автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и исследование гидропневматического высевающего аппарата для посева пророщенных семян овощных культур

На правах рукописи

Лазаренко Яна Сергеевна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ ПОСЕВА ПРОРОЩЕННЫХ СЕМЯН ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 8 МАР 2015 005560812

Волгоград-2015

005560812

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Цепляев Алексей Николаевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Официальные оппоненты: Мачнев Алексей Валентинович,

доктор технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия», профессор кафедры "Механизация технологических процессов в АПК" Калашникова Нина Васильевна, кандидат технических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет», профессор кафедры «Механизация технологических процессов в АПК» Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ставропольский государственный аграрный университет»

Защита состоится «20» апреля 2015 г. в 10 ч. 15 мин. на заседании диссертационного совета Д220.008.02 при ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет» по адресу: 400002, г. Волгоград, пр-т Университетский, 26, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертационной работой можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет» и на официальных интернет-сайтах ВАК РФ и Волгоградского ГАУ http://www.volgau.com/.

РЗшмртл.

Автореферат разослан «_» 2015 года и размещен на официальных интернет-сайтах ВАК РФ и Волгоградского ГАУ.

Ученый секретарь ^-—т?/_- У

диссертационного совета Ряднов Алексей Иванович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Поскольку посев пророщенных семян производится в основном вручную и на малых участках, то актуальной остаётся задача по созданию конструкции высевающего аппарата, способного производить точный однозерновой высев пророщенных семян овощных культур без повреждения самих семян и их ростков.

Разработанные высевающие аппараты для посева пророщенных семян бахчевых культур (арбуза и тыквы) не обеспечивают требуемой точности высева семян овощных культур, расходуют большое количество посевного материала, так как семена овощных культур отличаются от семян бахчевых физико-механическими и технологическими свойствами. При набухании они образуют большое количество крахмала, который скапливается на их поверхности и создает клееобразную пленку. При взаимодействии с любыми поверхностями деталей высевающего аппарата, как и между собой, пленка прочно удерживает семена на поверхности деталей и её отделение возможно только при приложении внешних усилий.

В связи с этим существует необходимость в создании конструкции гидропневматического высевающего аппарата, способного производить точный однозерновой высев пророщенных семян овощных культур, без повреждения самих семян и их ростков. Решение данной задачи будет способствовать увеличению технико-экономических показателей за счёт экономии семян и снижения трудозатрат при обработке посевов.

Степень разработанности темы. Разработке высевающего аппарата для посева пророщенных семян посвящено много научных работ Абезина В.Г., Це-пляева А.Н., Абезина Д.А., Харлашина A.B., Русяевой Е.Т., Шапрова М.Н., Мартынова И.С. и др.

Однако предлагаемые конструкции высевающих аппаратов не подходят для посева пророщенных легковесных семян овощных культур, поскольку наличие крахмала в кожуре семян при контакте с водой, приводит к растворению крахмала, следствием чего является налипание семян на детали высевающего аппарата. Это приводит к значительным тратам посевного материала, травмированию семян и их ростков при посеве, низкой полевой всхожести и, в итоге, к неэффективности используемых высевающих аппаратов.

Целью исследования является разработка и исследование гидропневматического высевающего аппарата для посева пророщенных семян овощных культур, обеспечивающего индивидуальный отбор пророщенных семян и получение ранних равномерно-распределенных всходов.

Для достижения обозначенной цели предстояло решить следующие задачи исследования:

- выполнить анализ высевающих технологий и высевающих аппаратов для посева семян овощных культур;

изучить физико-механические свойства пророщенных семян овощных культур применительно к посеву гидропневматическим высевающим аппаратом;

разработать и исследовать схему гидропневматического высевающего аппарата для посева пророщенных семян овощных культур;

провести теоретические и экспериментальные исследования, а также обосновать работу гидропневматического высевающего аппарата;

определить экономическую эффективность применения гидропневматического высевающего аппарата на посеве пророщенных семян овощных культур.

Научную новизну работы составляют:

- схема гидропневматического высевающего аппарата со специальной пневматической системой для посева легковесных пророщенных семян овощных культур, связанных в группы с повышенным содержанием крахмала в эпидерме семенной кожуры;

- аналитические зависимости, характеризирующие скорость перемещения и условие захвата семени в гидропневматическом высевающем аппарате, а также определение допустимой скорости воздуха при работе гидропневматического высевающего аппарата и определение параметров штуцера для подачи воздуха в семенную камеру высевающего аппарата;

- оптимальные конструктивно-технологические параметры гидропневматического высевающего аппарата, обеспечивающего индивидуальный отбор семян, что приводит к экономии посевного материала, без повреждения семян и их ростков.

Теоретическая и практическая значимость работы. Обоснованы параметры и режимы работы гидропневматического высевающего аппарата, характеризирующие качественное заполнение ложечек семенами. Разработан гидропневматический высевающий аппарат, а также произведена проверка его работы в полевых условиях. Посев пророщенных семян овощных культур данным гидропневматическим высевающим аппаратом исключает повреждение семян и их ростков, пропуск семян в гнездах, обеспечивает экономию семян и повышенную полевую «схожесть, способствует получению ранней продукции, что существенно повышает экономический эффект.

Методология и методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе общепринятых законов теоретической гидромеханики и методов оптимизации, теории вероятностей, теории планирования эксперимента. Экспериментальные исследования были выполнены с использованием стандартных и частных методик с последующей обработкой на ЭВМ соответствующим программным обеспечением.

Положения, выносимые на защиту:

• разработанный гидропневматический высевающий аппарат для посева пророщенных семян овощных культур, защищенный двумя патентами РФ на полезную модель № 113449, № 147811 и патентом РФ на изобретение № 2489835;

• оптимальные конструктивно-технологические параметры гидропневматического высевающего аппарата;

• результаты лабораторно-полевых испытаний гидропневматического высевающего аппарата, эффективность его использования.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждены результатами экспериментальных исследований в лабораторных и полевых условиях, программными вычислениями на ЭВМ, положительными результатами производственных испытаний разработанным и внедренным в сельскохозяйственное производство гидропневматическим высевающим аппаратом.

Результаты исследований по работе докладывались на Международных научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО Волгоградского ГАУ (2010...2012 гг.), представлялись на I Инновационной выставке достижений молодежи Волгоградской области (2011 г.), успешно прошли апробацию и отмечены дипломом в программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» города Волгограда (2011 г.), а также на Всероссийском конкурсе программы «УМНИК на СТАРТ» (2013 г.), получен диплом третий степени на конкурсе инновационных проектов социально-экономического развития Волгограда «Лучшие инновации - жителям Волгограда» (2014 г.)

Основные положения диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, 3 из них в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, получены 2 патента РФ на полезные модели и 1 патент РФ на изобретение. Общий объем опубликованных работ составляет 2,13 пл., из них 1,18 п.л. принадлежит автору.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность работы, ее практическая значимость, определены цель и задачи проведения исследований, разработаны основные научные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе «Анализ технологий и высевающих аппаратов для посева семян овощных культур», изучены значимость овощных культур в растениеводстве; технологии посева овощных культур; проведен сравнительный анализ применяемых высевающих аппаратов на сеялках различного типа, в том числе и зарубежных, а также разработаны агротехнические требования к сеялкам для посева пророщенных семян овощных культур.

Проведённые патентный поиск и обзор литературы показали, что необходимо создание и исследование гидропневматического высевающего аппарата для однозернового посева пророщенных легковесных семян овощных культур, обеспечивающего штучный отбор и посев семян с точно заданным расстоянием между ними, повышенную полевую всхожесть, получение ранней продукции, экономию семян при посеве, исключающего повреждение ростков и семян при посеве, снижающего трудоемкость дальнейших процессов обработки посевов, что в последующем увеличивает рентабельность производства. Поскольку основной задачей является создание гидропневматического высевающего аппарата для посева пророщенных легковесных семян овощных культур, обеспечивающего индивидуальный захват семян, в его конструкции должны учитываться физико-механические свойства пророщенных семян овощных культур, поэтому его конструкция существенно отличается от рассмотренных в других подобных работах.

Исходя из вышеизложенного, необходимо провести теоретические и экспериментальные исследования, а также обосновать работу гидропневматического высевающего аппарата для посева пророщенных семян овощных культур, способного обеспечить индивидуальный отбор семян и минимальное повреждение ростков.

Во второй главе «Теоретическое определение основных параметров гидропневматического высевающего аппарата для пророщенных семян овощных культур» представлена конструктивно-технологическая схема гидропневматического высевающего аппарата, определены аналитические зависимости, ха-рактеризирующие скорость перемещения и условие захвата семени; допустимая скорость подачи воздуха при его работе и параметры штуцера для подачи воздуха в семенную камеру.

Гидропневматический высевающий аппарат имеет корпус с планкой, расположенной в верхней части семенного ящика 1 (рис. 1), представляющего собой герметичный полукруглый желоб, сужающийся к нижней части, в котором вертикально размещен диск 2 с ячейками в виде ложечек 3, которые выполнены по форме семян высеваемой культуры из материала с низким коэффициентом трения, находящимися на державках, установленных на осях под углом а=4...8° к линии радиуса диска 2;

1 — семенной ящик; 2 - диск; 3 — ложечка; 4 - уловитель; 5 - высевное окно; 6 - штуцер;

7 - шланг; 8 - компрессор; 9 - кран-регулятор Рисунок 1 - Схема гидропневматического высевающего аппарата

каждая державка имеет упор и пружину, и их количество пропорционально шагу посева; каждая ложечка 3 имеет захват высотой 0,7...0,8 толщины высеваемой семечки и отверстие диаметром 1..2 мм; на корпусе установлен уловитель 4, нижняя часть которого является высевным окном 5, корпус наклонен под углом 0=3...6° к горизонту и установлен на крепежной оси, а удерживается регулировочной тягой; на дне семенного ящика 1 расположено отверстие, диаметром 3 мм, в которое установлен штуцер 6, с обратным клапаном, к нему подсоединен шланг 7, а воздух нагнетается компрессором 8. Скорость воздуха регулируется краном-регулятором 9.

9

Посев пророщенных семян огурцов данным высевающим аппаратом исключает повреждение их ростков, обеспечивает экономию семян и получение ранней продукции.

Нами теоретически обоснована скорость перемещения семени в гидропневматическом высевающем аппарате. Из анализа исследований, проводившихся при разработке аппарата для посева проросших семян бахчевых культур (арбуза и тыквы) следует, что захват семени, находящегося в жидкости, ложечкой высевающего аппарата происходит в нижней точке корпуса высевающего аппарата.

Однако семена овощных культур отличаются от семян бахчевых не только физико-механическими свойствами, но и технологическими. Исследованиями установлено, что при набухании они создают значительное количество крахмала. Он накапливается на их поверхности и образует клееобразную пленку. Налипая на металлические детали высевающего аппарата, пленка прочно удерживает семена на поверхности детали и их отделение возможно только при использовании внешних усилий. Силы сцепления между семенами способствуют образованию конгломератов из семян.

Рассмотрим условие захвата единичного семени (рис.2).

Рисунок 2 - Схема сил при взаимодействии семени с ложечкой в момент захвата Спроектируем силы, обозначенные на схеме на оси координат ОХ и ОУ.

ЕлГ = 0;-тг-Тв-Т,+Ль=0; (1)

£ У = 0; Яв+ Тк - тд — т<у2£ =0; (2)

где: т - масса семени, кг; со - угловая скорость вращения диска, с-1.

Используя первое уравнение, выразим силу N. Она будет представлена:

ЛГ= тх + Тв + Тк. (3)

Силу прилипания в нормальном направлении находят по формуле:

Тк = р ■ 5 = к^-тд • 5, (4)

где: р - величина удельного прилипания, Н/м2, Б -площадь контакта, м2; кк - коэффициент прилипания, определяемый экспериментально.

Касательная сила с учетом прилипания определяется соответственно:

Тк' = /-А^ (5)

где: / - коэффициент трения семени о поверхность детали.

Усилие от воздушного потока, направленного вертикально вверх, представлено зависимостью:

(6)

2

где: ш - .масса семени, кг; g - ускорение свободного падения, м/с ; и -относительная скорость воздуха, м/с2; г>кр - критическая скорость, м/с.

Учитывая начальные условия, отмеченные ранее при 1 = 0, скорость х будет максимальной и, следовательно, её выражение примет вид:

* ~ / К '

Выражение (7) позволяет определить скорость, с которой семя перемещается перед ложечкой за счет действия слоя жидкости. Величина скорости представляет геометрическую сумму скоростей ложечки и потока жидкости перед ней.

Чтобы семя гарантировано удерживалось в ложечке, необходимо, чтобы некоторый объем раствора, выталкивающий семя из ложечки, проходил бы через отверстие в ней. Этот объем будет суммарной величиной двух тел вращения: шарового сегмента и цилиндра.

ЛУ = Укгм + У^ (8)

Объем шарового сегмента определяется на основании выводов математики: Усе™=^-(3-Дс- К),

где: Л - высота сегмента, м; Дс- радиус сегмента, м.

Исходя из обозначений, принятых в данной работе: к = 5, где 8 - толщина семени, м; Дс = р„. Отсюда:

6), (9)

Уцил. = н- пЯ2, где: Н - высота цилиндра, м; Д - радиус цилиндра, м, или

Уцил = х- 7ГГЛ2. (10)

Высоту цилиндра Н можно определить, учитывая условие, исключающее захват семени (рис. 3). При вращении ложечки и действии струи воздуха семя начинает всплывать. Если в момент захвата семени оно выйдет из зоны потока жидкости ограниченной размерами ложечки, то семя гарантированно не будет захвачено. Отсюда следует, что угол поворота Дер будет являться разницей:

Дф = ф1-ф0.

(П)

О

' баэдих

I

Рисунок 3 - Схема к определению угла поворота ложечки Дф Значение угла Дф определится из некоторого прямоугольного треуголь-

ника.

Д<р = arcsin —-—. Подставим в полученное выражение скорость v2 и V£:

(12)

(13)

Радиус отверстия изменяется по достаточно сложной зависимости, однако, учитывая современные технические возможности, его значение вполне определимо.

Для теоретического определения допустимой скорости воздуха при работе гидропневматического высевающего аппарата обозначим силы, представленные на схеме (рис. 4): rng - сила тяжести; Тк - сила приклеивания семени; N— нормальная сила; шх- тангенциальная сила инерции; m Le - сила инерции от вращения ложечки относительно центра Оь R„ - сила от действия воздуха на семя; ma)2L - центробежная «та инерции; Тк - касательная сила при выходе семени из ложечки; mojjL - сила от центробежного ускорения поворота ложечки относительно центра Oj.

Для получения дифференциальных уравнений спроектируем все силы на оси ОХ и ОУ.

= 0; mù)2L - mcojL- Тк' = 0; E У = 0; mjc+ N+mLe + R„ - mg - TK = 0. Отсюда уравнения (14) и (15) примут вид:

ù)2L - alL-fg - !дк1 + fx + fis + $дк* = 0,

x + —---J—g + Ls-0.

(14)

(15)

(16) (17)

1 У

Рисунок 4 - Схема к определению условия отрыва семени

Дифференциальное уравнение поворота семени с ложечкой до упора запишется в виде:

• - .2

Jy<Pi= 1,25 Gc-ícos (ру С- — ■ sin <р1 -Gc- ■ I, где: Ьд = I • ср - длина дуги поворота ложечки. Угловое ускорение ложечки:

Ут'С

Е = (й = + Ут-Э-С _ . +

(18)

(19)

Полученное выражение (20) представляет собой скорость движения семени в начале отрыва его от поверхности ложечки:

\W-sV-

Ф пуС-а

Gc-(l,2S-íg) _

' м 3kt | Рш-С-Я

1-е N

(20)

gc(1,25-kJ) ГГ

'Jfa

Для определения скорости воздушного потока, соответствующей скорости витания воспользуемся зависимостью (рис. 5):

и2

(21)

где: ] - ускорение семени, сообщаемое действием воздушного потока, м/с2; к - коэффициент сопротивления; у - удельный вес воздуха, кг/м3; и - скорость воздушного потока, и~из, из - скорость воздушного потока, соответствующая скорости витания, м/с; Р - площадь миделевого сечения семени, м2; -вес семени, Н.

Получаем:

ш .г3 ,

g—г-д-Ц-.*

<Рт'С

—10з.к; • (22)

В полученном выражении (22) переменными величинами являются жесткость пружины «С» и коэффициент витания «к„». Все остальные величины постоянны для данной конструкции.

^ СО

ЪЛП/г

Рисунок 5 - Схема сил, учитывающая действие воздуха на семя Для теоретического определения параметров штуцера для подачи воздуха в семенную камеру используется уравнение Бернулли (рис. 6), которое будет иметь следующий вид:

1_ _ °атм рв озд _ ^

£1

П 2 д п 2 д раод 2 д

Отсюда определим скорость воздуха на входе:

(23)

„ = [(—+ ^ + ^ .ах + ь - Щ ■ 2д]2.

1 П 2 д м 2 д у/ 1

(24)

На основании принятых ранее обозначений запишем полученное выражение

»1 = Нпу, + и|(1 + + I ■ 2д]2.

(25)

Определение основного параметра воздушного наконечника - его ра-

диуса:

г„ =

(26)

II

II

Н

I

1

¥

р

Воздух

1 - воздуховод; 2 - штуцер; 3 - раствор жидкости; 4 - воздушный поток Рисунок 6 - Схема подачи воздуха в семенную камеру

В третьей главе «Методика экспериментальных исследований процесса посева пророщенных семян овощных культур гидропневматическим высевающим аппаратом» приведены программа и задачи экспериментальных исследований, дано описание объекта исследования и экспериментальной установки.

Программа проведения экспериментальных исследований была разработана на основании выполненных теоретических исследований, которые изложены во 2-ой главе, включающая в себя следующие вопросы:

- проведение поисковых опытов;

-методика проращивания и определение времени прорастания семян овощных культур;

- измерение скорости потока воды, направляемой в семенной ящик;

- исследование размерно-массовых характеристик пророщенных семян;

- исследование фрикционных характеристик пророщенных семян;

-исследование работы гидропневматического высевающего аппарата для

посева пророщенных семян овощных культур;

- проведение полевых испытаний;

- математическая обработка экспериментальных данных.

В таблице 1 представлены основные измеряемые величины и средства измерений, применяемых в представленной работе.

Таблица 1 - Основные измеряемые величины и средства измерений, применяемых

Измеряемые 1 величины Название измеряемых величин Средства измерений Цена деления Точность измерения Диапазон измерения Предельная ошибка измерений

Геометрические Линейные (длина) Мерительная лента 1 мм 1 мм 0...1500 мм 0,5%

Геометрические Линейные (длина) Линейка метровая 1 мм 1 мм 0...1000 мм 0,5%

Геометрические Линейные (длина, ширина, толщина) Штангенциркуль ШЦ-11- 250-0,05 ГОСТ 166-80 Г35] 0,05 мм 0,05 мм 0...250 мм 0,1%

Свойства газообразных тел Температура Термометр цифровой RST 02100 с проводным датчиком 0,1 °С 0,1 °С Уличные -50 °...+70°С, комнатные -10... +50 °С

Свойства газообразных тел Скорость воздушного потока Чашечный анемометр МС-13 1,0 м/с 1,0 м/с 1...20 м/с 0,3...0,05 %

Свойства газообразных тел Скорость витания Парусный классификатор

Свойства жидких тел Плотность Ареометр 0,1% 0,1% ~ 0,1%

Динамические Масса Электронные весы CAS PW 1 г 1 г 0...3000 г 0,3%

Динамические Момент Цифровой лазерный фото тахометр 0,1 об/ми н 0,1 об/мин 2,5 - 99999 об/мин 0,05%

Динамические Сила Электронный динамометр 0,01 кН 0,01 кН - "

- Коэффициент трения движения Прибор В.А. Жели-говского 2%

Коэффициент трения покоя Наклонная плоскость 2%

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований гидропневматического высевающего аппарата» представлены результаты по оптимизации параметров исследуемого гидропневматического высевающего аппарата, выполненные на основе лабораторных и полевых исследований, и проведен их анализ.

Были проведены лабораторные и полевые изучения пропуска пророщен-ных семян овощных культур. При исследовании данных факторов подбирались условия, необходимые для соблюдения агротехнических требований.

Пропуск пророщенных семян овощных культур составил 1.. .20%. Исследования проводились на семенах огурца сорта «Феникс» и «Степной» и кабачка сорта «Грибовский». Минимальный пропуск составил 1% при частоте вращения 18,85с"1 для всех сортов, максимальный - 20% при частоте вращения 50,26с"1 для огурца сорта «Феникс» (рис.7). Рекомендуемая частота вращения вала диска составила 18,85с"1, при уменьшении и увеличении оборотов вала диска семена не успевают попадать в ложечку.

11,837 /

—........-/-к---------------- '

/

у = 0{015у/ - 0,50474+8,5509 |!!= 0,9414

' У

у=0,0155х=.0,7478к+ 10,289 Чг = 0,9331

0,00 10,00

■ сорт "Степной'

40,00 50,00 60,00 хрт "Грибовский"_

Рисунок 7 - Зависимость пропусков от частоты вращения вала диска Минимальный пропуск составил 1% при жесткости пружины равной 550Н/м для всех сортов, максимальный - 16% для огурца сорта «Степной» при жесткости пружины 900Н/м (рис. 8). При меньшей жесткости пружины семена не попадают в ложечку, а при большей - семена выпадают из ложечки, не подхватываясь семяуловителем.

у = 0,0002х;-С;Шх + 510В8 / R!=Oi7634 1 /А

о 10

у = 0,(^001хг- 0,135xf-42.44\\ ' К1 CJ4B/--------ч4-'

и

сУ.

.-"у- 0,п03:хг-07:699*ГП,902 Н2 = 0,83^4

PI

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

с, Н/м

♦ сорт Трибовский" Ясорт "Степной"' : сорт "Феникс"

Рисунок 8- Зависимость пропусков от жесткости пружины державки

При скорости потока воздуха, направляемого в семенной ящик равной 6м/с минимальный пропуск составил 2% для всех испытуемых сортов, максимальный - при 15м/с составил 20% для кабачка сорта «Грибовский» (рис. 9). Увеличение скорости воздуха, вызывает хаотичное движение пророщенных семян в водно-семенной жидкости.

75

20 -г

5

! 1 у-0,07 59x^ + 0,2434*-1,4406 R2 = 0,9877 У?'Ж ./У

in

s _____

R' = 0,994

у = 0,0944х: - 0,3517* +1,405« R2 = 0,9893

0 2 4

■ сорт "Степной"

6 8 10 и, м/с

сорт "Феникс"_

12 14 16 сорт "Грибовский"_

Рисунок 9 - Зависимость пропусков от скорости потока воздуха, направляемого в семенной ящик

Полевые исследования показали, что пророщенные семена взошли с 98% полевой всхожестью с глубины 8 см через 5 дней после посева, а сухие непро-рощенные семена - с глубины 8 см через 14 дней после посева с низкой полевой всхожестью до 50%. При посеве пророщенные семена не травмировались, посев без повреждений ростков семян происходил, как только у проклюнувшихся, так и семян, ростки которых достигали 1,5 см.

В качестве выходного показателя на этапе лабораторных исследований был принят выходной фактор - пропуск семян П, выраженный в %. В соответствии с принятой методикой, для исследования области оптимума был реализован план Рехтшафнера для 3-х факторного эксперимента.

В таблице 2 обозначены оптимальные значения факторов.

Таблица 2 — Оптимальные значения факторов

Фактор Оптимальные значения факторов

X] - частота вращения, с"1 -0,02 18,75

Х2 - жесткость пружины державки, Н/м -0,02 549

хз - скорость потока воздуха, направляемого в семенной ящик, м/с 0.03 6,03

Примечание: в числителе - значение фактора в кодированном виде, в знаменателе - в раскодированном виде

В результате математической обработки реализации эксперимента были получены коэффициенты В0, Вь Вч и Впуравнений регрессии

у = В0 + £В;Х; + £Вйх,2 ^ (27)

Чтобы пропуск семян П был минимальным, могут быть рекомендованы следующие оптимальные значения факторов: Х]= 0,1 ...+ 0,1 (18,33...19,37 с"1), х2 = -0,1 ...+ 0,1 (545...555 Н/м), Хз = -0,1 ...+0,1 (5,9...6,1 м/с). При этом пропуск семян П составил 2,5 %.

Анализируя изложенное выше, можно сделать вывод, что посев проро-щенных семян гидропневматическим высевающим аппаратом исключает повреждение семян и их ростков, обеспечивает их экономию и повышает полевую всхожесть, снижает пропуск семян до 1%, обеспечивая получение ранней продукции.

В пятой главе «Определение основных экономических показателей при применении разработанного гидропневматического высевающего аппарата» отмечается, что прирост чистого дохода на 1 га при использовании разработанного высевающего аппарата для посева пророщенных семян овощных культур составил 19320,6 рублей для огурца сорта «Степной», 12919 рублей для огурца сорта «Феникс» и 11098,6 рублей для кабачка сорта «Грибовский».

17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведя обзор имеющихся сеялок, установлено, что существующие высевающие аппараты не приспособлены для посева пророщенных легковесных семян овощных культур из-за содержания в семенной кожуре овощей (кабачок, огурец) крахмала, который, растворяясь в воде, образует клееобразную пленку, затрудняющую в дальнейшем процесс посева, способствующую налипанию семян на металлические конструкции высевающего аппарата.

2. Скорость воздуха должна быть не выше скорости витания семени для исключения хаотичного перемещения семени в высевающем аппарате (Ф. 21).

3. В выражении определения скорости воздушного потока (Ф. 22) переменными величинами являются жесткость пружины «С» и коэффициент витания «к„». Поэтому для исследования теоретической зависимости скорости воздуха от коэффициента витания набухшего семени использовалась программа «МаЛсас!», по результатам которого показана графическая зависимость.

4. Для достижения минимального пропуска семян рекомендуются следующие полученные при реализации многофакторного эксперимента значения факторов: = 18,33...19,37 с"1, с = 545...555 Н/м, и = 5,9...6,1 м/с. При этом пропуск семян П составит 2,5 %.

5. Для сведения к минимуму силы сцепления необходимо установить регулируемую подачу воздуха в семенной ящик; для пророщенных семян огурца она составляет 2,88-3 м/с, для пророщенных семян кабачка - 3,46 м/с.

6. Среднее напряжение и для семян огурца практически одинаково: для семян огурца сорта «Степной» оно составляет 146,6 В, а для семян огурца сорта «Феникс» - 149 В, а следовательно, и средняя критическая скорость движения воздушного потока семян огурцов для этих сортов практически одинакова: для сорта «Степной» - 2,88 м/с, для сорта «Феникс» -3 м/с. Напряжение для семян кабачка значительно отличается от напряжений для семян огурцов и составляет для сорта «Грибовский» - 170,2 В, средняя критическая скорость движения воздушного потока семян кабачка - 3,46 м/с.

7. Результаты проведенных полевых испытаний показали, что проросшие семена взошли с 98% полевой всхожестью с глубины 8 см через 5 дней после посева, а сухие непроросшие' семена - с глубины 8 см через 14 дней после посева с низкой полевой всхожестью до 50%.

8. Прирост чистого дохода на 1 га при использовании разработанного высевающего аппарата для посева пророщенных семян овощных культур составил 19320,6 рублей для огурца сорта «Степной», 12919 рублей для огурца сорта «Феникс» и 11098,6 рублей для кабачка сорта «Грибовский».

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Ложечки гидропневматического высевающего аппарата должны быть выполнены по следующим размерам: длина ячейки Ьс= 15мм, ширина ячейки Ьс= 8мм, глубина ячейки 5 = 2мм. Поскольку семена кабачка, огурца, дыни и патиссона налипают на металлические конструкции гидропневматического высевающего аппарата, ложечки выполнены из материала фторопласта.

2. Сроки посева пророщенных семян кабачка, огурца, дыни, патиссона не должны превышать 2...3 суток от появления первых ростков семян.

Перспективы дальнейшей разработки темы

-усовершенствовать конструкцию гидропневматического высевающего аппарата для посева пророщенных легковесных семян овощных культур и технологии его применения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

а) в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Лазаренко, Я.С. Результаты экспериментальных исследований по определению коэффициентов треНия / Я.С. Лазаренко, А.Н. Цепляев // Известия Нижнеролжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012 - №4. _ с. 221-225.

2. Лазаренко, Я.С. Теоретическое определение скорости перемещения семени в гидропневматическом высевающем аппарате / Я.С. Лазаренко, А.Н. Цепляев // Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2013 - №4(32). - С. 232-236.

3. Цепляев, А.Н. Посев пророщенных семян / А.Н. Цепляев, Я.С. Лазаренко // Сельский механизатор. - 2012 - №8. - С. 12-13.

б) патенты на изобретения и патенты на полезные модели:

4. Патент на изобретение РФ №2489835, А01С7/16; Гнездовой высевающий аппарат для посева проросших семян овощных культур / А.Н. Цепляев, В.Г. Абезин, Я.С. Лазаренко, A.B. Харлашин (Россия). - 2012113865/13; заявл.: 09.04.2012, опубл. 20.08.2013.11 с.

5. Патент на полезную модель РФ №113449, А01С7/16; Дисково-ложечный высевающий аппарат для посева проросших семян овощных культур / А.Н. Цепляев, Я.С. Лазаренко, A.B. Харлашин (Россия). - 2010132494/13; заявл. 02.08.2010; опубл. 20.02.2012. 2 с.

6. Патент на полезную модель РФ №147811, А01С7/16; Гидропневматический высевающий аппарат/Я.С. Лазаренко, A.A. Лазаренко, А.Н. Цепляев, A.B. Харлашин (Россия). - 2014123555/13; заявл. 09.06.2014; опубл. 20.11.2014. 2 с.

в) статьи в материалах конференции:

7.Лазаренко, Я.С. Высевающий аппарат для посева проросших семян овощных культур / Я.С. Лазаренко, А.Н. Цепляев // Волгоградская ГСХА: Материалы V Международной научно-практической конференции / ВГСХА. -Волгоград, 11-13 мая2011 г.-Часть 1.-С. 69-71.

8. Лазаренко, Я. С. Результаты полевых исследований высевающего аппарата для посева проросших семян овощных кулыур / Я. С. Лазаренко, А. Н. Цепляев // Аграрная наука - основа успешного развития АПК и сохранения экосистем: Материалы Международной научно-практической конференции / г. Волгоград. - 31 января - 2 февраля 2012 г. - Том 3. - С. 240-244.

9. Лазаренко, Я.С. Совершенствование конструкции высевающего аппарата для однозернового посева проросших семян овощных культур / Я.С. Лазаренко, А.Н. Цепляев // Волгоградская ГСХА: Материалы Международной научно-практической конференции. / ВГСХА. - Волгоград, 25-27 января 2011г. - С. 66-70.

10. Лазаренко, Я.С. Совершенствование посева проросшими семенами овощных культур / Я.С. Лазаренко, А. Н. Цепляев // Волгоградская ГСХА: Материалы IV Международной научно-практической конференции молодых исследователей «Наука и молодежь: новые идеи и решения», 26-28 апреля 2010г. - Часть 1. - С. 187-188.

Лазаренко Яна Сергеевна

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ ПОСЕВА ПРОРОЩЕННЫХ СЕМЯН ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

Специальность 05.20.01 — Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

В авторской редакции

Подписано в печать 06.02.2015. Формат 60x84""

Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 33. ИПК ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ «Нгаа». 400002, Волгоград, пр. Университетский, 26.