автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Улучшение равномерности глубины заделки семян многолетних трав разработкой и применением комбинированного сошника сеялки-культиватора

На правах рукописи

005007801

ПЯТКИН АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

УЛУЧШЕНИЕ РАВНОМЕРНОСТИ ГЛУБИНЫ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН

МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ РАЗРАБОТКОЙ И ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА СЕЯЛКИ-КУЛЬТИВАТОРА

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЯН5 Ш1

Пенза-2012

005007801

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА»)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ларюшин Николай Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чаткин Михаил Николаевич;

кандидат технических наук, доцент Шумаев Василий Викторович

Ведущая организация Федеральное государственное бюджетное

учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная сельскохозяйственная академия"

Защита состоится 16 февраля 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02 при ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая 30, ПГСХА, ауд.1246.

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

Автореферат разослан 16 января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О.Н. ¡Сухарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных условиях широко применяются ресурсосберегающие технологии посева. При этом предпочтение следует отдавать посевным машинам, отвечающим агротехническим требованиям и выполняющим за один проход несколько технологических операций, например, сеялкам-культиваторам с комбинированными сошниками. Однако сеялки-культиваторы с комбинированными сошниками при посеве многолетних трав под покров основной культуры в настоящее время недостаточно полно исследованы.

В связи с этим работа, посвященная улучшению равномерности глубины заделки семян многолетних трав применением комбинированного сошника сеялки-культиватора при посеве семян многолетних трав под покров основной культуры, является актуальной и имеет важное экономическое и хозяйственное значение.

Работа выполнена по плану научно-исследовательской работы ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (тема №11 «Разработка рабочих органов машин для ресурсосберегающих технологий производства сельскохозяйственных культур»).

Цель исследований. Улучшение равномерности глубины заделки семян многолетних трав разработкой и применением комбинированного сошника сеялки-культиватора, позволяющего повысить устойчивость его движения и улучшить равномерность распределения семян по глубине посева.

Объект исследований. Технологический процесс посева семян многолетних трав под покров основной культуры комбинированным сошником сеялки-культиватора.

Предмет исследований. Закономерности, характеризующие неравномерность заделки семян многолетних трав по глубине посева от конструктивных параметров комбинированного сошника включающего параллелограмную навеску с килевидны-ми сошниками и полозья с упругими элементами.

Методика исследований. Теоретические исследования комбинированного сошника сеялки-культиватора выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях на основе общепринятых методик в соответствии с действующими отраслевыми стандартами (СТО АИСТ 5.1-2006 «Сеялки тракторные»), а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись на ПЭВМ с использованием стандартных программ MathCAD, Microsoft Excel и Statistica 7.0 RUS.

Научная новизна:

- теоретическое обоснование процесса устойчивого движения комбинированного сошника сеялки-культиватора с параллелограммной навеской килевидных сошников и полозьями с упругими элементами;

- конструкция комбинированного сошника сеялки-культиватора для посева семян многолетних трав под покров основной культуры;

- исследование влияния конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора на неравномерность заделки семян многолетних трав по глубине посева.

Практическая ценность н реализация исследований. Комбинированный сошник сеялки-культиватора может использоваться как для посева семян многолетних трав под покров основной культуры, так и для посева семян многолетних трав ря-

довым способом. При этом равномерность заделки семян по глубине, согласно результатам приемочных испытаний сеялки-культиватора ССВ-3,5 (протокол №08-1232010 (4030132) ФГУ «Поволжская МИС» соответствует агротехническим требованиям.

Сеялка-культиватор ССВ-3,5 для посева семян многолетних трав, оснащенная комбинированными сошниками, испытана на полях ЗАО «Петровский хлеб» и принята ООО «КЗТМ» г. Кузнецка Пензенской области к серийному производству.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2008...2011 гг.), ФГБОУ ВПО «Пермская ГСХА» (2011 г.), ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» (2011г.), Российская Академия Естествознания (2011г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 3 статьи в изданиях, указанных в «Перечне ... ВАК». В ФИПС зарегистрирована заявка на полезную модель (№2011144948). Одна статья опубликована без соавторов. Общий объём 1,91 п.л., из них автору принадлежит 0,93 п.л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 117 наименований и приложения на 10 с. Работа изложена на 138 е., содержит 20 табл., 55 рис.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

1. Аналитические зависимости по определению угла отклонения паралле-лограммной навески в вертикальной плоскости комбинированного сошника сеялки-культиватора.

2. Комбинированный сошник сеялки-культиватора, содержащий парапле-лограммную навеску с килевидными сошниками и полозья с упругими элементами.

3. Оптимальные конструктивные параметры комбинированного сошника сеялки-культиватора (жесткость упругого элемента, угол отклонения верхнего звена параллелограммного механизма, угол между осью сошника и боковой поверхностью полоза), обеспечивающие заданную глубину заделки семян многолетних трав.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности выбранной темы исследований и общую характеристику работы.

Первый раздел «Состояние вопроса. Цель и задачи исследования». На основании анализа существующих способов и средств посева семян многолетних трав предложена классификация сошников для посева семян многолетних трав.

Проведен анализ основных средств посева семян многолетних трав, в развитие которых большой вклад внесли ученые П.М. Василенко, В.П. Горячкин, С.А. Ивжен-ко, А.Н. Карпенко, Н.П. Крючин, Н.П. Ларюшин, П.Я. Лобачевский, А.Б. Лурье, Н.И. Любушко, В.А. Милюткин, С.Д. Полонецкий, В.М. Пронин, М.В. Сабликов,

М.Н. Чаткин, В.В. Шумаев и др.

Однако серийные и опытные образцы посевных машин не отвечают в полной мере агротехническим требованиям, по глубине посева семяя многолетних трав.

Поэтому целью исследований являлось улучшение равномерности глубины заделки семян многолетних трав разработкой и применением комбинированного сошника сеялки-культиватора, позволяющего осуществлять как посев, так и подсев семян

многолетних трав под покров основной культуры. В соответствии с целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Обосновать угол отклонения параллелограммной навески в вертикальной плоскости комбинированного сошника сеялки-культиватора.

2. Разработать конструктивную схему и изготовить комбинированный сошник сеялки-культиватора с учетом физико-механических свойств почвы.

3. Выполнить лабораторные исследования влияния конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора на качество посева.

4. Провести исследования сеялки-культиватора с экспериментальными комбинированными сошниками в лабораторно-полевых и производственных условиях и определить технико-экономическую эффективность ее использования.

Во втором разделе «Теоретические исследования устойчивости движения комбинированного сошника сеялки-культиватора при посеве семян многолетних трав под покров основной культуры» предложена конструкция комбинированного сошника сеялки-культиватора (рисунок 1), который состоит из стрельчатой лапы 1, стоек 2, 13, 19, семяпроводов 3, 6, распределителя семян 4, килевидного сошника 5 , полоза 7, упругого элемента 8, пластин 9, 10, 11, 23, болтов 12, отверстий 14, 25; шкалы 15; втулки 16; звеньев 17, 18; пружины 20; штока 21, буртика 22; пальца 24.

Рисунок 1 - Схема комбинированного соитика сеялки-культиватора: 1 - стрельчатая лапа; 2. 13, 19- стойка: 3, б- семяпроводы; 4 - распределитель семян; 5 - килевидный сошник; 7 - полоз; 8 - упругий элемент; 9, 10, 11, 23 - пластины; 12-болты; 14, 25 - отверстия; 15-шкала; 16 - втулки; 17. 18- звенья; 20 - пружина: 21 - шток; 22 - буртик; 24 - палец

Технологический процесс посева семян многолетних трав комбинированным сошником сеялки-культиватора протекает следующим образом. При движении комбинированного сошника сеялки-культиватора для посева семян многолетних трав под

1 2 М 18 235 6 8 6 11 7

покров основной культуры стрельчатая лапа 1 со стайкой 2, семяпроводом 3 и распределителем семян 4 заглубляется на глубину 8...10 см, рыхля почву и подрезая сорные растения, при этом из бункера посевного агрегата (на схеме условно не показан) по семяпроводам 3 на эту же глубину подаются семена покровной культуры (семена зерновых), которые равномерно с помощью распределителя семян 4 высеваются по всей ширине захвата стрельчатой лапы, тем самым обеспечивается оптимальная площадь питания растений. В это же время из второго отделения бункера через семяпроводы 11 семена многолетних трав поступают в килевидные сошники 5 и через отверстие в сошнике высыпаются в образованную борозду на глубину 1...6 см затем они засыпаются почвой боковой поверхностью полоза лыжеобразнои формы 7. Регулировку глубины заделки семян многолетних трав осуществляют изменением положения килевидного сошника 5 для посева семян многолетних трав относительно полоза лыжеобразнои формы 7, для чего ослабляют болтовые соединения 12 и перемещают плоские пластины 10 упругого элемента 8 вверх или вниз относительно стоек 13 полозьев лыжеобразной формы 7 по соответствующим овальным отверстиям 14, величину заглубления контролируют го шкале 15. Положение килевидных сошников 5 относительно осевой линии сошника покровной культуры регулируют с помощью сменных втулок 16.

Устойчивость движения килевидных сошников 5 по глубине заделки семян многолетних трав осуществляется регулировкой сжатия пружины 20 многошарнирного параплелограммного механизма с осями а, Ь, с, (1.

Степень устойчивости хода комбинированного сошника сеялки-культиватора зависит от равновесия действующих на него сил и соотношения параметров звеньев механизма крепления килевидного сошника к стойке лапового сошника, а также полоза к килевидному сошнику. Слепень устойчивости хода комбинированных сошников сеялки-культиватора в значительной мере зависит также от устойчивости хода агрегата в целом.

В силу этого возникает необходимость изучить факторы, обусловливающие устойчивость хода комбинированных сошников сеялки-культиватора, и на основании этого установить технически: приемы, при помощи которых можно повысить устойчивость хода последних и те« самым повысить качество работы сеялки-культиватора.

Из сил действующих на комбинированный сошник сеялки-культиватора только силы сопротивления почвы Ях и Пу изменяются во время работы в значительных пределах (рисунок 2). Остальные силы или являются постоянными (в), или могут изменяться в незначительных гределах

Поэтому равновесие сил, действующих на комбинированный сошник сеялки-культиватора, периодически нарушается, в результате чего возникают отклонения килевидного сошника от прямолинейного направления его движения.

Наблюдения показывают, что в процессе работы сеялки-культиватора ее комбинированные сошниси имеют отклонения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.

Комбинированный сошник сеялки-культиватора находится под действием сил (рисунок 2): сил сопротивления почвы Я, и силы веса комбинированного сошника С; силы давления пружины нажимной штанги или добавочного груза />; реакции в

шарнире X, и У,. _ „

Установим характер влияния изменений величины возмущающего момента на

величину отклонений килевидного сошника в вертикальной плоскости, а также зави-

симость величины отклонений от параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора.

Рисунок 2 - Схема системы сил, действующих на комбинированный сошник сеяпки-куяьтиватора в процессе его работы

Рассмотрим сначала устойчивость хода комбинированного сошника сеялки-культиватора в вертикальной плоскости. Отнесем для этого комбинированный сошник сеялки-культиватора к неподвижной системе координат Ох и Оу с началом в точке О, расположенной так, чтобы ось Ох проходила параллельно поверхности почвы на глубине установленного посева и была направлена в сторону движения комбинированного сошника сеялки-культиватора, а ось Оу совпадала с геометрической осью стойки килевидного сошника и была направлена вертикально вверх (рисунок 2).

Если координаты центра тяжести комбинированного сошника сеялки-культиватора в начальный момент движения обозначить х0 и у0, то можно записать

ха =5-6;

У, = Н1+а, (1)

где 5 - расстояние от стрельчатой лапы до оси Оу, м; Ь - расстояние от центра тяжести комбинированного сошника сеялки-культиватора до оси Оу, м; Я/ - высота стойки килевидного сошника, м; а - расстояние от вершины стойки килевидного сошника до центра тяжести комбинированного сошника сеялки-культиватора по оси Оу, м.

При условии равномерного движения сеялки-культиватора комбинированный сошник переместится в направлении оси Ох на величину, равную V,Допустим, что в это время килевидный сошник под действием возмущающего момента Ь0 получит угловое перемещение, равное <р. Тогда центр тяжести комбинированного сошника сеялки-культиватора переместится в положение Ц^х^у,)'.

х, = У„1 + Б-Ь + 1$т<р0-1-$т(<р0 +(р\ у1=Н^+а + 1со%<р0-1-со%(<р0+(р), (2)

где У„ - скорость перемещения центра тяжести комбинированного сошника сеялки-культиватора, м/с; 1 - время перемещения, с; I - длина многошарнирной навески (звеньев АМ,ВК), м; <р0 - угол между стойкой стрельчатой лапы и звеном навески в начальный момент времени, град; <р - угол отклонения параллелограммной навески в вертикальной плоскости, град.

Проекции скорости перемещения центра тяжести в этом случае будут равны

х( ~ Уп — 1 • ф • со%{% + <р), у1=1-ф-5т((р0+<р), (3)

где ф - производная скорости перемещения центра тяжести, рад./с.

Примем за обобщенную координату угловое перемещение поводка <р. При этом условии задача сводится к определению <р как функции времени. Кинетическая энергия системы будет равна

Г = 1И|.(х11+^) + 1/0.^> (4)

где т - масса рассматриваемой системы, кг; 1а - момент инерции системы относительно оси, проходящей через центр тяжести перпендикулярно к плоскости чертежа, Им2.

Принимая во внимание выражение (3), уравнение (4) после некоторых преобразований может быть приведено к такому виду:

■Ьф-со^+у)*? (5)

Найдем частные производные:

ЪТ 1

~ = -т-2-Уп-1-ф-$т{(рй + <р) = т-¥п-1-ф-$\п((ри-¥(р)\ д<р 2

= ~ ~ ™ ■2 • V. ■/•соэС <р0 + <р) + 2 • 11 ■ ф + 10 ■ 2 ■ ф = о<р 2 2 (6)

= -т

К -/ ■ cos( <о0 +р) + ф(2-1г + уД

jt~=m-Vii-l-sin{<po+<p)^ + 0{2-l2 + /Д

где <р - производная ускорения перемещения центра тяжести, рад./с2. Применяя уравнение Лагранжа 2-го рода, получим

m-Vn-l-sm((p0 + (p)-<p+v(2-l2 +I0)-m-Vn-<p-l-sm(<p0 + <p) = Qii>. (7) После некоторых преобразований получим

да

где Qr - обобщенная сила, Н.

h'9 = 0,> • (9)

где - момент инерции системы относительно стойки лапового сошника равен /„ =т-Г +/0, Н-м2.

В данном случае обобщенная сила Qv будет сопоставляться с возмущающим моментом Lr.

Возмущающий момент в этом случае будет равен

lr = [Я, +/cos(p„ +p)]-/?y[/sm(<p0 + <?>)]-G[б+ /sm(<p0 + ?>)]+

2 / v (Ю)

+ AtH2 - Fpt -cos a, • — /cos( <p0+ cp) + R„ ■ {e + I -cos( <pa + q.>)),

где Lr - суммарный момент приложенных к килевидному сошнику сил относительно точки крепления к стойке стрельчатой лапы сеялки-культиватора, Н-м; Ах - горизон-

тальная составляющая реакции верхнего шарнира А крепления параллелограмма к стойке стрельчатой лапы, Н; Н2 - высота звена параллелограммной навески (звено МК), м; Rx - горизонтальная составляющая сопротивления почвы, Н; Ry- вертикальная составляющая сопротивления почвы, Н; G - вес комбинированного сошника сеялки-культиватора, Н; Fp - усилие, создаваемое пружиной, Н; R„ - реакция опоры полозка в начальный момент времени, Н; е - расстояние от силы /?„ до оси Оу, м; a¡ -угол между вертикалью и пружиной, град. Тогда уравнение (9) примет вид

}„ + lcos(<p0 +<р)}~ s¡n(% +p)J-G[¿> + /sin(p0 +<о)]+

2 / ч <П>

AxH1-Fp-cosal ■-lcos{cp0 + (p) + Rn •(e + /-cos((Z>„ + (3)j.

Реакция Сможет быть выражена через другие известные силы - Rx, Ry и G. Для этого воспользуемся условиями равновесия. Тогда будем иметь

Rn+Av + Bv-G-Ry-Fp-cosa, =0,

Ax+Bx-Rx-Fp-smat =0, (12)

где Ау - вертикальная составляющая реакции верхнего шарнира А крепления параллелограмма к стойке стрельчатой лапы, Н; Ву - вертикальная составляющая реакции верхнего шарнира В крепления параллелограмма к стойке стрельчатой лапы, Н. Если допустить, что Ау - Ву и Ах = Вх, то можно записать

G + R +F ■cosa-Rn

А = V р-—,

У 2

R +F sinor,

А —£—L, (13)

* 2

где Rn¡ - реакция опоры полозка при перемещении, Н.

Принимая во внимание выражения (13), уравнение (10) можно записать так: LH = Rx [Н, +1 eos (<р„ + ip)\- Ry [/ sin(«90 + <p)\- G[b + / s¡n(f0 + <p)]+

Л ^ p sin ее 2 + —-2-1 f,2 - Fp-cosa,eos(<p0 + <p) + R„ ■ (e +1 • eos(<pa+<p))

После некоторых преобразований уравнение (14) перепишется так: LK-(RJcosíp0-RJs\ntpt¡ -Ghmtp^coscp-

~(RJcosip0 + RJsmpa+GIcos<p(1)sin<p+ (15)

R + F sino; 2, „ / v,

+ + ~—~—1 H2 - Gb- Fp-cosor, • -l eos<p+R„ -(e+I- costp)).

Запишем

a, = RJ eos (pa - RJ sin% -G/sin<p0, (16)

аг = RJ eos <p0 + RJ sin <p0 + Gl eos cp0, (17)

a, = RtH, + + S1" H¡-Gb-Fp • cosa, • eos q> + Rn-(e + i- eos?) (18)

Тогда уравнение (15) можно записать так:

/„•^ = <3lcosí!>-<22sin<3 + a3. (19)

После первого интегрирования этого уравнения получим

v 2

(<г>)2 =—(в, sin р + аг eos с/>+а^ + Ц),

где D, - произвольная постоянная. Так как при / = 0^> = 0, ф = О, то D, = -а2. Тогда уравнение (20) примет вид

2

(f¿>)2 = — (a, sin (р + агс os <£> + ajp -а2). 1п

Так как угол <р обычно мал (^><15°), то можно записать, что

sin (ръ(р И eos q> ——.

Тогда уравнение (20) запишется так:

2

(ФУ-

или

(фУ =

а,(р + аг{\-н—) + аъ(р-а,)

(а,+а3)р-аг

<р

= £±. h а' +

ср-<р .

Решая уравнение (23), получим

i- —arceos V а,

а2-<р-(а,-а,)

+ С2,

где С2 - произвольная постоянная. Так как при t = 0 (р = 0, то

С2 = p^cos(-l)= р-ят.

В связи с этим можно записать:

-^-(о, - а,) а, -а3

Решив это уравнение относительно <р, получим

t= \—\ж- arceos V о

а, +а, а..

(р-—-—(1-COS

а2 \1„

(21) (22) (23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

После подстановки значений коэффициентов а,, а2, аз в уравнение (28) послед нее примет вид

Я,/С05«?0 - Я^т - б'Ьт + + + ^ ^ Яг -С6-

в,=.—-----2--

Яг1сО^</>„ + Я,/ 5111 + О1со$(р0

- Fpcosa,--lcostp + R„ (e + lcos<p) IRJ eos a, + RJ sin <p„ + Gl eos (pa /yn\

__3___(1-cos -----l)V-J>

RJ eos «»„ + ItJ sin + Gl eos í>„ V "

После подстановки данных в формулу (29) получим угол отклонения паралле-лограммной навески в вертикальной плоскости <р, равный 3,5 град., что соответствует

ю

перемещению сошника в вертикальной плоскости по глубине посева 7 мм, это отвечает агротехническим требованиям (±10мм) посева семян многолетних трав.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены основные методики проведения экспериментов по определению физико-механических свойств почвы и конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора, приведено описание экспериментальной установки.

Целью проведения исследований явилось определение оптимальных параметров конструкции комбинированного сошника сеялки-культиватора, обеспечивающих максимально возможную равномерность распределения семян многолетних трав по глубине посева.

Для проведения экспериментальных исследований необходимо провести анализ, включающий следующее: определение физико-механических свойств почвы (влажность, объемный и удельный вес, липкость на сдвиг и отрыв, твердость, трение); определение конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора; изучение процесса работы экспериментального сошника в лабораторных условиях; изучение процесса устойчивого движения комбинированного сошника сеялки-культиватора с параллелограммной навеской и полозками при посеве в условиях почвенного канала (рисунок 3); проведение лабораторно-полевых и производственных испытаний опытного образца, установленного на серийной сеялке ССВ-3,5.

Рисунок 3 - Общий вид экспериментальной установки: 1 - почвенный канал;

2 - стрельчатая лапа; 3 - килевидньш сошник; 4 - парачлелограммная навеска;

5 - полоз; 6-упругий элемент; 7 - пружина

Исследования по определению глубины заделки семян комбинированным сошником сеялки-культиватора проводились на лабораторной установке (рисунок 4), представляющей собой почвенный канал 4 с приводной тележкой 9 и навеской 10. На навеску 10 приводной тележки 9 монтируется комбинированный сошник сеялки-культиватора 14.

Движение приводной тележки 9 осуществляется с помощью мотор-редуктора 5 посредством цепной передачи 3, системы полиспастов I и гибкого троса 2. Включение и отключение установки производится с пульта управления 16 оператором.

Последовательность проведения опыта: 1) испытуемый образец (комбинированный сошник сеялки-культиватора) крепили к навеске лабораторной установки, устанавливали глубину заделки зерновой культуры 6 см, а семян многолетней травы -2 см; 2) одновременно с пульта управления запускалась приводная тележка (с испытуемым образцом) и высевающий аппарат семян многолетних трав, тележка проходила в прямом направлении до упора, отключали привод тележки и высевающего аппарата; 3) затем с помощью раскопок (перпендикулярно направлению движения комбинированного сошника сеялки-культиватора), снимая послойно слои почвы, определя- | ли глубину заделки семян многолетней травы; 4) опыты проводились в пятикратной [ повторности согласно СТО АИСТ 5.1-2006.

Лабораторно-полевые и производственные исследования проводятся согласно отраслевому стандарту СТО АИСТ 5.1- 2006 «Сеялки тракторные. Методы испытаний». |

В ходе лабораторных, лабораторно-полевых и производственных исследований использовались следующие измерительные приборы: весы ВМ-20, классификатор для 1 измерения этиолированной части растений, металлическая линейка, ножницы, мерные рамки, рулетка РТ-10, секундомер, сушильный шкаф СШ-3, бюксы, твердомер Ревякина, плотномер-влагомер Ковалева, установка ВИСХОМа для определения динамического коэффициента трения, приборы ВИСХОМа для определения липкости 1 почвы на сдвиг и отрыв, фотоаппарат, щупы-линейки, микрокалькулятор, трансгюр-тер, экран.

Для определения урожайности многолетней травы козлятника восточного сорта «Гале» используем укосный метод. Урожайность определяют скашиванием кормовой 1 массы на высоте 4-5 см. Скашивают 4 учетные площадки по 2,5 м2 (1*2,5 м). Скошенную массу сразу же взвешивают и пересчитывают на урожайность с 1 га.

В четвертом разделе «Результаты экспериментальных исследований» 1 обоснованы возможности применения комбинированного сошника сеялки- ~ культиватора для посева семян многолетних трав, а также уточнены оптимальные значения его конструктивных параметров в лабораторно-полевых и производственных условиях. I

Рисунок 4 - Схема лабораторной установки для определения глубины заделки мелкосеменных культур комбинированным сошником сеялки-кулыпиватора: 1 - система полиспастов; 2 - гибкий трос; 3. 8 - цепная передача; 4 - почвенный канал; 5, 7 - мотор-редуктор; 6 - редуктор; 9 - приводная тележка; 10 - навеска;/1 - бункер; 12 - высевающий аппарат; 13 - семяпровод; 14 - комбинированный сошник сеячки-культиватора; 15 - почва; 16 - пульт управления

В работе изучались физико-механические свойства почвы на примере средне-суглинистого чернозёма как наиболее широко распространенного в Пензенской области.

В результате исследований были определены свойства почвы, необходимые для разработки и обоснования конструкции комбинированного сошника сеялки-культиватора, а именно: абсолютная и объемная массы, фрикционные свойства, влажность и твёрдость. Так, удельный вес почвы в слое 0...5 см составил 24,9-103 Н/м3, в слое 5...10 см - 25,5-Ю3 Н/м3; объёмный вес почвы в слое 0...5 см - 10.4103 Н/м3, в слое 5. ..10 см - 10,5-1()' Н/м3. Фрикционные свойства почвы изменялись в зависимости от влажности почвы, варьировавшей в пределах 10...40%; при этом твёрдость почвы изменялась от 10,31 до 1,12 МПа; липкость почвы на сдвиг колебалась от 0,28 до 2,12 Па, достигая максимального значения при влажности 27%; липкость на отрыв принимача значения от 0,02 до 0,19 Па, при этом максимального значения достигла при влажности 33%; коэффициент трения почвы по стали изменялся от 0,53 до 0,86 соответственно, при этом максимального значения достиг при влажности почвы 30%.

а) 6)

А град

Рисунок 5 -Двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость коэффициента вариации (о, %), учитывающего неравномерность распределение семян по глубине заделки от: а) жесткости упругого элемента (г, Н/м) и угла между осью сошника и боковой поверхностью полозка ф,град.); б) жесткости упругого элемента (г. Н/м) и угла отклонения верхнего звена параллело-граммного механизма ((р. град.); в) угла между осью сошника и боковой поверхностью полозка ф.град.) и угла отклонения верхнего звена параллелограммного механизма (<р, град.)

Охватить влияние всех факторов и их взаимодействия при исследованиях невозможно, в связи с этим на основании априорной информации, а также исходя из конкретных задач исследований были выделены восемь наиболее существенных факторов,

влияющих на глубину заделки семян многолетних трав комбинированным сошником сеялки-культиватора. При обосновании оптимальных конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора для посева семян многолетних трав выполняли априорное ранжирование факторов. Наиболее значимыми факторами оказались такие факторы, как: г - жесткость упругого элемента, н/м; /? - угол между осью сошника и боковой поверхностью полоза, град.; <р - угол отклонения верхнего звена параллелограммного механизма, град.

Для описания поверхности отклика уравнением второго порядка использовали теорию планирования трехфакторного эксперимента униформрототабельного плана

После обработки результатов получена адекватная модель рабочего процесса распределения семян многолетних трав, которая в раскодированном виде

V = 594,62 - 43,144 ■ г - 13,535 ■ /? - 28,734 • <р 4- 1,982 • гг + 0,132 • /?2 +

+2,694 • <р2 + 0,121 • г • /? + 0,646 • г • <р + 0,181 (30)

Для изучения поверхности отклика строились двухмерные сечения (рисунок 5). Анализируя графическое изображение двухмерных сечений, можно сделать вывод, что оптимальные значения исследуемых факторов находятся в следующих интервалах: г=8,6...9,6 Н/м, р =42,9...47,1 град, <р -2,2...3,3 град. Согласно обработанным данным лучшими значениями являются: жесткость упругого элемента 2=9,6 Н/м, угол между осью сошника и боковой поверхностью полоза р=45,8 град, и угол отклонения верхнего звена параллелограммного механизма <р=3,3 град.

При проведении лабораторно-полевых исследований по определению неравномерности распределения семян в зависимости от конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора (рисунок 6) один из факторов изменялся, а два других оставались постоянными, равными оптимальному значению. По результатам проведения эксперимента строились зависимости неравномерности распределения от этих факторов, которые приведены на рисунках 7,8,9.

Рисунок 6 - Общий вид экспериментальной сеялки ССВ-3.5 с комбинированными сошниками

Обработанные данные лабораторно-полевых экспериментов представлены в виде вероятностных кривых распределения семян по глубине посева.

Для изучения влияния скорости посевного агрегата на неравномерность распределения семян многолетних трав по глубине скорость агрегата изменяли в интервале от 1,0 до 3,5 м/с. Глубину заделки семян определяли по этиолированной части растений после появления не менее 75 % всходов по всей ширине захвата в двух проходах.

Корреляционная связь между величиной показателя неравномерности заделки семян козлятника восточного по глубине (и, %) и скоростью агрегата ( , м/с) выражается уравнением параболической функции (рисунок 7):

у = 47,610 + 0,696- +0,510- при Я =98%. (31)

Из анализа полученной зависимости следует, что скорость агрегата оказывает значительное влияние на неравномерность заделки семян по глубине. Оптимальным значением скорости агрегата можно считать интервал значений от 0,5 до 2,5 м/с, дальнейшее увеличение скорости приводит к резкому увеличению неравномерности заделки семян трав по глубине (рисунок 7).

70 60 50 Ш 30

•е-•е-

— 1

; 1

Скорость агрегата , м/с

Рисунок 7 - График зависимости неравномерности заделки семян козлятника восточного по глубине (и, %) от скорости агрегата ( , м/с)

Корреляционная связь между величиной показателя неравномерности заделки семян козлятника восточного по глубине <у,%) и жесткостью упругого элемента (г Н/м) выражается уравнением параболической функции (рисунок 8):

V = 127,590 - 14,890 • ъ + 0,744 ■ тг при 11 = 98%. (32)

Коэффициент вариации и, % с>ез & ^ £ Й ^ сЗ §

3 4 5 6 7 3 9 Ю 11 и

Жесткость упругого элемента г, И/м

Рисунок 8 - График зависимости неравномерности заоеяки семян козлятника восточного по глубине

(и. %) от жесткости упругого элемента (г, Н/м)

Оптимальной жесткостью упругого элемента можно считать интервал значений от 7 до 11 Н/м (рисунок 8). Жесткость упругого элемента менее 7 Н/м вызывает значительные перемещения сошника в вертикальной плоскости, а следовательно, возрастает неравномерность заделки семян по глубине.

Корреляционная связь между величиной показателя неравномерности заделки семян козлятника восточного по глубине (и, %) и углом между осью сошника и боковой поверхностью полозка лыжеобразной формы ф, град.) выражается уравнением параболической функции (рисунок 9)

у = 111,143 - 2,129 • р + 0,024 • (З2 приЯ = 98%. (33) Оптимальным значением угла между осью сошника и боковой поверхностью полозка лыжеобразной формы можно считать интервал значений от 40 до 60 градусов (рисунок 9).

Рисунок 9 - График зависимости неравномерности заделки семян козлятника восточного по глубине (о, %) от угла между осью сошника и боковой поверхностью полоза лыжеобразной формы ф, град.)

Структурный анализ урожая показал, что среднее значение урожайности после посева комбинированными сошниками сеялки-культиватора увеличится, в среднем на 15% по сравнению с базовой сеялкой СЗТ-З.бА.

По результатам производственных испытаний установлено, что сеялка культиватор ССВ-3,5 с комбинированными сошниками для посева семян трав под покров основной культуры устойчиво выполняет технологический процесс по всем агротехническим показателям. При рабочей скорости до 2,5 м/с доля семян, заделанных в слое фактической глубины и двух соседних односантиметровых слоях отвечает агротехническим требованиям. Отклонение от фактической нормы высева составила 0,4.. .3,6%, что удовлетворяет требованиям ТУ (±3,0%).

Расчеты показателей экономической эффективности от внедрения сеялки-культиватора с комбинированными сошниками для посева семян многолетних трав под покров основной культуры показывают, что применение экспериментальной сеялки-культиватора с комбинированными сошниками экономически выгодно. Годовая экономия от получения дополнительной продукции составляет 2,62 тыс. руб./га. Годовой экономический эффект при нормативной годовой загрузке 160 ч составил 1088 тыс. руб. на одну сеялку.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ существующих конструкций сошников сеялок для посева семян многолетних трав под покров основной культуры показал, что не смотря на их разнообразие они не всегда обеспечивают равномерное распределение семян по глубине посева. Этот недостаток устраняется применением комбинированного сошника включающего

параллелограммную навеску с килевидными сошниками и полозья с упругими элементами.

Такое решение обеспечивает устойчивость движения комбинированного сошника сеялки-культиватора в вертикальной плоскости, что сказывается на улучшении равномерности заделки семян многолетних трав по глубине посева.

2. Теоретическими исследованиями установлена аналитическая зависимость угла отклонения верхнего звена параллелограммного механизма. Применение комбинированного сошника сеялки-культиватора с углом отклонения в 3,5 град, позволит улучшить распределение семян многолетних трав по глубине заделки до 7 мм от выставленной глубины заделки.

Изучены и уточнены физико-механические свойства почвы, необходимые для разработки комбинированного сошника сеялки-культиватора. Установлено, что удельный вес почвы (среднесуглинистый чернозем) в слое 0...5 см составляет 24,9-103 Н/м3; объёмный вес почвы в слое 0...5 см - 10,4-Ю3 Н/м3; при влажности почвы 10...40% твердость изменялась в пределах 10,31...1,12 МПа, липкость на сдвиг колебалась от 0,28 до 2,12 Па, липкость на отрыв - от 0,02 до 0,19 Па; коэффициент трения почвы по стали при влажности почвы 30% достигает 0,86.

3. Лабораторные исследования позволили определить конструктивные параметры комбинированного сошника сеялки-культиватора: жесткость упругого элемента z=9,6 Н/м, угол между осью сошника и боковой поверхностью полоза ß=45,8 град, и угол отклонения верхнего звена параллелограммного механизма (р=3,3 град. В ходе ла-бораторно-полевых исследований были подтверждены результаты лабораторных исследований и определены основные качественные показатели работы комбинированного сошника сеялки-культиватора. Наилучшие показатели по распределению семян многолетних трав по глубине были получены при жесткости упругого элемента г=7...11 Н/м, величине угла между осью сошника и боковой поверхностью полоза ß=40...60 град, и скорости передвижения агрегата$=0,5...2,5 м/с.

4. Исследования в лабораторно-полевых и производственных условиях показали, что экспериментальная сеялка-культиватор с комбинированными сошниками равномернее заделывает семена многолетних трав в среднем на 10,4 %, среднее значение урожайности увеличилось на 15% по сравнению с базовой сеялкой C3T-3,6A. Экономические расчеты подтверждают, что применение комбинированных сошников сеялки-культиватора экономически целесообразно. Годовая экономия от получения дополнительной продукции составляет 2,62 тыс. руб./га. Годовой экономический эффект при нормативной годовой загрузке 160 ч составил 1088,26 тыс. рублей на один посевной агрегат при сроке окупаемости 0,46 года.

Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

Публикации в гаданиях, рекомендованных ВАК

1. Ларюшин, Н.П. Конструкция сеялки-культиватора ССВ-3,5 с приспособлением для посева семян тр'ав / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин, A.B. Поликанов // Нива Поволжья. -

2011. - №3. - С.75-79.

2. Ларюшин, Н.П. Лабораторные исследования комбинированного сошника с парал-лелограммной навеской к полозьями с упругими элементами / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин, A.B. Поликанов // Фундаментальные исследования 2012. - №3. - С.98-103.

3. Ларюшин, Н.П. Устойчивость движения комбинированного сошника с параллело-граммной навеской и полозьями в вертикальной плоскости / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин, A.B. Пеликанов // Нива Поволжья. - 2011. - №4. - С.55-59.

Публикации в центральных журналах, сборниках научных трудов и материалах конференций

4. Ларюшин, Н.П. Комбинированный сошник для посева мелкосеменных культур / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин, A.B. Поликанов // Молодежная наука 2011: технологии, инновации: материалы всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. Ч. 3. - Пермь: Пермская ГСХА, 2011. - С.74-76.

5. Ларюшин, Н.П. Конструкция комбинированного сошника для посева мелкосеменных культур / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин, A.B. Поликанов // Инновационные идеи молодых исследователей для АПК России: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. Том 1. - Пенза: РИО ПГСХА, 20 И. - С.292-294.

6. Ларюшин, Н.П. Обзор конструкций сошников сеялок для посева мелкосеменных культур I Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции молодых ученых. -Пенза: РИО ПГСХА, 2009. - С.51-52.

7. Ларюшин, Н.П. Оценка качества посева мелкосеменных культур / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2010. -C.116-118.

8. Ларюшин, Н.П. Преимущества и недостатки основных типов сошников для посева мелкосеменных культур / Н.П. Ларюшин, A.A. Пяткин // Вклад молодых ученых в инновационное развитие АПК России: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: РИО ПГСХА, 2010. -С.Н8-120.

9. Ларюшин, Н.П. Результаты лабораторно-полевых исследований устройства для посева семян трав под покровную культуру / Н.П. Ларюшин и др. И Образование, наука, практика: инновационный аспект: сборник материалов международной научно-практической конференции. Том II / Пензенская ГСХА. -Пенза: РИО ПГСХА, 2011. -С.183-187.

10. Пяткин, A.A. Анализ комбинированных агрегатов для посева зерновых культур / A.A. Пяткин, A.C. Петряев // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник материалов научной студенческой конференции / Пензенская ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2009,- С. 127-130.

11. Пяткин, A.A. Исследование физико-механических свойств мелкосеменных культур / A.A. Пяткин, A.C. Петряев // Инновационные идеи молодых исследователей для агропромышленного комплекса России: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции студентов. Том I. -Пенза: РИО ПГСХА, 2010.-С.140^142.

12. Пяткин, A.A. Современное состояние посева мелкосеменных культур I A.A. Пяткин // Энергоэффективность технологии и средств механизации в АПК: сборник международной научно-практической конференции. - Саранск: МГУ им. Н.П. Огарева, 2011. -С. 183-185.

Подписано в печать 13.01.2012 г. Формат 60x80/ 16. Объем 1 п.л. Тираж ЮО.Заказ №

Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551

440000, г. Пенза, ул. Московская, 74

61 12-5/1559

ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

УЛУЧШЕНИЕ РАВНОМЕРНОСТИ ГЛУБИНЫ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ РАЗРАБОТКОЙ И ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА СЕЯЛКИ-КУЛЬТИВАТОРА

Специальность: 05.20.01 - технологии и средства

механизации сельского хозяйства

на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Пяткин Александр Александрович

Диссертация

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ларюшин Н.П.

Пенза-2012

Содержание

Введение......................................................................................5

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ............9

1.1 Классификация способов и схем посева семян многолетних трав и их характеристики..............................................................................9

1.2 Обзор конструктивных схем сеялок для посева семян многолетних трав.............................................................................................14

1.3 Конструктивные схемы сошников сеялок для посева семян многолетних трав.............................................................................................31

1.4 Обзор конструкций сошников для посева семян многолетних

трав.............................................................................................32

Выводы по первому разделу..............................................................43

1.5 Цель и задачи исследований.........................................................44

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО СОШНИКА СЕЯЛКИ-КУЛЬТИВАТОРА ПРИ ПОСЕВЕ СЕМЯН МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ..........................................46

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы комбинированного сошника сеялки-культиватора...........................................................46

2.2 Устойчивость движения комбинированного сошника с параллелограмной навеской килевидных сошников и полозьями с упругими элементами.... ....50

Выводы по второму разделу..............................................................57

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................................59

3.1 Программа исследований............................................................59

3.2 Методика проведения лабораторных исследований...........................60

3.2.1 Методика определения физико-механических свойств почвы.................60

3.2.2 Методика исследований по определению конструктивных параметров комбинированного сошника.............................................................74

3.2.3 Методика определения равномерности глубины заделки семян.........79

3.3 Методика проведения лабораторно-полевых и производственных исследований...................................................................................82

3.3.1 Методика испытания комбинированного сошника сеялки-культиватора................................................................................82

3.3.2 Методика изучения динамики всходов.........................................83

3.3.3 Методика определения урожайности...........................................84

Выводы по третьему разделу............................................................85

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.............86

4.1 Результаты лабораторных исследований.........................................86

4.1.1 Характеристика почв Пензенской области....................................86

4.1.2 Определение физико-механических свойств почвы........<С...............89

4.1.3 Обоснование конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора.......................................................................92

4.1.4 Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследований по равномерности глубины заделки семян многолетних трав..........................................................................................ЮО

4.2 Результаты лабораторно-полевых исследований..............................101

4.2.1 Условия проведения лабораторно-полевых исследований...............101

4.2.2 Исследования по определению оптимальных конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора.................105

4.2.3 Лабораторно-полевые и производственные исследования комбинированного сошника сеялки-культиватора..............................................108

4.2.4 Определение глубины заделки семян многолетних трав....................109

4.2.5 Результаты определения динамики всходов.................................110

4.2.6 Результаты исследований по урожайности...................................111

Выводы по четвертому разделу.........................................................112

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ..............................................................................114

5.1 Расчет балансовой стоимости экспериментальной сеялки..................114

5.2 Расчет прямых эксплуатационных затрат.......................................119

5.3. Годовой экономический эффект от внедрения экспериментальной

121

сеялки...................................................................................... ..1^1

5.4 Срок окупаемости основных капитальных вложений.........................122

Выводы по пятому разделу............................................................. 123

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ......................................................................124

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................126

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................138

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Для развития животноводства необходима прочная кормовая база, основой ее является производство многолетних трав, способных давать высокие урожаи зеленной массы. В технологии получения высоких урожаев зеленого и сухого корма многолетних трав одной из ответственных операций является посев. При этом одним из главных факторов качественного посева является заделка семян на заданную глубину. Рекомендуемая глубина посева семян многолетних трав от 1 до 3 см от поверхности верхнего слоя почвы. При отклонении от заданной глубины заделки семян снижается урожайность культуры. Многочисленными исследованиями ученых доказано, что соблюдение равномерной глубины заделки семян при проведении посева, дает прибавку урожая от 10 до 26% за счет улучшения условий развития растений.

Кроме того важнейшим резервом повышения кормовой продуктивности многолетних трав является применение в сельскохозяйственном производстве посева трав под покров основной культуры, что способствует экономии семенного материала, благоприятному росту трав, повышению их урожайности и коэффициента использования посевных площадей.

В настоящее время посев многолетних трав, производится зернотравя-ными и специальными сеялками, однако качество посева, выполняемыми этими машинами, не в полной мере отвечает предъявляемым агротехническим требованиям. Из анализа предшествующих исследований можно сделать вывод, что важнейшим резервом устойчивого производства многолетних трав является внедрение новых комбинированных рабочих органов, наиболее полно удовлетворяющих агротехническим требованиям, предъявляемым к посеву.

В современных условиях широко применяются ресурсосберегающие технологии посева. При этом предпочтение следует отдавать посевным машинам, отвечающим агротехническим требованиям и выполняющим за один

проход несколько технологических операций, например, сеялкам-культиваторам с комбинированными сошниками. Однако сеялки-культиваторы с комбинированными сошниками при посеве многолетних трав под покров основной культуры в настоящее время недостаточно полно исследованы.

В связи с этим работа, посвященная улучшению равномерности глубины заделки семян многолетних трав применением комбинированного сошника сеялки-культиватора при посеве семян многолетних трав под покров основной культуры, является актуальной и имеет важное экономическое и хозяйственное значение.

Работа выполнена по плану научно-исследовательской работы ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (тема №11 «Разработка рабочих органов машин для ресурсосберегающих технологий производства сельскохозяйственных культур»).

Цель исследований. Улучшение равномерности глубины заделки семян многолетних трав разработкой и применением комбинированного сошника сеялки-культиватора, позволяющего повысить устойчивость его движения и улучшить равномерность распределения семян по глубине посева.

Объект исследований. Технологический процесс посева семян многолетних трав под покров основной культуры комбинированным сошником сеялки-культиватора.

Предмет исследований. Закономерности, характеризующие неравномерность заделки семян многолетних трав по глубине посева от конструктивных параметров комбинированного сошника включающего параллело-грамную навеску с килевидными сошниками и полозья с упругими элементами.

Методика исследований. В качестве основных методик использовались основные положения законов и методов классической механики и математического анализа, методика планирования многофакторных экспериментов, методики проведения лабораторных, лабораторно-полевых и производ-

ственных исследований в соответствии с действующими отраслевыми стандартами (СТО АИСТ 5.1-2006 «Сеялки тракторные»). Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись на ПЭВМ с использованием стандартных компьютерных программ Microsoft Excel и Statistica 7.0

RUS.

Научная новизна:

- теоретическое обоснование процесса устойчивого движения комбинированного сошника сеялки-культиватора с параллелограммной навеской килевидных сошников и полозьями с упругими элементами;

- конструкция комбинированного сошника сеялки-культиватора для посева семян многолетних трав под покров основной культуры;

- исследование влияния конструктивных параметров комбинированного сошника сеялки-культиватора на неравномерность заделки семян многолетних трав по глубине посева.

Практическая ценность и реализация исследований. Комбинированный сошник сеялки-культиватора может использоваться как для посева семян многолетних трав под покров основной культуры, так и для посева семян многолетних трав рядовым способом. При этом равномерность заделки семян по глубине, согласно результатам приемочных испытаний сеялки-культиватора ССВ-3,5 (протокол №08-123-2010 (4030132) ФГУ «Поволжская МИС» соответствует агротехническим требованиям.

Сеялка-культиватор ССВ-3,5 для посева семян многолетних трав, оснащенная комбинированными сошниками, испытана на полях ЗАО «Петровский хлеб» и принята ООО «КЗТМ» г. Кузнецка Пензенской области к серийному производству.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2008...2011 гг.), ФГБОУ ВПО «Пермская ГСХА» (2011 г.), ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева» (2011г.), Российская Академия Естествознания (2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в т.ч. 3 статьи в изданиях, указанных в «Перечне ... ВАК». В ФИПС зарегистрирована заявка на полезную модель (№2011144948). Одна статья опубликована без соавторов. Общий объём 1,91 пл., из них автору принадлежит 0,93 п.л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 117 наименований и приложения на 10 с. Работа изложена на 138 е., содержит 20 табл., 55 рис.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на

защиту:

1. Аналитические зависимости по определению угла отклонения параллелограммной навески в вертикальной плоскости комбинированного

сошника сеялки-культиватора.

2. Комбинированный сошник сеялки-культиватора, содержащий параллелограммную навеску с килевидными сошниками и полозья с упругими элементами.

3. Оптимальные конструктивные параметры комбинированного сошника сеялки-культиватора (жесткость упругого элемента, угол отклонения верхнего звена параллелограммного механизма, угол между осью сошника и боковой поверхностью полоза), обеспечивающие заданную глубину заделки семян многолетних трав.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Классификация способов и схем посева семян многолетних трав и их характеристики

В создании прочной кормовой базы для животноводства большая роль принадлежит многолетним кормовым травам. Многолетние растения, в отличие от однолетних, ежегодно весной отрастают из почек, заложившихся в зоне возобновления за счет запаса питательных веществ, сформированного в предыдущий год. В связи с этим многолетние культуры имеют ряд преимуществ в сравнении с однолетними. Имея более продолжительный вегетационный период, они дают корм с ранней весны до поздней осени. Максимально используют энергию солнца и формируют большую биомассу, оставляя при этом до 10 т/га органики в почве, в том числе 120-150 кг/га азота. Многолетние травы эффективно защищают почву от эрозии в ранневесенний и позднеосенний период. Они используются для окультуривания малоплодородных почв. С помощью этих культур можно осуществлять фитомелиорацию.

В производстве трав используются два способа посева: под покров основной культуры или беспокровный. Под покров основной культуры, это когда травы высевают одновременно с покровной культурой или сразу после ее посева поперек рядков, по прикатанной почве. Норму высева всех покровных культур снижают на 25-30 % по отношению к принятой в регионе норме, на чистых от сорняков полях с достаточным запасом влаги [103].

В год посева многолетние травы развиваются медленно и не дают хорошего урожая. Чтобы поле не пустовало, их принято подсевать под покров зерновой культуры - озимой или яровой. Покровная культура к тому же заглушает сорняки и создает травам лучшие условия во время перезимовки.

Травы, высеянные под покров озимых, имеют то преимущество, что они идут ближе к унавоженному пару и посев их можно производить в самый

ранний срок. Рано посеянные травы обеспечиваются весенней влагой в почве и быстрее трогаются в рост. Они начинают раньше куститься, так как озимые культуры убирают раньше, чем яровые. Однако уплотнение почвы под озимыми, сильное затенение трав высокими стеблестоями и склонность озимых к полеганию неблагоприятно влияют на развитие трав в первый год их жизни. Поэтому на почвах тяжелых, склонных к уплотнению, предпочитают многолетние травы сеять под покров яровых культур.

Яровые в меньшей степени, чем озимые, иссушают почву, особенно в начальный период роста. Посев многолетних трав производят в рыхлую почву, что обеспечивает более полные и дружные их всходы. В районах с ограниченным количеством осадков в летнее время многолетние травы также лучше подсевать под яровые культуры.

Способ посева зависит от почвенно-климатических условий и посевных качеств семян сельскохозяйственных культур. Способ посева должен создавать оптимальные условия для роста и развития растений, обеспечивая их необходимым количеством питательных веществ, влаги, света и теплоты и определенной площадью питания. Чтобы урожайность была максимальной, площадь питания для каждого растения должна быть оптимальной, что зависит от научно-обоснованной нормы высева - количества семян, высеваемых на одном гектаре, обеспечивающего нормальную густоту всходов и полноценный урожай [24,90].

Продуктивность агроценоза в большой степени зависит от способа посева и ширины междурядий, выбор которых определяется морфологией растения, целью возделывания, засоренностью поля, внесения гербицидов, качеством подготовки почвы к посеву и наличием соответствующей техники. Способ посева, играет важную роль в получении стабильных и высоких урожаев при минимальных затратах. Кроме того, способ посева предопределяет не только тип сеялок, но и конструктивные особенности, степень применения всего комплекса машин на последующих видах работ (включая уборку урожая), обуславливая тем самым технико-экономические

показатели всего технологического процесса возделывания сельскохозяйственных культур в целом [12,94].

Анализ литературных источников позволил составить схемы посева семян многолетних трав по принципу размещения их на площади рассева, рисунок 1.1 [17].

о о ® о о о е в

а & &

& й # « » о О & &

а о о о

оос о оо

се—

с с

с во 1

1.00

ог

0 е о

Ф-

в «

» -

"I ,

© п

& « & а

* -

© о

в

о о о

&

Рисунок 1.1 - Схемы посева семян многолетних трав: а - рядовой;

б - перекрестный; в — узкорядный; г - ленточный; д - пунктирный; е - широкорядный; ж - квадратно-гнездовой; з — гнездовой; и — разбросной (безрядковый)

Одним из способом посева многолетних трав является посев многолетних трав в междурядья основной культуры. Этот способ обеспечивает лучшее состояние качества травостоя. Семена высевают на глубину 1 - 2 см на тяжелых почвах и 2-3 см на легких и рыхлых почвах. В засушливых зонах при быстром высыхании поверхности почвы семена многолетних трав заглубляют до 4-5 см. При совместном посеве семян

покровной зерновой культуры и трав одной сеялкой из одного сошника посев проводят в очень ранние сроки с глубиной заделки не глубже 3-4 см [17, 59].

В основу рядового способа посева положено размещение семян параллельными рядами, расположенными на различных расстояниях друг от друга. В зависимости от количества сближаемых строчек рядовой посев подразделяется на две основные группы: однострочный и ленточный. Разновидностями рядового однострочного посева являются обычный рядовой, узкорядный и перекрестный способы посева [43,107,36,59].

Способ посева культурных растений зависит от цели возделывания (многолетн