Совершенствование высева люцерны ячеисто-дисковым аппаратом
На правах рукописи
БУЛЫГИН Николай Николаевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВЫСЕВА ЛЮЦЕРНЫ ЯЧЕИСТО-ДИСКОВЫМ АППАРАТОМ Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Воронеж - 2009
Работа выполнена на кафедре «Сельскохозяйственные машины» ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» доктор технических наук, профессор
Научный консультант:
Труфанов Виктор Васильевич доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Скурятин Николай Филиппович доктор технических наук, профессор Пошарников Феликс Владимирович ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева РАСХН
Ведущая организация:
Защита диссертации состоится «19» ноября 2009 г. в 13:30 часов на за седании диссертационного совета Д 220.010.04 при ФГОУ ВПО «Воронеж ский государственный аграрный университет им. К.Д.Глинки» по адресу:
394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глин ки»
Автореферат размещен на сайте http://www.vsau.ru Автореферат разослан « » октября 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент Шатохин И.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Важной проблемой, стоящей перед сельским хо зяйством Российской Федерации является увеличение производства высоко качественных белковых кормов. Успешное ее решение тесно связано с возде лыванием люцерны, не имеющей себе равных по сбору дешевого кормового белка при относительно невысоком уровне затрат средств и энергии.
Сдерживающим фактором оптимизации структуры посевных площадей кормовых культур, улучшения сенокосов и пастбищ является недостаточная обеспеченность семенами этой культуры из-за низкой продуктивности се менных посевов и значительного колебания ее по годам. Сложившиеся спо собы закладки семенных участков и технические средства для их реализации не дают возможности осуществить преимущества широкорядного посева и приводят к неоправданным потерям семенного материала.
Анализ применяемых в настоящее время конструкций высевающих ап паратов для посева мелкосемяных культур показывает, что основными не достатками в их работе являются перерасход семян, их повреждение, утечка семян через неплотности сопрягаемых деталей, приводящая к нарушению распределения семян и растений в рядке.
Таким образом, совершенствование процесса высева люцерны является актуальной научной и практической задачей.
Цель работы. Совершенствование технологического процесса высева люцерны повышением точности групповой подачи семян в гнезда и их раз мещением с постоянным интервалом в рядке.
Объект исследования. Процесс высева семян люцерны и высевающий аппарат сеялки.
Предмет исследования. Закономерности процесса высева семян высе вающим аппаратом. Методика аналитического обоснования рационального размещения гнезд в рядке по критерию урожайности.
Научная новизна. Для высевающего аппарата с боковым заполнением ячеек получены теоретические зависимости, позволяющие определить мини мальную длину ячейки, минимизировать угол охвата ячеек диска семенами, определить вероятности уровней заполнения ячеек и относительную ско рость семян в камере высевающего аппарата, отличающиеся учетом конст руктивных изменений в подводе семян к ячейкам, влияющих на условия движения организованного дублирующего ряда и заполнение ячеек двойни ками.
Практическая значимость. Разработана конструкция приспособления к свекловичной сеялке (свидетельство на полезную модель № 11951 от 16.12.1999), позволяющая снизить расход семян при посеве и повысить уро жайность семенной люцерны за счет рационального размещения семян в рядке. Приспособление прошло производственную проверку на высеве лю церны в хозяйствах Воронежской области.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и одобре ны на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, приспособление для посева люцерны представлялось на выставках с/х техни ки в экспоцентре ВГАУ Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано печатных работ, в том числе одна в издании, рекомендованном ВАК, получе но свидетельство на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованных источников, включающего 141 наименований, из них 6 на иностранном язы ке, и 15 приложений. Основная часть диссертации содержит 166 страниц ма шинописного текста, включающего 59 рисунков, 11 таблиц.
На защиту выносятся следующие основные положения:
- вероятностная модель размещения семян и растений при гнездовом высе ве;
- математическая модель движения семени в камере высевающего аппара та и группового заполнения ячеек семенами;
- аналитические зависимости для определения взаимосвязи скорости семян и окружной скорости высевающего диска, позволяющие определить крити ческую скорость диска.
- конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении представлено обоснование актуальности темы, изложено краткое содержание работы и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Содержание проблемы и задачи исследования» вы полнен анализ основных факторов, определяющих качество посева и продук тивность люцерны, проведены обзор средств посева мелкосеменных культур, анализ исследований по совершенствованию процессов высева и размещения семян в рядке, намечены пути обеспечения рациональной схемы размещения растений при посеве люцерны и задачи исследования. Обзор исследований включает публикации В.К. Астанина, В.С. Басина, В.А. Белодедова, Н.Г. Бондаренко, А.А. Будагова, Г.М. Бузенкова, В.В. Василенко, П.М. Васи ленко, А.Н. Голозубова, Н.И. Картамышева, К.Р. Казарова, В.Е. Комаристо ва, А.Т. Коробейникова, А.В. Курындина, В.Д. Липина, Г.Е. Листопада, С.А. Ма,, В.К. Павлова, В.И. Паламарчука, С.Д. Полонецкого, Ф.В. Пошар никова, Г.М.Рудакова, А.Н. Семенова, В.М. Слугинова, И.Н. Слюсарева, И.К. Смирнова, В.В. Труфанова, В.Н. Цыбулевского, Б.И. Чайковского, С.И Шмата, и др.
На основании обзора исследований сделаны следующие выводы:
1. Основная масса исследований посвящена посеву крупных и средних семян и их однозерновому отбору ячейками, а также созданию условий для гарантированного вхождения семян в ячейки на повышенных скоростях до зирующих элементов. Практически отсутствуют исследования по точному дозированию мелкосеменных культур.
2. На процесс вхождения семени в ячейку существенное влияние ока зывает скорость перемещения семян относительно ячеек. Для мелких семян такие исследования не проводили.
3. В связи с тем, что полевая всхожесть оказывает существенное влия ние на урожайность, имеет смысл рассмотреть гнездовую схему посева, при которой, с целью компенсации невсхожих семян люцерны посев вести гнез дами по 2-3 семени в гнездо.
Основанием для исследования и разработки новых технических реше ний в производстве семенной люцерны является необходимость снижения норм высева и повышения точности размещения растений в рядке, что обес печит повышение урожайности, улучшение качества семян и сокращение за трат труда. Накоплен положительный опыт использования свекловичных сеялок для семенного посева люцерны. При этом появляется возможность использовать комплекс свекловичных машин для междурядной обработки и защиты растений.
Выявлена целесообразность улучшения конструкции ячеисто-дисковых высевающих аппаратов для посева люцерны на семена. Решение проблемы возможно с помощью аппарата бокового заполнения. При этом улучшаются условия заполнения ячеек на повышенных скоростях, открываются возмож ности решить вопросы, связанные с герметизацией протяженных участков семенной камеры, отражения лишних семян, очистки ячеек.
В соответствии с поставленной целью для реализации рациональ ного размещения растений выдвигаются следующие основные задачи исследования:
1. Разработать математическую модель группового дозирования семян.
2. Определить рациональные параметры высевающего аппарата для посева люцерны на семена.
3. Выявить преимущества экспериментального аппарата в сравнении с аналогами в полевых условиях и определить влияние размещения семян на урожайность.
4. Определить экономическую эффективность гнездового посева лю церны экспериментальным аппаратом.
Во второй главе теоретически обоснована возможность рационального размещения растений в гнездовом посеве. Проведена вероятностная оценка появления различных интервалов между гнездами и возникновения гнезд с разным количеством растений. На основании результатов исследований ка федры растениеводства ВГАУ получено адекватное уравнение для определе ния массы семян с одного растения люцерны в зависимости от расстояния до соседних растений в широкорядном посеве с междурядьем 45см:
q = -0,268 + 0,082l1 + 0,080l2 - 0,001l1 - 0,001l2, (1) где q - масса семян с растения, г;
l1 и l2 - расстояния до соседних растений, см.
Исследования показывают, что максимальная расчетная урожайность достигается при интервалах между растениями, равных 10см. Создание таких интервалов приводит к целевому решению задачи.
Составленный в Excel алгоритм позволяет просчитать по полученным зависимостям отношение урожайности семян люцерны при фактическом распределении растений и при идеальном для различных уровней заполнения ячеек, полевой всхожести и растянутости гнезд, а также определить коэффи циент вариации интервалов между гнездами с одним и с двумя растениями.
Для реализации данной схемы размещения семян предложено приспо собление к свекловичной сеялке (рисунок 1), обеспечивающее групповую подачу семян и образование при посеве гнезд по 2-3 семени с интервалами между гнездами 8-10 см.
А -А 1- корпус;
2 – высевающий диск;
3 – ячейки диска;
4 – бункер для мелких семян;
5 – питатель;
6 – локализатор;
7 – семенная камера;
8 – прокладка;
9 – накладка;
10 – пластина прижимная;
11 – палец прижимной;
12 – отверстия упорные;
13 – уплотнение.
Рисунок 1 - Высевающий аппарат (свидетельство на полезную модель 11951) Приспособление включает высевающий диск 2, локализатор 6, при жимную пластину 10, дополнительный бункер 4 с питателем 5. Сменный диск 2 имеет малую толщину, на его поверхности выполнены сквозные пе риферийные ячейки. Диск устанавливается вместо серийного на те же кре пежные элементы.
В нижней части к диску 2 прилегает локализатор 6. Он устанавливается на направляющие штифты прижимной пластины и прижимается к поверхно сти диска. Внутренняя полость локализатора представляет собой семенную камеру, из которой семена попадают в ячейки, приспособленные для боково го заполнения. Снятие лишних семян с ячеек происходит в первую очередь за счет их взаимодействия с соседними семенами прилегающего к диску ряда, а также при контакте с задней стенкой семенной камеры 7. Форма семенной камеры 7 и уплотнения 13 позволяют избежать утечек семян. Работа аппарата сводится к отбору семян ячейками высевающего диска и транспортировке их в бороздку, образованную сошником. Запас семян в локализаторе 6 пополня ется из бункера 4 через питатель 5, а открытые с трех сторон ячейки на выхо де из локализатора 6 освобождаются от семян.
Применительно к предложенной конструкции проведены теоретиче ские исследования процесса дозирования семян при боковом заполнении ячеек, найдены вероятности различных уровней заполнения ячеек, получено выражение для определения минимальной длины ячейки из условия заполне ния двойниками:
0,75mc + b, (2) l Vr Fб где Vr - относительная скорость семени, м/с;
m – масса семени, кг;
b и с – длина и толщина семени, м;
Fб – боковая сила, Н.
Из условия заполнения по два семени в ячейку определили вероятность того, что при k- встречах будет хотя бы два благоприятных исхода:
Rjl Rjl - 0,75(b + h) - 0,5 bh Rjl 0,75(b + h) - 0,5 bh b b P2,k = 1 - - 2h я b 2h я (3) 0,75(b + h) - 0,5 bh 1 -.
2h я где h и hя – высота семени и высота ячейки, м;
R – радиус высевающего диска, м;
– угол охвата диска семенами, рад.
- отношение относительной скорости семян к скорости ячеек диска.
Отсюда в Mathcad определяется минимальный угол охвата диска семе нами. Как показали расчеты, минимальная зона заполнения должна состав лять не менее 17 мм при = 0,8, и вероятности реализации условий прохода семени в ячейку, равной 0,99.
Для выбора скорости вращения дозирующего элемента при заданной относительной скорости семян проведено теоретическое обоснование зави симости скоростей движения слоев семян, прилегающих к диску от скорости диска. Такое исследование проведено для аппарата бокового заполнения с семенной камерой в форме кольца, затем выполнен переход к камере в виде кольцевого сектора. На основе анализа действующих сил трения и энергии, передаваемой от диска по слоям семян, определена взаимосвязь между ско ростями движения диска и семян:
M c1w1 + M k1w, (4) M крw д = 1 - Aд (M c1w1 + M k 1w1 ) где, Мкр – момент движущих сил, передаваемый от диска слоям семян;
M k 1 - момент движущих сил, создаваемый организованным рядом семян ;
M c1 - момент сопротивления движению организованного ряда;
w д и w1 - угловые скорости движения диска и семян;
Aд - коэффициент пропорциональности для определения потерь на про скальзывание.
Коэффициент пропорциональности определялся по эксперименталь ным данным.
В третьей главе изложены задачи и программа исследований, условия проведения экспериментов, характеристика объектов исследования, схемы экспериментов и техника их проведения, методика обработки результатов опытов.
В программу экспериментальных исследований входило определение:
1) основных технологических свойств семян;
2) рационального диаметра трубки питателя;
3) рациональных параметров ячеек высевающего диска;
4) скорости семян в камере высевающего аппарата;
5) параметров семенной камеры;
6) рациональной скорости высевающего диска;
7) качественных показателей распределения растений в посевах, вы полненных экспериментальным аппаратом.
Для лабораторных исследований была изготовлена модель высеваю щего аппарата в масштабе 1:1 относительно прототипа, на которой проводи ли испытания дисков с различными размерами ячеек и параметрами семен ной камеры. Модель позволяет в более широких пределах, чем это возможно при использовании стандартной секции свекловичной сеялки изменять кон структивные и режимные параметры высевающего аппарата.
Привод высевающего диска осуществляли от двигателя постоянного тока через редуктор, питание двигателя – от трансформатора через выпрями тель (диодный мост). Частоту вращения диска определяли с помощью счет чика импульсов, связанного с герконом. Регулирование частоты вращения производили изменением напряжения в цепи питания электродвигателя. Для проведения стендовых исследований был изготовлен ленточный транспортер со скоростью ленты 5 – 8км/ч.
Для определения скоростей слоев семян в камере высевающего аппара та использовали две модели. Для первой модели изготавливали локализатор с прозрачным дном из полимерной пленки. Вторую модель изготавливали из оргстекла, она имела непрерывную кольцевую семенную камеру и выгрузное окно в нижней части диска. Конструкция камеры и различные вставки позво ляли менять ее высоту и ширину. Изготовленные из прозрачных материалов, модели позволяли изучать как процесс отбора семян ячейками диска, так и движение слоев семян в камере высевающего аппарата. Данные видеосъемки обрабатывали на компьютере с помощью программы Pinnacle Studio Plus и ACDSee.
Определенные с помощью рабочих моделей рациональные конструк тивные и режимные параметры работы высевающего аппарата учитывали при изготовлении приспособлений к сеялкам и их производственной провер ке. Полевые опыты проводили в хозяйствах Воронежской области в 2001, 2007 и 2008 гг.
При проведении сравнительных полевых испытаний использовали се ялки ССТ-12Б с экспериментальными секциями, работу которых сравнивали с базовым переоборудованием, включающим диски для мелких семян внеш него заполнения, вставки для уменьшения загрузочного окна, сектор-вставки для уменьшения объема ячеек, уплотнения.
В исследованиях определяли расход семян высевающими аппаратами, распределение растений в рядке и урожайность семян. По каждому опыту ре зультаты замеров систематизировали в статистические ряды. По ним по строены полигоны распределения случайных величин, определены их число вые характеристики.
В четвертой главе приведены результаты лабораторных и полевых ис следований и дан их анализ.
Теоретические расчеты размеров ячеек хорошо согласуются с опытны ми данными. Так, например, по данным расчета, минимальная длина ячейки из условий заполнения по два семени составляет 2,39мм, а определенная из результатов опытов – 2,5мм.
По результатам покадровой расшифровки видеосъемки движения се мян в камере высевающего аппарата определена зависимость между скоро стью ячеек диска и скоростью организованного ряда семян. Предварительно рассчитанные в Mathcad моменты движущих сил и моменты сопротивления движению позволили определить коэффициент пропорциональности Ад для определения потерь мощности на проскальзывание. Зная Ад, можно рассчи тать абсолютную скорость организованного ряда семян в камере высевающе го аппарата, а также относительную, т.е. разницу между скоростью ячеек диска и скоростью организованного ряда семян.
Для практических целей было подобрано уравнение, позволяющее рассчитать скорость движения организованного ряда семян в камере высе вающего аппарата в зависимости от скорости ячеек диска.
Vc1 = -0,022Vя2 + 0,414Vя + 0,00009 (5) Диаграммы изменения скорости семян в зависимости от скорости вы севающего диска (материал диска - алюминий) представлены на рисунке 2.
Момент движущих сил передается от диска по вертикальным слоям семян, движение которых постепенно затухает при удалении от плоскости диска. В опытах определяли скорости семян организованного ряда и скоро сти семян соседнего с ним вертикального слоя.
Vс, м/с 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,1 0,2 0,3 0,5 Vя, м/с 1- скорости семян первого слоя;
2- скорости семян второго слоя;
3- относительная скорость первого слоя.
Рисунок 2 - Зависимость линейной скорости слоев семян от скорости ячеек высевающего диска Влияние ширины семенной камеры на заполнение ячеек семенами представлено на рисунке 3. Минимальную ширину камеры принимали рав ной 6мм. Опыты производили на скорости ячеек диска 0,5м/с при длине се менной камеры 0,07 м.
Nс, шт;
Котн 1, 0, 18 S мм к, 9 12 1- среднее количество семян в ячейке, Nс;
2 – Котн.
Рисунок 3 - Зависимость уровня заполнения ячеек от ширины семенной камеры Коэффициент Котн определяли, как отношение среднего количества семян в ячейке к желаемому, т.е к двум. Изменение ширины камеры практи чески не влияет на заполнение ячеек. Из опытов по определению скоростей установлено, что движение слоев семян практически затухает на расстоянии 8-10мм от плоскости диска и далее находятся неподвижные слои семян. Сле довательно, ширину камеры более 8 – 10мм принимать нецелесообразно. По этому в дальнейших опытах ширину семенной камеры принимали равной 0,01м.
Рациональную длину семенной камеры определяли на различных ско ростях высевающего диска при ширине 10мм. Результаты представлены на рисунке 4.
Котн 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0,4 0,5 Vя, м/с 0,1 0,2 0, 1- длина камеры 3см;
2- длина камеры 4см;
3- длина камеры 5см;
4- длина камеры 6см;
5- длина камеры 7см.
Рисунок 4 - Зависимость Котн от скорости ячеек диска и длины семенной камеры С увеличением длины семенной камеры Котн повышается. Близкое к требуемому (Котн = 1) заполнение ячеек наблюдается при следующих значе ниях длины камеры: 0,04м (скорости ячеек диска Vя = 0,1… 0,13 м/с), 0,05м (Vя = 0,1… 0,15 м/с) и 0,06м (Vя = 0,15… 0,25 м/с).
Одновременно оценивали вариацию количества семян в ячейках (по суммарному высеву сектора из 10 ячеек (рисунок 5).
Наименьшую вариацию количества семян в ячейке обеспечивает длина камеры 0,04 … 0,07м при скорости ячеек диска 0,1…0,3м/с. Обобщая данные исследований по заполнению ячеек и вариации количества семян, можно сделать вывод, что наиболее близкое к требуемому заполнение ячеек обеспе чивает семенная камера длиной 6см при скорости ячеек диска Vя = 0,15… 0,25 м/с.
Квар 2, 1, 0, 0,5 Vя, м/с 0,1 0,2 0,3 0, 1 – длина камеры 3см;
2 – длина камеры 4см;
3 – длина камеры 5см;
4 – длина камеры 6см;
5 – длина камеры 7см.
Рисунок 5 - Зависимость коэффициента вариации количества семян в ячейке от скорости ячеек диска и длины семенной камеры Для определения качественных характеристик высева были произведе ны стендовые испытания аппарата. Высев на липкую ленту позволил выявить влияние скорости ячеек диска на высев каждой отдельной ячейкой (рисунок 6).
F, % 0,05 0, 0,1 0,15 0,25 Vя, м/с 1- процент гнезд с одним семенем;
2- с двумя;
3- с тремя;
4- с четырьмя семенами.
Рисунок 6 - Зависимость уровня заполнения ячеек от скорости диска Практически ячейка высевает от одного до четырех семян, основную массу составляют ячейки, заполненные двумя-тремя семенами. С увеличени ем скорости ячеек увеличивается заполнение по два семени и по одному. Од новременно снижается высев по три и по четыре семени.
На рисунке 7 представлено изменение дисперсии количества семян в ячейках в зависимости от скорости диска.
D 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,25 Vя, м/с 0,1 0, 0,05 0, Рисунок 7 - Зависимость дисперсии количества семян в ячейках от скорости диска Как это видно из графиков, на малых скоростях диска происходит пере заполнение ячеек. Далее происходит увеличение заполнения по одному и по два семени, при этом со скорости 0,2 м/с полностью исключается высев че тырех семян и снижается тройное заполнение. Cо скорости Vя = 0,15м/с про исходит значительное снижение дисперсии количества семян в ячейках.
Наиболее близкий к требуемому отбор семян обеспечивается при скоростях 0,2 … 0,25м/с.
В процессе падения до дна борозды происходит рассеивание семян, они падают на некотором расстоянии друг от друга, и гнезда приобретают неко торую растянутость в направлении движения сеялки. Это может иметь зна чение для последующего совместного роста и развития растений. Чтобы вы явить влияние скорости ячеек диска на величину растянутости гнезд, нами были проведены стендовые исследования. Для более четкого обозначения интервалов были использованы диски с увеличенным шагом ячеек, число ячеек на диске составляло z = 50 при скорости ленты транспортера 1,4 м/с.
Результаты исследований представлены на рисунке 8.
Lг, см 1, 1, 1, 1, 0, 0,05 0,25 Vя, м/с 0,1 0, Рисунок 8 - Зависимость средней величины растянутости гнезд от скорости ячеек диска На малых скоростях диска в ячейки попадает большее количество се мян, выпадение их из ячеек происходит медленнее. Когда первое семя уже выпало, последующее еще ведется задней кромкой ячейки по дну семенной камеры, и оно выпадает позже. С увеличением скорости диска влияние ли нейных размеров ячеек и семян сказывается меньше, одновременно происхо дит возрастание центробежной силы, которая выбрасывает семена в одном направлении.
Результаты исследования повреждаемости семян в камере высевающе го аппарата представлены на рисунке 9. Меньшая повреждаемость семян при увеличении длины семенной камеры объясняется тем, что в конструкции ап парата роль отражателей лишних семян выполняют семена дублирующего ряда, которые мягко заталкивают семена в ячейки и не дают выпасть семе нам, заполнившим ячейки. Снижение длины камеры ведет к увеличению по вреждаемости семян, так как не успевшие полностью пройти в ячейку семена разрушаются при защемлении между задней кромкой ячейки и стенкой каме ры.
На малых скоростях диска повреждаемость семян повышается. При скоростях диска 0,2 … 0,4 м/с повреждаемость семян при длине камеры 6 и 7см не превышает 1%. Увеличение повреждаемости при дальнейшем повы шении скорости диска связано с ухудшением условий заполнения ячеек.
В диапазоне скоростей ячеек 0,15 … 0,4 м/с повреждаемость семян при длине камеры 5 см не превышает 1,5 %, что меньше допускаемого уровня аг ротехнических требований.
Кд, % 1, 0, 0,3 0,4 0,5 Vя, м/с 0, 0, 1 – длина камеры 7см;
2 – длина камеры 6см;
3 – длина камеры 5см.
Рисунок 9 - Зависимость повреждаемости семян в камере высевающего аппарата от скорости ячеек диска и длины семенной камеры Результаты полевых исследований представлены на рисунке 10. Экспе риментальный аппарат обеспечивает следующее распределение. На кривой видно два максимума: первый отражает малые интервалы, возникающие ме жду растениями в гнездах, второй – интервалы между гнездами.
P 0, 0, 0, 0, 0, с 0, 0, 0, 0, 7 8 14 X, см 0 1 3 5 10 2 9 4 1- базовый вариант;
2 – экспериментальный аппарат;
3 – распределение интервалов между центрами гнезд экспериментальным аппаратом.
Рис. 10 - Вероятность распределения растений вдоль рядка Базовый вариант переоборудования практически оставляет сплошной рядок, вероятность малых интервалов очень высока. Из-за увеличенного объ ема ячеек и самоподсева имеет место большой расход семян. Заполненные ячейки при движении до зоны выгрузки проходят значительное расстояние, при этом семена могут выпадать из них. Средний интервал между растения ми составил m р = 3,9см, среднее квадратическое отклонение интервалов s р = 4,9см.
На посевах экспериментальным аппаратом лучшее распределение дос тигается за счет уменьшенного почти в два раза объема ячеек, а также сни жения вероятности самоподсева семян за счет переноса зоны загрузки непо средственно к зоне высева. При этом путь заполненных семенами ячеек до зоны разгрузки снижается на 30-35см по сравнению с базовым вариантом.
Средний интервал между растениями составил m р = 8,3см, среднее квадра тическое отклонение интервалов s р = 3,8см. Коэффициенты вариации интер валов составили соответственно Vр = 127% на посеве с базовым вариантом и Vр = 46% на посеве экспериментальным аппаратом. Количество гнезд с од ним, двумя и тремя растениями составили соответственно 85%, 11% и 4%.
Средний интервал между центрами гнезд составил 9,7см. Посев эксперимен тальным аппаратом дает большое количество интервалов между растениями, близких к рациональному, что обеспечивает повышение урожайности. При менительно к конкретным климатическим условиям этот интервал легко можно скорректировать за счет изменения шага ячеек, скорости диска или передаточного отношения привода. В нашем случае урожайность семян по сравнению с базовым вариантом увеличилась на 24 кг/га.
В пятой главе изложена реализация результатов исследований и их экономическая эффективность.
Приспособление к свекловичной сеялке ССТ-12Б для гнездового посе ва люцерны (свидетельство на полезную модель № 11951 от 16.12.1999) про ходило производственную проверку в хозяйствах Воронежской области в 2001, 2007 и 2008 гг.
В процессе расчетов экономической эффективности доказано, что предлагаемая разработка экономически целесообразна и имеет высокий уро вень надежности в получении экономического эффекта при ее внедрении.На 54 га посева люцерны экономический эффект составил 216446руб, а за весь срок службы сеялки 2939224 руб.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1. Уменьшение объема ячеек приводит к их забиванию и пропускам по заполнению, увеличение – к перерасходу семенного материала и загущению посевов. Стабильное заполнение обеспечивают ячейки группового дозирова ния в аппарате с боковым заполнением семян. Необходимо стремиться пре имущественно к двойному заполнению и располагать гнезда на расстоянии, равном 10см, что обеспечит высокую равномерность интервалов между рас тениями при относительно низкой полевой всхожести. Запас растений в гнезде положительно скажется на продуктивности посевов в последующие годы, так как будет меньше наблюдаться изреженность всходов за счет есте ственной убыли растений.
2. Разработана математическая модель процесса движения семян в ка мере высевающего аппарата, позволяющая определить минимальную длину ячейки, минимальный угол охвата диска семенами, вероятности различных уровней заполнения ячеек для условий их бокового прохода.
3. Получены аналитические зависимости для определения взаимосвязи скорости семян и скорости высевающего диска, позволяющие определить критическую скорость диска, при превышении которой ухудшаются условия заполнения ячеек семенами. Предельная относительная скорость семян со ставляет 0,2 м/с, что соответствует скорости высевающего диска 0,31 м/с.
4. Лучшие результаты по заполнению обеспечивают ячейки с парамет рами: длина l= 2,5мм;
ширина c=2мм и высота h=1,5мм при скорости ячеек диска Vя = 0,2 м/с. Диаметр трубки питателя и ширина семенной камеры при этом должна составлять 8 – 10мм, а длина зоны заполнения 0,06м. Повреж даемость семян при этом не превышает 1%. Наилучшее положение обреза корпуса локализатора – внизу на вертикальном диаметре высевного диска.
Смещение положения локализатора от вертикали приводит к уменьшению растянутости гнезда.
5. В полевых исследованиях установлено, что экспериментальный ап парат дает лучшее распределение растений в рядке. Для базового переобору дования численные значения показателей составили m р = 3,9см, s р = 4,9см, для экспериментального m р = 8,3см, среднее квадратическое отклонение ин тервалов s р = 3,8см. Коэффициенты вариации интервалов составили соот ветственно Vр = 127% на посеве с базовым вариантом и Vр = 46% на посеве экспериментальным аппаратом.
6. Гнездовой посев обеспечивает большее количество интервалов, близких к рациональным, а, следовательно, лучшую равномерность разме щения растений. Таким образом, гнездовой посев можно рекомендовать для реализации в условиях производства, как наиболее приближенный к идеаль ному размещению растений.
7. Повышение эффективности беспрорывочных посевов люцерны сеял кой с экспериментальным аппаратом достигается за счет снижения нормы высева до 0,5 – 0,7 кг/га, повышения урожайности семян на 24кг/га и исклю чения операции ручного формирования густоты стояния растений. На 54 га посева люцерны экономический эффект составил 216446руб, а за весь срок службы сеялки 2939224 руб.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:
Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ 1. Труфанов В.В Переоборудование свекловичной сеялки для посева люцерны [Текст]/ В.В. Труфанов, Н.Н. Булыгин // Сельский механизатор. – 2007. – №6. – С. 24 – 25.
Изобретения и полезные модели 2. Свидетельство на полезную модель11951 РФ, МКИ3 А 01 С 7/04.
Высевающий аппарат [Текст]/ Труфанов В.В., Булыгин Н.Н., Яровой М.Н.(Россия). - №99108294/20;
заявлено 21.04.1999;
опубл.16.12.1999, Бюл.
№12.-1с.
Статьи в сборниках научных трудов 3. Труфанов В.В. Беспрорывочные посевы люцерны дражированными семенами [Текст]/ В.В. Труфанов, М.Н. Яровой, Н.Н. Булыгин // Научно методические проблемы преподавания специальных дисциплин в направле нии профессионального обучения. – Липецк: ЛГПИ, 1997. – С.44-46. – (Меж вузовские учен. записки / Липецкий ГПИ).
4. Булыгин Н.Н. Обоснование параметров ячейки высевного диска для гнездового посева люцерны [Текст]/ Н.Н. Булыгин // Обеспечение стабилиза ции АПК в условиях рыночных форм хозяйствования. – Воронеж, 1997. – Ч.2. – С. 101. – (Тез. докл. / Воронежский ГАУ).
5. Булыгин Н.Н. Обоснование параметров высевного диска для гнездо вого посева люцерны [Текст]/ Н.Н. Булыгин // Совершенствование техноло гий и технических средств производства продукции растениеводства и жи вотноводства: Сб. науч. тр. - Воронеж: ВГАУ, 1998. -С.55-59.
6. Булыгин Н.Н. Определение относительной скорости семян в камере высевающего аппарата [Текст]/ Н.Н. Булыгин, В.В. Труфанов, И.А. Резни ченко // Теория, постановка и результаты агроинженерного эксперимента:
Сб. науч. тр. - Воронеж: ВГАУ, 1999.-С.46-52.
7. Булыгин Н.Н. Определение параметров ячейки для подачи двух се мян люцерны [Текст]/ Н.Н. Булыгин // Совершенствование технологий и тех нических средств механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. - Воронеж:
ВГАУ, 2003. -С.212-215.
8. Булыгин Н.Н. Модель гнездового размещения люцерны при посеве [Текст]/ Н.Н. Булыгин // Новые разработки технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. – Воронеж: ВГАУ, 2004. – С. 52-57.
9. Булыгин Н.Н. Влияние заполнения ячеек и полевой всхожести на урожайность семян люцерны [Текст]/ Н.Н. Булыгин, В.В. Труфанов // Вест ник Воронежского государственного аграрного университета: – Воронеж:
ВГАУ, 2005. – С. 135-143.
10. Булыгин Н.Н. Оптимизация параметров высевного диска для гнез дового посева люцерны [Текст] / Н.Н. Булыгин // Вклад молодых ученых в решение проблем аграрной науки: Материалы межрегиональной научно практической конференции молодых ученых – Воронеж: ВГАУ, 2005. – С.
198-200.
11. Труфанов В.В. Вероятностная оценка интервального размещения растений люцерны и ее связь с урожайностью семян [Текст]/ В.В. Труфанов, Н.Н. Булыгин // Повышение эффективности использования, надежности и ремонта сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. – Воронеж: ВГАУ, 2005.
– С. 117-121.
Подписано в печать 14.10.2009 г. Формат 60х841/16. Бумага кн.-журн.
П.л. 1,0. Гарнитура Таймс. Тираж 100 экз. Заказ № Типография ФГОУ ВПО ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина,