае этот процесс описывается условием отрыва. Для его составления рассмотрим силы, действующие на луковицу во время транспортирования. Барабан вращается вокруг горизонтальной оси. На луковицу действуют сила присасывания /•"„, направленная по радиусу к центру барабана, сила тяжести (Э = mg направлена вниз, сила инерции J = та].К, направленная по радиусу барабана от центра и реакция опоры N. Все силы приложены в центре тяжести луковицы. Направим ось X по оси присасывающего отверстия и спроецируем на нее все силы. Луковицы при транс-

ш//?

/пи//?

Рисунок 7 - Силы действующие на луковицу при транспортировании к месту сброса

портировании должны удерживаться на барабане, то есть присасывающая сила должна быть больше суммы всех остальных сил, то условие безотрывного транспортирования запишется

¡ту + тш \ Я + N. (7)

где юе- угловая скорость вращения пневматического барабана, рад/с; Л - радиус пневматического барабана, м; ^ - угол поворота пневматического барабана, рад.

В крайней нижней точке реакция опоры равна нулю и присасывающей силе противодействует сумма сил тяжести и инерции, тогда выражение (5) в этом положении примет вид

F„>mg + mco2eR. (8)

Задача заключается в том, чтобы установить зависимость частоты вращения пневматического барабана от создаваемого разрежения, конструктивных параметров высаживающего аппарата и заданного шага посадки.

Частоты вращения барабана определяется по формуле:

(«О

где пБ - частота вращения пневматического барабана, с .

Найдем угловую скорость вращения пневматического барабана из условия (8), ограничиваясь предельным значением скорости и предварительно подставив в него вместо левой части следующее выражение:

кРБ, (Ю)

где к - экспериментальный коэффициент, учитывающий различные факторы, определяющих силу присасывания луковиц (к= 1,1 - 1,3); Р - давление вакуума, Па; 5 - площадь присасывающих отверстий расположенных в зоне камеры разрежения, м2.

Тогда угловая скорость вращения пневматического барабана равна

\kPS-mg

Площадь присасывающих отверстий расположенных в зоне камеры разрежения определится из следующего выражения:

Я = 5оте1котв, (12)

где 80тв - площадь присасывающего отверстия, м2; 2 - число присасывающих отверстий на пневматическом барабане; котв - отношение количества присасывающих отверстий расположенных в зоне камеры разрежения к общему количеству отверстий (котв = 0,6).

Конструктивные параметры вибрационно-пневматического высаживающего аппарата и заданный шаг посадки /„ связаны с кинематическим показателем работы высаживающего аппарата Я уравнением

2 л Я

С учетом формулы (13) и учитывая, что присасывающее отверстие имеет форму окружности, выражение (12) примет вид

(14)

Скорость воздушного потока в присасывающем отверстии должна быть равна скорости витания луковицы, которая равна 15-31 м/с. Это обеспечит присасывание луковиц к присасывающим отверстиям вешкой.

Тогда необходимое давление вакуума определяется по формуле

р = <15>

где ка - аэродинамический коэффициент сопротивления отверстия, определяется экспериментально (ка= 0,61-0,67); р - плотность воздуха, кг/м3.

В результате подстановки выражений (13), (12) и (10) в (8) получается

кк.

4kJJ.ni

а л

л

2тг

Формула (16) позволяет определить частоту вращения пневматического барабана вибрационно-пневматического высаживающего аппарата.

На рисунке 8 видно, что высота установки высаживающего аппарата над уровнем почвы равна

НЛ=НП+Н, (17)

V,__где Нп- высота падения луковиц, м;

Я - высота луковицы без вешки, м. Для фиксации луковицы в момент контакта ее с дном борозды необходимо чтобы за время и падения луковицы из точки С в точку С/, крайняя точка сошника А" переместилась в точку Су. то, есть Яя=А (18)

где Ь - расстояние от места сброса луковицы до крайней точки сошника, м, (¿ = 0,15 м).

Расстояние Ь равно

1=^. (19)

Высоту падения луковицы определяем по формуле

у- . (20) Выразив время Г из выражения (19)

Я„ =•

Рисунок 8 - Схема сброса луковицы в борозду

и подставив его в формулу (20), выражение (17) примет вид

(21)

В четвертом разделе «Программа и методика экспериментальных исследований вибрационно-пиевматического высаживающего аппарата» описана программа и методика исследований вибрационно-пневматического высаживающего аппарата в лабораторных и лабораторно-полевых условиях.

Для решения задач, поставленных в данной работе, программа экспериментальных исследований включала:

- проведение лабораторных исследований вибрационно-пневматического высаживающего аппарата для ориентированной посадки лука-севка;

- проведение лабораторно-полевых исследований опытного образца посадочной машины, оснащенной вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

Лабораторные исследования проводились на почвенном канале (рисунок 9) и предусматривали нахождение зависимости производительности вибрационного желоба от частоты его колебаний, определение рациональных и оптимальных параметров вибрационно-пневматического высаживающего аппарата, исследование влияния места подачи луковиц к пневматическому барабану на качество посадки.

Нахождение зависимости производительности вибрационного желоба от частоты его колебаний и исследование влияния места подачи луковиц к пневматическому барабану на качество посадки проводились с использованием теории од-нофакторного эксперимента. Определение оптимальных значений частоты вращения пневматического барабана, высоты его установки над уровнем почвы и поступательной скорости проводили методом планирования эксперимента, в качестве критерия оптимизации принято количество луковиц, высаженных донцем вниз (выраженное в процентах).

Рисунок 9

,2, Л] \Л I».

Схема экспериментальной лабораторной установки: 1 - почвенный канал, 2 - пульт управления, 3 -мотор-редуктор, 4 трос, 5 -мотор-редуктор с частотным преобразователем, 6 - цепная передача, 7 -рама, 8 - высаживающий аппарат, 9 - эксцентриковый механизм, 10-тележка, 11 - вентилятор, 12- вакуумопровод, 13 - полиспаст

Лабораторно-полевые исследования направлены на установление достоверности полученных аналитических зависимостей, определение количественных показателей работы предлагаемого опытного образца оснащенного вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом для ориентированной посадки лука-севка в полевых условиях. Данные исследования проводились в соответствии с СТО АИСТ 5.4-2004 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины высад-копосадочные. Методы оценки функциональных показателей».

При проведении исследований по определению оптимального значения поступательной скорости Ум опытного образца посадочной машины все параметры и режимы работы, за исключением Ум оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученным в результате проведенных лабораторных исследований.

Показателями качества посадки лука-севка являются количество луковиц высаженных донцем вниз (Я) и равномерность распределения их вдоль рядка (Р), которые определяли по формулам 22 и 23.

К--

N„

-хЮО

(22)

где ^90145 -число луковиц высаженных донцем вниз, шт; Лг7 - общее число высаженных луковиц, шт.

Р =-^-хЮО (23)

Ьум + LyB + L„

где LH - количество нормальных интервалов между луковицами, шт; Ьум - количество уменьшенных интервалов между луковицами, шт; Ьув - количество увеличенных интервалов между луковицами, шт.

Колебания вибрационного желоба осуществляются от эксцентрикового механизма, частота колебаний равна частоте вращения эксцентрика, которую определяли тахометром цифровым бесконтактным «Speed», им же измеряли и частоту вращения пневматического барабана. Высоту установки высаживающего аппарата над уровнем почвы и расстояние между луковицами определяли линейкой ЛМП-300 ГОСТ 17435-72. Время движения посадочной машины оснащенной виб-рационно-пневматическим высаживающим аппаратом измеряли секундомером, а пройденное расстояние рулеткой ТУ 17-25-7622-79. Давление вакуума в камере разрежения измеряли емкостным вакуумметром PIZA 111.

В пятом разделе «Результаты экспериментальных исследований вибра-ционно-пневматического высаживающего аппарата» приведены и проанализированы результаты лабораторных и лабораторно-полевых исследований.

Для определения производительности вибрационного желоба нами найдена эмпирическая зависимость от частоты его колебаний при амплитуде колебаний 1,5 мм и угле наклона 7 градусов

Ож=~30,45 + 1,69шж, (24)

где а>ж - частота колебаний вибрационного желоба, с"1.

Результаты исследования по влиянию места подачи луковиц к пневматическому барабану на качество посадки представлены на рисунке 10.

52

О

Ч

X

42

С

5

[ I -Es-S 852.0, 062SE.'

/

%

Л / \ \

к -10-М 5829г 0,0714 / N

0

1

I 1

я " ct

76

с; о И

а)

<•> гЯ

о со а. л

о. о. 2 о

X

38

42 44 46 43

58 60

Место подачи луковиц на барабан (г), град Рисунок 10 - График зависимости количества луковиц, высаженных донцем

вниз, и равномерности посадки от места подачи луковиц на барабан

Из полученных графиков видно, что наибольший процент луковиц, высаженных донцем вниз, получен при подаче луковиц под углом 46° (нулю соответст-

вует крайняя правая точка барабана по ходу движения, отсчет ведется против часовой стрелки), а равномерность - при угле 47°.

После обработки результатов многофакторного эксперимента получено уравнение регрессии второго порядка, описывающее зависимость количество луковиц, высаженных донцем вниз, от выбранных факторов К = ДН,п,ии) в закодированном виде

у = 52,3- 1,592х | -0,275х2 + 0,308х,- 1,821х,2-7,Зх2-4,671х2-

- 2,242х, х 2 + 0,492х г х з -- 0,042х, х 3. (25)

Для использования уравнения (25) в качестве расчетной формулы и интерпретации результатов опытов необходимо его раскодировать.

Раскодированное уравнение регрессии (25) примет вид: К=-757,7 + 612,38-На+2824,62-пБ+212,6Ум-728,4'НАг-2920пБг-116,78УМ2-

- 896,8Н-пБ+ 49,2пБУм- 4,2НаУ„ . (26)

Изучение поверхности отклика проводили с помощью двухмерных сечений, одно из них представлено на рисунке 11.

1.25 1,20

3 -Ы

* 5

-44

У

0,10 0,12 0,14 0,16 0.18 0,20 Высота установки высаживающего аппарата Н а, м

Рисунок 11 - Двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость количества луковиц, высаженных донцем вниз, от поступательной скорости высаживающего аппарата (м/с) и его высоты установки над уровнем почвы (м)

Рассмотрение двухмерных сечений показывает, что оптимальные значения исследуемых факторов находятся в следующих интервалах. Высота установки высаживающего аппарата НЛ= 0,11. ..0,13 м, частота вращения пневматического барабана тг^О,47...0,48 с"1, поступательная скорость высаживающего аппарата Ум=0,95.. .1,05 м/с, при этом критерий оптимизации равен 52 %.

В ходе лабораторно-полевых исследований поступательную скорость посадочной машины меняли от 0,8 до 1,2 м/с с интервалом 0,1 м/с. Частота вращения пневматического барабана принята 0,47 с"1, высота установки высаживающего аппарата над уровнем почвы 0,12 м. По результатам обработки опытных данных, строили графики зависимостей количества луковиц, высаженных донцем вниз К, % и равномерности распределения луковиц вдоль рядка Р, % от поступательной скорости посадочной машины (рисунок 12).

Анализируя полученные графики можно сказать, что наибольшее количество луковиц, расположенных донцем вниз 51 %, достигается при скорости 0,9-1,0 м/с,

при дальнейшем увеличении скорости количество правильно расположенных луковиц значительно падает.

Наилучшие показатели равномерности достигаются при наименьшей скорости. Однако повышение равномерности за счет дальнейшего снижения скорости приведет к значительному снижению производительности посадочного агрегата, поэтому относительно равномерности скорость движения оптимизировать нельзя и необходимо принимать рациональное значение.

Таким образодм, получены следующие наилучшие показатели: количество луковиц высаженных донцем вниз равно 51 %, а равномерность распределения вдоль рядка 79 % при значении поступательной скорости посадочной машины

Рисунок 12 - Зависимость количества луковиц высаженных донцем вниз К, %, и равномерности распределения луковиц вдоль рядка Р, % от поступательной скорости посадочной машины В шестом разделе «Экономическая эффективность применения экспериментальной посадочной машиной с вибрационно-пиевматическим высаживающим аппаратом» приведены расчеты показателей экономической эффективности применения опытной посадочной машины для ориентированной посадки лука-севка в сравнении с посадочной машиной Кошг^5р1ап1ег.

На основании проведенного расчета экономической эффективности применения разработанного высаживающего аппарата установлено, что годовой экономический эффект при внедрении посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом составит 42203 рублей, а годовая экономия с учетом дополнительной продукции составит 42157 рублей. Окупаемость дополнительных вложений составит 26 месяцев.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате исследования физико-механических свойств луковиц лука-севка сорта «Бессоновский местный» получены данные, необходимые для обоснования конструктивных и режимных параметров вибрационно-пневматического вы-

саживающего аппарата: диаметр 8,8-32,6 мм при среднем значении 16,6 мм; высота 9,1-30,5 мм при среднем значении 16,3 мм; диаметр вешки 1,1-7,9 мм при среднем значении 3,4 мм, высоты вешки от 2,8-22,5 мм при среднем значении 9,5 мм, индекс формы луковиц севка 0,82-1,10 при среднем значении 0,98, масса луковицы лука-севка 1,1-9,0 г. при среднем значении 3,7 г.

Средняя величина угла трения скольжения луковицы по листовой неокрашенной стали составляет 16,7°, а средняя величина угла трения качения 6,8°. Минимальное усилие на разрыв для вешки луковицы севка составило 10,1 Н.

Луковицы в воздушном потоке ориентируются вешкой вверх и имеют скорость витания в интервале от 15,5 до 31,5 м/с (для диаметров 20-30 мм).

2. Разработана, обоснована и запатентована конструктивно-технологическая схема и конструкция вибрационно-пневматического высаживающего аппарата для ориентированной посадки лука-севка. Проведены теоретические исследования рабочего процесса вибрационно-пневматического высаживающего аппарата и получены аналитические зависимости для определения его конструктивных и режимных параметров: радиуса канавки, расстояния между желобом и дном канавки, диаметра присасывающего отверстия, частоты вращения пневматического барабана, высоты установки высаживающего аппарата над уровнем почвы.

3. Лабораторные исследования вибрационно-пневматического высаживающего аппарата позволили установить интервалы нахождения оптимальных значений исследуемых параметров, влияющих на качество посадки лука-севка. Максимальное количество луковиц высаженных донцем вниз (50-52%) получено при высоте установки высаживающего аппарата 0,11...0,13 м, частоте вращения барабана 0,47...0,48 с"', поступательной скорости высаживающего аппарата0,95... 1,05 м/с.

4. На основании результатов теоретических и лабораторных исследований был разработан и изготовлен на ОАО «Радиозавод» (г. Пенза) опытный образец посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

При лабораторно-полевых исследованиях наибольшее количество луковиц, расположенных донцем вниз составило 51 %, при этом на боку располагалось 47 %, донцем вверх 2 % луковиц, а равномерность распределения вдоль рядка 79 % при значении поступательной скорости посадочной машины 0,9-1,0 м/с.

По сравнению с посадочной машиной Koningsplanter, оснащенной ленточным высаживающим аппаратом, повысилось количество луковиц высаженных донцем вниз в 2 раза, а равномерность распределения луковиц вдоль рядка на 19 %. В результате урожайность лука-репки увеличилась на 20 %.

Годовой экономический эффект при использовании посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом составил 42203 рублей, а годовая экономия с учетом дополнительной продукции 42157 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК

1. Емельянов, П.А. Ориентирование луковиц в восходящем воздушном потоке / П. А. Емельянов, А.Г. Аксенов //Достижения науки и техники АПК. -2006. -№8,- С.34-35.

2. Емельянов, П.А Использование воздушного потока при ориентировании тел луковиц / П.А Емельянов, А.Г. Аксенов A.B. Коновалов // Аграрная наука - 2007. - № 3. - С. 31-32.

3. Емельянов, П.А. Модернизированная сеялка для посева лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2007. -№ S. - С. 11.

4. Емельянов, П.А. Исследование физико-механических свойств лука-севка сорта

Бессоновский местный / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Нива Поволжья. - 2009. -№ 1. -С. 55-61.

5. Емельянов, П.А. Классификация средств механизации посадки лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов //Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2009. -№2-С. 29-30.

6. Емельянов, П.А. Прибор для определения усилия на разрыв листьев луковиц / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов //Сельский механизатор. - 2009. - № 5. С. 14.

7. Емельянов, П.А. Теоретические исследования рабочего процесса вибраиионно-пневматического высаживающего аппарата при ориентированной посадке лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов//Нива Поволжья. -2011.-№ 2.-С. 60-64.

В. Емельянов, П.А. Экспериментальные исследования вибрационно-пневматичес-кого высаживающего аппарата на посадке луковиц лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Нива Поволжья. - 2011. - № 3. - С. 56-63.

Патенты РФ на изобретение и полезную модель

9. Патент № 2407271 Россия, МПК А01 СП/02 Вибрационно-пневматический высаживающий аппарат для ориентированной посадки лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов. - № 2008149668/21; Заяв. 16.12.2008; Опубл. 27.12.2010, Бюл. № 36.

10. Патент № 82511 Россия, МПК А01 С11/02 Высевающее устройство для ориентированного посева лука-севка / П.А. Емельянов А.Г. Аксёнов. - Заявл. 10.12.07. Опубл. 10.05.09 г. Бюл. № 13.

В сборниках научных трудов и материалах конференций

11. Аксенов, А.Г. Установка для проведения исследований по ориентированию луковиц в воздушном потоке / А.Г. Аксенов, П.А. Емельянов // Студенческая наука - производству: сборник материалов ХХХХХ научно-практической конференции студентов инженерного факультета Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С. 160.

12. Аксенов, А.Г. Исследование характера движения воздушного потока в вертикально расположенных направителях / А.Г. Аксенов, A.B. Коновалов, П.А. Емельянов // Студенческая наука - производству: сборник материалов ХХХХХ научно-практической конференции студентов инженерного факультета Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005.-С. 160.

13. Аксенов, А.Г. Расчет и обоснование пневматической системы при модернизации сеялки CJIH-8A для посева лука-севка / А.Г. Аксенов, П.А. Емельянов // Современные аспекты развития АПК: сборник материалов 51-й научно-практической конференции студентов инженерного факультета Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 155.

14. Аксенов, А.Г Основные факторы, влияющие на процесс ориентированного посева лука-севка / А.Г. Аксенов // Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу: Сборник научно-практической конференции Пензенской ГСХА - Пенза: РИО ПГСХА, 2007.-С. 248.

15. Емельянов, П.А. Прибор для определения усилия на разрыв листьев луковиц / П.А. Емельянов, В.П. Никулыиин, А.Г. Аксенов. - Материалы МНПК, посвященной памяти профессора А.Ф. Блинохватова //Образование, наука, практика, инновационный аспект. - Пенза, 2008. - С. 194.

16. Аксенов, А.Г. Автоматическое ориентирование луковиц севка при посадке / А.Г. Аксенов // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: Труды Международной научно-технической конференции. - Пенза: Изд-во ПГУ,2009. - С. 13-16.

17. Аксенов, А.Г. Вибрационный питатель / А.Г. Аксенов // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С. 49.

Подписано в печать 10.10.2011 г. Формат 60><84/16. Объем 1 п.л. Тираж 100. Заказ №180 Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74

Введение.

1 Современное состояние вопроса посадки лука-севка.

Цель и задачи исследований.

1.1 Схемы посадки лука-севка. 1,

1.2 Влияние ориентации луковиц лука-севка при посадке на урожайность лука-репки.

1.3 Анализ средств механизированной'посадки лука-севка.

Выводы по главе.

1.4 Цели и задачи исследования.

2 Исследование физико-механических свойств лука-севка сорта «Бессоновский местный».

2.11 Методика проведения исследований.

2.2 Размерно-массовая характеристика луковиц-лука-севка.

2.3 Фрикционные свойства луковиц лука-севка.

2.4 Прочностные характеристики луковиц лука-севка.

2.5 Исследование возможности ориентирования луковиц лука-севка в воздушном потоке.

Выводы по главе.

3 Теоретические исследования рабочего процесса вибрационно-пневматического высаживающего, аппарата на посадке лука-севка.

3.1 Разработка схемы конструкции вибрационно-пневматического высаживающего аппарата для ориентированной посадки, лука-севка.

3.2 Программа и методика»проведения теоретических исследований.

3.3 Исследование движения луковиц по вибрационному желобу.

3.4 Определение места подачи луковиц к пневматическому барабану.

3.5 Обоснование конструктивных парметров пневматического барабана.

3.6 Определение режимных параметров вибрационно-пневматического высаживающего аппарата.

3.7 Определение высоты установки- вибрационно-пневматического высаживающего аппарата над уровнем почвы.

Выводы по главе.

4 Программа и методика4 экспериментальных исследований, виб-рационно-пневматического высаживающего аппарата. 70'

4.1 Программа экспериментальных исследований. 70 ■

4.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование.

4.3 Методика проведения лабораторных исследований вибраци-онно-пневматического высаживающего аппарата.

4.3.1 Определение производительности;вибрационного желоба! в зависимости от его частоты колебаний.

4.3.2 Исследование влияния места подачи луковицы на пневматический барабан на качество посадки.

4.3.3 Исследование процесса захватывания луковицы присасывающими отверстиями пневматического барабана.

4.3.4 Исследование рабочего процесса вибрационно-пневматического высаживающего аппарата методом планирования эксперимента.

4.4 Условия и методика проведения лабораторно-полевых исследований экспериментального образца посадочной машины оснащенного вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом

Выводы по главе.

5 Результаты, экспериментальных исследований вибрационно-пневматического высаживающего аппарата. 92'

5.1 Определение производительности вибрационного желоба в зависимости от его частоты колебаний.

5.2 Исследование влияния места подачи луковицы на пневматический барабан на качество посадки.

5.3 Исследование процесса захватывания луковицы присасывающими отверстиями пневматического барабана.

5.4 Исследование рабочего процесса. вибрационно-пневматического высаживающего аппарата методом планирования! эксперимента.

5.5 Результаты лабораторно-полевых исследований эксперимен- • тального образца посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

Выводы по главе.

1 6 Экономическая1 эффективность применения опытной посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

6.1 Исходные данные для расчетов.

6.2 Определение стоимости- изготовления экспериментального образца посадочной машины, с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

6.3 Расчет экономической эффективности от внедрения экспериментального образца посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

Выводы по главе.

Лук — ценная продовольственная культура. Высокая ценность лука обусловлена его химическим составом, вкусовыми и лечебными свойствами. В луковицах и зеленых листьях репчатого лука в зависимости от сорта и условий выращивания содержится до 4,5 % белка, 4.8 % углеводов, до 1,1 % минеральных солей, большое количество витаминов, фитонцидов и эфирных масел! В медицине он служит средством лечения; авитаминозов, инфекционных забог леваний, а также положительно влияет на секреторную деятельность, организма [89]. ■ '".'V;•

Самым распространенным и наиболее освоенным способом; применяемым в средней полосе России, а таюке в северной'части европейских стран, является выращивание лука-репки из севка [32].

Наиболее ответственнойгоперацией^при! возделывании лука-репки является посадка лука-севка, так как при этом необходимо обеспечить не только равномерность распределения луковиц вдоль рядка, но и ориентированную подачу их в почву донцем: вниз. Несоблюдение этого требования ведет к снижению урожая репчатого лука1; Несмотря на существующие исследования! в механизации посадки лука-севка промышленность не выпускает машину осуществляющих ориентированную посадку луковиц в почву донцем вниз [7, 44, 66, 70, 90].

Основным недостатком выпускаемых, машин для: посадки лука-севка является групповой отбор луковиц из общей массы высаживающими- аппаратами, а не поштучный, из-за чего перевод луковиц в требуемое положение затруднителен. Следовательно, посадка лука-севка такимш высаживающими? аппаратами не отвечает существующим требованиям [44, 90].

Поэтому исследования и разработка технических средств для ¡ориентированной посадки лука-севка остается актуальной и: практически значимой задачей при возделывании лука.

Цель исследований; Повышение качества посадки лука-севка применением посадочной машины, оснащенной вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом, обеспечивающим ориентированную посадку луковиц донцем вниз и равномерность распределения их вдоль рядка.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать физико-механические свойства луковиц лука-севка сорта «Бессоновский местный» перед посадкой.

2. Разработать и обосновать конструктивно-технологическую схему и конструкцию' вибрационно-пневматического высаживающего аппарата* для ориентированной посадки лука-севка, провести теоретические исследования> рабочего процесса и получить аналитические зависимости для определения его основных конструктивных и режимных параметров.

3. Изготовить вибрационно-пневматический высаживающий аппарат и провести лабораторные исследования по оценке влияния его основных конструктивных и режимных параметров на качество посадки лука-севка.

4. Изготовить опытный образец посадочной машины, оснащенной вибра-ционно-пневматическим высаживающим аппаратом, провести лабораторно-полевые исследования посадочной машины по показателям качества посадки лука-севка и определить экономическую эффективность ее применения.

Объект, исследований. Технологический процесс ориентированной посадки лука-севка вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

Предмет исследований; Конструктивные и режимные параметры вибрационно-пневматического высаживающего аппарата и закономерности изменения качественных показателей ориентированной посадки лука-севка (количество луковиц высаженных донцем вниз и равномерность распределения вдоль рядка).

Методика« исследований. Теоретические исследования посадки лука-севка вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом, выполнялись с применением известных законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в-лабораторных условиях с использованием теории однофакторного и многофакторного эксперимента, а в лабораторно-полевых условиях в соответствии СТО АИСТ 5.4-2004 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины высадкопосадочные. Методы оценки функциональных показателей».

Обработка полученных результатов исследований осуществлялась на ПЭВМ с использованием прикладных программ «Mathcad», «Microsoft Office», «STATISTICA».

Научную новизну представляют:

- конструктивно-технологическая» схема и конструкция- высаживающего аппарата комбинированного типа (вибрационно-пневматический высаживающий аппарат), состоящего из вибрационного желоба и пневматического барабана, обеспечивающих ориентированную посадку лука-севка донцем вниз;

- расчетно-теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров» высаживающего аппарата с учетом закономерностей перемещения луковиц вибрационным желобом и пневматическим барабаном на дно борозды донцем вниз с требуемой равномерностью распределения вдоль рядка;

Новизна технического решения, подтверждается патентом РФ на изобретение № 2407271 и патентом на полезную модель РФ № 82511.

Практическая значимость. Посадочная машина, оснащеннаяе вибраци-онно-пневматическим высаживающим аппаратом, позволяет повысить процент луковиц высаженных донцем вниз в 2 раза, а равномерность распределения луковиц вдоль рядка на 19 % по сравнению с посадочной машиной Koningsplanter, оснащенной ленточным высаживающим аппаратом.

Реализация результатов исследований. Опытный образец посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом для ориентированной посадки лука-севка был изготовлен на ОАО «Радиозавод» (г. Пенза) и прошел производственную проверку в ООО «Новый урожай» Пензенской области.

Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2007.2010 гг.); на международной научно-технической конференции ГОУ ВПО «Пензенский ГУ» (2009); на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Мичуринский ГАУ» и «Самарская ГСХА» (2009).

Основные результаты исследований представлялись в качестве инновационного проекта на научно-инновационном конкурсе «УМНИК» фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (г. Пенза, 2009 г.), в,результате которого получено право! на'заключение государственного контракта на выполнение НИОКР по теме диссертационной работы.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в т. ч. 8 статей опубликованы в изданиях, указанных в «Перечне. ВАК» и три ¡без соавторов. Получен патент на изобретение и полезную модель. Общий объем публикаций составляет 2,3 п. л., из,них автору принадлежит 1,2 п. л.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 110 наименований* и приложения на 9 с. Диссертация изложена на 143 е., содержит 15 табл. и 51 рис.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В; результате исследования физико-механических свойств луковиц лука-севка сорта. «Бессоновский¡местный» получены* данные, необходимые' для обоснования; конструктивных и режимных параметров вибрационно-пневматического высаживающего; аппарата: диаметр 8,8-32,6 мм при среднем значении, 16,6 мм;: высота 9,1-30,5 мм при среднем значению 16;3 мм; диаметр вешки; 1,1-7,9 мм при* среднем значении? 3,4 мм, высоты вешки от 2,8-22,5: мм ,пршсреднем значении 9;5 мм; индекс формы-луковиц севка 0;82—1,1 Ошршсред-нем значении 0,98, масса луковицы лука-севка» 1,1-9;0?г. при среднем значении 3,7 г. \ ;'.'■•■.■.'■'■''•■.'•'■.;■

Средняя величина угла трения скольжения луковицы по листовой неокрашенной стали составляет 16,7°, а средняя величина угла трения качения 6,8°. МинимальнЬе:усилие:нафазрывдлявешкилуковицы?севка составило 10;1' Н.

Луковицы в воздушном потоке ориентируются« вешкой вверх и< имеют скорость витания;в интервале от 15,5 до 31,5 м/с (для диаметров 20-30 мм).

2. Разработана, обоснована и запатентована конструктивно-технологическая. схема и конструкция вибрационно-пневматического высажи-. вающего аппарата для.ориентированной посадки лукатсевка. Проведены теоретические исследования рабочего процесса вибрационно-пневматического высаживающего аппарата и получены аналитические зависимости для определения его конструктивных й режимных параметров: радиуса канавки,'расстояния между желобом и дном канавки, диаметра присасывающего о тверстия, частоты вращения пневматического барабана, высоты- установки высаживающего аппарата над уровнем почвы.

3. Лабораторные исследования вибрационно-пневматического высаживающего аппарата позволили установить интервалы, нахождения оптимальных значений исследуемых параметров, влияющих на качество посадки лука-севка. Максимальное количество луковиц высаженных донцем вниз (50-52 %) получено при высоте установки высаживающего аппарата 0,1 Г. .0,13 м, частоте вращения барабана 0,47.0,48 с"1, поступательной скорости высаживающего аппарата 0,95. 1,05 м/с.

4. На основании результатов теоретических и лабораторных исследований был разработан и изготовлен на ОАО «Радиозавод» (г. Пенза) опытный образец посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом.

При лабораторно-полевых исследованиях наибольшее количество луковиц, расположенных донцем вниз составило 51%, при этом на боку располагалось 47 %, донцем вверх - 2 % луковиц, а равномерность распределения вдоль рядка 79 % при значении поступательной скорости посадочной машины 0,9-1,0 м/с.

По сравнению с посадочной машиной Кошп£зр1ап1ег, оснащенной ленточным высаживающим аппаратом, повысилось количество луковиц высаженных донцем вниз в 2 раза, а равномерность распределения луковиц вдоль рядка на 19 %. В результате урожайность лука-репки увеличилась на 20 %.

Годовой экономический эффект при использовании посадочной машины с вибрационно-пневматическим высаживающим аппаратом составил 42203 рублей, а годовая экономия с учетом дополнительной продукции 42157 рублей.

1. A.c. 1007578 СССР, МКИ3 А01 С 11/00. Высевающий аппарат для лука-севка / Н.И.Лисицын (СССР). - Опубл. 1983 г. Бюл. № 12.

2. А. с. 2219613. Франция, МКИ2 А01 С 11/02. Машина для посадки, лука. (Франия). Опубл. 1975 г.

3. Патент № 82511. Россия, МПК А01 Cl 1/02. Высевающее устройство для ориентированного1 посева лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксёнов. Заявл. 10.12.07. Опубл. 10.05.09vr. Бюл. №13.

4. Патент № 1527099. Франция, МПК А01 СМ/02. Пневмомеханический высаживающий аппарат. (Франция). Опубл. 31.05.1968 г.

5. Патент № 2141751. Россия, МПК А01 Cl 1/02. Устройство для посадки лука / Н.П. Ларюшин, К.З. Кухмазов, О.Н! Кухарев. — Опубл. 27.11.99 г. Бюл. № 33'.

6. Патент № 2407271. Россия, МПК А01 Cl 1/02. Вибрационно-пневматический высаживающий аппарат для ориентированной посадки лука-севка. / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов. №< 2008149668/21; Заяв. 16.12.2008'г. Опубл. 27.12.2010 г. Бюл. № 36.

7. Аксенов, А.Г. Автоматическое ориентирование луковиц севка при посадке / А.Г. Аксенов // Проблемы автоматизации1 и управления в технических системах: труды Международной научно-технической конференции. — Пенза: Изд-во ПГУ, 2009. С. 13-16.

8. Аксенов, А.Г. Вибрационный питатель / А.Г. Аксенов // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. — Пенза: РИО ПГСХА, 2009.-С. 49.

9. Аксенов, А.Г Основные факторы, влияющие на процесс ориентированного посева лука-севка / А.Г. Аксенов // Инновации молодых ученых -агропромышленному комплексу: сборник научно-практической конференции Пензенской ГСХА. Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - С. 248.

10. Акт № 22-10-81. По результатам лабораторных и лабораторно-полевых испытаний сеялки точного высева лука-севка CJIC-12. ЦНИИТЭИ. -Правдинск, 1981. С. 34.

11. Алексеева, М.В. Культурные луки / М.В. Алексеева — М.: Сельхозгиз, 1960.-303 с.I

12. Баранович, Б.М. Изыскание технологического процесса и исследования рабочих органов для пунктирного посева лука-севка: автореферат дис. . канд. техн. наук / Б.М. Баранович. М., 1973. — 27 с.

13. Биелка, P.A. Производство товарных овощей / P.A. Биелка. М., 1969. -217с.

14. Босой, Е.С. Теория, конструирование и расчет сельскохозяйственных машин / Е.С. Босой и др. М.: Машиностроение, 1978. - 567 с.

15. Будагов, A.A. Вертикально-дисковый высевающий аппарат для точного высева крупносемянных культур / A.A. Будагов, Н.И.Лисицын // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1972. - № 4. - С. 20-22.

16. Будагов, A.A. Точный посев на высоких скоростях / A.A. Будагов — Краснодар: Краснодарское книжное издательство, 1971. 140 с.

17. Волкова, Н.А Экономическое обоснование инженерно-технических решений в дипломных проектах: Учебное пособие: 2-е изд., перераб. и доп. / H.A. Волкова. — Пенза: Пензенская ГСХА, 2000. — 167 с.

18. Волкова, Н.А Экономическая оценка инженерных проектов / HiA. Волкова, В.В: Коновалов, И.А. Спицын и др. Пенза: РИО ПГСХА, 2002. -242 с.

19. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и- математическая статистика: Учебное пособие для студентов вузов / В.Е. Гмурман. — М.: Высшая школа, 2000. 479 с.

20. Горячкин, В.П. Собрание сочинений. Т. 1. / В.П. Горячкин. М.: Колос, 1965-680 с.

21. ГОСТ 12036-85. Семена сельскохозяйственных культур. Правила приемки и методы.отбора проб. Взамен ГОСТ 12036-66; Введ. 01.01.86 г. - М.: Изд-во стандартов, 1986. — 35 с.

22. ГОСТ 28268-89. Метод определения влажности. Взамен ГОСТ 12041-82; Введ.01.01.89 г. - М.": Изд-во стандартов, 1989: - 4 с.

23. ГОСТ 28168-89. Почва. Отбор проб М.: Изд-во стандартов. 1989:6 с.

24. ГОСТ 20915-75. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытания. Введен 19.06.1975 -М.: Издательство стандартов, 1975.- 42 с.

25. ГОСТ 23728-88. Методы экономической оценки. Техника сельскохозяйственная. М.: Экономика, 1988. - 60 с.

26. ГОСТ 31345-2007. «Сеялки тракторные. Методы испытаний». Введен 01.01.2009 г. -М.: Стандартинформ, 2008. 57 с.

27. Доспехов, В.А. Методика полевого опыта (с обоснованием статистической обработки результатов исследований) / В.А. Доспехов. М.: Колос, 1979.-416 с.

28. Дятликович, А. Проблемы производства репчатого лука / А. Дятлико-вич, В. Лудилова // Картофель и овощи. 1991. - № 1. - С.31.

29. Журавлев, Б.И. Пневматические сеялки / Б.И. Журавлев. М.: НИИ-автосельхозмаш, 1965. - 90 с.

30. Завалишин, Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства / Ф.С. Завалишин, М.Г. Мацнев. М.: Колос, 1982. -231с.

31. Евдокимов, Ю.А. Планирование и анализ экспериментов при решениизадач трения и износа / Ю.А. Евдокимов, В.И. Колесников, А.И. Тетерин. М.: Наука, 1980.-228 с.

32. Емельянов, П.А. Исследование физико-механических свойств /П.А. Емельянов // Техника в сельском хозяйстве. 1996. - № 2. - С. 28-301

33. Емельянов, П.А. Программное ориентирование луковиц при их посадке как задача управления с разомкнутой системой / П.А. Емельянов // Нива Поволжья. 2007. - № 4 - С. 40.

34. Емельянов, П.А. Совершенствование технологии и технических средств ориентированной посадки луковиц: дис. . докт. техн. наук / П.А. Емельянов. Пенза, 2002. - 305 с.

35. Емельянов, П.А. Усовершенствованное решето вибрационной зерноочистительной машины / П.А. Емельянов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1999. № 7.- С. 10-11.

36. Емельянов, П.А. Высевающий аппарат для ориентированного посева лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Аграрная наукасельскому хозяйству: сборник трудов. Самара: РИЦ СГСХА, 2010. -С.152-156.

37. Емельянов, П.А. Исследование физико-механических свойств лука-севка сорта Бессоновский местный / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Нива Поволжья. 2009: - № 1. - С. 55-61.

38. Емельянов, П.А Использование воздушного потока при ориентировании тел луковиц / П.А Емельянов, A.F. Аксенов A.B. Коновалов // Аграрная наука. 2007. - №-3. - С. 31-32.

39. Емельянову П.А. Классификация* средств механизации посадки лука-севка / П:А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Тракторы и. сельскохозяйственные машины. 2009. - № 2. - С. 29-30.

40. Емельянов; П.А. Модернизированная сеялка для посева лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2007.- №5: -С. 11.

41. Емельянов, П.А. Ориентирование луковиц в> восходящем воздушном1 потоке / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Достижения науки и техники« АПК. -2006.-№8.-С. 34-35.

42. Емельянов, П.А. Прибор для> определения усилия* на разрыв листьев* луковиц / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Сельский механизатор. 2009. — №5.-С. 14.

43. Емельянов; П.А. Теоретические-исследования рабочего1 процесса* виб-рационно-пневматического высаживающего аппарата при ориентированной посадке лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Нива* Поволжья! 201 Г. -№2.-С. 60-64.

44. Емельянов, П.А. Экспериментальные исследования вибрационно-пневматического» высаживающего аппарата на посадке луковиц лука-севка / П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов // Нива Поволжья. -2011. № 3. - С. 56-63'

45. Емельянов, П.А. Механизация посадки маточников лука / П.А. Емельянов, Н.М. Ибрагимов // Картофель и овощи. 1974. - № 12. - С. 23.

46. Емельянов, П.А. Ориентирование луковиц при посадке / П.А. Емельянов, Н.М. Ибрагимов // Техника в сельском хозяйстве. — 1981. — № 6. С. 31

47. Емельянов, П.А. Прибор для определения формы семян и корнеклубнеплодов / П.А. Емельянов, Н.М. Ибрагимов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1977. - № 12. - С. 17.

48. Емельянов, П.А. Ориентирование луковиц на вибрационном желобе / П.А Емельянов, Н.М. Ибрагимов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1980. - № 1. - С. 24.

49. Емельянов; П.А. Введение в теорию ориентирования тел техническими средствами в сельскохозяйственных технологических процессах / П.А. Емельянов, Н.М. Ибрагимов. Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - 128 с. ил.: 46.

50. Зиновьев, Ю.И. Канавочно-дисковый высевающий аппарат / Ю.И. Зиновьев // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1971. -№ 4.-С. 18-20.

51. Зернов, В.Н. Выпадание клубней через выбросное окно высаживающего аппарата / В.Н. Зернов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1983. -№ 7. - С. 23-24.

52. Казакова, A.A. Лук / A.A. Казакова. Л.: Колос, 1970. - 359 с.

53. Кардашевский, C.B. Высевающие устройства посевных машин /

54. C.B. Кардашевский. М.: Машиностроение, 1973. - 176 с.

55. Кардашевский, C.B. Ложечный высевающий аппарат для овощных сеялок /C.B. Кардашевский // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. — 1967. № 5. — С. 23-26.

56. Ким, Б.Н. Механизированное возделывание лука и чеснока/Б.Н. Ким, Б.А. Утепов // Картофель и овощи. 1977. - № 5. - С. 27-28.

57. Кленин, H.H. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины:элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / H.H. Кленин, В.А. Сакун. М.: Колос, 1980. - 671 с.

58. Комаристов, В.Е. Исследование катушечных высевающих аппаратов / В.Е. Комаристов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1966.-№5.-С. 54-55.

59. Коновалов, В.В. Практикум по обработке результатов научных исследований с помощью ПЭВМ: Учебное пособие / В.В. Коновалов. Пенза: ПГСХА, 2003. - 176 с.

60. Кутейников, Ф.В. Лукопосадочная машина "ЛСК-2" (Экспериментально-исследовательские работы, подбор оптимальных параметров и результаты испытаний): дис. . канд. с.-х. наук / Ф.В. Кутейников. М., 1944. - 76 с.

61. Кутеницын, В.К. Выбор параметров желобчатого высевающего аппарата в зависимости от физико-механических свойств бобов арахиса. / В.К. Кутеницын // Труды Кубанского СХИ. 1955. - № 2. - С. 163-170.

62. Кухарев, О.Н. Методические указания) к выполнению курсовой работы по? организации* сельскохозяйственного производства / О.Н. Кухарев, Е.В. Умнов. Пенза: РИО ПГСХА, 2001. - 41 с.

63. Кухарев, О.Н. Энергосберегающие технологии ориентированной посадки сельскохозяйственных культур (на примере лука и сахарной свеклы): дис. . докт. техн. наук / О.Н. Кухарев. Пенза, 2006. - 414 с.

64. Ларюшищ Н.П. Комплекс машин для производства лука. Теория, конструкция, расчет / Н.П. Ларюшин, К.З. Кухмазов, ПА. Емельянов и др.; под ред. Н.П. Ларюшина. Пенза: ПГСХА, 2001.-267 с.

65. Ларюшин, Н.П. Машина для посева лука-севка / Н.П. Ларюшин, К.З: Кухмазов, О.Н. Кухарев // Сельский механизатор. — 2000. № 11. — С. 11.

66. Ларюшин, Н.П. Обоснование широкополосного посева лука-севка / Н.П. Ларюшин, К.З. Кухмазов, О.Н. Кухарев // Материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и специалистов, сельского хозяйства. Сборник №2. Пенза, 1997. - С. 23.

67. Ларюшин, Н.П. Результаты исследований физико-механических свойств лука-севка сорта Бессоновский местный / Н.П. Ларюшин, К.З. Кухмазов, О.Н. Кухарев//Сб. науч. трудов. Пенза. 1998.-С. 90.

68. Ларюшин, Н.П. «Лук коллективист» благодарит сеятеля / Н.П. Ларюшин, К.З. Кухмазов, С.Е. Юртаев и др. //. Сельский механизатор. - 2000. -№11.-С. 18-19.

69. Ларюшин, Н.П. Рекомендации по технологии производства репчатого лука сорта Бессоновский (для слушателей семинара). / Н.П. Ларюшин, С.Е.

70. Юртаев, А.И.Чирков, и др.; под ред. Н.П. Ларюшина Пенза, 1989.-30 с.

71. Лойцянский, Л.Г. Курс теоретической механики: В 2-х томах. Т.1. Статика и кинематика / Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье. М.: Наука, 1982. - 352 с.

72. Лойцянский, Л.Г. Курс теоретической механики: В 2-х томах. Т.2. Динамика / Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье. М.: Наука, 1983. - 640 с.

73. Матвеев, A.A. Ориентация маточных луковиц при посадке их картофелесажалками/ A.A. Матвеев // Сб. науч. трудов. Нижегородский с.-х. институт, 1991.-С. 33-38.

74. Матвеев, A.A. Теоретические основы распределения луковиц, в-борозде при машинной посадке / A.A. Матвеев, В.М. Годухин // Сб. науч. трудов. Нижегородский с.-х. институт, 1991. - С. 43-47.

75. Мачнева; М.П. Семеноводство Бессоновского лука / М.П. Мачнева // Картофель и овощи. 1963. - № 11. - С. 17-18.

76. Медвидь, М.В: Ориентирующие загрузочные устройства и механизмы / М.В. Медвидь. — М.: Машиностроение, 1963. 312 с.

77. Мельников, C.B. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / C.B. Мельников, В:Р: Алешкин, П.М. Рощин. -Л.: Колос, Ленингр. отд-ние, 1980. 168 с.

78. Мерзон, В.И. Теоретическая*механика / В^И. Мерзон: М.: Высшая школа, 1972. - 273 с.

79. Методика определения. экономической эффективности технологии и сельскохозяйственной техники. M:: МСХ и продовольствия РФ, 1998: — 220 с.

80. Пивоваров, В.Ф. Овощи новинки на вашем столе / В.Ф: Пивоваров, П.Ф. Конанков, В.П. Никульшин. М.: Союз, 1995. - 226 с.

81. Посявин, А.Т. Технология производства лука / А.Т. Посявин М.: Россельхозиздат, 1984. - 96 с.

82. Потураев, В.Н. Вибрационные транспортирующие машины /

83. B.Н. Погураев, В.П. Фринчук, A.F. Червоненко. М.: Машиностроение, 1964.-272 с.

84. Протокол № 19-37-85. Государственные периодические испытания сеялки лука-севка 0ЛН-8Б. Кинель: Поволжская МИС, 1985. - 34 с.

85. Рабинович, А.Н. Автоматическое ориентирование и загрузка штучных деталей/ А.Н. Рабинович.-Киев: Машгиз,- 1968. — 304 с.

86. Соколов, В.А. Обоснование параметров вилочного захвата аппарата точного высева лука-севка / В.А Соколов // Научно-технический бюллетень. Всесоюзный НИИмеханизации сельского хозяйства. М., 1981. - Вып. 48.1. C. 20-23.

87. Спиридонов, A.A. Планирование эксперимента при исследованиях технологических процессов / A.A. Спиридонов. М.: Машиностроение, 1981.— 184 с. - ' •

88. Чичкин, В.П. Исследование процесса распределения семян и растений овощных культур: дис. . канд. техн. наук / В.П. Чичкин. Тирасаполь, 1969. — 189 с.

89. Чубарин, М.И. Рассадопосадочные машины / М.И. Чубарин. М.: Машиностроение, 1972. - 209 с.

90. Шабайкович, В.А. Программное ориентирование деталей / В.А. Шабайкович. — Львов: Вища школа. Изд-во при Львов, ун-те, 1983. -168 с.

91. Экономическое обоснование внедрения научно-технического прогресса в АПК (методические рекомендации, примеры расчета). М.: МСХ и продовольствия РФ, 1991. - 184 с.

92. Яворский, Б.М. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов /Б.М. Яворский, А.А. Детлаф, А.К. Лебедев. 8-е изд., перераб. и испр.-М.: ООО «Издательство Оникс»; ООО «Издательство «Мир и Образование», 2007. -1056 е.: ил.

93. Jack Olding. AND СО LTD. «Smallford- The Automatic Bulb Planter». Prospektus, 1964.

94. High-Speed Potato Planter at worh. «Power Farming». 1968. - No. 4. Vol. 40.

95. Ivor Frederich Kemp Imppovements relating to Machines for Planting Bulbs and the line. Englist Patent, CI. AID, № 978381.110. www.lukamore.ru