автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров лапового сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян зерновых культур

На правах рукописи

ПОЧИВАЛОВ ДМИТРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛАПОВОГО СОШНИКА С КУЛИСНО-РЫЧАЖНЫМ МЕХАНИЗМОМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пенза-2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» на кафедре «Сельскохозяйственные машины»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ларюшин Николай Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Курочкнн Анатолий Алексеевич

кандидат технических наук Оликов Валерий Петрович

Ведущая организация Государственное научное учреждение «Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства» (р.п. Лунино, Пензенская область)

Защита состоится «9» июня 2006 г. в {З00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 при ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30, ауд. 1246.

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

Автореферат разослан «9» мая 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Уханов А.П.

20065

3542^ 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При возделывании зерновых культур посев является одной из ответственных операций, так как правильно выбранные способ посева, норма высева и глубина заделки семян каждой культуры, в зависимости от сложившихся климатических и конкретных почвенных условий, определяет будущий урожай. Кроме того, высококачественный посев позволяет окупить высокие затраты труда и денежных средств.

Одним из наиболее перспективных способов посева зерновых культур является подпочвенно-разбросной посев, преимуществами которого являются наилучшая равномерность распределения семян по площади рассева, совмещение предпосевной культивации с посевом, лучшее обеспечение растений продуктами питания и влагой, сокращение сроков посева, затрат труда и энергии, а также уменьшение уплотнения почвы колесами машинно-тракторного агрегата.

Поэтому исследования, направленные на повышение урожайности и снижение себестоимости зерна за счет совершенствования технологического процесса посева зерновых культур сеялками с сошниками для под-почвенно-разбросного посева, являются актуальными и практически значимыми для сельскохозяйственного производства.

Работа проводилась по планам НИР ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (тема №23 «Разработка рабочих органов машин для зерновых и овощных культур»).

Цель исследований. Повышение урожайности зерновых культур за счет применения лапового сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян.

Объект исследований. Технологический процесс подпочвенно-разбросного посева зерновых культур сеялкой, оснащенной сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян.

Методика исследований. В качестве основных методик использовались- методика системных исследований; аналитическое описание технологических процессов на основе известных законов и методов классической механики и математического анализа; статистическое моделирование в сочетании с корреляционным анализом процессов функционирования сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян; методика планирования многофакторных экспериментов; оценка достоверности и адекватности результатов; методики лабораторных и производственных исследований, разрабатываемых процессов высева и технических средств. Обработка результатов проводилась методами математической статистики при помощи ЭВМ с использованием стандартных программных продуктов.

Научная новизна. Аналитические зависимости, позволяющие определить положение рычага кулисно-рычажного механизма распределителя семян в момент трогания сеялки с места, при ее движении и остановках, время

РОС НАЦИ0НАДЬШ1 БИБЛИОТЕКА С-Петербург

ОЭ т&юЗЪЗ,

закрытия выходного окна семяпровода; частоту свободных колебаний рычага кулисно-рычажного механизма; параметры кулисно-рычажного механизма распределителя семян, влияющие на равномерность распределения семян.

Практическая значимость. Результаты научных исследований послужили основой для разработки посевной машины, оснащенной сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян. Использование экспериментальной сеялки позволяет повысить урожайность зерновых культур до 24% по сравнению с базовой сеялкой С3-3,6А.

Реализация результатов исследований. Сеялка, оснащенная сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, внедрена в Лунинском филиале ЗАО «Пензамяспром» Пензенской области.

Апробация. Основные результаты исследований по работе докладывались на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2002...2005 гг.), ФГОУ ВПО «Саратовской ГАУ им Н.И. Вавилова» (2003...2005 гг.), ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» (2003 г., 2005 г.), ФГОУ ВПО «Московская ГСХА им. К.Е. Тимирязева» (2004 г.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 (все в соавторстве) статей. Общий объем 1,72 п л., из них автору принадлежит 0,85 п л.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, обших выводов, и приложений. Диссертация изложена на 130 страницах, содержит 14 таблиц, 50 иллюстраций. Список используемой литературы включает 121 источник.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту. Конструктивная схема сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян; теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян; результаты экспериментальных исследований, обосновывающие основные конструктивно-режимные параметры лапового сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян для подпочвенно-разбросного посева; результаты производственной проверки сеялки, оснащенной предложенными сошниками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» представлены классификация способов посева семян зерновых культур и существующих конструкций рабочих органов посевных машин, а также выявлено наиболее перспективное направление в их разработке, которым явилось применение подпочвенно-разбросного способа посева, осуществляемого лаповыми сошниками с острым углом вхождения в почву.

При разработке рабочих органов посевных машин особое внимание следует уделять равномерности распределения семян по площади рассева на заданной глубине.

Различным аспектам проблемы распределения семян сельскохозяйственных культур по площади рассева посвящены труды Н.И. Любушко, A.A. Ногтикова, И.И. Гуреева, В.П. Пьяных, J1.B. Ремезова, Н.И. Буянкина, Н.М. Беспамятновой и других исследователей. Однако многие вопросы, касающиеся изучения процесса высева семян в подсошниковом пространстве, и в частности, при использовании кулисно-рычажного механизма распределителя семян слабо освещены.

Проведенный анализ позволил сформулировать цель исследований и наметить задачи для ее решения:

1. Провести анализ технических решений устройств для посева сельскохозяйственных культур и принять наиболее перспективную конструкцию сошника.

2. Изучить физико-механические свойства семян зерновых культур.

3. Теоретически обосновать конструктивно-режимные параметры сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур.

4. Выполнить лабораторные исследования по определению конструктивно-режимных параметров сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур.

5. Разработать и изготовить опытный образец посевной машины с предлагаемыми сошниками и испытать ее в производственных условиях.

6. Определить экономическую эффективность применения сеялки с разработанными сошниками.

Во втором разделе «Физико-механические свойства семян зерновых культур» изучались свойства семенного материала, которые необходимы при разработке и обосновании конструкции сошника для подпочвенно-разбросного посева. Так как на весеннем севе нашли широкое применение семена яровой пшеницей сорта «Прохоровка», то, прежде всего, изучались физико-механические свойства семян данного сорта.

В результате исследований были определены свойства семян зерна, необходимые для разработки и обоснования конструкции подпочвенно-разбросного сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, а именно: линейные размеры семян, абсолютная и объемная массы, фрикционные свойства и упругость семян. Так средние значения линейных размеров семян яровой пшеницы сорта «Прохоровка» изменяются в пределах: дпина-6,04...6,14 мм; ширина-3,02. .3,06 мм; толщина-2,57.. 2,61мм. В отдельных случаях максимальные значения достигали: длина - 6,74 мм; ширина - 3,47 мм; толщина - 3,15 мм, что говорит о средней крупности семян.

Абсолютная масса семян составляет 43,3+0,14 г., при объемной массе 724,6±4,12 г/л. Статический коэффициент трения семян по стали окрашенной

колеблется в пределах от 0,30 до 0,34, а динамический коэффициент трения по той же поверхности - 0,258±0,004. Коэффициент восстановления равен 0,656.

В третьем разделе «Теоретические исследования технологического процесса работы сошника для подпочвенно-разбросного посева» приведено теоретическое обоснование конструкции сошника для подпочвенно-разбросного посева с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян (рисунок 1).

Сошник состоит из плоскорежущей лапы 17, стойки-семяпровода 4, распределителя семян 6 с криволинейной поверхностью, расположенного в подлаповом пространстве сошника, пятки 16 и кулисно-рычажного механизма.

Рисунок 1 - Схема сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян 1 - отверстие, 2 - направляющая, 3 и 13- пружина, 4 - стойка-семяпровод, 5 - упор, 6 - распределитель семян, 7 - отверстие выходное, 8 - ролик, 9-рычаг, 10- цилиндр, 11-ползун, 12 - прорезь, 14-упор, 15-ось, 16- пятка, 17 - лапа плоскорежущая

Распределитель семян 6 подпружинен пружиной 3 относительно стойки-семяпровода 4 с возможностью его возвратно-поступательного движения по направляющим 2. При этом в задней части распределителя семян 6 установлен ролик 8, который находится в постоянном контакте с рычагом 9. Поворот рычага 9 ограничивается упором 14 кулисно-рычажного механизма вокруг оси 15 Кулисно-рычажный механизм представляет собой кулису, выполненную в виде цилиндра 10 и рычага 9 с ползуном 11, при этом цилиндр 10 кулисы имеет прямоугольную прорезь 12

1 2 3 4 5

6 7 8

Передний конец рычага 9 соединен с цилиндром 10 кулисы с помощью пружины 13 и имеет ползун 11.

Технологический процесс посева зерновых культур предлагаемым сошником протекает следующим образом. Семена, подаваемые высевающим аппаратом проходят через стойку-семяпровод 4, попадают на подпружиненный распределитель семян 6. После удара семян о распределитель семян 6, они равномерно распределяются по всей ширине захвата лапы 17, присыпаются почвой и прикатываются катком. За счет силового замыкания пружиной 3 распределителя семян 6 и кулисно-рычажного механизма через ролик 8 при копировании рельефа дна борозды кулисно-рычажным механизмом 9, 10 и 11, происходит вертикальное перемещение распределителя семян 6 на величину необходимую для обеспечения оптимальной равномерности распределения семян для конкретных условий по ширине засеваемой полосы.

В случаях некоторого отката сеялки назад и при переводе рабочих органов в рабочее положение, рычаг 9 кулисно-рычажного механизма, соприкасаясь с почвой через цилиндр 10 кулисы, ползун 11 и ролик 8 переместит распределитель семян 6 в крайнее верхнее положение и перекроет выходное отверстие 7 стойки-семяпровода 4, что позволит избежать забивания почвой и растительными остатками подсошникового пространства и выходного отверстия 7 стойки-семяпровода 4.

При теоретическом обосновании конструктивно-режимных параметров сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян рассматривалась работа кулисно-рычажного механизма распределителя семян при движении сеялки во время работы при движении ее вперед и откатах назад, вызванных случайными обстоятельствами (при остановке сеялки на поле с уклоном, неровным рельефом, при трогании с места и др.).

Рассматривая движение сошника вперед, в качестве обобщенной координаты системы принимается угол поворота <р кулисно-рычажного механизма ОА (рисунок 2). При этом на кулисно-рычажный механизм ОА действуют следующие активные силы: вес кулисно-рычажного механизма Р; сила упругости пружины (пружины распределителя) кулисно-рычажного механизма ^; реакция поверхности поля Я.

Для определения закона движения кулисно-рычажного механизма воспользуемся уравнением Лагранжа второго рода

где Т - кинетическая энергия кулисно-рычажного механизма ОА, Дж; Я - потенциальная энергия кулисно-рычажного механизма ОА, Дж; Ф - угол поворота кулисно-рычажного механизма (ср = ос, где а - угол наклона кулисно-рычажного механизма), град.

(1)

Кинетическая энергия кулисно-рычажного механизма Т, совершающего вращательное движение вокруг оси О, определяется как

Т = (2)

6

где М - масса кулисно-рычажного механизма, кг; / - длина кулисно-рычажного механизма, м.

няярадлеиие движения

Рисунок 2 -Схема действия сил на кулисно-рычажный механизм ОА сошника при движении сеялки вперед во время работы Р - вес кулисно-рычажного механизма; F - сила упругости пружины кулисно-рычажного механизма, Я - реакция поверхности поля; <р - угол поворота кулисно-рычажного механизма,

I - длина кулисно-рычажного механизма; Г - расстояние от оси вращения кулисно-рычажного механизма до точки крепления пружины распределителя, ЕЕ - корпус сошника, О - ось вращения кулисно-рычажного механизма, С - центр тяжести кулисно-рычажного механизма, а - угол наклона кулисно-рычажного механизма

Частные производные по обобщенной координате (углу поворота механизма) и производная по времени будут равны

дТ

= 0-

57 Эф

М-/-Ф

£(дТ_ dt\dy

А/-/-Ф

(3)

Эф ' Эф 3 dt\dy) 3

Потенциальная энергия механизма П определяется из выражения

Г1 = П® + Л® + П®, (4)

где П^ - потенциальная энергия силы тяжести, Дж; /71М - потенциальная энергия силы упругости пружины кулисно-рычажного механизма; Дж, Я^' - потенциальная энергия реакции поверхности поля, Дж

Потенциальная энергия силы тяжести П^'- находится по формуле

IV-

2 cos ф

(5)

где g - ускорение свободного падения, м/с2; <р„ - начальное положение ку-лисно-рычажного механизма относительно поверхности поля, град.

Потенциальная энергия силы упругости П^ равна

sin(<p-(pj | 1 с2(Г)г sm2(y-4>J cosф 2 cos2 ф

где с, - коэффициент упругости пружины распределителя, Н/м.

Потенциальная энергия реакции поверхности поля я'"' равна

n® = Risin( „-„j (7)

COi ф

Тогда выражение (4) примет вид

77 = Г д^ + ¿с,/'+ /гЛÜ^niP^ + (8)

V 2 ) cos ф 2 cos' ф

Рассмотрев условие равновесного положения кулисно-рычажного механизма и учитывая, что колебания рычага малые (sirup « ф, a cosф я /), после некоторых преобразований получим

^ = -sinq>0)cos<p0. (9)

Оф

Подставляя формулы (3) и (9) в выражение (1) будем иметь , Зс,(Г) sin2%

Ф+&Ф =—-—-—-——, ,im

2М1 (10>

где к - частота свободных колебаний кулисно-рычажного механизма, с"1.

Зс2(Г У cos1 ф„

где*=—-• (11)

Общее решение дифференциального уравнения (10) имеет вид

Ф = Ф.а+Ф«™> (12)

где ф^ - решение однородного уравнения, град., ф+ к~ц> = 0\ ц>1аст - частное решение уравнения (10), град.

ф^ =С, sinkt+ C2coski. (13)

Ф mi = А, так как правая часть уравнения (10) постоянная величина.

Тогда

л= Зс/ГУ sin2q>0 = sin2(p0 2Ml3к3 2cos: ф0

Следовательно, общее решение уравнения будет выглядеть как

ф = С, sin kt + С.г cos kt + Sm 2(f>" . (15)

2 cos ф„

Определив постоянные С, и С, с учетом выражения (11) уравнение движения кулисно-рычажного механизма будет иметь вид

ср =

Ф» -

sin 2 ф0 2eos2 ф0

соя

Г

- eos <prJ

Зсл М

t +

AÍn 2ф0 2eos2 ф„

(16)

По данной формуле можно определить положение кулисно-рычажного механизма в любой момент времени.

Перемещение точки Д кулисно-рычажного механизма равно

5д=Сф-ф„;-а, (17)

где а — расстояние от оси вращения кулисно-рычажного механизма до выходного отверстия семяпровода, м.

Решая уравнение (16) относительно времени определим время закрытия выходного окна семяпровода I 5д+аф„ 5/и2ф0

2 eos ф„

Ф„ -

¿ш2ф0 2eos2 ф0

1 arceos

С05 ф„

(Бд +a<p0)cos ф0 -а5(иф0 а(Ф„ eos ф„ - sin ф„)

Г eos ф0

(18)

где /' - расстояние от оси вращения кулисно-рычажного механизма до точки крепления пружины, м.

Следовательно, время закрытия выходного окна семяпровода зависит от длины кулисно-рычажного механизма /, расстояния от оси вращения кулисно-рычажного механизма до точки крепления пружины /', жесткости пружины С, расстояния от оси вращения кулисно-рычажного механизма до выходного отверстия семяпровода а и начального положения кулисно-рычажного механизма относительно поверхности поля (дна борозды) ф„.

Для определения положения точек кулисно-рычажного механизма при откате сеялки назад достаточно иметь две обобщенные координаты, в качестве которых выберем:

Ч,=х, <?, =Ф, где х - поступательное перемещение рычага относительно кулисы, м, ф - угол поворота кулисно-рычажного механизма, град.

Активные силы: сила нормальной реакции поверхности почвы (дна борозды) Я (рисунок 3), сила тяжести рычага С , сила тяжести кулисы Рп сила упругости пружины распределителя , сила упругости пружины кулисы - потенциальны, поэтому уравнения Лагранжа имеют вид

с1(дТ\ дТ 9/7

( \

<1 дТ дТ дП

где Т - кинетическая энергия кулисно-рычажного механизма, Дж.

Кинетическая энергия кулисно-рычажного механизма Т определяется по выражению

Рисунок 3 - Схема действия сил на кулисно-рычажный механизм сошника при откате сеялки назад■ 1 - кулиса, 2 - рычаг ДВ; 3 - пружина кулисы; 4 - пружина распределителя, х - поступательное перемещение рычага относительно кулисы; ф - угол поворота рычага кулисно-рычажного механизма■

/? - сила нормальной реакции поверхности почвы; С - сила тяжести рычага; Р1 - сила тяжести кулисы, V - сила упругости пружины распределителя; Р] - сила упругости пружины кулисы; I, - длина цилиндра кулисы, /, - длина рычага кулисно-рычажного механизма, Г - расстояние от оси вращения кулисно-рычажного механизма до точки крепления пружины распределителя

где Тк - кинетическая энергия кулисы, Дж; Т р - кинетическая энергия рычага, Дж.

Для кулисы 1, совершающей вращательное движение вокруг неподвижной оси, проходящей через точку О кинетическая энергия Тк равна

где тк - масса кулисы; /, - длина цилиндра кулисы, м.

Для рычага 2, совершающего плоскопараллельное движение кинетическая энергия рычага Г определяется по формуле

Г = Г. +Тр,

где тр - масса рычага кулисно-рычажного механизма, кг; _ - скорость центра масс рычага кулисно-рычажного механизма, м/с; У - момент инерции

рычага кулисно-рычажного механизма относительно оси О вращения, кг м2.

Учитывая, что скорость центра масс рычага 2 кулисно-рычажного механизма есть сумма переносной и относительной V, скоростей

= + V, =х2ф2 + х2 и определяя момент инерции рычага по теореме

Гюйгенса J¡p, выражение (21) примет вид

( /Л ^

(23)

т 1 и > , 1 Г = —m I, ф + — m

24 " 2 '

дг'ф* + X' + | I] + /,/, + у ]ф"

Таким образом, кинетическая энергия заданной системы является функцией Т = Т(х,х,ф).

По формуле (22) можно определить частные производные от кинетической энергии по обобщенным координатам и скоростям, а также производные по времени от них

дТ , дТ . дТ а(дТЛ

— = m хш , — = 0; — = m х: — —\ = тх; дх ' 5ф дх ' Л\дх) е

— = тх,ф + ml V. +1,1, + — т I'm: (24)

ар ' зу 12 *-

д(дТ\

— — = m х'ф + m dt{dч>) " '

V. + 1,1, + |ф + — m Ijrn; ' ' ' 3 12 * '

По уравнениям (24) определяется положение системы в целом, скорости точек кулисно-рычажного механизма и положение рычага 2 кулис-но-рычажного механизма с учетом его поступательного перемещения внутри кулисы.

Потенциальная энергия кулисно-рычажного механизма П с учетом его малых колебаний, определяется по формуле

П = тр&с + с21'Ьстг +^сгГ)2{(рсоъ<р0~ьт<р(>У+

1 Г <25>

+ А-((рсо$<р0-ът(р0) + -сЛх-^

где с, - коэффициент упругости пружины кулисы, Н/м; с, - коэффициент упругости пружины распределителя, Н/м, - статическое удлинение пружины распределителя, м.

Обобщенные силы кулисно-рычажного механизма находятся из выражений

=~^- = /и £Гф«мф„ -зм<р)-с,(х-1, (26)

дх 2

-^(/'/УФ^Ф» -ЛИф^СОЛф, Подставив в формулы (18) и (19) выражения (23), (25) и (26) получим систему дифференциальных уравнений

Следовательно, на силы, действующие на кулисно-рычажный механизм, влияют изменение угла поворота механизма ф, перемещение х, скорость ^ и ускорение рычага х по кулисе, длина рычага /, и жесткость пружин кулисы с, и распределителя с,.

В четвертом разделе «Лабораторные исследования сошника для подпочвенно-разбросного посева» приводится описание экспериментальной лабораторной установки; методика по определению оптимального типа ползуна, жесткости пружин кулисы и распределителя семян и длины кулисно-рычажного механизма; методика определения оптимальных значений конструктивно-режимных параметров кулисно-рычажного механизма; обоснование выбора факторов, влияющих на равномерность распределения семян по площади рассева.

Для определения оптимального типа ползуна кулисно-рычажного механизма сошника было исследовано три его рабочие поверхности (рисунок 4): криволинейная выпуклая А, криволинейная вогнутая Б и прямолинейная В. Исследования проводились по классическому однофакторному эксперименту, при этом за критерий оптимизации распределения семян по площади рассева на заданной глубине в соответствии с ОСТ 70.5.1-82 и частной методикой ВИСХОМа была принята частота (вероятность) появления квадратов со средним количеством семян в пятисантиметровом квадрате 1,25. По результатам обработки опытных данных строились зависимости распределения семян по площади рассева (частоты появления квадратов) от количества семян в квадрате. В результате исследований было установлено, что лучшему распределению семян соответствует криволинейная выпуклая поверхность ползуна А. При этом частота появления квадратов с одним семенем составила в квадрате 35,6%, с двумя - 21,9%, квадратов без семян - 21,5%.

Дальнейшими исследованиями, были определены геометрические параметры ползуна с криволинейной выпуклой рабочей поверхностью при

(28)

= т^х-с,(/')"(фсс«'ф„ - яиф^со^ф,, + т^-^-с/- А)соьф„

I,

различных соотношениях длины основания А ползуна и высоты Н и построены зависимости распределения семян по площади рассева от количества семян в квадрате (рисунок 5). Исследования показали, что при соотношении А/Н = 1/2 наблюдается наилучшее распределение семян по площади рассева, при этом частота появления квадратов с одним семенем составила 36,6%, с двумя - 30,1%, квадратов без семян - 14,2%.

Количество семян в квадрате п, шт

Рисунок 4 - Распределение семян по площади рассева в зависимости от типа ползуна А - криволинейная выпуклая; Б - криволинейная вогнутая; В - прямолинейная

40

35

5

:э а: 30

1 Оч £ 25

О с «в о 20

<0

Е <0 о. 15

о «о

Е и со 8 10

э- 5

1

3

. »- • \ /

/Ч \ V 4

• —N.. 1

• \ V Л

■ .V Л

^ V , ч —

0 1 2 3 4 5 6 7

Количество семян в квадрате п, шт

Рисунок 5 - Распределение семян по площади рассева в зависимости от вида криволинейной выпуклой поверхности ползуна 1 - отношение основания А ползуна к его высоте Н - А/Н = /; 2 - отношение А/ Н = 1 /2; 3 - отношение А/ Н = 1 / 3; 4- отношение А / Н — 1 / 4

Оптимальные конструктивно-режимные параметры кулисно-рычажного механизма сошника для подпочвенно-разбросного посева определялись с помощью многофакторного эксперимента униформротатабель-ного плана На основе априорного ранжирования факторов и отсеивающего эксперимента были отобраны три фактора в большей степени, влияющие

на равномерность распределения семян Р по площади рассева на заданной глубине. Это длина рычага кулисно-рычажного механизма /,, высота выходного окна семяпровода Ъ и угол наклона кулисно-рычажного механизма а . Следует отметить, что равномерность распределения семян по площади рассева оценивалась коэффициентом вариации (\,%).

После обработки результатов получена адекватная модель рабочего процесса распределения семян зерновых культур по площади рассева на заданной глубине сошником с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, которая в раскодированном виде имеет следующую зависимость: Р = 12,881 ~ 10,5471 + 342,685к - 15,158а - 0,2531; -

(29)

/07,979А" - 0,665а - 1,18712И +1,8181,а - 0,5061га Для изучения поверхности отклика строились двухмерные сечения с контурными линиями (рисунок 6 и 7). Анализируя графические изображения двумерных сечений можно утверждать, что максимальная равномерность распределения семян Р = 81 86% по площади рассева на заданной глубине достигается при длине рычага кулисно-рычажного механизма 1,=160 22Омм, высоте выходного окна семяпровода к = 14 15мм и угле наклона кулисно-рычажного механизма а = 11 15град При этом коэффициент вариации будет составлять V = 16 19%.

17

тш /7 1--"ч' \ ^ \ \ V

11 и]1 ! 111 1 !

й 1 Л (3X9 /

шт ВКК^/, ///

Длина рычага кулисно-рычажного механизма 12, мм

Рисунок 6 - Двухмерное сечение, характеризующее зависимость равномерности распределения семян по площади рассева от длины рычага кулисно-рычажного механизма (I,) и высоты выходного окна семяпровода (И)

11 12 13 14 15 16 17 Высота выходного отверстия семяпровода Л, мм

Рисунок 7 - Двухмерное сечение, характеризующее зависимость равномерности распределения семян по площади рассева от высоты выходного окна семяпровода (И) и угла наклона кулисно-рычажного механизма (а)

Оценка влияния жесткости пружины кулисы с,, пружины распределителя семян с, и длины кулисно-рычажного механизма 1 на равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине осуществлялась по однофакторному эксперименту. За критерий оптимизации данных параметров кулисно-рычажного механизма принимали коэффици-

ент вариации (v,%) и процент учетных квадратов со средним количеством семян в пятисантиметровом квадрате 1,25.

По результатам обработки опытных данных строились графики зависимостей распределения семян по площади рассева от коэффициента упругости пружины кулисы, коэффициента упругости пружины распределителя семян и длины кулисно-рычажного механизма (рисунок 8). Исследованиями установлено, что интервалы оптимальных значений составляют: коэффициент упругости пружины кулисы - с, =0,0065 0,0075Н/м; коэффициент упругости распределителя семян - с, =0,005.. 0,0062Н / л<; длина кулисно-рычажного механизма - I = 180 230мм.

/

,37 8 1 /

\ '26 7

\ "».3

0,006 0 007 0,007 0,008 0,008 0,009 коэффициент упругости пружины кулисы с 1, Н/м

а)

32

С NB 31

1*30

29 § 28

£|26

J- 25 £ в 24 23

>31.5

\

\

S

^Г 8

S.

> Л4 ■..J-T"

■53/

0,004 0,005 0,005 0,006 0,006 0 007

Коэффициент упругости пружины распределителя с г, Н/м

б)

Длина кулисно-рычажного механизма I, мм

в)

Рисунок 8 - Зависимость распределения семян по площади рассева V, % от а) коэффициента упругости пружины кулисы с, (Н/м), 6) коэффициента упругости пружины кулисы с, (Н/м); в) длины кулисно-рычажного механизма I (мм)

Кроме того, исследованиями установлено, что изменение скорости движения сошника в диапазоне 1,5 2,5м/ с не приводит к существенным изменениям равномерности распределения семян.

В пятом разделе «Лабораторно-полевыв и производственные исследования выполненных технических решений» определены качественные показатели работы предлагаемого сошника для подпочвенно-разбросного посева с кулисно-рычажным механизмом распределителя се-

мян в полевых условиях, для чего была изготовлена сеялка с экспериментальными сошниками на базе серийной сеялки С3-3,6А (рисунок 9).

Лабораторно-полевые исследования сеялки с разработанными сошниками проводились в соответствии с ОСТ 70.5.1-82 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Программа и методы испытаний» на полях Лунинского филиала ЗАО «Пензамяспром» Пензенской области в 2004...2005 годах. В качестве семенного материала использовались семена яровой пшеницы сорта «Прохоровка» с нормой высева 200 кг/га. Исследования проводились для определения влияния основных конструктивно-режимных параметров сошника - длины рычага кулисно-рычажного механизма /,, высоты выходного окна семяпровода А и угла наклона кулисно-рычажного механизма а на равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине коэффициента вариации V. В результате были определены оптимальные значения данных параметров (рисунок 10): длина рычага кулисно-рычажного механизма /, = 160 170мм', высота выходного окна семяпровода к = 15 16мм; угол наклона кулисно-рычажного механизма а = 10. 18град

Рисунок 9 - Схема технологического процесса сеялки с экспериментальными сошниками 1 - сошник, 2 - штанга с пружиной, 3 - механизм параллело-граммный, 4 - сница, 5 - устройство прицепное; 6 - регулятор, 7 - гидроцилиндр, 8-рама, 9 - колесо опорно-приводное, 10 - ящик зернотуковый, 11 - аппарат туковысевающий; 12 - аппарат семявысевающий, 13 - семяпровод, 14 - подножка, 15 - каток опорно-прикатывающий

Программа производственных исследований включала оценку влияния скорости движения агрегата на равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине. Результаты обработки данных показали (рисунок 10, г), что с учетом обеспечения наилучшей равномерности распределения семян по площади рассева на заданной глубине скорость сеялки с экспериментальными сошниками должна составлять и = 6,2 8,7км/ ч, при этом производительность посевного агрегата будет максимальной. Производственные исследования показали, что применение сеялки с сошниками для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределите-

ля по сравнению с базовой сеялкой С3-3,6А позволяет получить прибавку урожая на 21... 24%.

Программа производственных исследований включала оценку влияния скорости движения агрегата на равномерность распределения семян по площади рассева на заданной глубине. Результаты обработки данных показали (рисунок 10, г), что с учетом обеспечения наилучшей равномерности распределения семян по площади рассева на заданной глубине скорость сеялки с экспериментальными сошниками должна составлять и = 6,2 8,7км / ч, при этом производительность посевного агрегата будет максимальной. Производственные исследования показали, что применение сеялки с сошниками для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределителя по сравнению с базовой сеялкой С3-3,6А позволяет получить прибавку урожая на 21... 24%.

42 40 38 36 34 32 30

bs-

-ч ГЧ' ""

-х-

^ g 140 150 160 170 180 190 Длина рычага кулисно-рычажного механизма 1г, мм

5

Ф

6

Э

t 5

3?46

=■"42 э

g.38 §34 (о 30

13,5 14 15 15,5 16 16,5 17 Высота выходного окна семяпровода Ь, мм

а)

б)

£

щ

! | ||

п О.

38 . 36

£ о

го-30

\

2 6 10 14 18 22 26 Угол наклона кулисно-

рычажного механизма а, град

S 36,5 ° 36 * 35,5 3 35 §34,5 ® 34 S33.5 2Г ¿3

4,5 5 5 5 65 725 8,5 Скорость движения агрегата и, км/ч

в) г)

Рисунок 10 - Зависимость равномерности распределения семян по площади рассева на заданной глубине от а) длины рычага кулисно-рычажного механизма I,, б) высоты выходного окна семяпровода И, в) угла наклона кулисно-рычажного механизма а, г) скорости движения агрегата и

В шестом разделе «Экономическая эффективность подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур» приведены экономические расчеты, подтверждающие эффективность применения предлагаемой сеялки для подпочвенно-разбросного посева с сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян. Расчеты показывают, что при некотором росте эксплуатационных издержек при посеве семян зер-

новых культур на 12,6 руб /га, экономия от получения дополнительной продукции составила 260,9 тыс руб. Годовой экономический эффект на одну сеялку при ее нормативной годовой загрузке в 160 ч. составил 279 тыс руб, что связано с лучшим распределение семян по площади рассева на заданной глубине и повышением урожайности до 24%. Срок окупаемости капитальных вложений составляет 0,5 года.

Общие выводы

1. Анализ результатов исследований ведущих научно-исследовательских организаций показал, что наиболее перспективным способом посева семян зерновых культур является подпочвенно-разбросной посев, который позволяет совместить предпосевную обработку почвы с посевом и улучшить обеспечение растений продуктами питания и влагой. На основе проведенного анализа разработана конструкция сошника для под-почвенно-разбросного посева зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, предназначенного для лучшего распределения семян по площади рассева и исключение забивания выходного окна семяпровода сошника при работе сеялки и откате ее назад.

2. Изучение физико-механических свойств семян яровой пшеницы сорта «Прохоровка» показали, что средние значения линейных размеров изменяются в пределах: длина - 6,04...6,14 мм; ширина - 3,02...3,06 мм; толщина-2,57...2,61 мм, что говорит о средней крупности семян. Абсолютная масса семян составляет 43,3+0,14 г., при объемной массе 724,6±4,12 г/л. Статический коэффициент трения семян по стали окрашенной колеблется в пределах от 0,30 до 0,34, а динамический коэффициент трения по той же поверхности - 0,258±0,004

3 Теоретическими исследованиями установлены аналитические зависимости для определения: частоты свободных колебаний кулисно-рычажного механизма; положения кулисно-рычажного механизма в любой момент времени при рабочем движении сеялки и откате ее назад; времени закрытия выходного окна семяпровода; сил, действующих на кулисно-рычажный механизм.

4. Лабораторные исследования позволили установить оптимальный тип ползуна кулисно-рычажного механизма, который должен иметь криволинейную выпуклую поверхность с соотношением длины основания ползуна к его высоте Л/ Н = 1 /2. Наилучшая равномерность распределения семян яровой пшеницы по площади рассева на заданной глубине обеспечиваются сошником с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, при этом коэффициент вариации составляет у = 16 19% На основе анализа уравнения регрессии второго порядка, получаемого при реализации трехфакторного эксперимента униформротатабельного плана, определены оптимальные значения конструктивно-режимных параметров кулисно-рычажного механизма сошника: длина рычага кулисно-рычажного механизма /, =160 220мм, высота выходного окна семяпровода

h = 14 15 мм и угол наклона кулисно-рычажного механизма а-11 15град. Исследованиями установлено, что коэффициент упругости пружины кулисы должен составлять с, -0,0065 0,0075Н /м, коэффициент упругости распределителя семян - с, -0,005 0,0062Н /м, длина ку-лисно-рычажного механизма - / = 180 230мм. Кроме того, изменение поступательной скорости движения сошника в диапазоне 1,5 2,5м/с не оказывает существенного влияния на равномерность распределения семян по площади рассева.

5. Лабораторно-полевые и производственные исследования сеялки с экспериментальными сошниками подтвердили целесообразность применения сошника для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, а также достоверность теоретических и лабораторных исследований Применение сеялки с разработанными сошниками обеспечивает прибавку урожайности яровой пшеницы сорта «Прохоровка» на 21 ...24%.

6. Экономические расчеты показывают, что применение сеялки с сошниками для подпочвенно-разбросными сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян экономически целесообразно. При незначительном росте эксплуатационных издержек на посеве семян яровой пшеницы предлагаемой сеялкой (на 12,6 руб./га), годовая экономия от получения дополнительной продукции составит 260,9 тыс. руб. Годовой экономический эффект на одну машину составил 279 тыс. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Почивалов, Д.А. Совершенствование подпочвенно-разбросного посева зерновых с разработкой сошника / Д.А. Почивалов, Н.П. Ларюшин, А В. Мачнев // Молодые ученые - сельскому хозяйству России: Сборник материалов Всероссийской конференции - М., 2004. - С. 51-54.

2. Почивалов, Д.А. Современная оценка подпочвенно-разбросного посева / Д А Почивалов, Н.П. Ларюшин, А В. Мачнев // Совершенствование ресурсосберегающих технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции- Сборник материалов научно-практической конференции инженерного факультет - Пенза, 2003. - С. 144-148.

3 Почивалов, Д А. Установка для изучения равномерности распределения семян по площади рассева / Д.А Почивалов, A.B. Мачнев // Совершенствование ресурсосберегающих технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции: Сборник материалов научно-практической конференции инженерного факультета. - Пенза, 2003. - С. 148-150. 4. Почивалов, Д.А. Совершенствование подпочвенно-разбросного посева с разработкой сошника для его осуществления / Д.А. Почивалов, Н.П. Ларюшин, A.B. Мачнев // Вавиловские чтения-2003: Материалы межрегиональной научной конференции молодых ученых и специалистов системы АПК Приволжского федерального округа Секция механизации и электрификации сельского хозяйства. - Саратов, 2003. - С. 11-13.

5 Почивалов, Д А Некоторые физико-механические свойства семян яровой пшеницы сорта «Ишеевская» / ДА. Почивалов, Н.П Ларюшин, А.В Мачнев // Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники: Материалы XIV научно-практической конференции вузов Приволжья и Предуралья. - Ижевск, 2003. - С. 127-132.

6 Почивалов, Д.А. Результаты лабораторных исследований сошника для подпочвенно-разбросного посева с клапаном, предотвращающим забивание сошников почвой / Д.А. Почивалов, Н.П. Ларюшин, A.B. Мачнев // Материалы XXXXIX научно-технической конференции молодых ученых и студентов инженерного факультета. - Пенза - 2004. С. 123-124.

7. Результаты сравнительных испытаний сеялки с сошниками для разбросного посева / Д.А. Почивалов, Н.П. Ларюшин, В.А. Мачнев, A.B. Мачнев и др. // Вавиловские чтения-2004: Материалы всероссийской научно-практической конференции. Секция механизации и электрификации сельского хозяйства. - Саратов, 2004. - С. 65-67.

8. Некоторые результаты производственных испытаний сеялки с сошниками для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур / Д.А. Почивалов, Н.П. Ларюшин, А В. Мачнев и др.// Роль науки в АПК' Сборник научных трудов научно-практической конференции инженерного факультета Пензенской ГСХА, 2005. - С. 239-241.

9 Сошник для разбросного посева зерновых культур / Д.А Почивалов, Н.П Ларюшин, A.B. Мачнев, В.М. Андронов // Ульяновские чтения -2005: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора А.Ф Ульянова Часть 1. - Саратов, 2005. - С. 89-91.

10 Результаты исследований движения потока семян на выходе из семяпровода / Д.А. Почивалов, Н.П. Ларюшин, A.B. Мачнев, A.B. Мачнев и др. // Молодые ученые в XXI веке: Материалы всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА». - Ижевск, 2005 ТII. - С. 211-214.

Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 Подписано в печать 14 05 2006 I Формат 60x80 / 16 Объем 1,3 п л Тираж 100 Заказ №255 440000,1 Пенза, ул Московская, 74

P- 95 42

i

í

t

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Классификация способов посева семян зерновых культур и их характеристика.

1.2. Обзор конструктивных схем зерновых сеялок.

1.3. Конструктивные схемы сошников зерновых сеялок.

1.3.1. Некоторые особенности процесса высева подпочвенно-разбросными сошниками.

1.3.2. Обзор конструкций сошников для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур.

1.3.3. Сошники с активными распределителями семян.

1.3.4. Сошники с пневмораспределителями семян.

1.4. Выводы по разделу.

1.5. Цель и задачи исследований.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР.

2.1. Характеристика изучаемого сорта.

2.2. Методика проведения исследований и математическая обработка.

2.2.1. Исследование линейных размеров.

2.2.2. Абсолютная и объемная массы семян.

2.2.3. Фрикционные свойства семян.

2.2.4. Упругость семян.

2.3. Выводы по разделу.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РАБОТЫ СОШНИКА ДЛЯ ПОДПОЧВЕННО-РАЗБРОСНОГО ПОСЕВА.

3.1. Выбор объекта исследований.

3.2. Исследование вращательного движения кулисно-рычажного механизма вокруг неподвижной оси.

3.3. Определение времени закрытия выходного окна семяпровода.

3.4. Исследование вращательно-поступательного движения кулисно-рычажного механизма.

3.5. Исследование сил действующих на кулисно-рычажного механизма.

3.6 Выводы по разделу.

4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОШНИКА ДЛЯ ПОДПОЧВЕННО-РАЗБРОСНОГО ПОСЕВА СЕМЯН ЗЕРНОВЫХКУЛЬТУР.

4.1. Выбор оптимального типа ползуна кулисно-рычажного механизма сошника. Цель и задачи исследования.

4.1.1. Программа и методика поисковых опытов по выбору оптимального типа распределителя семян. Описание лабораторной установки.

4.1.2. Результаты исследований по выбору оптимальной поверхности ползуна.

4.2. Исследования по обоснованию оптимальных конструктивных и режимных параметров кулисно-рычажного механизма сошника.

4.2.1. Методика экспериментальных исследований.

4.2.2. Результаты исследований по обоснованию оптимальных конструктивных и режимных параметров сошника с кулисно-рычажноым механизмом распределения семян.

4.3. Выводы по разделу.

5. ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫ

ТАНИЯ ВЫПОЛНЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

5.1. Цель и задачи лабораторно-полевых исследований.

5.2. Условия и методика проведения опытов.

5.3. Результаты лабораторно-полевых исследований.

5.3.1. Равномерность распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника.

5.3.2. Равномерность распределения семян зерновых культур по площади рассева.

5.4. Производственные испытания опытного образца сеялки.

5.5. Выводы по разделу.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОДПОЧВЕННО-РАЗБРОСНОГО ПОСЕВА СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР.

6.1. Затраты труда при посеве.

6.2. Производительность труда.

6.3. Прямые эксплуатационные затраты.

6.4. Годовой экономический эффект.

6.5. Срок окупаемости основных капитальных вложений.

6.6. Выводы по разделу.

Основным показателем эффективности производства зерновых культур является получение высоких и устойчивых урожаев. Важная роль при этом отводится посеву, качество которого характеризуется равномерностью распределения семян по площади рассева на заданной глубине. Именно от качества посева зависит прорастание семян, полнота всходов, рост и развитие растений, а также сохранность к началу уборки. Проблеме качества посева посвящены научные труды многих известных ученых.

Как известно, каждому растению необходима определенная площадь питания, форма которой в идеальном случае равна кругу. В действительности у большинства, применяемых в настоящее время способах посева площадь питания имеет в основном форму прямоугольника. Это приводит к не использованию части плодородной почвы, что влечет за собой снижение урожайности. Подпочвенно-разбросной посев лишен такого рода недостатка, так как форма площади питания приходящаяся на одно растение приближается к квадрату, что близко к идеальной.

Преимущество подпочвенно-разбросного посева состоит не только в том, что он дает наилучшее распределение семян по всей площади питания, но и позволяет совместить предпосевную обработку почвы с посевом, улучшить обеспеченность растений продуктами питания и влагой, сократить сроки посева и затраты труда. С агрономической точки зрения преимуществом такого совмещения операций является высев семян во влажную почву за счет ликвидации разрыва между предпосевной обработкой почвы и посевом и уменьшения уплотнения рыхлой почвы колесами тракторов и машин.

Однако рабочие органы серийно выпускаемых сеялок для подпочвенно-разбросного посева не в полном объеме соответствуют агротехническим требованиям. Это подтверждают различные испытания на государственных машиноиспытательных станциях. В связи с этим повышение урожайности зерновых культур и улучшение качественных показателей посева путем применения сошника для подпочвенного разбросного посева является актуальной научно-технической проблемой.

Работа выполнена в соответсвии с планом научно-исследовательской работы кафедры «Сельскохозяйственные машины» Пензенской государственной сельскохозяйственной академии.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ - разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров лапового сошника с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян для повышения урожайности зерновых культур.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Технологический процесс подпочвен-но-разбросного посева зерновых культур сеялкой, оснащенной сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Аналитические зависимости, позволяющие определить положение рычага кулисно-рычажного механизма распределителя семян в момент трогания сеялки с места, ее движении и остановках, время закрытия выходного окна семяпровода, частоту свободных колебаний рычага кулисно-рычажного механизма, определены параметры кулисно-рычажного механизма распределителя семян, влияющие на равномерность распределения семян.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты научных исследований послужили основой для разработки посевной машины, оснащенной сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян. Использование экспериментальной сеялки позволяет повысить урожайность зерновых культур до 24% по сравнению с базовой сеялкой С3-3,6А.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Сеялка, оснащённая сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, внедрена в Лунинском филиале ЗАО «Пензамясопром» Пензенской области, и принята АО «Белинсксельмаш» к серийному производству.

АПРОБАЦИЯ. Основные результаты исследований по работе докладывались на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2002.2005 гг.), ФГОУ ВПО «Саратовской ГАУ им. Н.И. Вавилова» (2003.2005 гг.), ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» (2003 г., 2005 г.), ФГОУ ВПО «Московская ГСХА им. К.Е. Тимирязева» (2004 г.).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 10 (все в соавторстве) статей. Общий объем 1,72 п.л., из них автору принадлежит 0,85 п.л.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ . Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка использованной литературы 137 наименований и приложения на 20 страницах. Работа изложена на 149 страницах, содержит 20 таблиц, 48 иллюстраций.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ результатов исследований ведущих научно-исследовательских организаций показал, что наиболее перспективным способом посева семян зерновых культур является подпочвенно-разбросной посев, который позволяет совместить предпосевную обработку почвы с посевом и улучшить обеспечение растений продуктами питания и влагой. На основе проведенного анализа разработана конструкция сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, предназначенного для лучшего распределения семян по площади рассева и исключение забивания выходного окна семяпровода сошника при работе сеялки и откате ее назад.

2. Изучение физико-механических свойств семян яровой пшеницы сорта «Прохоровка» показали, что средние значения линейных размеров изменяются в пределах: длина — 6,04.6,14 мм; ширина - 3,02.3,06 мм; толщина—2,57.2,61 мм, что говорит о средней крупности семян. Абсолютная масса семян составляет 43,3+0,14 г., при объемной массе 724,6+4,12 г/л. Статический коэффициент трения семян по стали окрашенной колеблется в пределах от 0,30 до 0,34, а динамический коэффициент трения по той же поверхности - 0,258+0,004.

3. Теоретическими исследованиями установлены аналитические зависимости для определения: частоты свободных колебаний кулисно-рычажного механизма; положения кулисно-рычажного механизма в любой момент времени при рабочем движении сеялки и откате ее назад; времени закрытия выходного окна семяпровода; сил, действующих на кулисно-рычажный механизм.

4. Лабораторные исследования позволили установить оптимальный тип ползуна кулисно-рычажного механизма, который должен иметь криволинейную выпуклую поверхность с соотношением длины основания ползуна к его высоте А/Н = 1 /2. Наилучшая равномерность распределения семян яровой пшеницы по площади рассева на заданной глубине обеспечиваются сошником с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, при этом коэффициент вариации составляет v = 16. 19%. На основе анализа уравнения регрессии второго порядка, получаемого при реализации трехфакторного эксперимента униформротатабельного плана, определены оптимальные значения конструктивно-режимных параметров кулисно-рычажного механизма сошника: длина рычага кулисно-рычажного механизма 12 = 160. .220мм, высота выходного окна семяпровода h = 14. 15 мм и угол наклона кулисно-рычажного механизма а = 11.15град. Исследованиями установлено, что коэффициент упругости пружины кулисы должен составлять с, = 0,0065.0,0075Н / м, коэффициент упругости распределителя семян - с2 = 0,005. 0,0062Н / м, длина кулисно-рычажного механизма - / = 180.230мм. Кроме того, изменение поступательной скорости движения сошника в диапазоне 1,5.2,5м/с не оказывает существенного влияния на равномерность распределения семян по площади рассева.

5. Лабораторно-полевые и производственные исследования сеялки с экспериментальными сошниками подтвердили целесообразность применения сошника для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян, а также достоверность теоретических и лабораторных исследований. Применение сеялки с разработанными сошниками обеспечивает прибавку урожайности яровой пшеницы сорта «Прохоровка» на 21.24%.

6. Экономические расчеты показывают, что применение сеялки с сошниками для подпочвенно-разбросными сошниками с кулисно-рычажным механизмом распределителя семян экономически целесообразно. При незначительном росте эксплуатационных издержек на посеве семян яровой пшеницы предлагаемой сеялкой (на 12,6 руб./га), годовая экономия от получения дополнительной продукции составит 260,9 тыс. руб. Годовой экономический эффект на одну машину составил 279 тыс. руб.

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий.-М.: Наука, 1976.-279с.

2. Алферов С.А., Ранов А.А. Механическая повреждаемость зерна при ударе // Механизация и электрификация.-1981.-№3.-С.50-51.

3. Архипов А.С. О безрядковом посеве семян и внесении удобрений // Механизация и электрификация.-1982.-№4.-С.53-59.

4. Астахов B.C. Посевная техника: анализ и перспективы развития // Тракторы и сельхозмашины.-1999.-№1.-С.6-9.

5. Астахов B.C., Сентюров А.С. Принципиально новые распределители семян// Тракторы и сельхозмашины.-1994.-№10.-С.27-31.

6. Бараев А.И. Избранные труды. Почвозащитное земледелие. -М:Агропромиздат, 1988.-383с.

7. Бахмутов В.А., Исайчев В.Т. Факторы, влияющие на размещение семян и удобрений при безрядковом посеве // Механизация и электрификация.- 1986.-№5 .-С. 15-16.

8. Белодедов В.А., Островский Н.В. Влияние конструктивных параметров сеялок на равномерность размещения семян // Механизация и электрификация.- 1980.-№3.-С.12-14.

9. Белодедова Т.М. Исследование процесса распределения семян зерновых культур при подпочвенно-разбросном посеве: Автореф. дисс. . канд. техн. наук.-М., 1979.-19с.

10. Ю.Беляев Н.М. Тенденции в развитии комбинированных машин // Механизация и электрификация.-1978.-№4.-С.58-61.

11. П.Беркутова Н.С. Методы оценки и формирование качества зерна.-М.: Росагропроиздат, 1991.-206с.

12. Беспамятнова Н.М., Лаврухин П.В. Исследование параметров и режимов разбросного посева // Техника в сельском хозяйстве.-1991.-№3.-С.45-47.

13. Брандт Ю.К. Оценка равномерности распределения растений по площади // Механизация и электрификация.- 1977.-№3.-С.42-43.

14. Н.Будагов А.А. О комбинированных машинах для обработки почвы и посева//Тракторы и сельхозмашины.-1981.-№6.-С.19.

15. Бурков Л.Н. Оценка влияния заделывающих органов на продольное распределение семян // Тракторы и сельхозмашины.-1983.-№2.-С.2527.

16. Бузенков Г.М., Ма С.А. Машины для посева сельскохозяйственных культур.-М.: Машиностроение, 1976.-272с.

17. Буянкин Н.И., Слесарев В.Н., Динкелакер А.Ф. и др. Сошник. Б.И.28, 1991, А.С. 1665907.

18. Васильковский С.М. Исследование траектории и скорости движения почвенных частиц при работе культиваторной лапы // Тракторы и сельхозмашины.-1970.-№8.-С.20.

19. Власенко В.М. Экологические требования к почвообрабатывающим орудиям и посевным машинам // Тракторы и сельхозмашины.-1993.-№9.-С.14-17.

20. Василенко П.М. Теория движения материальной частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин.-Киев:Укр. Акад. С-х. Наук, 1960.-282с.

21. Волкова Н.А. Экономическое обоснование инженерно-технических решений в дипломных проектах.-Пенза: Пензенская ГСХА, 2000.-167с.

22. Ворожеин Ю.М. Исследование активного рабочего органа для безрядкового посева семян хлебных злаков 1 группы: Автореф. Дисс. канд. техн. наук.-Ростов-на-Дону, 1972.-24с.

23. Гайнапов Х.С., Алеев P.M., Муртазин П.Р. Подпочвенно-прессовый посев семян // Тракторы и сельхозмашины.-1979.-№3.-С.71-72.

24. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика.-М.: Высшая школа, 1997.-479с.

25. ГОСТ 12036-85. Семена сельскохозяйственных культур. Правила приемки и методы отбора проб. 35с.

26. ГОСТ 12041-82. Метод определения влажности. 4с.

27. ГОСТ 12042-89. Метод определения массы 1000 семян. 6с.

28. ГОСТ 28168-89. Почвы. Отбор проб. 6с.

29. ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. 24с.

30. Гуреев И.И., Росляков С.В. Исследование сеялки-культиватора подпочвенного посева//Тракторы и сельхозмашины.-1982.-№1.-С.24-25.

31. Гусев В.М., Мишин В.И. Посевные машины США и Канады // Тракторы и сельхозмашины.-1989.-№3.-С.55-58.

32. Гутнер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результата опыта.-М.: Наука, 1970.- 432с.

33. Добронравов В.В., Никитин Н.Н. Курс теоретической механики.-М.: Высшая школа, 1983.-457с.

34. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта.-М.: Агропромиздат, 1985.-351с.

35. Дринча В., Пехальский И. Определение коэффициентов восстановления семян // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1997.-№6.-С.27.

36. Иванов В.М., Холостов И.А., Кузина В.М. и др. Математическая статистика.-М.: Высшая школа, 1981.-371с.

37. Имамов И.С. Автоматизированная система расчета, оптимизации параметров и проектирования рабочих органов почвообрабатывающих и посевных машин //Тракторы и сельхозмашины.-1993.-№8.0С.20-23.

38. Кардашевский С.В. Высевающие устройства посевных машин.-М.: Машиностроение, 1973.-176с.

39. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины.-М.: Агропромиздат, 1989.-527с.

40. Каскулов М.Х., Яхтанигов М.А., Борукаев P.M. Сеялка СЗПЦ-12 // Механизация и электрификация сельского хозяйства.-1988.-№12.-С.4.

41. Киров А.А. Обоснование процесса равномерного распределения семян по площади поля и параметров распределителя сошника для подпочвенно -разбросного посева: Дис. кан. техн. наук.-Кинель, 1984.-218с.

42. Кирюхин В.Г., Ким JI.X., Кузнецов Б.Ф. Комплекс почвообрабатывающих, посевных и посадочных машин // Тракторы и сельхозмашины.-1978.-№8.-С. 19-23.

43. Клейн В.Ф. Комбинированные агрегаты // Техника в сельском хозяйстве.-1982.-№3.-С.8

44. Клейн В.Ф., Додык Г.А. Упругая подвеска сошника зерновой сеялки // Механизация и электрификация.-1987.-№8.-С.51-52.

45. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины.-м.: Колос, 1980.-473с.

46. Ковалев В.Я. Исследование комбинированных сошников для прямого посева зерновых культур // Тракторы и сельхозмашины.-1980.-№ 10.-С.17-19.

47. Ковриков И.Т. Обоснование некоторых параметров распределителя семян и сошника безрядковой зерновой сеялки // Тракторы и сельхоз-машины.-1976.- №4.-С.26-28.

48. Ковриков И.Т. Основные принципы разработки распределительных устройств подпочвенно-разбросных сошников зерновых сеялок // Тракторы и сельхозмашины.-1983.-№5.-С.13-14.

49. Ковриков И.Т., Скворцов Г.В., Садыкова JI.P. Совершенствование сошников для безрядкового посева по стерневым фонам // Тракторы и сельхозмашины.-1977.- №5 .-С. 16-18.

50. Комаристов В.Е., Дунай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины.-М.: Колос, 1984.-478с.

51. Корабельский В.И., Данченко В.Н. Конструирование рабочих органов посевных машин графо-аналитическим способом // Тракторы и сельхозмашины.- 1983 .-№9 .-С. 13-15.

52. Корнилов А.А. Биологические основы высоких урожаев зерновых культур.-М: Колос, 1968.-240с.

53. Косолапов Е.Л., Киров А.А. Совершенствование рабочих органов для подпочвенно разбросного посева // Техника в сельском хозяйстве.1982.-№5.-С.58-59.

54. Кривицкий Г. Комбинированная сеялка с активными сошниками // Техника в сельском хозяйстве.-1973 .-№3.-С.85-86.

55. Кузнецов Б.Ф., Юбзашев В.А., Любушко Н.И. Отечественная посевная техника // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1988.-№11.-С.25-27.

56. Кукта Г.М. Испытание сельскохозяйственных машин.-М.: Машиностроение, 1964.-284с.

57. Лаврухин П.В. Совершенствование процесса подпочвенного разбросного распределения семян: Автореф. дисс.канд. техн. наук.-Зерноград, 2000.-20с.

58. Ларюшин Н., Кухмазов К., Поликанов А. Сеялка для широкополосного посева семян лука // Механизация и электрификация сельского хозяйства.-1997.-№11.-С.11

59. Ларюшин Н.П., Кухмазов К.З., Поликанов А.В. Совершенствование технологии производства лука-севка // Проблемы села сегодня и завтра: Тезисы докладов научно-практической конференции .-Пенза, 1996.-С.121-122.

60. Ларюшин Н.П., Кухмазов К.З., Поликанов А.В. Установка для лабораторных испытаний сошников.-Информ. Листок Пензенского ЦНТИ.-Пенза, 1996.-№415.-2с.

61. Логунов А.А., Косолапов Е.Л. Комбинированный посевной агрегат // Техника в сельском хозяйстве.- 1982.-№4.-С.9.

62. Лурье А.Б., Березин В.В., Янковский И.Е. Статистические оценки технологических показателей почвообрабатывающих и посевных машин // Механизация и электрификация.- 1970.-№3.-С.49-50.

63. Любушко Н.И. Методика расчета и определения равномерности распределения семян зерновых культур по площади.-М.: ОНТИ ВИСХОМ, 1970.-16с.

64. Любушко Н.И. Посевные машины, применяемые в Канаде и США для почвозащитных технологий // Тракторы и сельхозмашины.-1990.-№7.-С.44-50.

65. Любушко Н.И. Распределение семян и всходов зерновых культур по площади питания при подпочвенно-разбросном способе посева: Дисс. .канд. техн. наук.-М., 1971.-164с.

66. Любушко Н.И., Зволинский В.Н. Новые тенденции в создании и использовании комбинированных агрегатов // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1997.-№9.-С.7-11.

67. Любушко Н.И., Кузнецов Б.Ф. Повышение технического уровня стерневых зерновых сеялок // Тракторы и сельхозмашины,-1977.- №2.-С. 18-20.

68. Любушко Н.И., Хорунженко В.Е. Тенденции развития технического уровня зерновых сеялок II Тракторы и сельскохозяйственныемашины.-1986.-№8.-С.25-31.

69. Любушко Н.И., Юзбашев В.А., Кузнецов Б.Ф. Направления развития конструкций зерновых сеялок // Тракторы и сельхозмашины.-1985.-№2.-С.45-49.

70. Масло И.П., Терехов А.П. Статистический анализ равномерности распределения семян // Механизация и электрификация.-1981.-№8.-С.50-52.

71. Маслов Г.Г., Кравченко B.C., Любушко Н.И. и др. Технико-экономическое исследование эффективности совмещения операций предпосевной культивации и посева // Тракторы и сельхозмашины.- 1975.-№4.-С.16-18.

72. Материалы для составления технологических карт в растениевод-стве.-Пенза: Пензенская ГСХА, 1992.-101с.

73. Матюшков М.И. Посев зерновых культур на почвах подверженных ветровой эрозии //Техника в сельском хозяйстве.- 1990.-№3.-С.28-29.

74. Мацепуро О.М., Шпаковский Н.А., Кастрюк А.П. Способ посева сельскохозяйственных культур и устройство для его осуществления. Б.И. 9, 1989, А.С. 1463157.

75. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов.-Jl.: Колос, 1980.-167с.

76. Методика определения экономической эффективности в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских работ, новой техники, изобретений и рацпредложений.-М.-1980.-114с.

77. Методы Экономической оценки сельскохозяйственной техники.-М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1989.-25с.

78. Милюткин В.А. Эффективность комбинированного почвообраба-тывающе -посевного агрегата АУП-18 // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1996.-№3.-С.5-7.

79. Мухин С.П. Повреждение семян посевными машинами // Тракторыи сельхозмашины.- 1994.-№7.-С.29-30.93 .Мухин С.П. Современные тенденции развития посевной техники // Тракторы и сельхозмашины.-1993.-№6.-С.16-19.

80. Набатян М.П., Пологих Д.В. Оценка работы сошников по остаточной деформации почвы // Механизация и электрификация.-1978.-№5.-С.54.

81. Никифоров А.Н. Концепция развития почвообрабатывающих машин и агрегатов на период до 2005г. // Инженерно-техническое обеспечение АПК.-1994.- №5.-С.4-5.

82. Новиков С.Е. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы.-М.: Информагробизнес, 1994.-220с.

83. Ногтиков А.А. Разработка и обоснование параметров комбинированных рабочих органов сеялок для внутрипочвенно разбросного посева: Дис. кан. техн. наук.-Оренбург, 1995.-238с.

84. Ногтиков А.А., Голивец В.А. Обоснование параметров боковых поверхностей рассекателя // Тракторы и сельскохозяйственные машины.-1997.-№ 11.-С.31-32.

85. Ногтиков А.А., Глотов А.Л., Сазонов Д.С. Сошник для внутрипоч-венно-разбросного посева // Механизация и электрификация.-1996.-№2.-С.29-30.

86. ЮО.Ногтиков А.А., Сазонов С.Н. Параметры семяпровода для внут-рипочвенно-разбросных сошников // Тракторы и сельхозмашины.-1995.-№5 .-С .22-23.

87. Осипов П.А., Ковриков И.Т., Старожуков A.M. Сошник для разбросного посева//Б.И. 31, 1990, А.С. 1586561.

88. ОСТ 10.5.1-2000. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей.

89. ЮЗ.ОСТ 70.5.1-82. Испытание сельскохозяйственной техники. Машины посевные.

90. Ю4.0СТ 70.51-74. Машины посевные. Программа и методы испытаний.

91. Павловский М.А., Путята Т.В. Теоретическая механика.-Киев: Вища школа, 1985.-478с.

92. Юб.Панов И.М. Перспективы развития комбинированных машин для обработки почвы и посева // Тракторы и сельхозмашины.-1976.-№12.-С.11-13.

93. Пасхавер И.С., Яблочник A.JI. Общая теория статистики.-М.: Финансы и статистика, 1983 .-432с.

94. Петренко И.Я., Чужинов П.И. Экономика сельского хозяйства.-Алма-Ата: Кайнар, 1988.-416с.

95. Ю.Полонецкий С.Д. Статистическое моделирование урожайности по точности распределения семян // Механизация и электрификация.-1975,-№5.-С.52-54.

96. Ш.Пронин В.М. Надежные и эффективные машины для ресурсосберегающих технологий Поволжья // Техника и оборудование для села.-2002.-№9.-С.8-10.

97. Пыхтин А.В. Методика экспериментальных исследований по определению конструктивных параметров сошника сеялки прямого посева // Тр. Оренбургского ГАУ, 1999.-С. 106.

98. ПЗ.Пыхтин А.В. Разработка схемы и обоснование конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки прямого посева: Автореф. дисс. .канд. техн. наук.-Оренбург, 2001.-21с.

99. Н.Пьяных В.П., Кочугов A.M. Сошник сеялки для широкополосного посева // Механизация и электрификация.-1995.-№7.-С.26.

100. Ракитин В.И., Первушин В.Е. Практическое руководство по методам вычислений.-М.: Высшая школа, 1998.-364с.

101. Пб.Рейслер Ю.В. Определение полевой всхожести семян при оценке сошников сеялок // Тракторы и сельхозмашины,-1971 .-№ 10.-С.21 -22.

102. Ремезов JT.B. Сошник для четырехстрочного посева зерновых // Техника в сельском хозяйстве.-1983.-№6.-С.62.

103. Ремонт посевных и посадочных машин.-М.: Колос, 1978.-160с.

104. Романенко М.Ф., Насонов В.А., Артамонов Е.С. Перспективность широкозахватных посевных агрегатов // Тракторы и сельхозмашины.-1982.-№1.-С.22-24.

105. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины. Основы теории и технологического расчета.-М.: Колос, 1968.-236с.

106. Семенов А.Н. Зерновые сеялки.-М.: Машгиз, 1959.-319с.

107. Серебрянный М.И. Механизация возделывания зерновых в Канаде // Механизация и электрификация,-1987.-№1.-С.61.

108. Слушков В.М. Теория распределения семян в борозде // Техника в сельском хозяйстве.-1991 .-№5.-С.45-47.

109. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследованиях технологических процессов.-М.: Машиностроение, 1981.-184с.

110. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного произ-водства.-М.: Информагротех.-1995.-576с.

111. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы.-М.: Информагробизнс, 1994.-220с.

112. Устинов А.Н. Машины для посева и посадки сельскохозяйственных культур.-М.: Агропромиздат, 1989.-159с.

113. Физико-механические свойства растений, почвы и удобрений. Методы исследований, приборы, характеристика.-М.: Колос, 1970.-371с.

114. Целуйко А.С. Рациональное использование посевных агрегатов // Техника в сельском хозяйстве.-1982.-№5.-С.15-16.

115. Эминбейли З.Н., Бабаев М.К., Мамедов и др. Сошник для разбросного посева на склонах. Б.И. 8, 1990, А.С. 1545976.

116. Эминбейли З.Н., Бабаев М.К., Мамедов и др. Сошник для разбросного посева на склонах. Б.И. 8, 1991, А.С. 1630643.

117. Dieckmann U. Gedanken zum Zuckerrubenbau heute // Landtechnik.-1972 (27).-N3.-S.37-43.

118. Grossflachendrillmaschinen mit Breitreifen // Landmashinen runas-chau.- 1987.-MI,Bd39,№l.-S.9. 91.Pelletier L. Semoirs pneumatiques in progression // France agricole.- 1987.-№4.-P.-55.

119. Guzek К. Proguamawanie kryterion maszyny rolnizej //Maszyny i Giagniki Rolnicze.-1975 (22).- N20.-S.11-16.

120. Lucas Norman C. Direct drillt in action // Power Farming.-1972 (49).- N3.-P.24-25.

121. Power Farming Magazine, 1973, N 3; 1975, N 5; 1976, N 2.

122. Welkin Piers. Power on the land// Power Fanning.-1972(49).-N5.-P.5-7.