автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса прямого посева зерновых на склоновых почвах

005010861

На правах рукописи

Мерецкий Сергей Викторович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРЯМОГО ПОСЕВА ЗЕРНОВЫХ НА СКЛОНОВЫХ ПОЧВАХ

Специальность 05.20.01 -Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

-1 т 2:012

Воронеж - 2011

005010861

Работа выполнена на кафедре «Технический сервис в АПК» ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Скурятин Николай Филиппович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Труфанов Виктор Васильевич

Кандидат технических наук, доцент Ивановский Владимир Павлович

Ведущее предприятие: Государственное научное учреждение Белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ БелНИИСХ РАСХН)

Защита диссертации состоится «15» марта 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного Совета Д 220.010.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени Императора Петра I» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени Императора Петра I»

Автореферат разослан «11» февраля 2012 г. и размещен на сайтах www.vsau.ru и www.vak.ed.gov.ru

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

И.В. Шатохин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Технология возделывания зерновых культур включает до десяти и более различных операций. Одним из способов снижения общих затрат энергии является совмещение нескольких технологических операций за один проход агрегата. В 2008 году Министерство сельского хозяйства России объявило о начале широкомасштабного внедрения ресурсосберегающих технологий на 40% посевных площадей. Внедрение ресурсосберегающих технологий необходимо потому, что за последние 10 лет цены на дизельное топливо возросли почти в 6 раз, в то время как цена на зерно - в 3 раза. При использовании новых технологий топлива расходуется в 2-3 раза меньше, чем при традиционной. В Центрально-Черноземной зоне под зерновые отводится более половины пахотных земель, при этом свыше 56% площадей расположены на склонах, превышающих один градус. Это обуславливает значительный сток паводковых и ливневых вод в овраги и балки, а вместе с ними смыв верхнего плодородного слоя почвы и внесенных традиционным (разбросным) способом удобрений. Из-за снижения продуктивности эродированных почв недобор продукции в ЦЧР в пересчете на зерно ежегодно составляет 1,22 млн. т.

Поэтому большое народнохозяйственное значение приобретает совершенствование приемов возделывания зерновых культур на эродированных почвах, которые обеспечат интенсивное формирование корневой и надземной массы растений, предупредят разрушение почвы талыми и ливневыми водами.

Цель исследований - снижение затрат на производство и повышение урожайности зерновых культур за счет совершенствования технологического процесса прямого посева на склоновых почвах.

Объект исследований — технологический процесс посева зерновых культур на склонах.

Предмет исследований -. закономерности формирования борозды и размещения в ней семян одновременно с удобрениями посевной секцией на базе стрельчатой лапы.

Научная новизна заключается в разработке:

способа посева зерновых культур с одновременным внесением удобрений на склоновых почвах (патент России № 2 350 064), отличающегося тем, что формируется борозда в виде трапеции, в углы, образованные боковыми сторонами и меньшим основанием, равном ширине междурядья, укладываются семена вместе со стартовой дозой удобрений, а между рядками семян ниже уровня посева вносится основная доза;

технического решения по реализации способа в виде посевной секции зернотуковой сеялки (патент России № 2 415 539), включающего стойку, дисковый нож, комбинированный сошник на базе стрельчатой лапы, катки-ограничители и прикатывающий каток;

аналитической модели взаимодействия элементов комбинированного сошника с почвой, образующих в ней борозду трапециевидной фор-

мы, учитывающей конструктивные и технологические параметры посевной секции;

аналитической модели движения зерна по семятукопроводу, включающего наклонный, вертикальный, дугообразный участки, и за его пределами в подлаповом пространстве.

Практическая значимость. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке перспективных технических средств для посева зерновых культур с одновременным внесением удобрений на склоновых почвах, а также в методике инженерного расчета основных конструктивно-технологических параметров посевной секции зернотуковой сеялки.

Методика исследований. Теоретические исследования процесса взаимодействия плоскорежущей стрельчатой лапы с почвой, движения зерна по семятукопроводу и за его пределами проводили на основе математического моделирования. Экспериментальные исследования формирования борозды для размещения двух рядков семян со стартовой дозой удобрений проводили на опытном образце в почвенном канале и полях ГНУ БелНИИСХ РАСХН. Агроэкономическую эффективность посева зерновых на склоновых почвах определяли с использованием результатов полевых опытов. Данные экспериментальных исследований обрабатывали статистическими методами.

Реализация результатов исследований. Работа выполнялась в соответствии с заданием по гранту Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере на тему: «Разработка, изготовление и внедрение зернотуковой сеялки прямого сева». Отдельные результаты исследований используются в дипломном проектировании студентами инженерных факультетов Белгородской ГСХА и Воронежского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на конференциях в Белгородской ГСХА (2007-2010 г.), Воронежском ГАУ (2007-2008 г.), Алтайском ГАУ (2011 г.), Мичуринском ГАУ (2010 г.), Харьковском НТУСХ (2009 г.).

На защиту выносятся:

- способ посева зерновых культур на склоновых почвах с одновременным внесением минеральных удобрений;

- конструктивно-технологическая схема посевной секции зернотуковой сеялки на базе стрельчатой лапы, обеспечивающая реализацию предложенного способа;

- аналитическая модель взаимодействия конструктивных элементов комбинированного сошника на базе стрельчатой лапы с почвой, формирующих в ней борозду с заданными параметрами для размещения двух рядков семян одновременно с удобрениями;

- аналитическая модель движения зерна по семятукопроводу и за его пределами в подлаповом пространстве;

- конструктивно-технологические параметры разрабатываемой посевной секции.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 5 патентов России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 157 наименований, из них 3 на иностранных языках. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, включает 8 таблиц, 43 рисунка и 21 приложение.

Содержание работы

Во введении показана актуальность темы, её практическая значимость, приведена цель исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса, цель и задачи исследования» проведен анализ особенностей возделывания зерновых на склоновых почвах; агроэкономической эффективности совмещения операций обработки почвы, посева и внесения минеральных удобрений; тенденции развития техники для посева зерновых.

Основой дальнейшего совершенствования технологических процессов и обоснования параметров энергосберегающих посевных комплексов являются теоретические и экспериментальные исследования: В.П. Горячкина, В.А. Желиговского, М.Е. Мацепуро, Г.Н. Синеокова, В.Г. Гниломёдова, А.П. Грибановского, В.В. Труфанова, И.М. Панова, С.Н. Капова, М.В. Сабликова, В.Г. Минеева, А.И. Дементьева, Н.М. Марченко, И.И. Синягина, Н.Ф. Скуря-тина, И.Ф. Сендрякова, Н.Г. Овчинниковой и других авторов. В этих работах обоснованы технологические требования к техническим системам посева сельскохозяйственных культур и внесения удобрений.

В результате проведенного анализа установлено, что:

- урожайность сельскохозяйственных культур на эродированных почвах существенно уменьшается, недобор продукции в ЦЧР в пересчете на зерно ежегодно составляет 1,22 млн. т;

- разрушение почвы на склонах талыми и ливневыми водами во многом зависит от способа обработки почвы и посева;

- важнейшим направлением сокращения затрат энергии при возделывании зерновых является совмещение ряда технологических операций;

- для посева зерновых целесообразно применять сошники на базе стрельчатых лап.

Анализ используемых в производстве сеялок показал, что ни одна из них не обеспечивает одновременного выполнения необходимых операций: подрезание сорной растительности и мульчирование почвы на всей обрабатываемой площади, рядовой посев зерновых с внесением стартовой дозы минеральных удобрений на уплотненное ложе, внесение основной дозы ниже и в стороне от рядка семян, уплотнение почвы над семенами.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать способ посева зерновых на склоновых почвах и обосновать конструктивно-технологическую схему посевной секции зернотуковой сеялки;

2. Разработать аналитические модели:

- взаимодействия конструктивных элементов комбинированного сошника на базе стрельчатой лапы с почвой, формирующих в ней борозду с заданными параметрами для размещения двух рядков семян одновременно с удобрениями;

- движения зерна по семятукопроводу и за его пределами в подлаповом пространстве;

3. Обосновать основные конструктивно-режимные параметры посевной секции зернотуковой сеялки;

4. Дать агроэкономическую оценку разработанному способу посева зерновых.

Во второй главе «Изыскание конструктивно-технологической схемы посевной секции зернотуковой сеялки и обоснование ее основных параметров» описан способ посева зерновых культур с одновременным внесением удобрений на склоновых почвах (рисунок 1) и конструктивно-технологическая схема посевной секции (рисунок 2) для его осуществления, защищенные патентами (1Ш № 2 350 064 и Ш № 2 415 539).

1 - семена и стартовая доза минеральных удобрений;

2 - основная доза минеральных удобрений; Вм - ширина междурядья;

х„ - высота подъема почвы лапой; а - угол естественного откоса почвы; М - глубина обработки почвы; ко - высота слоя почвы с ненарушенной структурой;

Нп - глубина посева;

с - величина подрезания почвы в горизонтальном направлении;

Р - сила давления уплотнителя на почву

Рисунок 1 - Схема способа посева зерновых культур Способ посева заключается в следующем: в почве в вертикальной плоскости выполняют щель на глубину, большую глубины посева (рисунок 1, а). В горизонтальной плоскости почву на глубине посева подрезают и под-

нимают на некоторую высоту, при этом образуется полое пространство. Сечение вертикальной плоскостью в поперечном направлении представлено равнобокой трапецией, обращенной меньшим основанием вниз! Его длина равна ширине междурядья. Кроме того, угол наклона боковых стенок трапеции к горизонтали не превышает угла естественного откоса почвы (рисунок 1, б). В борозду (в углы, образованные боковыми сторонами и нижним основанием трапеции) укладывают семена вместе со стартовой дозой минеральных удобрений (рисунок 1, в). В щель между рядками ссмян ниже их уровня помещают основную дозу минеральных удобрений в виде вертикальной ленты или рядка (рисунок 1, г). Слева и справа от образованной борозды на глубине, равной или меньшей чем ее глубина, в горизонтальной плоскости подрезают почву на расстояние, равное или большее половине ширины междурядья (рисунок 1, д). Ранее поднятую почву опускают в борозду и уплотняют (рисунок 1, е).

Для осуществления предложенного способа посева зерновых культур разработана схема посевной секции (рисунок 2).

1 - рама сеялки; 2 - кронштейн; 3 - пальцы; 4,5 - тяги; 6 - пружина; 7 - Г-образная стойка; 8 - ось; 9 - дисковый нож; 10 - семятукоиро-воды; 11 - тукопроиод; 12 - лапа; 13 - кронштейн; 14 - втулка; 15 - ось; 16 - стойка; 17 - катки-огрзничители; 18 - поводок; 19 - прикатывающий каток; 20 - тяга; 21 - пружина

Рисунок 2 - Схема посевной секции Описанный ранее способ посева позволяет сократить объем почвы с нарушенной структурой на площади посева (рисунок 3), что и обеспечивает энергосбережение, так как не весь слой почвы толщиной, равной глубине посева, разуплотняется и поднимается рабочим органом на определенную высоту. По обе стороны каждой борозды остаются гребни почвы с исходной плотностью и ненарушенной структурой.

Объем почвы с ненарушенной структурой при проектируемом способе посева:

Ля .П. = (Вм ■И0-%/1ёа)/2-Вм-(И0+М'), (1)

где Дя „ - объем почвы с ненарушенной структурой, %; Вм - ширина междурядья, м; а - угол естественного откоса почвы, И0 - высота слоя почвы с ненарушенной структурой, м ;М - глубина обработки почвы, м.

Следовательно, объем почвы с ненарушенной структурой зависит от физико-механических свойств почвы, глубины посева и принятой глубины обработки.

Борозды и щели, образованные поперек склона и заполненные разрыхленной почвой, выполняют функцию накопителя воды, что позволяет сократить ее сток, смыв почвы и удобрений (рисунок 3).

г .1

-ГТ~ „-'..Л/'..*,

1 - поднимаемый объем почвы;

2 - подрезаемый объем почвы;

3 - объем почвы с ненарушенной структурой;

4 - потенциальный объем вода в борозде

Рисунок 3 - Схемы обработки почвы и накопления влаги на склоне по

предложенному способу Потенциальный объем накопления влаги в бороздах на 1 га:

А (2)

где Ь - суммарная длина борозд на 1 га, м; /?С1М - угол склона поля, у=180"-(а.+Р„л),

Т. е. потенциальный объем накопления влаги в борозде зависит от: фи-зико-механичсских свойств почвы, глубины посева, принятой глубины обработки и угла склона поля.

Для реализации предложенного способа посева зерновых культур необходимо обосновать основные конструктивно-технологические параметры посевной секции: стрельчатой лапы, блока семятукопроводов и катков-ограничителей (рисунок 4). „,

*-------------- "*— Шптпг?

й к

'■/Л а й

В Ц_|

а) развертки стрельчатой лапы; б) профиля борозды, образованной стрельчатой лапой; в) вид лапы сбоку

Рисунок 4 - Схемы к определению основных конструктивных параметров стрельчатой лапы

Формирование борозды требуемых размеров обеспечивают следующие конструктивные параметры стрельчатой лапы:

- ширина Шяап тг в месте ее верхнего изгиба:

= В, + 2 ДК = В„ + 2 ■ Л0 • с^а , (3)

- ширина Шш„ :

Шш,.=Шмтм+ 2Д, (4)

- длина носка МЬ:

(5)

2 2 ;

- длина лобовой части ЬС:

1С = И„/атгт., (6)

где ДЛГ - величина приращения ширины лапы с каждой стороны за счет скалывания почвы, м; /¡0 - расстояние между лапой и посевным ложем, м; Л - величина перекрытия смежных проходов, м (0+0,06 м); <р,1ст, - угол раствора лапы, упап. - угол атаки лапы,

Таким образом, параметры стрельчатой лапы зависят от ширины междурядья Вм, расстояния между лапой и посевным ложем И0 и угла естественного откоса почвы а.

Одними из основных элементов комбинированного сошника посевной секции являются семятукопроводы, назначение которых - обеспечить укладку семян в нужное место образованной борозды. Семятукопровод представляет собой совокупность наклонного гофрированного участка, вертикального гладкого - зона I и участка, где зерно движется по дуге окружности радиусом Л - зона II (рисунок 5).

Для определения конечной скорости схода зерновки с семятукопровода определяем ее скорость во всех зонах, принимая в качестве начальной на новом участке - скорость зерновки в конце предыдущего участка.

Скорость входа зерновки в зону I семятукопровода определяется по эмпирической формуле Семенова:

"о| = -/г.у.'СЮвг.у. ~ ^ " БШ^ , "Я,)) , (7)

где 1гу - длина гофрированного участка, м; g - ускорение свободного падения, м/с2; а,, >, - угол наклона касательной к рабочей поверхности гофрированного участка, рад; ук - скорость схода зерновки с желобка катушки высевающего аппарата, м/с; - коэффициент трения зерновки о стенки гофрированного участка; аж - угол наклона касательной к рабочей поверхности желобка катушки, рад.

Скорость входа зерновки в зону II семятукопровода равна:

"02 . (8) где ктук - длина вертикальной части семятукопровода, м. Скорость схода зерновки с нижнего конца семятукопровода равна:

= 7у022 +2*•*■*(?>„) , (9)

где Я - радиус кривизны нижнего конца семятукопровода, равный его ширине, м; / - коэффициент трения зерновки о стенки семятукопровода; <р = 90°-аа, «сх - угол схода зерновки с семятукопровода (угол между горизонтальной линией и касательной в точке схода зерновки),

1г.у. - длина гофрированного участка семятукопровода; аг.у. - угол наклона гофрированного участка семятукопровода; Нтук, - высота семятукопровода; ¡г„,ук. - длина вертикальной части семятукопровода; Штук. - ширина семятукопровода; 5тук. - толщина стенки семятукопровода; Я - радиус кривизны нижнего конца семятукопровода; хтук. - ширина открытой части семятукопровода; асх, - угол схода зерновки; у<ц, Уог, усх. - соответственно скорости входа зерновки в зону I семятукопровода, в зону II, схода зерновки с нижнего конца семятукопровода; йд - расстояние между нижним концом семятукопровода и посевным ложем; Ис - расстояние от лапы до нижнего конца семятукопровода; I - дальность полета зерновки после ее схода с семятукопровода.

Рисунок 5 - Расчетные схемы семятукопровода Расстояние между лапой и посевным ложем можно определить по выражению;

К = + +-еЦ-^-+ Л-со8«„., (11)

2 IVа ■ сое" аа

Следовательно, расстояние между лапой и посевным ложем к0 зависит от технологических параметров: ширины междурядья Вм, скорости схода

зерновки Vex. и ряда конструктивных параметров: радиуса кривизны нижнего конца семятукопровода й и угла схода ает..

В третьей главе «Методика проведения экспериментальных исследований» изложена программа и методика экспериментальных исследований, включающие в себя определение:

- дальности полета зерновки - рисунок 6;

- тягового сопротивления посевной секции при рациональных ее параметрах - рисунок 7;

- угла естественного откоса почвы;

- профиля борозды, образованной после прохода посевной секции;

- равномерности распределения семян по глубине заделки;

- эффективности применения зернотуковой сеялки, оснащенной предложенными посевными секциями при посеве озимой пшеницы на склоне - рисунок 8.

Рисунок 6 - Установка для исследования процесса движения семян зерновых по семятукопроводу и за его пределами

у

Рисунок 7 - Фрагмент испытания опытного образца посевной секции в почвенном канале

Рисунок 8 - Селекционная сеялка с опытным образцом посевной секции

В четвертой главе «Определение конструктивно-режимных параметров посевной секции зернотуковой сеялки» установлено, что объем почвы с ненарушенной структурой зависит от глубины обработки М и угла ее естественного откоса а. Экспериментальным путем установлено, что угол естественного откоса воздушно-сухой почвы равен «=42,2° при среднеквадратиче-ском отклонении не превышающем 0,683°.

На рисунке 9 показано изменение объема почвы с ненарушенной структурой в зависимости от указанных выше параметров. Откуда видно, что с увеличением глубины обработки объем почвы с ненарушенной структурой уменьшается, а с увеличением угла естественного откоса почвы - растет. Так,

при глубине обработки равной 0,03 м, глубине посева 0,07 м объем почвы с ненарушенной структурой равен 20 %, это указывает на существенное сокращение энергозатрат при посеве зерновых предложенным способом.

Рисунок 9 - Изменение объема почвы с ненарушенной структурой в зависимости от глубины обработки М и угла ее естественного откоса а

Борозды и щели, образованные поперек склона и заполненные разрыхленной почвой, выполняют функцию накопителя воды, что позволяет сократить ее сток, смыв почвы и удобрений. Потенциальный объем накопления воды в борозде уменьшается как при увеличении угла склона поля, так и при росте угла естественного откоса почвы (рисунок 10). Объем накопления воды в бороздах на 1 га при угле склона поля 4° достигает 200 т.

Рисунок 10 - Изменение потенциального объема накопления воды в борозде V от угла склона поля ¡$скд. и естественного откоса почвы а

Основными конструктивно-технологическими параметрами посевной секции являются: расстояние между лапой и посевным ложем ко, ширина открытой части семятукопровода хтук., угол схода зерновки с нижнего конца семятукопровода асх_, высота семятукопровода Нтук, (рисунок 5), ширина ла-

пы Шяапюг. в месте ее верхнего изгиба, ширина лапы Шпап, длина носка стрельчатой лапы МЬ, длина лобовой части лапы ЬС (рисунок 4).

Для обеспечения заданной ширины междурядья Вм необходимо выбрать соответствующие параметры стрельчатой лапы, которые позволят зерновке после ее схода с нижнего конца семятукопровода попасть в углы борозды при нижнем основании. Для этого следует определить скорость vcx. и угол схода асх. зерновки с нижнего конца семятукопровода, а также расстояние между лапой и посевным ложем к0.

Исследования показали, что длина гофрированного участка 1гу, угол его наклона агу , величина вертикальной части семятукопровода Итук оказывают существенное влияние на скорость движения зерновки по семятукопро-воду.

Скорость входа зерновки в зону II семятукопровода у02 в диапазоне изменения длин гофрированног о участка 1г.у от 0,2 до 1 м и углов наклона аг.у. в интервале 40-80" изменяется в пределах 3,34-5,27 м/с. Величина скорости входа зерновки в зону II семятукопровода \02 при длине гофрированного участка семятукопровода /., „.=0,6 м и угле его наклона аго,=60° равна 4,2 м/с.

Скорость схода зерновки с нижнего конца семятукопровода зависит от скорости входа во II зону и угла схода

По зависимости (11) построили графики изменения половины ширины междурядья от расстояния между лапой и посевным ложем при различных углах схода асх. зерновки (рисунок 11).

0,14

в Ч0Л2 0,1

5

а яо,о8

га ^

§ к 0,06 » &

§ §0,04

С ¡0,02 о

0,03

0,035 0,04 0,045 0,0.4 0,05,4 Расстояние мсжд> лапойн иосевнымложем^д, м

I - а„ = 25°; 2 - = 20°; 3 - аа= 15°; 4 - аа. = 10°; 5 -«„ = 5°;

6 - половина ширины междурядья {Вц/2~0,075 м) Рисунок 11 - Изменение половины ширины междурядья от расстояния между лапой и посевным ложем при различных углах схода зерновки (длина гофрированного участка 0,6 м и угол его наклона 60°)

Откуда видно, что при изменении угла схода зерновки от- 5 до 20° при ширине междурядья равном 0,15 м расстояние между лапой и посевным ложем изменяется от 0,033 до 0,053 м, т.е. требуемую ширину междурядья можно обеспечить при различных углах схода зерновки.

Угол схода асх. зерновки зависит от ширины открытой части семятукопровода хтук . Ширину открытой части семятукопровода равной 0,004 м приняли исходя из геометрических размеров зерен пшеницы, чтобы исключить

вертикальную траекторию движения части семян после их выхода из семяту-копровода, это нарушило бы рядовой посев с заданной шириной междурядья. Зная ширину открытой части семятукопровода Хщ^.^0,004 м определим угол схода семян, для этого возможно воспользоваться графиком изменения этой величины от угла схода (рисунок 12). Откуда видно, что при ширине открытой части семятукопровода хтук=0,004 угол схода равен ает=10°.

от угла схода зерновки

Следовательно, для принятых: длины гофрированного участка 0,6 м, его угла наклона 60°, при угле схода равном 10° и ширине междурядья 0,15 м

Рисунок 13 - Зависимость ширины лапы Штп.шг_ в месте ее верхнего изгиба от расстояния между лапой и посевным ложем «о (Д„=0Д5 м, а=42,2°)

Откуда видно, что ширина лапы в месте ее верхнего изгиба (рисунок 13) при «0=0,04 м равна Шлапмг=0,245 м.

Приведенные конструктивно-технологические параметры получены расчетным путем по зависимостям, представленным во второй главе. С целью подтверждения их адекватности фактическим значениям для указанных условий проведены экспериментальные исследования дальности полета зерновки после ее схода с нижнего конца семятукопровода при различных углах схода и расстояниях до посевного ложа (рисунок 14).

Расчетные значения дальности полета зерновки находили по зависимости, которая получена в результате преобразования формулы (11):

/ =-V--(12)

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

0,055

Расстояние между ляпой и посевным ложем Лд, м

1, 3,5 - расчетные кривые соответственно при оса равном: 20; 10; 0°;

2,4,6- экспериментальные кривые, соответствующие тем же углам схода

Рисунок 14 - Зависимость дальности полета зерновки / после ее схода с семятукопровода от расстояния между лапой и посевным ложем /¡о

Установлено, что среднее отклонение экспериментальных значений дальности полета зерновки от расчетных при длине гофрированного участка /г>,=0,6 м и угле его наклона агу =60° в диапазоне углов схода 0-20° колеблется в интервале 1,69-3,3 %. Это позволяет судить об адекватности полученной аналитической зависимости дальности полета зерновки экспериментальным данным.

Поскольку дальность полета зерновки является одним из основополагающих параметров, оказывающих влияние на технологические и конструктивные параметры комбинированного сошника, есть основание утверждать, что полученные расчетным путем значения (для принятых: длины гофрированного участка - 1г,у= 0,6 м; угла его наклона - агу=60°; длины вертикальной части семятукопровода - /г„>к=0,5 м; радиуса кривизны его нижнего конца -Л=0,025 м; угла атаки стрельчатой лапы у,м„=20° и угла ее раствора Рлал.=90°; величины перекрытия смежных проходов - Д=0,0425 м) равны:

- расстояние между лапой и посевным ложем - /г0=0,04 м;

- ширина открытой части семятукопровода - хга>к~ 0,004 м;

- угол схода семян с нижнего конца семятукопровода - аст.=10°;

- ширина лапы в месте ее верхнего изгиба - Щм„,ик=0,245 м;

- ширина лапы - Штп. =0,33 м;

- длина лобовой части стрельчатой лапы - ЬС=0,112 м;

- длина носка стрельчатой лапы - МЬ=0,075 м.

На основании анализа технической литературы диаметр катков-ограничителей выбрали равным 0,42 м, а угол между направлением движения посевной секции и их осью симметрии - равным 10°. Расстояние между катками-ограничителями, а также расстояние от носка стрельчатой лапы до оси катков определяли экспериментальным путем. При определении их параметров в качестве критерия приняли глубину борозды, образованную посевной секцией. Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Средние значения глубин борозд после прохода посевной секции

Расстояние между катками-ограничителями, м Расстояние от носка стрельчатой лапы до оси катков-ограничителей, м

0,42 0,45 0,48

а Г а У а 1

0,32 0,017 13,7 0,025 И75 0,033 15,7

0,38 0,023 14,8 0,031 16,2 0,037 13,3

0,44 0,036 13,9 0,042 12,5 0,045 18,2

Из таблицы 1 следует, что при постоянном расстоянии катков-ограничителей от носка стрельчатой лапы удаление их относительно друг друга ведет к увеличению глубины борозды. Так, при расстоянии между носком лапы и осью катков равном 0,42 м увеличение расстояния между катками-ограничителями от 0,32 до 0,44 м ведет к росту глубины борозды от 0,017 до 0,036 м. Аналогичное изменение глубины борозды наблюдается и при увеличении расстояния от носка стрельчатой лапы до оси катков-ограничителей, их удаление от 0,42 до 0,48 м также приводит к двукратному увеличению борозды, т.е. от 0,017 до 0,033 м.

В соответствии с ГОСТ 26711-89 «Сеялки тракторные. Общие технические требования» высота гребней и глубина борозд не должна превышать 0,020 м. Поэтому мы выбрали оптимальный вариант размещения катков-ограничителей, характеризующийся параметрами - расстояние от носка стрельчатой лапы до оси катков-ограничителей равное 0,42 м и удаление их друг от друга равное 0,32 м. Глубина борозды после прохода посевной секции в полевых условиях по фону - стерня козлятника колеблется в пределах 0,013-0,017 при среднем значении 0,015 и коэффициенте вариации 9,3.

Оценка равномерности глубины заделки семян посевной секцией зер-нотуковой сеялки показала, что с увеличением скорости движения агрегата от 1,75 до 2,33 м/с отклонение от заданной глубины посева 0,07 м не превышает ±0,005 м при среднеквадратическом отклонении 0,0022 м.

Экспериментальным путем установлено, что при скорости движения равной 2,33 м/с тяговое сопротивление секции при ширине захвата 0,33 м не превышает 1 кН.

Сравнительная оценка густоты стояния всходов озимой пшеницы при посеве двухдисковыми сошниками и разработанной посевной секцией суще-

ственных различий не выявила, что указывает на возможность и целесообразность внедрения в производство предложенного способа и устройства для его осуществления.

Результаты полевого опыта показали, что урожайность при использовании предложенной посевной секции на склоновых землях (склон 2-3°) позволяет получить прибавку урожая озимой пшеницы до 2,2 ц/га.

В пятой главе «Эффективность применения разработанного способа посева зерновых культур на склоновых почвах» установлено, что применение предлагаемого способа посева зерновых и устройства для его осуществления в сравнении с традиционной технологией позволяет снизить приведенные затраты на 1 542 руб./га и повысить урожайность на 2,2 ц/га. Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований при использовании одного агрегата составит 1,77 млн. руб.

Общие выводы

1. Предложен способ посева зерновых культур на склонах (патент России № 2 350 064), позволяющий снизить энергетические затраты на образование посевного ложа за счет сокращения объема почвы с нарушенной структурой, а также посевная секция зерногуковой сеялки (патент России № 2 415 539), реализующая предложенный способ и включающая стойку, дисковый нож, комбинированный сошник на базе стрельчатой лапы, катки-ограничители и прикатывающий каток.

2. Разработаны аналитические модели:

- взаимодействия конструктивных элементов комбинированного сошника посевной секции зернотуковой сеялки с почвой, позволяющая определить расстояние между лапой и посевным ложем, ее ширину в месте верхнего изгиба, конструктивную ширину с учетом перекрытия смежных проходов в зависимости от ширины междурядья, глубины посева, угла естественного откоса почвы;

- движения зерна по семятукопроводу и за его пределами в подлаповом пространстве, учитывающая длину и угол наклона гофрированного участка, радиус кривизны и ширину открытого участка нижнего конца семятукопро-вода, позволяющая определить скорость движения зерновки на каждом участке семятукопровода и дальность ее полета до контакта с посевным ложем.

3. Установлено, что с увеличением глубины посева объем почвы с нарушенной структурой уменьшается, а с увеличением угла естественного откоса - возрастает. При глубине посева 0,07 м и среднем угле естественного откоса 42,2° объем почвы с ненарушенной структурой равен 20%. Потенциальный объем накопления воды в борозде уменьшается как при увеличении угла склона поля, так и при росте угла естественного откоса почвы. На одном гектаре при угле склона 4° потенциальный объем накопления воды в борозде достигает 200 т.

4. Выявлено, что расстояние между стрельчатой лапой и посевным ложем зависит от ширины междурядья, длины и угла наклона гофрированного участка семятукопровода, радиуса кривизны и угла схода зерновки с его

нижнего конца. В диапазоне длин гофрированного участка 0,2-Ю,8 м, углов его наклона 40^80°, углов схода зерновки 5+20°, радиусе кривизны нижнего конца семятукопровода 0,025 м, ширине междурядья 0,15 м расстояние между лаПой и посевным ложем колеблется в интервале от 0,033 до 0,053 м.

5. Для принятой (на основании анализа геометрических размеров зерна пшеницы) ширины открытой части нижнего конца семятукопровода, равной 0,004 м, угол схода зерновки равен 10°. При длине гофрированного участка 0,6 м, угле его наклона 60°, вертикальной части семятукопровода 0,5 м, ширине открытой части его нижнего конца 0,004 м расстояние между лапой и посевным ложем равно 0,04 м, ширина лапы в месте ее верхнего изгиба -0,245 м.

6. Экспериментальными исследованиями установлено, что минимальная глубина борозды после прохода посевной секции 0,017 м достигается при расстоянии от носка стрельчатой лапы до оси катков-ограничителей равном 0,42 м и удалении их друг от друга на 0,32 м.

7. Сравнительная оценка густоты стояния всходов озимой пшеницы • при посеве двухдисковыми сошниками и разработанной посевной секцией на

склоне 2-3° существенных различий не выявила. Урожайность на опытных ' делянках, где посев осуществляли разработанной посевной секцией, выше на 2,2 ц/га, чем на делянках, засеянных двухдисковыми сошниками. Проведенная технико-экономическая оценка показала, что предложенный способ посева зерновых на склоновых почвах при использовании одного агрегата позволяет экономить в год 1,77 млн. рублей.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Мерецкий C.B. Противоэрозионная сеялка [Текст] / C.B. Мерецкий // Сельский механизатор. - 2010 г. - № 4. - С. 7.

2. Мерецкий C.B. Способ посева зерновых на склонах [Текст] / C.B. Мерецкий, А.Н. Скурятин, Н.Ф. Скурятин // Техника в сельском хозяйстве. - 2010 г.-№ 2. - С. 49-50.

3. Скурятин Н.Ф. Посевная секция зернотуковой сеялки [Текст] / Н.Ф. Скурятин, C.B. Мерецкий, A.B. Бондарев // Достижения науки и техники АПК. - 2008 г. - № 9. - С. 48-50.

Изобретения и полезные модели

4. Патент № 2 350 064 России. Способ посева зерновых культур с внесением минеральных удобрений и устройство для его осуществления. [Текст] / Н.Ф. Скурятин, C.B. Мерецкий, А.Н. Скурятин (Россия). По заявке № 2007135158/12 от 21.09.2007 г. Опубл. 27.03.2009, Бюл. № 9.

5. Патент № 2 415 539 России. Посевная секция. [Текст] / Н.Ф. Скурятин, C.B. Мерецкий, A.C. Новицкий, А.Н. Скурятин (Россия). По заявке № 2009143463/21 от 24.11.2009 г. Опубл. 10.04.2011, Бюл. № ю.

6. Патент № 2 384 039 России. Посевная секция зернотуковой сеялки. [Текст] / À.H. Скурятин, Н.Ф. Скурятин, А.П. Плешков, C.B. Мерецкий (Россия). По заявке № 2008130341/12 от 22.07.2008 г. Опубл. 20.03.2010, Бюл. № 8.

7. Патент № 2 415 543 России. Посевная секция зернотуковой сеялки. [Текст] / Н.Ф. Скурятин, C.B. Мерецкий, A.C. Новицкий, C.B. Еремин, А.Н. Скурятин (Россия). По заявке № 2009143461/21 от 24.11.2009 г. Опубл. 10.04.2011, Бюл. № 10.

8. Патент № 2 405 296 России. Способ распределения удобрений одновременно с посевом и устройство для его осуществления. [Текст] / Н.Ф. Скурятин, А.Н. Скурятин, C.B. Мерецкий, О.В. Кувардин, A.C. Новицкий (Россия). По заявке № 2009121372/05 от 04.06.2009 г. Опубл. 10.12.2010, Бюл. № 34.

Статьи в сборниках научных трудов и в отраслевых журналах

9. Мерецкий C.B. Способ посева зерновых на склоновых почвах [Текст] / C.B. Мерецкий, Н.Ф. Скурятин // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения / Материалы XII международной научно-производственной конференции. - Белгород, 2008. -Издательство Белгородской ГСХА. - 422 с. - С. 242.

10. Мерецкий C.B. Противоэрозионный способ посева зерновых на склоновых почвах [Текст] / C.B. Мерецкий, Н.Ф. Скурятин // V-й Международный форум молодежи «Молодежь и сельскохозяйственная техника в XXI веке». Сборник материалов форума. - Харьков: ХНТУСХ, 2009. - 230 с. - С. 22, 193

11. Скурятин Н.Ф. Энергосбережение при возделывании зерновых культур на склонах [Текст] / Н.Ф. Скурятин, C.B. Мерецкий // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения / Материалы XIV международной научно-производственной конференции 17-20 мая 2010 г. - Белгород, 2010. - Издательство Белгородской ГСХА. -365 с.-С. 196.

12. Скурятин Н.Ф. Рациональный способ посева зерновых на эродированных почвах [Текст] / Н.Ф. Скурятин, C.B. Мерецкий // Аграрная наука -сельскому хозяйству: сборник статей: в 3 кн. / VI Международная научно-практическая конференция (3-4 февраля 2011 г.). Барнаул: Изд-во АГАУ, 2011. Кн. 2. 602 с. - С. 459-463.

Подписано в печать 03.02.2012. Гарнитура Times. Усл. п.л. 1. Заказ 441,тираж 115 экз. ООО «Оскольская типография» 309514, Белгородская обл., г. Старый Оскол, ул. Калинина, 2а.

61 12-5/2021

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА»

Совершенствование технологического процесса прямого посева зерновых на склоновых почвах

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

На правах рукописи

Мерецкий Сергей Викторович

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Скурятин Николай Филиппович

Воронеж - 2011

Аннотация

Диссертационная работа изложена на 132 страницах машинописного текста, в том числе содержит 8 таблиц, 43 рисунка и 21 приложение.

Список литературы включает 157 наименований (в том числе 3 на иностранных языках).

Ключевые слова: почва, угол естественного откоса, посевная секция, способ, локальный, удобрения, семена, комбинированный сошник, тяговое сопротивление, рабочая скорость, равномерность, густота стояния, глубина обработки, энергосбережение, склон.

Диссертация посвящена совершенствованию технологического процесса прямого посева зерновых культур на склоновых почвах с одновременным внесением удобрения.

На основании анализа применяемых технологий посева зерновых культур и известных технических решений разработан способ посева и устройство для его осуществления - посевная секция зернотуковой сеялки прямого посева.

Представлены аналитические модели: взаимодействия конструктивных элементов комбинированного сошника посевной секции с почвой, формирующих в ней борозду с заданными параметрами, движения зерна по семяту-копроводу и за его пределами в подлаповом пространстве.

Изложена программа и методика экспериментальных исследований процесса движения семян зерновых по семятукопроводу и за его пределами, определения тягового сопротивления посевной секции зернотуковой сеялки, профиля борозды после ее прохода, густоты стояния растений, учета урожая.

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований посевной секции зернотуковой сеялки для посева зерновых культур, на основании которых обоснованы ее рациональные параметры.

Дана технико-экономическая оценка эффективности использования предложенного способа посева.

Содержание

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

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования......................................................12

1.1 Биологические особенности и технологии возделывания зерновых на склоновых почвах................................................................................................12

1.2 Агроэкономическая эффективность совмещения операций обработки почвы, внесения минеральных удобрений и посева..................18

1.3 Преимущества и особенности прямого посева зерновых........................23

1.4 Техническое обеспечение посева зерновых.................................26

1.5 Тенденции развития техники для посева зерновых......................................29

Выводы, цель и задачи исследований..................................................................................39

2 Изыскание конструктивно-технологической схемы посевной секции зернотуковой сеялки и обоснование ее основных параметров....................41

2.1 Способ посева зерновых культур и устройство для его осуществления..........................................................................................................................................41

2.2 Агротехническая и энергетическая оценка предложенного способа посева..........................................................................................................................................46

2.3 Обоснование параметров посевной секции зернотуковой сеялки.. 49

2.3.1 Обоснование параметров стрельчатой лапы..............................................49

2.3.2 Аналитическая модель движения зерна по семятукопроводам комбинированного сошника и в подлаповом пространстве............................52

3 Методика проведения экспериментальных исследований..............................63

3.1 Методика исследования процесса движения зерна по семятуко-проводу и за его пределами..........................................................................................................65

3.2 Методика определения тягового сопротивления посевной секции зернотуковой сеялки............................................................................................................................66

3.3 Методика определения угла естественного откоса почвы......................70

3.4 Методика определения характеристик поля........................................................73

3.4.1 Методика исследования микрорельефа поля............................................73

3.4.2 Методика определения количества пожнивных остатков на

поверхности почвы..............................................................................................................................74

3.5 Методика определения характеристик почвы....................................................75

3.5.1 Методика определения влажности почвы......................................................75

3.5.2 Методика определения плотности почвы......................................................76

3.5.3 Методика определения твердости почвы......................................................77

3.5.4 Методика определения профиля борозды после прохода посевной секции......................................................................................................................................79

3.6 Методика определения глубины заделки семян................................................81

3.7 Методика оценки эффективности применения зернотуковой сеялки, оснащенной предложенными посевными секциями при посеве озимой пшеницы....................................................................................................................82

3.7.1 Методика определения густоты стояния растений....................83

3.7.2 Методика учета урожая................................................................................................84

4 Определение конструктивно-режимных параметров посевной

секции зернотуковой сеялки........................................................................................................85

4.1 Агротехнические и энергетические показатели предложенного способа посева и устройства для его реализации......................................................85

4.2 Определение параметров посевной секции зернотуковой сеялки... 87

4.2.1 Параметры стрельчатой лапы....................................................................................87

4.2.2 Угол естественного откоса почвы........................................................................88

4.2.3 Расстояние между лапой и посевным ложем..............................................89

4.3 Результаты экспериментальных исследований дальности полета зерновки............................................................................................................................................................96

4.4 Параметры катков-ограничителей посевной секции....................................99

4.5 Оценка работы посевной секции в лабораторных условиях..................102

4.5.1 Определение тягового сопротивления посевной секции зернотуковой сеялки............................................................................................................................102

4.5.2 Оценка равномерности глубины посева..........................................................103

4.6 Агротехническая оценка посевной секции............................................................104

4.6.1 Исследование профиля борозды при прямом посеве........................104

4.6.2 Оценка густоты стояния растений........................................................................105

4.6.3 Оценка урожайности озимой пшеницы..........................................................106

5 Эффективность применения разработанного способа посева

зерновых культур на склоновых почвах.......................................................108

Общие выводы............................. ................................................................................114

Список использованной литературы....................................................................................116

Приложения..................................................................................................................................................133

Введение

Технологический процесс производства зерновых культур по традиционной технологии включает следующие операции: лущение стерни, разбросное внесение минеральных удобрений, дискование, предпосевную культивацию и др. Одним из способов снижения общих затрат энергии является совмещение одной и более технологических операций за один проход агрегата, что является эффективным путем снижения издержек производства, повышения производительности труда, снижения зависимости от погодных условий. В 2008 году Министерство сельского хозяйства России объявило о начале широкомасштабного внедрения ресурсосберегающих технологий на 40% посевных площадей. Внедрение ресурсосберегающих технологий необходимо потому, что за последние 10 лет цены на дизельное топливо возросли почти в 6 раз, в то время как цена на зерно - в 3 раза, а при использовании новых технологий топлива расходуется в 2-3 раза меньше, чем при традиционной. В Центрально-Черноземной зоне под зерновые отводится более половины пахотных земель, при этом свыше 56% площадей расположены на склонах, превышающих один градус. Это обуславливает значительный сток паводковых и ливневых вод в овраги и балки, а вместе с ними смыв верхнего плодородного слоя почвы и внесенных традиционным (разбросным) способом удобрений [1].

Поэтому большое народнохозяйственное значение приобретает выбор оптимального способа противоэрозионной обработки почвы, которая в этих условиях должна способствовать окультуриванию пахотного горизонта, обеспечивать интенсивное формирование корневой и надземной массы растений, предупреждать разрушение почвы талыми и ливневыми водами.

Цель исследований - снижение затрат на производство и повышение урожайности зерновых культур за счет совершенствования технологического процесса прямого посева на склоновых почвах.

Объект исследований - технологический процесс посева зерновых культур на склонах.

Предмет исследований - закономерности формирования борозды и размещения в ней семян одновременно с удобрениями посевной секцией на базе стрельчатой лапы.

Научная новизна заключается в разработке:

способа посева зерновых культур с одновременным внесением удобрений на склоновых почвах (патент России № 2 350 064), отличающегося тем, что формируется борозда в виде трапеции, в углы, образованные боковыми сторонами и меньшим основанием, равном ширине междурядья, укладываются семена вместе со стартовой дозой удобрений, а между рядками семян ниже уровня посева вносится основная доза;

технического решения по реализации способа в виде посевной секции зернотуковой сеялки (патент России № 2 415 539), включающего стойку, дисковый нож, комбинированный сошник на базе стрельчатой лапы, катки-ограничители и прикатывающий каток;

аналитической модели взаимодействия элементов комбинированного сошника с почвой, образующих в ней борозду трапециевидной формы, учитывающей конструктивные и технологические параметры посевной секции;

аналитической модели движения зерна по семятукопроводу, включающего наклонный, вертикальный, дугообразный участки, и за его пределами в подлаповом пространстве.

Практическая значимость. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке перспективных технических средств для посева зерновых культур с одновременным внесением удобрений на склоновых почвах, а также в методике инженерного расчета основных конструктивно-технологических параметров посевной секции зернотуковой сеялки.

Методика исследований. Теоретические исследования процесса взаимодействия плоскорежущей стрельчатой лапы с почвой, движения зерна по семятукопроводу и за его пределами проводили на основе математического моделирования. Экспериментальные исследования формирования борозды для размещения двух рядков семян со стартовой дозой удобрений проводили на опытном образце в почвенном канале и полях ГНУ БелНИИСХ РАСХН. Агроэкономическую эффективность посева зерновых на склоновых почвах определяли с использованием результатов полевых опытов. Данные экспериментальных исследований обрабатывали статистическими методами.

Реализация результатов исследований. Работа выполнялась в соответствии с заданием по гранту Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере на тему: «Разработка, изготовление и внедрение зернотуковой сеялки прямого сева». Отдельные результаты исследований используются в дипломном проектировании студентами инженерных факультетов Белгородской ГСХА и Воронежского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались на конференциях в Белгородской ГСХА (2007-2010 г.), Воронежском ГАУ (2007-2008 г.), Алтайском ГАУ (2011 г.), Мичуринском ГАУ (2010 г.), Харьковском НТУСХ (2009 г.).

На защиту выносятся:

- способ посева зерновых культур на склоновых почвах с одновременным внесением минеральных удобрений;

- конструктивно-технологическая схема посевной секции зернотуковой сеялки на базе стрельчатой лапы, обеспечивающая реализацию предложенного способа;

- аналитическая модель взаимодействия конструктивных элементов комбинированного сошника на базе стрельчатой лапы с почвой, формирующих в ней борозду с заданными параметрами для размещения двух рядков семян одновременно с удобрениями;

- аналитическая модель движения зерна по семятукопроводу и за его пределами в подлаповом пространстве;

- конструктивно-технологические параметры разрабатываемой посевной секции.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ и 5 патентов России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка, включающего 157 наименований, из них 3 на иностранных языках. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, включает 8 таблиц, 43 рисунка и 21 приложение.

Ниже приводятся условные обозначения основных величин: а - угол естественного откоса почвы, Вм - ширина междурядья, м;

к0 - высота слоя почвы с ненарушенной структурой, это же и расстояние между лапой и посевным ложем, м; М* - глубина обработки почвы, м; Нп - глубина посева, м;

Шлапмзг. - ширина лапа, в месте ее верхнего изгиба, м; Ь - суммарная длина борозд на 1 га, м; Рскл. - угол склона поля, Шлап - ширина лапы, м;

А - величина перекрытия смежных проходов, м; флап. ~ угол раствора стрельчатой лапы, У лап. - угол атаки стрельчатой лапы,

1См, 1тук. - соответственно длина сечения семятукопроводов и тукопро-вода, м;

Рлап. - угол раствора заготовки стрельчатой лапы, Итук. ~ высота семятукопровода, м;

ктук. ~ длина вертикальной части семятукопровода, м;

Штук - ширина семятукопровода, м;

8тук. - толщина стенки семятукопровода, м;

Я - радиус кривизны нижнего конца семятукопровода, м;

хтук. - ширина открытой части семятукопровода, м;

«с*. - угол схода зерновки,

у о - скорость движения зерновки до зоны I (от высевающего аппарата до семятукопровода), м/с;

1г.у. - длина гофрированного участка семятукопровода, м;

g - ускорение свободного падения, м/с ;

а г.у. - угол наклона касательной к рабочей поверхности гофрированного участка, рад;

V,, - скорость схода зерновки с желобка катушки высевающего аппарата, м/с;

/гу. - коэффициент трения зерновки о стенки гофрированного участка семятукопровода;

о-ж ~ угол наклона касательной к рабочей поверхности желобка катушки, рад;

у01 - скорость входа зерновки в зону I семятукопровода, м/с;

у02 - скорость входа зерновки в зону II семятукопровода, м/с;

- скорость схода зерновки с нижнего конца семятукопровода, м/с;

^ - время движения зерновки, с;

М- нормальная реакция поверхности, Н;

/- коэффициент трения зерновки о стенки семятукопровода;

I - дальность полета зерновки после ее схода с нижнего конца семятукопровода, м;

/г/7 - расстояние между нижним концом семятукопровода и посевным ложем, м;

Ис - расстояние от лапы до конца семятукопровода, м;

хп - высота подъема почвы лапой, м;

с - величина подрезания почвы в горизонтальном направлении, м; Р - сила давления уплотнителя на почву, м.

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Биологические особенности и технологии возделывания зерновых на склоновых почвах

Среди полевых культур наибольшее значение имеют зерновые культуры, основной продукт которых — зерно. В мировом земледелии они занимают ведущее место и имеют важнейшее значение для населения земного шара, что связано с их большой ценностью и разнообразным применением. Зерно содержит необходимые питательные вещества — белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные вещества. Его широко используют в хлебопечении. Зерно служит сырьем для кондитерской, крахмалопаточной, декстриновой, спиртовой и пивоваренной промышленности. Зерновые культуры используют в животноводстве в качестве концентрированного корма в виде зерна, комбикормов и отрубей (отходы переработки зерна). Солому и мякину (полову) также применяют для кормления животных.

Увеличением производства зерна решается проблема обеспечения населения разнообразными продуктами питания, повышается продуктивность животноводства, создается необходимый государственный резерв зерна и обеспечивается продовольственная безопасность страны [1].

По морфологическим особенностям и характеру возделывания зерновые культуры делятся на зерновые хлеба первой группы (пшеница озимая и яровая, рожь озимая и яровая, ячмень озимый и яровой, овес), зерновые хлеба второй группы (кукуруза, пр�