автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии заделки семян в почву и обоснование конструкции заделывающего рабочего органа

На правах рукописи

БОКОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИСЛАВОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН В ПОЧВУ И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗАДЕЛЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

Специальности:

05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2004

Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Ивженко Станислав Андреевич

кандидат технических наук, доцент Плешков Евгений Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Емелин Борис Николаевич

доктор технических наук, профессор Симдянкин Аркадий Анатольевич

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-востока (г. Саратов)

Защита состоится 28 октября 2004 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, д. 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н. П. Волосевич

2071

9,11 ^30

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур является основной целью при решении большинства задач, связанных с усовершенствованием технологических процессов и рабочих органов сельскохозяйственных машин. Одним из важнейших этапов возделывания сельскохозяйственных культур является посев семян. Посев должен обеспечить наиболее благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего развития растений, что способствует увеличению полевой всхожести и урожайности сельскохозяйственных культур. Эти условия создаются при правильном определением сроков посева, нормы высева, площади питания растений и технологии заделки семян в почву. Заделка семян в почву является заключительной стадией посева, при которой происходит непосредственное воздействие на почву - среду нахождения семян с целью изменить ее свойства и тем самым создать условия для прорастания семян.

Для осуществления заделки семян в почву применяются различные заделывающие рабочие органы - сошники. Применяемые в нашей стране на рядовых сеялках двухдисковые, анкерные, кипевидные и др. сошники создают недостаточно благоприятные условия для прорастания семян и неудовлетворительно работают в условиях отечественного земледелия. Это приводит к снижению полевой всхожести семян и урожайности растений.

В связи с этим актуальной является проблема совершенствования технологии заделки семян и конструкций заделывающих рабочих органов, направленного на улучшение условий прорастания семян и работоспособности рабочих органов. Решение данной проблемы будет способствовать повышению урожайности сельскохозяйственных культур и улучшению экономических показателей сельскохозяйственного производства.

Цель работы. Повышение эффективности посева путем совершенствования технологии заделки семян в почву с использованием новой конструкции заделывающего рабочего органа.

Объект исследований. Технологический процесс заделки семян в почву с использованием новой конструкции заделывающего рабочего органа.

Методика исследований. Методика исследований включает в себя разработку теоретических положений работы заделывающего рабочего органа и экспериментальное их подтверждение в лабораторных и полевых условиях. Теоретические исследования проводились на основе известных законов и методов теоретической механики и математического анализа. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием методов теории вероятностей и математической статистики и методов многофакторного эксперимента.

Научная новизна. Получены аналитические зависимости для определения реакций почвы, действующих на сошник при работе, плотности дна борозды, образованной сошником, конструктивных параметров сошника и равномерности глубины его хода. Разработана новая конструктивно-технологическая схема сошника для

рос ' г !ЬНАЯ

ь 3 КА

I '>>1>Г

200 ¿рь

использования на рядовых сеялках типа С3-3,6 (патент РФ № 2224401).

Научные положения, выносимые на защиту:

- конструктивно-технологическая схема нового заделывающего рабочего органа;

- результаты теоретических исследований работы сошника и полученные аналитические зависимости для определения реакций почвы, действующих на сошник при работе, плотности дна борозды, образованной сошником, конструктивных параметров сошника и равномерности глубины его хода;

- результаты лабораторных исследований по определению плотности дна борозды, образованной сошником, оптимальных конструктивных параметров сошника, равномерности заделки семян по глубине;

- результаты полевых исследований экспериментального сошника по определению полевой всхожести семян, равномерности заделки семян по глубине и надежности работы сошника;

- результаты технико-экономической оценки экспериментальной сеялки.

Практическая значимость. Разработан новый заделывающий рабочий орган - сошник для использования на рядовых сеялках типа С3-3,6 , позволяющий повысить полевую всхожесть семян по сравнению с существующими сошниками.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований могут быть использованы научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и машиностроительными заводами при разработке заделывающих рабочих органов для сеялок. Производственный образец сошника испытан и внедрен в ООО «Куликовское - 1» Татищевского района Саратовской области.

Апробация. Основные положения диссертации доложены и одобрены на межрегиональной научной конференции молодых ученых и специалистов системы АПК Приволжского федерального округа: Вавиловские чтения - 2003 (г. Саратов, 25.11.2003 г.), на совещании работников сельского хозяйства Балашовского района Саратовской области и ученых СГАУ им. Н. И. Вавилова (г. Балашов, 29.01.2004 г.), на научно практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова» (2002-2004 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ общим объемом 3,33 печатных листов, из них лично автору принадлежат 0,8 печатных листов, в том числе 3 работы в центральной печати, отчет о НИР и описание патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 5 глав, выводы, библиографический список и приложения. Работа изложена на 171 стр. машинописного текста, содержит 13 таблиц, 58 рисунков и 11 приложений. Список литературы включает 107 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе «Обзор и анализ существующих технологий заделки семян в почву и конструкций заделывающих рабочих органов» приведено описание процесса посева и технологии заделки семян в почву, проанализировано влияние качества заделки семян на урожайность сельскохозяйственных культур, представлен обзор существующих технологий заделки семян в почву и заделывающих рабочих органов и анализ их с точки зрения обеспечения наиболее благоприятных условий для прорастания семян и работоспособности самих рабочих органов. Установлено, что для обеспечения наиболее благоприятных условий прорастания семян, их нужно укладывать в борозду с уплотненным дном и закрывать сверху рыхлой почвой. Уплотнение дна борозды вызывает подток влаги и питательных веществ к семенам и, следовательно, увеличивает их всхожесть. Рыхлый верхний слой над семенами в борозде не позволяет влаге испаряться и, вместе с тем, обеспечивает приток воздуха к семенам, что также благоприятно сказывается на их прорастании. Уплотнение дна борозды особенно необходимо для засушливых районов Среднего Поволжья, в том числе Саратовской области. Почвы Саратовской области в основном составляют обыкновенные и южные черноземы, плотность скелета которых в естественном сложении 0,98... 1,26 г/см3. При этом плотность скелета почвы, подготовленной к посеву, 0,98... 1 г/см3. Такая плотность недостаточна для хорошего прорастания семян.

Проведенный анализ существующих технологий заделки семян в почву и конструкций заделывающих рабочих органов показал, что существующие рабочие органы обеспечивают недостаточно благоприятные условия для прорастания семян и неудовлетворительно работают в условиях отечественного земледелия. Так, дисковые сошники не уплотняют дно борозды и неравномерно заделывают семена по глубине, наральниковые сошники забиваются растительными остатками, комбинированные сошники сложны по конструкции. Отсюда вытекает необходимость совершенствования заделывающих рабочих органов с целью обеспечения ими благоприятных условий для прорастания семян и повышения их работоспособности.

Общими вопросами посева занимались: Беляев Е. А., Бузенков Г. М., Ив-женко С. А., Любушко Н. И., Ма С. А., Семенов А. Н., Устинов А. Н., Хоменко М.С., Чичкин В. П. и др. Физическими и физико-механическими свойствами почвы занимались: Бабков В. Ф., Бахтин П. У., Ревут И. Б. и др. Исследованием влияния качества заделки семян в почву на урожай занимались: Баранов С. А., Волков С. А., Касаева К. А., Сулейменов М. К. и др. Исследованием влияния плотности почвы на полевую всхожесть семян занимались: Атаманкж А. К., Ермилов Г. Б., Иванов П. К., Канареке А., Крашенинников Н. Н., Ламан Н. А., Мичурин Б. И., Рохлин А. С., Скользаева М. А., Третьяков Н. Н, Фогель В. Т., Шевлягин А. И. и др. Исследованием конструкций сошников занимались: - дисковых: Бурлаков В. К., Трофимченко Ю. И., Филиппов Э. В., Хорунженко В. Е. и др.; - наральниковых: Абашкин А. С., Гниломедов В. Г., Каскулов М. X., Пахарь П. И., Пешков В. Н., Сахацкий И. И. и др.; - комбинированных: Амирханов М. К., Аниферов Ф. Е., Беднов А. И., Гайнанов

X. С., Демидов Г. К., Муртазин Г. Р., Сорока Г. А., Юдкин В. В. и др.

Исходя из результатов анализа, и в соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. На основе обзора литературных источников обосновать с агротехнической точки зрения новую технологию заделки семян.

2. Теоретически обосновать предлагаемый заделывающий рабочий орган, который бы максимально удовлетворял агротехническим требованиям и обеспечивал выполнение предлагаемой технологии.

3. Экспериментально исследовать в лабораторных и полевых условиях новую технологию заделки семян в почву и предлагаемый рабочий орган, исследовать надежность его работы.

4. Выполнить технико-экономическую оценку новой технологии и заделывающего рабочего органа.

Во второй главе «Теоретическое обоснование предложенной технологии заделки семян в почву и предлагаемой конструкции заделывающего рабочего органа» разработана новая технология заделки семян в почву и конструкция заделывающего рабочего органа, проведены теоретические исследования по вопросу работы сошника и взаимодействия его с почвой, получены аналитические зависимости для определения реакций почвы, действующих на сошник при работе, плотности дна борозды, образованной сошником, конструктивных параметров сошника и равномерности глубины его хода.

На основе проведенного анализа существующих технологий заделки семян в почву нами предлагается новая технология заделки семян, включающая в себя образование в почве борозды клиновидной формы с уплотненными дном и стенками, укладку семян на дно борозды и закрытие семян сверху рыхлой почвой. Борозда клиновидной формы выполняется путем смятия почвы на определенную глубину так, что образуется уплотненное дно, имеющее необходимую ширину для хорошего контакта семян с почвой и уплотненные стенки, наклоненные под определенным углом к дну борозды.

Уплотнение дна борозды вызывает подток влаги и питательных веществ к семенам, что увеличивает их всхожесть. Уплотнение стенок борозды не позволяет почве преждевременно осыпаться и закрывать дно борозды. Закрытие семян сверху рыхлой почвой препятствует испарению влаги и, вместе с тем, обеспечивает приток воздуха к семенам, что также благоприятно сказывается на их прорастании.

Для осуществления предложенной технологии разработан заделывающий рабочий орган - сошник (патент РФ №2224401) (рис. 1).

ч

Рис 1 Схема конструкции и работы сошника

Сошник состоит из бороздообразующего диска 1, который по периферии имеет клинообразную форму с усеченным клином. Бороздообразующий диск 1 шарнирно установлен на оси 2 рамки 3 и прижимается к почве штангой 4 с помощью нажимной пружины 5. Штанга 4 установлена на поводке 6, который шарнирно крепится к раме сеялки. Сзади бороздообразующего диска 1 на рамке 3 смонтирован направитель семян 7, имеющий в поперечном сечении эллипсовидную форму с большой осью эллипса, параллельной направлению движения сошника. В направитель семян 7 входит семяпровод 8. Направитель семян 7 в нижней передней части переходит в двусторонний чистик 9. Внутри направителя семян 7 смонтирован запорный клапан 10, установленный шарнирно на оси кронштейна 11 и имеющий смещенный центр тяжести относительно этой оси. За направителем семян 7 на рамке 3 установлен загортач 12.

Сошник работает следующим образом. Бороздообразующий диск 1 перекатывается с помощью поводка 6 и вдавливается в почву под действием нажимной пружины 5, установленной на штанге 4, образуя борозду с уплотненными дном и стенками. На уплотненное дно борозды из направителя семян 7 поступают семена, которые укладываются вдоль борозды и закрываются рыхлой почвой с помощью загортача 12. Запорный клапан 10 препятствует попаданию почвы внутрь направителя семян при переводе сошника из транспортного положения в рабочее.

Бороздообразующий диск имеет цилиндрическую часть радиуса г, и шириной и коническую часть с углом конусности а, высотой Ик и шириной Ьп (рис.

2). При качении по почве диск действует подобно катку, образуя борозду глубиной И0 за счет смятия почвы, которая при этом испытывает деформацию сжатия. Диск перекатывается на глубине И0 (к0 = кк) под действием тягового усилия Р, а заглубляется под действием вертикальной силы <7 (рис. 3).

2 Схема бороздообразующего диска

Рис.

Рис 3 Схема взаимодействия диска и почвы

При этом на него со стороны почвы действуют реакция Я. Принимая систему координат х о у, спроецируем реакцию на оси х и у: на ось у

- +2/?2у

на ось х

Чх >

(О (2)

где Я1х , ИХу - составляющие реакции на цилиндрической части,

й2х, /?2у ~ составляющие реакции на конической части. Для определения значений реакций и Я1у М. Н. Летошневым предложе-

ны следующие соотношения:

2

(3)

(4)

где д - коэффициент объемного смятия почвы, Н/м .

Значение вертикальной реакции Я1у М. Н. Летошнев определил, приближенно решая интеграл (рис. 4):

Л^^й^А, (5)

о

где х и И - координаты точки обода диска.

Для дальнейшего расчета необходимо уточнить значение реакции R]y Для этого представим:

h = h0-rl+ri eos©,* = r¡ sin© . Решая интеграл (5), получим:

R\y =

<7 Vi

(0о -sin6>0 cos@0),

(6) (7)

где ©о - угол охвата обода диска почвой. Элементарная нормальная реакция:

dRx = qht\dS, где dS - элемент длины обода. Представим:

S = 2rx sin— = J2t\Jl% -h . 2

Интегрируя выражение (8), получим:

(8)

(9) (10)

Сравнивая выражения (4), (7), (10) приходим к выводу, что вертикальная реакция R|y, вычисленная по выражению (4), будет несколько больше чем в действительности.

На коническую часть диска помимо нормальной реакции N действует сила трения ^т-р (рис. 5), поэтому общая реакция будет:

„ .г • Л^ш/а +ф) Л2 = Ntg(pcosa + Л^Бша =-1-- ,

СО$(р

где ф - угол трения почвы о диск.

(П)

Рис. 4 Схема сил, действующих на цилиндрическую часть диска

Рис 5 Схема сил, действующих на коническую часть диска

Представим коническую часть диска, состоящей из бесконечно большого

числа цилиндрических дисков шириной <1Ь, на каждый из которых действует элементарная нормальная реакция, определяемая по выражению (10). Тогда элементарная реакция йК2, действующая на элементе с#> ширины конической части, согласно (10) и (11):

3 со $ср

где

h =-; r = rl-h0+- .

tga tga

Проинтегрировав выражение (12), получим:

+ 3h> -Ъг?)-

(12) (13)

R, =

Л .

72

q sin a(tga + /)

-3^,-Ao/ln

A-1

P-+1

(14)

где /- коэффициент трения почвы о диск. Для практических расчетов можно принять с достаточной степенью точности, что

Исходя из (3), элементарная горизонтальная реакция на конической части

диска:

,D h sm(a+<p) z cos<p

(15)

Проинтегрировав выражение (15), получим:

An3

R2x =sma(tga+f)q-f.

о

Подставляя полученные значения реакций Rly, R2y, R]X, R2xb (1) и (2), полу-

(16)

чим:

Rx=qhv

2\

h0h ,Ал

-2-1- + sm a (f + tgafz-

(17)

2л/2

+ЗАо2 ЦГ1 - Ль/ 1п

Ч ч

1-5--1

1+1 ¿0

(18)

/У

Давление, оказываемое бороздообразующим диском на дно борозды, определяется по формуле:

-

Л,

г Ь,10 Щг^тз 2 ЬуГ^х 9 где Iо - длина площадки смятия, м (рис. 6). Плотность почвы на дне борозды:

У

Р=-

+ 1

(19)

(20)

где у - удельный вес твердой фазы почвы, кг/м , е - коэффициент пористости почвы.

Для определения коэффициента пористости при давлениир В. Ф. Бабковым предложена зависимость:

е=еа~—1п—£-2-, (21)

В1 9,8 10

где р - давление, Па, е0 - коэффициент пористости при нагрузке 9,8 • 104 Па, В] - степень изменения коэффициента пористости при нагрузке. Подставив (19) в (21), а (21) в (20), получим:

Г*

В]([+е0)-\п

/ чК 4 1,1 105

(22)

Процесс качения будет осуществляться в том случае, если момент сопротивления при качении меньше, чем момент сопротивления при скольжении т. е.:

(23)

где Q - нагрузка на подшипник, (1 - диаметр внутреннего кольца подшипника,/, - приведенный коэффициент трения в подшипнике.

Приняв С>=111 и подставив значения и Я1х из (10) и (3) в (23), выразим диаметр диска:

2г,>

2 АС+ — Ио + 32 *

8 1024

Г

(24;

где К = /п-

Условие (24) есть условие перекатывания диска на глубине Ь0. Однако диск не должен также сгруживать почвенные комки, находящиеся на поверхности почвы. Следовательно, для нормальной работы необходимо защемление почвенных комков, т. е. должно соблюдаться условие:

Х><р\+<р2, (25)

где Я - угол защемления, ц>\ - угол трения комка о диск, (р2 - угол трения комка о почву (внутреннее трение) (рис. 7).

в.1

Кб/ )

Рис 6 Определение давления, оказываемого ободом диска на дно борозды

Рис 7 Схема взаимодействия бороздо-образующего диска и почвенного комка

Из рис. 7 следует, что:

АВ = Иъ + гк + гк собЯ = гх - ^ собЯ .

(26)

где гк - радиус почвенного комка, м. Тогда, согласно условию (25):

2Г] > 2-

(27)

Л+Гк(}+™Ч<Р\+<Р2))

1 - СОБ^, + (р2 )

По исследованиям П. У. Бахтина коэффициент трения почвы по стали для обыкновенного чернозема составляет при влажности 16...25% - 0,62...0,89, а коэффициент внутреннего трения 0,5...0,6. Для минимальных значений коэффициентов трения и радиуса комка гк = 0,5см по выражениям (24) и (27) минимальный диаметр диска составит 0,29 м.

Ширина обода бороздообразующего диска определяет ширину дна борозды, на которую будут укладываться семена. Ширина дна борозды должна быть дос-

таточной для укладки семян, поданных высевающим аппаратом, и хорошего контакта их с уплотненной почвой. Для этого необходимо, чтобы ширина обода была больше длины укладываемого семени т. е.:

6,>/. (28)

Исходя из размеров семян высеваемых культур, принимаем Ь]=0,01 м.

Угол конусности конической части бороздообразующего диска определяет угол наклона стенок борозды. Стенки борозды не должны преждевременно осыпаться, что приведет к закрытию уплотненного дна и укладке семян на рыхлый слой почвы. Мерой сопротивления перемещению почвенных частиц в связной почве служит коэффициент сдвига:

Л=-, (29)

а

где г - касательное напряжение, Па, а—нормальное напряжение, Па.

Согласно исследованиям П. У. Бахтина а и т связаны между сбой прямолинейной зависимостью:

т=*,сг + *2) (30)

где к\ и к2 - коэффициенты, зависящие от влажности почвы.

Нормальное давление на стенку борозды определяется, исходя из выражений (11) и (14):

СОБр

сг -— - . -

5 5$1п(а +<р)

где N - нормальная реакция стенки борозды, Н, 5 - площадь действия реакции N. м2.

Площадь 5 определяется площадью трапеции АВСЭ (рис. 8). Здесь ААОР=£@п - угол контакта обода диска с почвой, АМ= Ьо - глубина хода диска. Поверхность АЕИ - поверхность контакта конической части диска с почвой стенки борозды. Точка Ь - точка приложения равнодействующей нормальных реакций

Я,

почвы N. Угол ¿РО^ \г=2АРОх1, где /.Р(\I = агсБШ-^- - угол отклонения точки Ь.

К2

Выразив площадь трапеции АВСО и подставив (31) в (30), а (30) в (29), после совершения преобразований, получим:

-+ г1Цк2(гI -г2)~72$ соь2а(Г] + г2)

дьта-к

(32)

где к = +3/г02 - Зг,2)-3^-й0/ 1п

-3-+1

Г, = Л -

К 1,2

На частицу почвы, находящуюся на стенке борозды, действует сила тяжести <7, сила сопротивления сдвигу Т и нормальная реакция N (рис. 9).

Рис 8 Схема к определению площади действия реакции N на бороздообразующий диск

Рис 9 Схема сил, действующих на частицу почвы, находящуюся на стенке борозды

Тогда, исходя из условия равновесия: \Т-Ссоьа= 0 \Щс-всо<>а=0

К, п» „ овта-Л-сова =0о/с = с#а . (33)

Подставляя выражение (32) в (33), получим квадратное уравнение для tg а:

Ъга

д2к*

к2Ш2}$(Г2 + г2\к2(Л -г2/ -72/^г,2-г*)} ^

д2кв

(34)

= 0

Так, для черноземов при влажности 20...25% из исследований П. У. Бахтина коэффициенты к1=0,5; к2=24500 Па. При глубине хода Ь0=0,06 м и д=106 Н/м3 определяем а»13 °.

Изменение глубины хода сошника во время работы происходит в результате изменения внешних воздействий на него. При движении сошника на него действуют следующие силы (рис. 10): в - сила тяжести, Н; Ях, Яу - вертикальная и горизонтальная реакции почвы, Н; - сила пружины, Н. Обозначим: /, /<-, - расстояния от оси подвеса до точек приложения сил, м; Я - высота подвеса сошника, м; /г - глубина хода сошника, м \ <р - угол отклонения поводка от вертикали. Как видно из рис. 10:

И = 1со$(р-Н + гх. (35)

При работе сошник будет испытывать внешние воздействия в виде изменения реакций почвы Ях и Яу, зависящих от твердости почвы, определяемой коэффициентом объемного смятия почвы q. Изменение коэффициента д вызовет колебание сошника относительно некоторого положения равновесия. Тогда, уравнение колебаний сошника:

Je = -Gla sin (p + Ryl sin <p + Rxl eos y - QIq ,

где момент инерции сошника относительно оси подвеса, кг м , е - угловое ускорение сошника, с"2.

(36)

Рис 10 Схема сил, действующих на сошник 1 - бороздообразующий диск, 2 - направитель семян; 3 - поводок; 4 - нажимная штанга с пружиной

Представим <р = <р0 + A ip, где <р0 - угол, заключенный между вертикалью и линией поводка в равновесном положении; А<р - отклонение сошника от положения равновесия. Принимаем, из-за малости А<р, cos Аср=1; sin Aq>= А<р.

Подставляя <р в (36), получим:

Je = -G/g sin(<p0 + A<p)+(R°y+ ARyjy

x / sin(^>0 + Aq>)+ (Rx + ARx) cos(<p0 +A<p)~ (37)

~(QO+AQ)Q,

где R°x, R°y, Qo - значения сил в равновесном положении, ARy, ARX AQ - их изменения.

Представим:

ARr =

dRr

д<р

А<р-

2

<

dt' 8R.

_ d¿<p _ d Е~ <2 " dt

dep dq) d2(p Гdq 2

<dq dt) l dt, dq dt2

dq

Aq ; ARy =

8R,

dtp

Aq> +

dR,

Qq

(38)

Aq; AQ = l0A(p-k„, (39)

где к„ - коэффициент жесткости пружины, Н/м.

Подставив выражения (38), (39) в (37) и решив полученное дифференциальное уравнение, получим:

при Е<О,

А<р = -

А<р =

Djjq' Djjq'

sin

И

Ад

D

2 Е

1,5

-е

D

Е

(40)

(41)

при £>0,

где q' = — - скорость изменения коэффициента q по времени, Н/(м3с), dt

Е = -G/g cos^)0 + Rylcos^?0 - R^lsin^0 - kníq +

dR,

/sin^)0 +

dR,

l eos(p0 ;

D-

dR,

5q

l sin (p0 +

dRY

8q

l cos<p0.

Преобразовав выражение (35), получим:

h = h0-A<p^l2-(K+H-rf,

(42)

где h0 - глубина хода сошника в равновесном положении,

Как видно из зависимостей, к конструктивным параметрам непосредственно сошника (без учета подвески), влияющим на изменение глубины его хода, относятся: радиус Г\, угол конусности а и ширина цилиндрической части Ь, бороз-дообразующего диска. Эти параметры оптимизируются в соответствии с требованиями равномерности заделки семян.

Усилие сжатия пружины, необходимое для заглубления сошника на глубину ho, определяется из условия статического равновесия:

Rpsin<p0 +/?°/cos^0 -GIq sin^0

lr

= Qnp +Д<Ро1ок„,

(43)

где (Зщ - усилие предварительного сжатия пружины, Н, Дср0 - начальный угол отклонения поводка.

Максимальный угол отклонения поводка:

й> ~Опр

¿<Piпах =А<р+А<р0 =Аф+-

ЬК

(44)

Из зависимости (44) видно, что с возрастанием 0,ф уменьшается Афтах. Т. о. чтобы уменьшить колебания сошника нужно увеличить усилие предварительного сжатия пружины.

Надежность работы сошника оценивается вероятностью безотказной работы:

Р«) = е~», (45)

где г - интервал времени, X - интенсивность отказов. И нестационарным коэффициентом готовности:

К^^К + ке-^', (46)

где К - стационарный коэффициент готовности, к=К-1 - стационарный коэффициент простоя, ц - интенсивность восстановлений. В третьей главе "Программа и методика экспериментальных исследований" приводится общая программа экспериментальных исследований , описание лабораторных установок, методика экспериментов и полевых испытаний.

Лабораторные исследования включали определение зависимости плотности дна борозды от глубины хода сошника и проверку ее соответствия опытным данным; определение оптимальных конструктивных параметров бороздообразующего диска сошника методом многофакторного эксперимента; определение зависимости равномерности глубины хода сошника от усилия предварительного сжатия нажимной пружины; определение зависимости липкости почвы от ее влажности. Лабораторные исследования проводились с использованием экспериментального сошника и почвенного канала, позволяющего воспроизвести процесс работы сошника; установки для определения липкости почвы; сушильного шкафа для сушки образцов почвы и специальных приспособлений. В опытах по определению плотности почвы использовалась супесь с содержанием глины 15 %, плотностью твердой фазы 2,5-103 кг/м3, коэффициентом объемного смятия почвы 106 Н/м3; по определению равномерности глубины хода сошника и липкости почвы - обыкновенный чернозем с плотностью твердой фазы 2,4-103 кг/м3, механическим составом: фракции 1...0,25 мм - 2 %, 0,25...0,05 мм - 13 %, 0,05...0,01 мм - 29 %, 0,01—0,005 мм - 8 %, 0,005...0,001 мм - 10 %, < 0,001 мм - 38 %, коэффициентом объемного смятия почвы 2106 Н/м3, влажностью 25 %.

Полевые исследования включали определение динамики всходов и полевой всхожести семян, заделанных экспериментальным и двухдисковым сошником; определение равномерности глубины заделки семян и определение надежности работы сошника. Посев производился сеялкой СЗП-3,6 в беспрессовом варианте.

В четвертой главе "Результаты и анализ экспериментальных исследований" изложены результаты проведенных в соответствии с разработанной методикой лабораторных и полевых исследований и дан их анализ.

Статистическая проверка полученных данных по определению плотности дна борозды позволяет сделать вывод о высокой степени соответствия опытных данных теоретическим предпосылкам. Опытные данные аппроксимипровались функцией р = 0,065 1п ЮОЬ + 1,293, 103 кг/м3; где Ь - глубина заделки семян, м (рис. 11). Дисперсия аппроксимации ст2ап = 0,000108. Дисперсия, характеризующая ошиб-

ку определения плотности Б2 = 0,0014. Т. к. сг2^ < Б2, то аппроксимирование удовлетворительно. Коэффициент корреляции между рядами аппроксимационных и теоретических значений гу1у2 = 0,99958711 (рис. 12).

Р. 1,44 103 к-г/и3

1,42 1,4 1,38

1,28

О 0,02 0,04 0,06

Рис. 11 Экспериментальные данные по плотности почвы дна борозды

1,36 1,34 1,32 1,3 1,28

О 0,02 0,04 0,06 0,08 _ И, и

^Ф-Ряд1 -*-Ряд2]

Рис 12 Аппроксимационная и теоретическая кривые плотности дна борозды Ряд 1 - аппроксимационная кривая Ряд 2 - теоретическая кривая

Т. о. можно сделать вывод, что опытные данные достаточно хорошо согласуются с теоретическими, а выражение (22) можно использовать для определения плотности почвы дна борозды, образованной сошником.

В качестве критерия оптимизации для определения оптимальных конструктивных параметров бороздообразующего диска сошника принято максимальное отклонение глубины хода сошника от положения равновесия. Получено следующее уравнение регрессии:

у = 0,005 - 0,02г, + 0,3^ + 0,0003а - 0,005/>,а . (47)

Анализ двумерных сечений полученного уравнения показал, что значение функции отклика растет с ростом факторов Ь1 и а (рис. 13), а рост фактора п приводит к уменьшению значений функции отклика (рис. 14, 15). Допустимое максимальное отклонения глубины заделки семян составляет 0,01 м. Это значение функции отклика ограничивает область оптимальных значений Ь) и а (рис. 13) (показано штриховкой).

40

35 30 25 20 15 10 5 0

Рис 13 Линии равного выхода поверхности

отклика в двумерном сечении при г, = 0,15

Ь„ м

0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005

■ я -1-й ■ 1

1 0 006

0 01

0 000

И 1 /

I

0,01 0,008

г 1 1

у* ' - -1 о,ом 1

О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 Рис Г5 Линии равного выхода

поверхности отклика г,,

в двумерном сечении при а = 15

О 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Г,, М

Рис 14 Линии равного выхода поверхности отклика в двумерном сечении при 1)1=0,01

С другой стороны рост радиуса диска Г) приводит к уменьшению значений функции отклика, но он ограничен по конструктивным соображениям (рис. 14, 15) (показано штриховкой). Исходя из этого, оптимальные значения факторов составляют Г] = 0,15 - 0,2 м, Ь| = 0,01-0,013 м,ос= 15- 18°.

Зависимость средних значений глубин от усилия предварительного сжатия пружины практически линейна (рис. 16), что делает возможным использовать уси-

0,4

лие предварительного сжатия пружины для установки равновесной глубины заделки семян. Так для заглубления сошника на 0,06 м необходимо усилие предварительного сжатия пружины С*пр = 527 Н, что составляет 0,11 м деформации пружины. Равномерность глубины заделки семян оценивалась коэффициентом вариации (рис. 17). Видно, что с увеличением усилия предварительного сжатия пружины равномерность заделки растет.

Максимальная липкость чернозема проявляется при абсолютной влажности 30-40 % (рис. 18) и составляет 1200-1500 Па (12-15 г/см ). Прекращение липкости наблюдается при влажности 12-14 %. Налипание почвы на обод диска будет происходить если липкость почвы больше сопротивления разрыва, которое составляет около 1000 Па. Тогда допустимое значение влажности чернозема при посеве составит 27 %, а оптимальное 20-25 %, что соответствует физической спелости чернозе-

ма. Поэтому, для исключения налипания почвы на сошник, посев необходимо проводить при достижении почвой физической спелости.

Рис 16 Зависимость средней глубины заделки семян от усилия предварительного сжатия пружины

Рис 17 Зависимость коэффициента вариации глубины заделки семян от усилия предварительного сжатия пружины

Исследования динамики всходов и полевой всхожести семян пшеницы показали, что всходы у семян, заделанных экспериментальным сошником, появляются на 2 дня раньше, чем у семян, заделанных двухдисковым сошником (рис. 19).

Исследование глубины заделки семян показало, что семена заделанные экспериментальным сошником размещаются в интервале 3...7 см, причем 82 % из них размещаются в интервале 4...6 см, в то время как семена, заделанные двухдисковым сошником размещаются в интервале 3...8 и 79 % из них находятся в интервале 4...7 см (рис. 20).

Средняя наработка на отказ составила 180 ч для экспериментального сошника и 108 ч для двухдискового сошника. Т. о. вероятность безотказной работы экспериментального сошника выше, чем двухдискового (рис. 21). Среднее время восстановления составило 0,5 ч для экспериментального сошника и 0,72 ч для двухдискового. Стационарный коэффициент готовности составил 0,997 для экспериментального сошника и 0,993 для двухдискового, что говорит о большей ремонтопригодности экспериментального сошника. Нестационарный коэффициент готовности

0 10 20 30 40 50 60 Рис 18 Зависимость липкости w %

чернозема от влажности

показывает большую вероятность работоспособного состояния экспериментального сошника по сравнению с двухдисковым (рис. 22).

О 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

11 12 13 14 16 1« 17 1« 1* 20 дпанм

-Ряд1 -Рчя2

глубина з«д«лки ммян, м

Рис 19 Динамика всходов семян пшеницы в зависимости от типа сошника

Ряд 1 - двухдисковый сошник Ряд 2 - экспериментальный сошник

K(t)

Рис 20 Равномерность глубины заделки семян

1

0,999 0,998 0,997 0,996 0,995 0,994 0,993 0,992 0,991 0,99

/

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Наработка t, ч

Рис 21 Вероятность безотказной работы сошника

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Наработка t, ч

Рис 22 Нестационарный коэффициент готовности сошника

1 - экспериментальный сошник

2 - двухдисковый сошник

В пятой главе "Технико-экономическая оценка использования новой технологии заделки семян в почву и предлагаемого заделывающего рабочего органа" определен годовой экономический эффект от использования сеялки с экспе-

риментальными сошниками по сравнению с базовой сеялкой С3-3,6 и рассчитан срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на замену сошников. Результаты расчетов отражены в выводах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В условиях Саратовской области, существующие заделывающие рабочие органы сеялок - сошники создают недостаточно благоприятные условия для прорастания семян и неудовлетворительно работают в условиях отечественного земледелия. Дисковые сошники не уплотняют дно борозды, на которое укладываются семена, наральниковые сошники забиваются растительными остатками, комбинированные сошники сложны по конструкции и неравномерно заделывают семена по глубине.

2. Для повышения полевой всхожести семян и надежности работы сошника разработана новая технология заделки семян в почву и конструкция заделывающего рабочего органа - сошника (патент РФ № 2224401), бороздообразующий орган которого выполнен в виде диска, имеющего по периферии клиновидную форму с усеченным клином. Такая форма диска позволяет уплотнять дно борозды и не забиваться растительными остатками при работе.

3. Проведенными теоретическими исследованиями работы нового сошника выражены зависимости:

- величины уплотнения дна борозды, образованной сошником, от глубины его хода и физико-механических свойств почвы, которая позволяет определить, что при глубине хода сошника 0,06 м и коэффициенте объемного смятия почвы 1,5...2-106 Н/м3 плотность дна борозды для чернозема составит 1,31... 1,34-103 кг/м3;

- конструктивных параметров бороздообразующего диска сошника: радиуса г\, ширины обода Ьи угла конусности клиновидной части а от свойств почвы и агротехнических требований посева. Определено, что радиус бороздообразующего диска, достаточный для осуществления процесса качения с защемлением почвенных комков, составляет 0,145 м, ширина обода диска, достаточная для размещения семян на дне борозды, составляет 0,01 м, угол конусности клиновидной части диска, обеспечивающий достаточное уплотнение стенок борозды для предотвращения осыпания с них почвы, составляет 13

- равномерности глубины хода сошника от конструктивных параметров бороздообразующего диска, подвески, физико-механических свойств почвы и режима работы сеялки.

4. Проведенными экспериментальными исследованиями установлено, что:

- плотность дна борозды, образованной сошником зависит от глубины его хода и подчиняется закономерности, полученной в теоретических исследованиях;

- оптимальные конструктивные параметры бороздообразующего диска сошника, обеспечивающие достаточную равномерность глубины его хода составляют: радиус - 0,15...0,2 м; ширина обода - 0,01...0,013 м; угол конусности клиновидной части - 15... 18

- усилие предварительного сжатия нажимной пружины влияет на величину заглубления сошника и на равномерность его хода по глубине. Для заглубления сошника на 0,06 м необходимо усилие предварительного сжатия нажимной пружины 527 Н;

- для предотвращения залипания сошника почвой посев необходимо проводить при влажности почвы 20...25 %.

5. Проведенные полевые исследования показали, что:

- полевая всхожесть семян, заделанных экспериментальным сошником на 9.. .11 % выше полевой всхожести семян, заделанных двухдисковым сошником;

- всходы на посевах экспериментальным сошником появляются на 2 дня раньше, чем на посевах двухдисковым сошником;

- 82 % семян, заделанных экспериментальным сошником, размещаются в интервале глубины 4...6 см, тогда как 79 % семян, заделанных двухдисковым сошником, размещаются в интервале 4...7 см;

- средняя наработка на отказ экспериментального сошника составила 180 ч, тогда как у двухдискового сошника - 108 ч, стационарный коэффициент готовности составил 0,997 для экспериментального сошника и 0,993 для двухдискового, что говорит о более надежной работе экспериментального сошника.

6. Урожайность на посевах экспериментальным сошником составила 20,2 ц/га, а двухдисковым 18,6 ц/га. При этом годовой экономический эффект от использования сеялки с экспериментальными сошниками составил 45055,15 руб/год, а срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на замену сошников равен 0,38 лет.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Ивженко С. А., Плешков Е. Н., Боков Д. В. и др. Проведение лабораторных и полевых испытаний и доведение опытного образца комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата типа «Конкорд» до эксплуатации на полях Саратовской области. Информационная карта к отчету о НИР № гос. рег. 01.20.0000840, инв. № 02.20 0306075, Саратов 2002. (2,5/0,3 п. л.)

2. Ивженко С. А., Боков Д. В. Новый способ заделки семян в почву. - И. л. № 43-2003 /Росинформресурс, Саратовский ЦНТИ. - Саратов: 2003. (0,1/0,05 п. л.)

3. Ивженко С. А., Боков Д. В. Новый сошник рядовой сеялки. - И. л. № 422003 /Росинформресурс, Саратовский ЦНТИ. - Саратов: 2003. (0,1/0,05 п. л.)

4. Боков Д. В. Совершенствование технологии заделки семян в почву. //Материалы межрегиональной научной конференции молодых ученых и специалистов системы АПК Приволжского федерального округа: Вавилов-ские чтения - 2003. - Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУим. Н. И. Вавилова», 2003. - С. 5-7. (0,1/0,1 п. л.)

5. Ивженко С. А., Плешков Е. Н., Боков Д. В. Совершенствование технологии посева //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. - №4. С. 7-8. (0,2/0,07 п. л.)

6. Ивженко С. А., Боков Д. В. Зависимость плотности почвы дна борозды от глубины хода сошника //Достижения науки и техники АПК. - 2004. - №3. -С. 36-37. (0,2/0,1 п. л.)

7. Боков Д. В. Реакция почвы на однодисковый катковый сошник //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2004. - №6. - С. 42. (0,13/0,13 п. л.)

8. Патент РФ № 2224401. Сошник. - Кл. А 01 с 7/20. - Ивженко С. А., Боков Д. В., Плешков Е. Н. - 2004. - Б. № 6.

Подписано в печать 21.09 04. Формат 60x84 '/16 Бумага офсетная Гарнитура Times Печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 962/922.

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова» 410600, Саратов, Театральная пл, 1.

РНБ Русский фонд

2006-4 2071

L¡ 1,1 l7J

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ЗАДЕЛ1СИ СЕМЯН В ПОЧВУ И КОНСТРУКЦИЙ ЗАДЕЛЫВАЮЩИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

1.1. Классификация существз^ощих способов посева

1.2. Классификация посевных машин. Технологический процесс посева

1.3. Анализ исследований по вопросу влияния качества заделки семян на урожай # 1.4. Классификация заделывающих рабочих органов

1.5. Анализ существующих технологий заделки семян в почву на основе имеющихся рабочих органов

1.6. Перспективы развития заделывающих рабочих органов

1.7. Цели и задачи исследований

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛОЖЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН В ПОЧВУ И ПРЕДЛАГАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ ЗАДЕЛЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

2.1. Предлагаемая технология заделки семян в почву. Устройство и работа предлагаемого заделывающего рабочего органа Ф 2.2. Определение реакций почвы, действующих на бороздообразующий диск, и плотности почвы, создаваемой диском на дне борозды

2.2.1. Определение реакций почвы, действующих на бороздообразующий диск

2.2.2. Определение плотности почвы на дне борозды

2.3. Обоснование конструктивных параметров бороздообразующего диска

2.3.1. Обоснование диаметра бороздообразующего диска

2.3.2. Обоснование ширины обода бороздообразующего диска

2.3.3. Обоснование высоты конической части бороздообразующего диска

2.3.4. Обоснование угла конусности конической части бороздообразующего диска

2.4. Определение устойчивости глубины хода сошника

2.5. Определение надежности работы сошника

2.6. Выводы по 2-й главе

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Общая программа экспериментальных исследований

3.2. Программа лабораторных исследований

3.2.1. Устройство и работа экспериментального рабочего органа — сошника

3.2.2. Устройство и работа почвенного канала. Общий вид лабораторной установки

3.2.3. Методика определения влияния глубины хода сошника на плотность дна борозды

3.2.4. Определение оптимальных конструктивных параметров бороздообразующего диска сошника методом многофакторного эксперимента

3.2.5. Методика определения равномерности глубины заделки семян

3.2.6. Методика определения липкости почвы

3.3. Программа полевых исследований

3.3.1. Устройство и работа экспериментальной сеялки

3.3.2. Методика определения динамики всходов и полевой всхожести семян

3.3.3. Методики определения равномерности глубины заделки семян

3.3.4. Методика определения надежности работы сошника

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Результаты лабораторных исследований

4.1.1. Результаты исследований по определению влияния глубины хода сошника на плотность дна борозды

4.1.2. Результаты определения оптимальных конструктивных параметров бороздообразующего диска сошника методом многофакторного эксперимента

4.1.3. Результаты исследований по определению равномерности глубины хода сошника

4.1.4. Результаты лабораторных исследований по определению липкости почвы

4.2. Результаты полевых исследований ,

4.2.1. Динамика всходов и полевая всхожесть семян

4.2.2. Равномерность глубины заделки семян

4.2.3. Надежность работы сошника

4.3. Выводы по 4-й главе

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН В ПОЧВУ И ПРЕДЛАГАЕМОГО ЗАДЕЛЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур является основной целью при решении большинства задач, связанных с усовершенствованием технологических процессов и рабочих органов сельскохозяйственных мапшн.Одним из важнейших этапов возделывания сельскохозяйственных культур является посев семян. Посев должен обеспечивать наиболее благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего развития растений, что увеличивает полевую всхожесть и урожайность. Эти условия создаются правильным определением сроков посева, нормы высева, площади питания растений и технологии заделки семян в почву [15, 16, 93, 102]. Заделка семян в почву это заключительная стадия при посеве. Здесь происходит непосредственное воздействие на почву - среду нахождения семян с целью изменить ее свойства и тем самым создать условия для прорастания семян.Для осуществления заделки семян в почву применяются различные заделывающие рабочие органы - сошники. Наибольшее распространение получили двухдисковые, анкерные, килевидные и лаповые сошники.Существующие сошники создают недостаточно благоприятные условия для прорастания семян и неудовлетворительно работают в условиях отечественного земледелия [17, 27, 42, 54, 63, 85, 91, 95, 103, 107].Т. о. актуальным является вопрос совершенствование технологии заделки семян и конструкции заделывающих рабочих органов, направленного на улучшение условий прорастания семян и работоспособности рабочих органов. Решение этого вопроса является важной задачей, имеющей научное и народнохозяйственное значение.Данная работа направлена на совершенствование технологии заделки семян в почву и обоснование конструкции нового заделывающего рабочего органа, обеспечивающего создание более благоприятных условий для прорастания семян и более работоспособного в условиях отечественного земледелия по сравнению с существующими рабочими органами.В работе проведен анализ существующих технологий заделки семян и конструкций заделывающих рабочих органов (глава 1) на основании которого разработана новая конструкция заделывающего рабочего органа (патент РФ № 2224401); проведены теоретические и экспериментальные исследования нового заделывающего рабочего органа (главы 2, 3, 4); определена экономическая эффективность его применения в сельском хозяйстве (глава 5).На основании проведенных исследований на защиту выносится конструктивно-технологическая схема нового заделывающего рабочего органа - сощни-ка (патент РФ № 2224401) и следующие положения диссертации: - результаты теоретических исследований работы сощника и полученные аналитические зависимости для определения реакций почвы, действующих на сошник при работе, плотности дна борозды, образованной сошником, конструктивных параметров сошника и равномерности глубины его хода; - результаты лабораторных исследований по определению плотности дна борозды, образованной сошником, оптимальных конструктивных параметров сошника, равномерности заделки семян по глубине; - результаты полевых исследований экспериментального сошника по определению полевой всхожести семян, равномерности заделки семян по глубине и надежности работы сошника; - результаты технико-экономической оценки экспериментальной сеялки.

6. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В условиях Саратовской области, существующие заделывающие рабочие органы сеялок - сошники создают недостаточно благоприятные условия для прорастания семян и неудовлетворительно работают в условиях отечественного земледелия. Дисковые сошники не уплотняют дно борозды, на которое укладываются семена, наральниковые сошники забиваются растительными остатками, комбинированные сошники сложны по конструкции и неравномерно заделывают семена по глубине.

2. Для повышения полевой всхожести семян и надежности работы сошника разработана новая технология заделки семян в почву и конструкция заделывающего рабочего органа - сошника (патент РФ № 2224401), бороздообразующий орган которого выполнен в виде диска, имеющего по периферии клиновидную форму с усеченным клином. Такая форма диска позволяет уплотнять дно борозды и не забиваться растительными остатками при работе.

3. Проведенными теоретическими исследованиями работы нового сошника выражены зависимости:

- величины уплотнения дна борозды, образованной сошником, от глубины его хода и физико-механических свойств почвы, которая позволяет определить, что при глубине хода сошника 0,06 м и коэффициенте объемного смятия почвы 1,5.2-106 Н/м3 плотность дна борозды для чернозема составит 1,311,34-103 кг/м3;

- конструктивных параметров бороздообразующего диска сошника: радиуса гь ширины обода Ъ\, угла конусности клиновидной части а от свойств почвы и агротехнических требований посева. Определено, что радиус бороздообразующего диска, достаточный для осуществления процесса качения с защемлением почвенных комков, составляет 0,145 м, ширина обода диска, достаточная для размещения семян на дне борозды, составляет 0,01 м, угол конусности клиновидной части диска, обеспечивающий достаточное уплотнение стенок борозды для предотвращения осыпания с них почвы, составляет 13°;

- равномерности глубины хода сошника от конструктивных параметров бороздообразующего диска, подвески, физико-механических свойств почвы и режима работы сеялки.

4. Проведенными экспериментальными исследованиями установлено, что:

- плотность дна борозды, образованной сошником зависит от глубины его хода и подчиняется закономерности, полученной в теоретических исследованиях;

- оптимальные конструктивные параметры бороздообразующего диска сошника, обеспечивающие достаточную равномерность глубины его хода составляют: радиус - 0,15.0,2 м; ширина обода - 0,01.0,013 м; угол конусности клиновидной части - 15. 18

- усилие предварительного сжатия нажимной пружины влияет на величину заглубления сошника и на равномерность его хода по глубине. Для заглубления сошника на 0,06 м необходимо усилие предварительного сжатия нажимной пружины 527 Н;

- для предотвращения залипания сошника почвой посев необходимо проводить при влажности почвы 20.25 %.

5. Проведенные полевые исследования показали, что:

- полевая всхожесть семян, заделанных экспериментальным сошником на 9. 11 % выше полевой всхожести семян, заделанных двухдисковым сошником;

- всходы на посевах экспериментальным сошником появляются на 2 дня раньше, чем на посевах двухдисковым сошником;

- 82 % семян, заделанных экспериментальным сошником, размещаются в интервале глубины 4.6 см, тогда как 79 % семян, заделанных двухдисковым сошником, размещаются в интервале 4.7 см;

- средняя наработка на отказ экспериментального сошника составила 180 ч, тогда как у двухдискового сошника - 108 ч, стационарный коэффициент готовности составил 0,997 для экспериментального сошника и 0,993 для двухдискового, что говорит о более надежной работе экспериментального сошника.

6. Урожайность на посевах экспериментальным сошником составила 20,2 ц/га, а двухдисковым 18,6 ц/га. При этом годовой экономический эффект от использования сеялки с экспериментальными сошниками составил 45055,15 руб/год, а срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на замену сошников равен 0,38 лет.

132

1. Абашкин А. С. Исследование анкерных сошников на повышенных скоростях. Авт. дисс. . к т. н. - Кишинев.: 1965. - 22 с.

2. Александровская JI. Н. Современные методы обеспечения безотказности технических систем. М.: Логос, 2001. - 208 с.

3. Аминов С. Обоснование параметров уплотнительного катка к предпосевному орудию для хлопководства. Авт. дисс. . к. т. н. - Янгиюль.: 1999. -19 с.

4. Амирханов М. К. Разработка и исследование универсального анкерно-дискового сошника зернотуковых сеялок очного посева. Авт. дисс. . к. т. н. -М.: 1994. - 18 с.

5. Андреев А. А. Вопросы кинематики перекатывания жесткого колеса с образованием колеи / Сборник трудов по земледельческой механике. М.: Сельхозгиз, 1956. - Т. 3. - С. 3-25.

6. А. с. СССР № 306806. Сошник. Кл. А 01 с 7/20. - Аниферов Ф. Е., Ши-питько А. П., Капорулин К. Н. - 1971. - Б. № 20.

7. А. с. СССР № 858608. Однодисковый сошник. Кл. А 01 с 7/20. - Набиев Т. С., Гайнанов X. С., Уримбаев О. К. - 1981. - Б. № 32.

8. А. с. СССР № 1250194. Двухдисковый сошник. Кл. А 01 с 7/20. - Сорока Г. А., Жаринов В. И., Иванов М. А., Кутепов А. П., Дзюба В. И., Шмат С.К. - 1986. -Б. №30.

9. Атаманюк А. К. Оптимальная плотность пахотного слоя черноземных почв Молдавии для зерновых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - В. 1. Теоретические вопросы обработки почв. - С. 157-163.

10. Бабков В. Ф., Безрук В. М. Основы грунтоведения и механики грунтов. -М.: Высшая школа, 1976. 328 с.

11. Баранов С. А. Научное обоснование глубины заделки семян яровых зерновых культур в условиях Правобережья Саратовской области. Авт. дисс. к. т. н.-М.: 1975.- 16 с.

12. Бахтин П. У. Исследование физико-механических и технологических свойств почв СССР. М.: Колос, 1969. - 271 с.

13. Беднов А. И. К вопросу механизации узкорядного посева. Дисс. . к. т. н. -Саратов.: 1954.- 108 с.

14. Беляев Е. А. Посевные машины. М.: Россельхозиздат, 1987. - 64 с.

15. Бузенков Г. М., Ма С. А. Машины для посева сельскохозяйственных культур. М.: Машиностроение, 1987. - 272 с.

16. Вадюнина А. Ф., Корчагина 3. А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.

17. Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. - 200 с.

18. Власов Н. С. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1979. - 396 с.

19. Волков С. А., Верещагин Ю. И. Технология возделывания и урожайность зерновых // Достижения науки и техники АПК. 2001. - №7. - С. 13-14.

20. Вопросы Сельскохозяйственной механики. Минск.: Урожай, 1964. - Т. 13. - 270 с.

21. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М.: Физматгиз, 1961.-784 с.

22. Гайнанов X. С. Подпочвенно-прессовый посев семян // Техника в сельскомхозяйстве. 1979. - №3. - С. 71-72.

23. Глотов А. П. Разработка и обоснование основных параметров сошниковой секции почвообрабатывающе-посевной машины. Авт. дисс. . к. т. н. -Оренбург.: 1998. - 18 с.

24. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1999. - 479 с.

25. Гниломедов В. Г. Исследование и совершенствование технологического процесса сеялок-культиваторов в условиях Среднего Поволжья. Дисс. . к. т. н. - Кинель.: 1981. - 226 с.

26. Горячкин В. П. Собрание сочинений в 3-х т. М.: Колос, 1965. - Т. 1. - 720 с.

27. Гусак А. А. Высшая математика. В 2-х т. Минск.: Тетрасистемс, 2001. - Т. 2. - 448 с.

28. Демидов Г. К. Сошники, вдавливающие семена в дно бороздки // Сб. н. тр / БСХА. Горки.: 1979. - В. 62. Повышение эффективности использования техники в с. х. - С. 45-47.

29. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. - 416 с.

30. Ермилов. Б. Полевая всхожесть семян и причины ее снижения. М.: Изд. МСХ РСФСР, 1960.-40 с.

31. Ероков М. Б. Исследование и обоснование режимов работы сошника зерновой сеялки в условиях повышенной влажности почвы. Авт. дисс. . к. т. н. - Нальчик.: 2000. - 18 с.

32. Желиговский В. А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии сельскохозяйственных материалов. Тбилиси: ГСХИ, 1960. - 148 с.

33. Завалишин Ф. С., Мацнев М. Г. Методы исследования по механизации с. х. производства. М.: Колос, 1982. - 231 с.

34. Зволинский В. Н., Любушко Н. И. Развитие конструкций зерновых сеялок прямого посева // Тракторы и с. х. машины. 2003. - №7. - С. 28-32.

35. Иванов П. К., Коробова П. И. Плотности почвы и плодородие. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. В. 1. Теоретические вопросы обработки почв. - С. 45-54.

36. Ивженко С. А. Механико-технологические основы совершенствования пневматического посева. Авт. дисс. д. т. н. - Челябинск: 1992. - 42 с.

37. Канареке А, Талер Р. К. К вопросу обеспечения растений влагой и воздухом при различном уплотнении почв // Почвоведение. 1962. - №5. -С. 106-113.

38. Карпенко А. Н. Сельскохозяйственные машины. М.: Агропромиздат, 1989.-526 с.

39. Касаева К. А. Глубина посева и реализация потенциала продуктивности основных колосовых культур // Обзорная информация / ВАСХНИЛ. М.: 1986. - №3. Экономика, земледелие и растениеводство: обзорная информация. - С. 12-16.

40. Каскулов М. X. К вопросу работы лапы-сошника для безрядкового посева // Труды / ВИСХОМ. М.: 1973. - В. 75. Исследование технологических процессов и рабочих органов посевных машин. - С. 94-101.

41. Кленин Н. И., Сакун Е. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы. М.: Колос, 1980. - 671 с.

42. Крашенинников Н. Н. Прикатывание почвы и урожай. М.: Сельхозиздат, 1963.- 119 с.

43. Ламан Н. А., Янушкевич Б. И., Хмурец К. И. Потенциал продуктивности хлебных злаков: технологические аспекты реализации. Минск.: 1987. -224 с.

44. Летошнев М. Н. Сельскохозяйственные машины. Л.: Сельхозгиз, 1955. -764 с.

45. Ли В. В. Обоснование технологии и параметров рабочих органов сеялки для посева зерновых культур по почвенной корке. Авт. дисс. . к. т. н. -Новосибирск.: 2000. - 20 с.

46. Ломакин С.Г., Ревякин Е. Л. Тенденции развития конструкций посевных машин в СССР и за рубежом // Обзорная информация / ЦНИИТЭИ В/О

47. Союзсельхозтехника". М.: 1975. - 120 с.

48. Лурье А. Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. -Л.: Колос, 1970. 376 с.

49. Лурье А. Б., Громбчевский А. А. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. Л.: Машиностроение, 1975. - 528 с.

50. Любушко Н. И., Сизова В. К., Зудилова Л. А. Состояние и тенденции развития зерновых сеялок: Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИ тракторо-сельхозмаш, 1988. - 50 с.

51. Любушко Н. И., Эволинский В. К. Зерновые сеялки на рубеже XXI века // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2001. - № 2. - С. 4-7.

52. Ма С. А. Технологические основы посева сельскохозяйственных культур и перспективы развития сеялок // Сб. н. тр. / ВИМ. М.: 1990. - Т. 124. Технологические и теоретические основы посева сельскохозяйственных культур. - С. 6-16.

53. Ма С. А. Стратегия развития механизации посева в XXI веке // Научные труды / ВИМ. М.: 2000. - Т. 131. Механизация обработки почвы, посева применения удобрений. - С. 6-8.

54. Мальмин Н.Г. Повышение эффективности использования зерновых сеялок. Дисс. . к. т. н. Тамбов.: 1995. - 231 с.

55. Машнев М. М., Краскрвский Е. Я., Лебедев П. А. Теория механизмов и машин и деталей машин. Л.: Машиостроение, 1980. - 512 с.

56. Мельников С. В., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях с. х. процессов. Л.: Колос, 1980. - 168 с.

57. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: 1982. - 115 с.

58. Методика (основные положения) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: ВНИИПИ, 1986. - 56 с.

59. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. Нормативно справочный материал. Ч. 1, 2. -М.: 1998.-470 с.

60. Мичурин Б. И. Связь содержания влаги с всасывающим давлением и плотностью почвы. JL: Гидрометеоиздат, 1968. - В. 1. Теоретические вопросы обработки почв. - С. 40-44.

61. Муртазин Г. Р. Разработка и обоснование параметров комбинированного рабочего органа для совмещения операций обработки почвы и посева семян. Дисс. . к. т. н. - Казань.: 1983. - 21 с.

62. Набатян М. П., Пологих Д. В. О показателях качества работы сеялок // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1980. - №3. - С. - 9-11.

63. Надежность технических систем: Справочник /Ю. К. Беляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и др.; под ред. И. А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.

64. Нормативно-справочный материал для экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: ЦНИИТЭИ, 1988. - 326 с.

65. Патент РФ, № 2177215. Секция сошников овощной сеялки. Кл. А 01 с 7/20. - Вишняков А. А, ВишняковА. С., ВишняковА. А. - 2001.

66. Пахарь П. И. Исследование технологического процесса заделки семян анкерными сошниками при работе на повышенных скоростях. Авт. дисс. . к. т. н . - Киев: 1966. - 18 с.

67. Пешков В. Н. Обоснование параметров рабочих органов подпочвенно-разбросного сев стерневой сеялки-культиватора / Экономическая эффективность почвозащитной технологии и комплекса противоэрозионной техники. Целиноград.: 1974. - С. 147-153.

68. Пискунов Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисление. В 2-х т.

69. М: Интеграл-Пресс, 2002. Т. 1, 2.

70. Полетаев А. ф. Основы теории сопротивления качению и тяги жесткого колеса по деформируемому основанию. М.: Машиностроение, 1971. - 68 с.

71. Растворова О. Г. Физика почв (Практическое руководство). JL: Изд-во Лен. ун-та, 1983. - 196 с.

72. Ревут И. Б. Вопросы теории обработки почвы. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - В. 1. Теоретические вопросы обработки почв. - С. 7-19.

73. Ревут И. Б. Физика почв. Л.: Колос, 1972. - 366 с

74. Рекубрацкий Г. М. Механизация посева сельскохозяйственных культур. -М.: ВАСХНИЛ, 1982. 68 с.

75. Рохлин А. С. О механике прорастания семян в почве // Труды / ВИМ. М.: 1970.-Т. 52.-С. 92-99.

76. Саакян С. С. Взаимодействие ведомого колеса и почвы. Ереван, Изд. МСХ Армении, 1959. - 240 с.

77. Саакян С. С. Сельскохозяйственные машины. М.: Сельхозгиз, 1962. - 28 с.

78. Сахацкий И. И. Исследование подпочвенно-разбросного посева зерновых культур скоростными агрегатами. Авт. дисс. . к. т. н. - Чел.: 1970. - 38 с.

79. Семенов А. Н. Зерновые сеялки. М.: Машгиз, 1959. - 320 с.

80. Сидоренко Ю. Я., Мусатов А. Г. .Какая сеялка лучше? // Земледелие. -1997. -№4.-С. 22-23.

81. Синеоков Г. Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроние, 1977. - 328 с.

82. Скользаева М. А. Прикатывание как агротехнический прием повышения урожайности яровых культур в Ростовской области. Авт. дисс. . к. с. н. -Воронеж: 1958. - 18 с.

83. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1964. - Т. 3. - 836 с.

84. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1967. Т. 1,2.

85. Сулейменов М. К., Адилов К. А., Белозеров В. П. Значение глубины заделки семян при посеве сеялкой-культиватором // Труды / ВИСХОМ. М.: 1973. - В. 5. Исследование технологических процессов и рабочих органов посевных машин. - С. 48-52.

86. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1998. -416 с.

87. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин / Под ред. Босого Е. С. М.: Машиностроение, 1978. - 568 с.

88. Третьяков Н. Н., Галицкий В. И. Плотность почвы и корневая система растений // Земледелие. 1963. - №4. - С. 56-63.

89. Трофимченко Ю. И., Кириченко В. А. Равномерность заделки семян дисковыми сошниками // Сб. н. тр. / ВИСХОМ. М. 1984. Точный посев зерновых и пропашных культур. - С. 56-57.

90. Турбин Б. И ., Карлин В. Д. Теория механизмов и машин. М.: Высшая школа, 1968. - 336 с.

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

92. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений. М.: Колос, 1970.-424 с.

93. Филиппов Э. В., Юдкин В. Сошники зерновых сеялок для зон Поволжья // Н. тр. / Саратовский СХИ. Саратов.: 1973. - Т. 8. - С. 123-126.

94. Фирсов М. М, Черепахин А И. Основные тенденции и проноз развтия машин для растениеводства // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2002. -№3.- С. 36-39.

95. Фогель В. Т. Теоретические основы припосевного прикатывания почвы // Труды / ВИСХОМ. М.: 1973. - В. 75. Исследование технологических процессов и рабочих органов посевных машин. - С. 53-57.

96. Фомин В. Н. Нормирование показателей надежности. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 138 с.

97. Deutsche Patent № DE 3429817 А1. А 01 С 7/06. - Maschine zum Ausbringen von Saatgut und Diingemitteln. - H. Dreyer. -1986.

98. Хоменко M. С. Механизация посева зерновых культур и трав: справочник. Киев: Урожай, 1989. - 166 с.

99. Хорунженко В. Е. Технологические основы создания посевных машин и перспективы развития зерновых сеялок // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1987. - №11. - С. 44-46.

100. Jedes Korn in die Erde // Agrarpraxis. 1987. - №7. - C. 32-34. 105.Чичкин В. П. Овощные сеялки и комбинированные агрегаты. - Кишинев: