автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса полосового посева семян лука с обоснованием параметров подпочвенно-разбросного сошника

Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ Пензенская государственная сельскохозяйственная академия

Совершенствование технологического процесса полосового посева семян лука с обоснованием параметров подпочвенно-разбросного сошника

Специальность: 05.20.01.- Механизация сельскохозяйственного

производства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Н.П. Ларюшин Научный консультант -

кандидат технических наук, доцент К.З. Кухмазов

На правах рукописи

Поликанов Алексей Владимирович

Пенза - 1999

Реферат

Диссертация изложена на 183 страницах, в том числе 32 страницы приложений. Она включает 17 таблиц, 53 иллюстрации и 15 приложений. Список использованной литературы насчитывает 118 наименований, в том числе 5 иностранных.

Ключевые слова: полосовой подпочвенно-разбросной сошник, лопастной активатор, семена лука, семяраспределитель, равномерность распределения, посев, угол постановки лопает активатора, показатель кинематического режима, расстояние между нижней кромкой лопасти активатора и поверхностью лапы сошника, стойка-семяпровод, коэффициент вариации.

Объект исследования - технологический процесс полосового подпочвенно-разбросного посева семян лука сошником с лопастным активатором.

На основе анализа существующих способов и средств механизации посева семян овощных культур в диссертации раскрывается необходимость изыскания конструкции рабочего органа, позволяющего качественно и надежно выполнять технологический процесс полосового подпочвенно-разбросного посева семян лука. Выявлено одно из наиболее перспекгавных направлений в разработке полосовых сошников, в результате чего предложена новая конструкция подпочвенно-разбросного сошника с лопастным активатором для посева семян лука.

Исследованиями получены данные о физико-механических свойствах семян лука сорта «Бессоновский местный». Выполнено теоретическое обоснование геометрических и кинематических параметров сошника с лопастным активатором, изложены основные методические положения и приемы, применяемые при исследованиях, даны результаты лабораторных и лабораторно-полевых исследований по выбору оптимальных параметров сошника с лопастным активатором.

Приведены результаты производственных испытаний сеялки с разработанными сошниками, произведен расчет технико-экономических показателей, который свидетельствует о значительной экономической эффективности применения пред-

к*

латаемой сеялки.

Содержание

Реферат............................................................................................................................................................2

Содержание......................................................................................................3

Введение...................................................................................................................6

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования..........................................9

1.1. Классификация способов посева семян овощных культур и их характеристика......................................................................................9

1.2. Обзор конструктивных схем овощных сеялок...........................

1.3. Конструктивные схемы сошников овощных сеялок..............................................31

1.3.1. Обзор конструкций сошников для полосового посева семян

п п

овощных культур..............................................................................................................................................ЗЗ

1.3.2. Некоторые особенности процесса высева подпочвенно-разбросными сошниками.............................................................

1.4. Выводы по разделу..................................................................................................................................................42

1.5. Цель и задачи исследований.............................. ........ ,,,, ..................43

2. Физико-механические свойства семян лука сорта «Бессоновский

44

местный»........................................................................................................................................................................................^

2.1. Характеристика изучаемого сорта..................................................................................................44

2.2. Методика проведения исследования и результаты математической обработки......................................................................................................................45

2.2.1. Форма и размеры семян............................................................................................................................45

2.2.2. Абсолютная и объемные массы семян..............................................................................46

2.2.3. Фрикционные свойства семян......................................................................................................49

С -з

2.2.4. Упругость семян........................................................................

С >7

2.3. Выводы по разделу................................................................................................................................................J '

3. Теоретическое исследование технологического процесса полосового посева семян лука подпочвекно-разбросиым сошником с лопастным

58

активатором....................................................................................................

3.1. Выбор объекта исследований.....................................................................................................................^

3.2. Кинематика частиц почвы, сходящих с лопастей активатора—.........................^

3.2.1. Уравнение траектории почвенной частицы после схода с лопасти

активатора............................................................................................... 68

3.3. Характеристики движения частицы почвы............................................... 71

3.3.1. Траектория полета частицы почвы в плоскости хАу............................. 71

3.3.2. Траектория полета частицы почвы в плоскости уАг............................. 71

3.3.3. Траектория полета частицы почвы в плоскости xAz............................. 72

3.3.4. Дальность полета частицы почвы вдоль оси х (вдоль бороздки).......... 72

3.3.5. Дальность перемещения частиц почвы в сторону бороздки (вдоль

оси г)........................................................................................................ 73

3.3.6. Определение высоты траектории полета частицы................................. 74

3.4. Время полета частицы почвы..................................................................... 75

3.5. Кинематика конца лопасти активатора при угле начала схода частиц почвы большем чем у.................................................................................. 75

3.6. Геометрические и кинематические параметры активатора...................... 77

3.7. Выводы по разделу........................................................................ 80

4. Лабораторные исследования сошника для полосового

подпочвенно-разброеного посева семян лука...................................

4.1. Исследование профиля поверхности почвы перед стойкой сошника........................................................................................ 81

4.1.1. Методика проведения исследований и обработка результатов... 81

4.1.2. Результаты исследования профиля поверхности почвы перед стойкой сошника......................................................................... 84

4.2. Обоснование оптимальных геометрических и кинематических параметров сошника с лопастным активатором........................................ 86

4.2.1. Методика экспериментального исследования. Описание экспериментальной установки................................................................ 86

4.2.2. Результаты исследования по обоснованию оптимальных геометрических и кинематических параметров сошника с лопастным активатором............................................................................................... 96

4.3. Выбор оптимального типа семяраспределителя. Цель и задачи исследования............................................................................................. ^

4.3.1. Программа и методика поискового опыта по определению

оптимального типа семяраспределителя. Описание

лабораторной установки.......................................................................102

4.3.2. Результаты поискового опыта по определению оптимального

типа семяраспределителя......................................................................................................................107

4.4. Исследование влияния конструктивных размеров семяраспределителя и сошника на равномерность распределения семян лука по площади рассева....................................................110

4.4.1. Программа и методика исследований..................................................................................110

4.4.2. Результаты лабораторных исследований........................................................................112

4.5. Выводы по разделу..........................................................................................................................................114

5= Лабораторно-полевые и производственные испытания

выполненных технических решений..».....................115

5.1. Цель и задачи лабораторно-полевого исследования..............................................115

5.2. Условия и методика проведения опытов. Описание экспериментальной сеялки......................................................................................................................115

5.3. Результаты лабораторно-полевых исследований....................................................120

5.3.1. Равномерность заделки семян лука по глубине....................................................120

5.3.2. Равномерность распределения семян лука по площади рассева., 123

5.4. Производственные испытания опытного образца сеялки..............................124

5.5. Выводы по разделу................................................................................................................................................129

6. Экономическая эффективность полосового подпочвенно-разбросного посева семян лука........................................................................................................................................................................................130

6.1. Затраты труда на технологический процесс..............................................

6.2. Производительность труда..................................................................................................................................................132

6.3. Прямые эксплуатационные затраты....................................................................................................................132

6.4. Годовой экономический эффект от внедрения сеялки........ ..................... 138

6.5. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений....................................................138

6.6. Выводы по разделу................................................................................139

7. Общие выводы

i 43

Литература««

Приложения.............

Введение

Лук принадлежит к древнейшим культивируемым человеком растениям. Выращивать его начали в центральной Азии еще в доисторическую эноху не только как ценнейший пищевой продукт, но и как действенное средство народной медицины [1]. Лук, особенно острые сорта, отличается от других овощных культур повышенным содержанием витаминов и фитонцидов. Все это делает его незаменимым продуктом на нашем столе.

Однако производство репчатого лука как в целом по Российской Федерации, так и цо отдельным регионам не полностью удовлетворяет потребности населения. Так, при рекомендуемой норме потребления 8... 12 кг лука на человека в год, потребление составляло всего лишь 2,5...4,0 кг [2]. Низкий уровень обеспеченности населения объясняется многими причинами экономического, технологического и организационного характера: большими трудовыми и материальными затратами, недостаточным уровнем механизации и концентрации производства.

В настоящее время выращивание лука-репки из севка является самым распространенным и наиболее освоенным способом, применяемым в средней полосе Российской Федерации, а также в северной части европейских стран. Считается, что здесь этот способ обеспечивает 75 % продукции всего урожая лука [3]. В настоящее время из-за резкого повышения цен на энергоносители, удобрения, пестициды и сельхозмашины производство репчатого лука острых сортов, выращиваемого в севочной культуре, стало нерентабельным, а товарная продукция потеряла конкурентоспособность из-за высокой ее себестоимости. Как известно, в структуре себестоимости лука-репки 60-70 % занимают затраты ручного труда на операциях по уходу и уборке. Механизированная уборка применяется на небольших площадях, а севок убирается почти повсеместно вручную. Это объясняется повышенным содержанием свободной почвы в ворохе лука машинной уборки, при применении известных способов посева. В используемых сегодня способах и схемах посева семян лука до 60-70 % поверхности поля находится под Междурядьями

(основными источниками поступления почвенных примесей в убранный валок) и только около 30 % - непосредственно занято культурными растениями. Результаты исследований ведущих научно-исследовательских организаций (НИИОХа, ВИМа, Украинского НИИ овощеводства и бахчеводства, Молдавского НИИ орошаемого земледелия и овощеводства и ряда других) [4], показывают, что наиболее перспективным можно считать полосовой способ посева семян лука с шириной полос более 25 см. Данный способ посева позволяет увеличить площадь, непосредственно занятую культурными растениями, улучшить условия произрастания и увеличить в итоге урожайность лука-севка. В настоящее время реализация этого способа сдерживается отсутствием высокоэффективных конструкций соответствующих посевных машин. Серийные овощные сеялки типа СО-4,2 и СУПО-6 и ряд других посевных машин не позволяют выполнять сев полосовым способом. В этой связи задача увеличения урожайности лука-севка и улучшения его качественных показателей путем разработки и внедрения технологии полосового посева, выполнение которой осуществляется сошником для подпочвенно-разбросного посева семян лука, является актуальной.

Поэтому, основные объекты исследований - технологический процесс полосового посева, геометрические и кинематические параметры, а также режимы работы полосового нодиочвенно-разбросного сошника с лопастным активатором.

Приведенные в работе теоретические исследования выполнялись с использованием методов теоретической механики и прикладной математики. В экспериментальных исследованиях нашли применение вариационная статистика и математическая теория планирования эксперимента. Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с действующими ОСТами и частными методиками. Обработка результатов исследований осуществлялась методами дисперсионного и корреляционного анализов с использованием ПЭВМ.

На основании выполненных исследований на защиту выносятся:

- обоснование технологического процесса полосового посева семян лука подпочвенно-разбросным сошником с лопастным активатором;

- результаты лабораторного исследования физико-механических свойств семян лука сорта «Бесеоновский местный»;

- теоретические исследования предложенного технологического процесса посева семян лука, осуществляемого с применением нового сошника (Патент РФ №2120722 [5] (см. приложение 1);

- экспериментальные зависимости влияния различных факторов на оценочные показатели технологического процесса высева семян лука предлагаемым сошником и оптимизация его геометрических и кинематических параметров;

- результаты производственной проверки сеялки, оснащенной предложенными сошниками и экономическая оценка результатов исследования.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования.

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

Основной задачей посева является обеспечение оптимальной густоты стояния растений и равномерное распределение их по площади засеваемого поля, то есть создание таких условий, при которых между растениями равномерно распределяются четыре равнозначных и взаимно незаменимых фактора жизнедеятельности: свет, тепло, вода и элементы пищи [4,6].

Способ посева, в связи с этим, играет главенствующую роль в решении данной задачи. Роль способа посева состоит еще и в том, что он предопределяет не только тип сеялок, но и конструктивные особенности и степень применения всего комплекса машин на последующих видах работ (включая уборку урожая), обуславливая тем самым технико-экономические показатели всего технологического процесса в целом [4].

Особенно важен выбор того или иного способа посева при возделывании лука на севок, так как его качество и урожайность, при всех прочих равных условиях, зависит не только от величины площади питания растений, но и от ее конфигурации, что в свою очередь заметно влияет на размеры луковиц и на выход севка той или иной группы [3].

В настоящее время при возделывании овощных культур принято различать следующие способы посева: обычный рядовой, гнездовой, пунктирный односемянный, широкорядный, ленточный многострочный, полосовой и другие [3,4].

В литературных источниках часто один и тот же способ приводится под разными названиями или различным способам присваивается одно и тоже наименование, что затрудняет возможность их анализа. Нами предлагается классификация способов посева семян овощных культур, по принципу размещения их на площади рассева.

В соответствии с этим можно выделить три основных способа (рис. 1.1):

и и и

рядовой, полосовой И сплошной.

Рис. 1.1. Классификация способов посева семян овощных культур

В основу рядового способа положено размещение семян параллельными рядами, расположенными на различных расстояниях друг от друга, В зависимости от количества сближаемых строчек рядовой посев подразделяется на три основные группы: однострочный, ленточный (сближение 2-х рядов) и многострочный.

Разновидностями рядового однострочного посева являются широкорядный, пунктирный и гнездовой способы посева.

Широкое внедрение рядового способа обуславливается отсутствием на начальных этапах становления отечественного машиностроения специализированных овощных сеялок, из-за чего посев овощных культур осуществлялся переоборудованными зерновыми сеялками. Использование обычного рядового посева, по мнению д.т.н., профессора В.П. Чичкина обусловлено: с одной стороны отсутствием научно-обоснованных агротехничес