Совершенствование процесса посева семян сои высевающим аппаратом плунжерного типа
На правах рукописи
БОРОДИН ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОСЕВА СЕМЯН СОИ
ВЫСЕВАЮЩИМ АППАРАТОМ ПЛУНЖЕРНОГО ТИПА
Специальность 05.20.01—технологии и средства механизации сельского
хозяйства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Благовещенск - 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Приморская государственная сельскохозяйственная академия»
Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Шишлов Сергей Александрович
Официальные оппоненты:
Присяжная Серафима Павловна доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО ДальГАУ / технологический институт, кафедра «Машины и аппараты пищевых производств», заведующий Пугачев Юрий Александрович кандидат технических наук, доцент, ООО «Соя Амура» / генеральный директор
Ведущая организация ГНУ ДальНИИМЭСХ Россельхозакадемии
Защита состоится 25 мая 2012 г. в 1130 часов на заседании диссертационного совета Д 220.027.01 при ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет», по адресу: 675005, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, корп. 12, ауд. 82, тел/факс 8(4162)49-10-44.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет».
Автореферат разослан «24» апреля 2012 г.
Ученый секретарь Якименко Андрей Владимирович диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Соя – ценная сельскохозяйственная культура, не имеющая равных себе по содержанию и качеству белка. В народном хозяйстве соя широко используется в продовольственных, кормовых и технических целях.
Агробиологические особенности сои требуют равномерного распределения семян при посеве, от чего зависит освещенность растений, обеспечение влагой и эффективность в борьбе с сорняками. В связи с этим одним из способов повышения урожайности сои является совершенствование процесса её посева за счет применения высевающего устройства, обеспечивающего оптимальное для развития растений и ухода за посевами расположение семян в почве.
Результаты исследований дальневосточных ученых показывают, что из применяемых в Приморском крае способов посева сои пунктирный является наиболее урожайным и приемлемым с агробиологической и агротехнической точек зрения.
Выпускаемые промышленностью конструкции посевных машин не предназначены для сои и поэтому не позволяют производить точный высев ее семян в строгом соответствии с современными агротехническими требованиями. Посев сои производится переоборудованными сеялками, предназначенными для зерновых и пропашных культур. Очевидно, что комплекс мер, направленных на изыскание и исследование конструкции аппарата для точного высева семян сои, представляет собой актуальную научную и практическую задачу.
Работа выполнена в рамках «Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 – 2012 гг.», а также в соответствии с программами: «Концепция развития аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2025 г.»;
«Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 г.» и программой научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия» в период 2009-2012 гг.
Цель исследования. Обоснование конструкции, параметров и режимов работы устройства, обеспечивающего равномерный высев семян сои в строчку с заданным шагом для соблюдения агробиологических требований этой культуры и повышения её урожайности.
Методы исследования. Использованы аналитический и экспериментальный методы, на основе которых были получены теоретические положения с выводами расчетных формул для определения оптимальных параметров работы высевающего аппарата плунжерного типа.
Экспериментальный метод применялся при разработке методик проведения лабораторных, лабораторно – полевых исследований и обработке результатов.
Обработка результатов исследований проводилась на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Excel.
Объект исследования - процесс посева семян сои, осуществляемый высевающим аппаратом плунжерного типа.
Предмет исследования. Закономерности влияния параметров и режимов работы высевающего аппарата плунжерного типа на качество высева семян сои.
Достоверность результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований согласуются в пределах зоны доверительного интервала, таким образом, лабораторные испытания подтверждают результаты теоретических исследований.
Научная новизна. Впервые получены аналитические зависимости взаимодействия единичного семени сои с рабочими элементами высевающего аппарата плунжерного типа при пунктирном высеве с установленным шагом.
Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили установить влияние конструктивно-технологических параметров и режимов работы высевающего аппарата на точность высева семян сои.
На защиту выносятся результаты теоретических исследований параметров и режимов работы высевающего аппарата плунжерного типа, результаты экспериментальных исследований процесса высева семян сои аппаратом плунжерного типа и регрессионные уравнения оптимизации условий высева.
Практическая значимость работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований получили практическую реализацию в совершенствовании пунктирного посева семян сои. Посев сои экспериментальным высевающим аппаратом плунжерного типа позволяет поднять урожайность сои за счет повышения равномерности высева, снижения дробления и пропусков семян. На конструкцию высевающего аппарата получен патент на полезную модель № 91796 от 06 октября 2009 г. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и совершенствовании высевающих аппаратов.
Внедрение. Сеялка, оснащенная высевающими аппаратами плунжерного типа, предназначенная для точного посева сои пунктирным способом, внедрена в производство в колхозе «Хвалынский» Спасского муниципального района Приморского края. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Автотракторная и сельскохозяйственная техника» ФГБОУ ВПО «Приморская ГСХА».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на межвузовских научно-практических конференциях «Молодые ученые – агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (Уссурийск, 2010, 2011 гг.), расширенном заседании кафедры «Автотракторная и сельскохозяйственная техника» ФГБОУ ВПО «Приморской ГСХА» (Уссурийск, 2012 г.). Результаты исследований демонстрировались на краевой выставке – ярмарке научно-технических идей (Владивосток, 2010 г.), научно-технической выставке, посвященной 50-летию института механизации сельского хозяйства «Инновационные технологии и средства в агроинженерии»
(Уссурийск, 2011 г.).
Публикации. Материалы исследований отражены в 14 публикациях, в том числе в 3-х печатных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 167 станицах машинописного текста, основной текст сопровождается таблицами, 65 рисунками и 97 формулами. Список литературы содержит наименования, из них 8 на иностранных языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении показана актуальность темы, обоснованы направления исследований, кратко изложены основные положения работы.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследований»
рассмотрены агроклиматические условия Приморского края, представлена динамика производства сои на Дальнем Востоке, приведены перспективные для Приморского края сорта сои, проведен анализ конструкций механических аппаратов точного высева, проведен анализ теоретических и экспериментальных исследований работы аппаратов точного высева.
Вопросам посева сои посвящены работы И.Ф. Беликова, И.А. Бережного, Л.А. Белозерова, М.Г. Гершевича, Б.И. Кашпуры, Г.Ф. Калинича, Л.С.
Коренковой, Г.Е. Листопада, А.Г. Новака, С.П. Присяжной, Ю.В. Терентьева и других авторов.
Анализ существующих способов посева показал, что наиболее полно агробиологическим особенностям сои соответствует пунктирный посев, который целесообразно применять в условиях Приморского края в целях повышения урожайности.
В ходе проведенного патентного поиска и анализа литературных источников выявлено, что к основным недостаткам существующих аппаратов точного высева, применяемых при пунктирном посеве, относятся повышенное травмирование и дробление семян сои, приводящее к неравномерности всходов и, как следствие, к снижению урожайности.
По результатам проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи.
1. Провести анализ существующих устройств точного высева и разработать высевающий аппарат, обеспечивающий равномерный высев семян сои в строчку с заданным шагом и минимальной степенью повреждения семян.
2. Исследовать влияние формы контактной поверхности плунжерного выталкивателя и силы ударного импульса, приложенной к единичному зерну сои на всхожесть.
3. Исследовать влияние параметров и режимов работы предлагаемого высевающего аппарата плунжерного типа на качество высева семян сои.
4. Провести полевые испытания предлагаемого высевающего аппарата для оценки качества его работы путем сравнения с базовым аналогом.
5. Определить экономическую и энергетическую эффективность применения экспериментальной сеялки, оснащенной высевающими аппаратами плунжерного типа.
Во второй главе «Теоретические исследования» описан принцип работы высевающего аппарата плунжерного типа, приведена методика определения силы ударного импульса, действующего на единичное зерно сои в высевающем аппарате плунжерного типа, обоснованы основные конструктивно технологические параметры и режимы работы экспериментального высевающего аппарата.
Силу ударного импульса, приложенную к единичному зерну сои выталкивателем на участке перемещения М0 М1 (рис. 1), определяем, применив теорему Карно – Остроградского об изменении кинетической энергии, теряемой системой при частично упругом ударе 1 k в mт m з ( ) 2 (1) v v 2, T = m +m т з где kв – коэффициент восстановления зерна сои;
mт – масса толкателя, кг;
mз – масса зерна сои, кг;
v1 - скорость толкателя в начальной фазе удара, м/с;
v2 - скорость зерна в начальной фазе удара, м/с.
Рисунок 1 – Схема действующих сил на участке перемещения единичного зерна Зная величину изменения скорости во время удара v = v1 - u и время ty, в течение которого происходит это изменение, определяем на основании основного закона динамики (учитывая, что время удара ty 0) силу ударного импульса ( ) A Fk 1 1+ m з 1 k в m т m з mт mт + m з 2 (2) =m с х F.
уд зпп Sx Работоспособность высевающего аппарата плунжерного типа определяется кинематическими параметрами движения выталкивателя:
перемещением, скоростью и ускорением. Исходными составляющими для определения этих величин являются текущий радиус кулачка и угловая скорость его вращения (рис. 2).
Рассматривая условную схему высевающего аппарата (рис.2 а) и заменив высшую кинематическую пару на низшую (рис. 2 б), с учетом постоянной угловой скорости приводного кулачка (при установившемся движении посевного агрегата), величину перемещения выталкивателя определим из уравнения, м S m = 1 cos t + sin 2 t. (3) Рисунок 2 – Условная (а) и заменяющая (б) схемы высевающего аппарата плунжерного типа:
1 – приводной кулачок;
2 – плунжерный выталкиватель;
3 – кривошип;
4 – шатун.
Скорость перемещения выталкивателя, м/с dS m = (sin t + sin t cos t ) = sin t + sin 2t.
v= (4) dt Ускорение перемещения выталкивателя, м/с = 2 (cos t + cos 2t ).
dv a= (5) dt Для бесперебойной подачи зерна в плунжерную камеру необходимо, чтобы за один рабочий цикл плунжерного выталкивателя через дозирующее окно поступало одно зерно. Рабочий цикл осуществляется за один оборот приводного кулачка и состоит из фазы открытого дозирующего окна и фазы выталкивания зерна.
Время фазы открытого дозирующего окна, с 3 t0 = tц = (6), 4 где tц – время рабочего цикла (одного оборота приводного кулачка), с.
Для определения времени прохождения зерна через дозирующее окно в плунжерную камеру рассмотрим схему (рис. 3 а), согласно которой на зерно при взаимодействии с поверхностью ворошителя будет действовать сила тяжести и сила инерции центра масс зерна Fи, возникающая при вращении его относительно центра ворошителя.
Силу инерции зерна в его относительном движении, учитывая постоянную угловую скорость ворошителя, можно определить Fи = в2 R m з, (7) где wв - угловая скорость ворошителя, с–1;
R – радиус вращения центра масс зерна относительно центра ворошителя, м;
mЗ – средняя масса единичного зерна, кг.
а) б) Рисунок 3 – а – Схема запитки зерна: 1 – единичное зерно сои;
2 – роликовый ворошитель;
3 – плунжерный выталкиватель;
– б – Схема к определению скорости запитки зерна Согласно теореме об изменении кинетической энергии точки работа сил на участке перемещения зерна Sу (рис. 3 б) будет равна изменению кинетической энергии на этом участке 2 = А(FИ ) + А(G ), mз v П mз vН (8) 2 где vП – скорость движения зерна на участке перемещения, м/с;
vН – начальная скорость зерна, м/с.
Подставив значения работ сил Fи и G на участке перемещения зерна Sу в (8) и учитывая, что vН = 0 определим скорость перемещения зерна, м/с ( ).
v П = 2 S y в2 R + g (9) Тогда время запитки зерна, учитывая, что Sу = dз будет равно, с Sy t= (10).
vП Теоретические зависимости времени фазы открытого дозирующего окна от угловой скорости вала приводного кулачка и времени запитки единичного зерна сои от угловой скорости ворошителя и средних линейных размеров зерна представлены на графиках рис. 4а и 4б соответственно.
Анализ теоретических исследований условий бесперебойной подачи единичного зерна сои в плунжерную камеру показывает, что при угловой скорости ворошителя 10 с–1 условия подачи будут соблюдаться в диапазоне угловых скоростей вала приводного кулачка от 100 с-1 до 261,7 с–1, что соответствует скорости агрегата от 0,8 м/с до 2,1 м/с, при увеличении угловой скорости ворошителя до 25 с –1 - от 100 с-1 до 366,3 с –1 (vаг от 0,8 м/с до 2,9 м/с).
а) б) Рисунок 4 – а - Зависимость времени фазы открытого дозирующего окна от угловой скорости вала приводного кулачка;
– б - Зависимость времени запитки единичного зерна от угловой скорости ворошителя и средних размеров зерна сои При выходе единичного зерна сои из плунжерной камеры под воздействием выталкивателя его движение происходит по криволинейной траектории под углом к горизонту. Считая единичное зерно материальной точкой (рис. 5), приложим к нему силу тяжести G = mg и силу сопротивления среды (воздуха), которая определяется Rв = – kш · mз · v, (11) где mз – масса единичного зерна, kш – постоянный коэффициент, зависящий от формы тела, v – скорость зерна.
Рисунок 5– Схема к определению траектории движения семени Тогда уравнение траектории движения семени сои примет вид 1 g + k ш v0 sin g kш x + 2 ln1 x.
y= (12) v cos v0 cos kш kш Теоретические траектории движения зерна сои после выхода из плунжерной камеры при заданных скоростях агрегата представлены на схеме (рис. 6).
Рисунок 6 – Теоретические траектории движения семени сои в зависимости от скорости движения агрегата при шаге высева 0,05 м.
В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа экспериментальных исследований, описание экспериментальных установок и оборудования, методика обработки экспериментальных данных.
Программа исследований включала: определение влияния формы контактной поверхности и силы ударного импульса на всхожесть семян сои;
определение длины дозирующего окна и угловой скорости ворошителя экспериментального высевающего аппарата;
исследование влияния режимов работы экспериментального высевающего аппарата на количество высеваемых семян от установленной нормы и дробление;
определение экспериментальной траектории полета семени;
проведение многофакторного эксперимента по исследованию влияния основных варьирующих факторов на коэффициент вариации шага высева семян.
Для исследования влияния динамических нагрузок на всхожесть семян сои было разработано и изготовлено лабораторное устройство (рис. 7).
Обработка статистических данных, полученных в ходе проведения эксперимента, проводилась по стандартной методике.
При планировании многофакторного эксперимента после теоретических исследований и ряда отсеивающих опытов были выявлены варьирующие факторы, оказывающие наибольшее влияние на критерий оптимизации при изучении объекта исследований. При получении опытных данных проверку на исключение резко выделяющихся значений проводили по критерию Стьюдента.
Значимость коэффициентов регрессии также определяли по критерию Стьюдента. Адекватность уравнений проверяли по критерию Фишера.
а) б) Рисунок 7 - Устройство для обработки единичного зерна сои ударной нагрузкой: а – схема: 1 – корпус;
2 – плунжерный выталкиватель;
3 – рабочая пружина;
4 – винт регулировки степени сжатия рабочей пружины;
5 – ползун;
6 – рычаг взвода;
7 – фиксатор;
8– зерно сои;
б – общий вид.
Для исследования работы экспериментального высевающего аппарата были разработаны и изготовлены лабораторные установки для высева семян на липкую ленту и в почвенный канал (рис. 8).
Рисунок 8 – Общий вид лабораторной установки: а – для высева на липкую ленту;
б – для высева в почвенный канал При проведении анализа лабораторных исследований показателей работы высевающего аппарата использовалась ПЭВМ со стандартным программным обеспечением Microsoft Excel.
В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований»
приведен анализ результатов лабораторных и полевых экспериментов.
Приведены основные экспериментальные зависимости и установлены оптимальные параметры и режимы работы высевающего аппарата плунжерного типа.
Результаты исследований влияния формы контактной поверхности плунжерного выталкивателя и импульса ударной силы на всхожесть семян сои представлены на графиках (рис. 9).
Рисунок 9 – Результаты опытов: а – зависимость всхожести семян сои от вида контактной поверхности и усилия рабочей пружины;
б – зависимость всхожести от силы ударного импульса и участка поверхности семени.
На графике (рис. 9 а) показано, что при усилии сжатия рабочей пружины от F1 = 1250 Н до F3 = 1500 Н и воздействии на зерно плоской поверхностью плунжера всхожесть зерна отличается от контроля в пределах агротехнических требований (3%). Выталкиватель с выпуклой поверхностью применим в пределах усилия рабочей пружины F1 = 1250 Н. При воздействии плунжерного выталкивателя с вогнутой поверхностью агротехнические требования в рассматриваемом диапазоне усилий рабочей пружины не соблюдаются.
В соответствии с графиками (рис. 9 б) агротехническим требованиям соответствует воздействие на единичное зерно сои силой ударного импульса Fуд.1 = 2,15 Н на участок в районе «зародыша» и случайный участок семени, силой Fуд.2 = 2,31 Н на случайный участок семени. Причем семена, обработанные силой Fуд.1, показали всхожесть на 2% выше контроля.
Опыты по исследованию влияния режимов работы экспериментального высевающего аппарата на изменение количества семян, высеваемых на липкую ленту и в почвенный канал, показали результаты, представленные на графиках (рис 10 а, б).
Опыт с высевом на липкую ленту (рис. 10 а) показал, что в диапазоне скоростей посевного агрегата 1,7 – 2,1 м/с, при угловой скорости ворошителя 15 с–1 высевается 98,1 - 97,4% семян от установленной нормы, в диапазоне скоростей 1,7 – 2,5 м/с, при угловой скорости ворошителя 20 с–1 высевается 98, - 97,4% семян;
в диапазоне скоростей 1,7 – 2,5 м/с и угловой скорости ворошителя 25 с–1 - 98,8 - 97,7% семян от установленной нормы.
Рисунок 10 – Зависимость количества высеянных семян от скорости посевного агрегата и угловой скорости ворошителя:
а –при высеве на липкую ленту;
б – при высеве в почвенный канал На почвенном канале (рис. 10 б) в диапазоне скоростей агрегата от 0,8 до 1,25 м/с и угловой скорости ворошителя 15 с–1 высев семян составляет соответственно от 97,3 до 97%;
в диапазоне скоростей 0,8 – 1,25 м/с, при угловой скорости 20 с–1 высев составляет от 97,33 до 97% соответственно;
в диапазоне скоростей 0,8 –2,5 м/с, при угловой скорости 25 с–1 высев семян от установленной нормы составляет от 98,3 до 97%.
Анализ результатов исследований влияния режимов работы экспериментального высевающего аппарата на дробление семян сои показал, что агротехническим требованиям соответствуют следующие режимы работы:
в диапазоне рабочих скоростей агрегата от 0,8 м/с до 2,5 м/с и угловой скорости ворошителя 15 с–1 (дробление не превышает 0,87%);
в диапазоне скоростей от 0,8 м/с до 2,9 м/с и угловой скорости ворошителя 20 с–1 (дробление не превышает 0,83%);
при скорости агрегата от 0,8 м/с до 2,1 м/с, угловой скорости ворошителя 25 с–1 (дробление в пределах 0,83%).
Влияние режимов работы агрегата на экспериментальные траектории движения семян сои после их выброса из плунжерной камеры показаны на рисунке 11 а, б, в. Экспериментальные траектории находятся в доверительных границах с теоретическими траекториями (рис. 6).
При планировании многофакторного эксперимента после серии отсеивающих опытов были установлены варьирующие факторы, оказывающие наибольшее влияние, на критерий оптимизации точного высева семян сои (коэффициент вариации шага высева, %).
1 2 а) б) в) Рисунок 11 – Согласования экспериментальных (1) и теоретических (2) траекторий движения семени при скоростях агрегата: а – 1,7 м/с;
б – 2,1 м/с;
в – 2,5 м/с В результате постановки факторного эксперимента были получены результаты вариационно-статистической обработки экспериментальных данных, а также уравнение регрессии, которое в кодированном виде имеет вид:
y = 2,532 + 0,246·Х1 + 0,58·Х2 – 0,145·Х3 + 0,607·Х22 + 0,458·Х32 + 0,36·Х1·Х Адекватность полученного уравнения проверялась по критерию Фишера (табл. 1).
По уравнению регрессии вычисляем значение выходного параметра и определяем дисперсию адекватности.
При семи значимых коэффициентах регрессии, имеем: f1 = N – d = 15 – = 8;
f2 = N(m – 1) = 15(3 – 1) = 30. Тогда при 95% уровне значимости FT = 2, Расчетное значение критерия Фишера составило FP = 1,584, тогда:
FT – FP = 2,2 – 1,584 = 0,616 0.
Таблица 1 – Проверка адекватности уравнения регрессии по критерию Фишера N (y yi ) N S ад ( yi yi ) ( yi yi )2 FР = FT № i y S ад = i =1 Sy i = N l 1 1,999 0, 2 1,771 0, 3 2,440 0, 4 3,650 0, 5 2,289 0, 6 2,061 0, 7 2,730 0, 6,252 0,781 1, 8 3,940 0, 9 2,801 0, 10 3,398 0, 11 2,413 1, 12 3,823 2, 13 2,955 0, 14 3,289 0, 15 3,100 1, Значит, полученное уравнение регрессии адекватно описывает процесс в пределах исследуемой области.
Для удобства расчетов проводим преобразование (раскодирование) с учетом формулы перехода к именованным величинам.
Раскодированное уравнение имеет вид:
= 0,1244+0,615 +0,0116h–0,29d+0,00013h2+0,0183d2+0,00198 h Оптимальные значения варьирующих факторов: скорость агрегата v = 2,4 м/с;
высота выброса семени h = 65 мм;
средний диаметр зерна d = 6,6 мм при значении критерия оптимизации = 2,096 %.
Для анализа парного влияния рассматриваемых факторов на критерий оптимизации (коэффициент вариации шага высева %), построены поверхности отклика (рис 12).
Рисунок 12 – Поверхность отклика при варьировании: а – скорости агрегата и среднего диаметра зерна = f(d, v) при нулевом уровне h = 100 мм;
б – высоты выброса и среднего диаметра зерна = f(h, d) при нулевом уровне v = 2,1 м/с;
в – скорости агрегата и высоты выброса = f(v, h) при нулевом уровне d = 6,5 мм.
Поверхность отклика при варьировании скорости агрегата и среднего диаметра зерна (рис. 12 а).
Уравнение регрессии при нулевом уровне высоты выброса:
= 2,5844+0,813v–0,29d+0,0183d Поверхность отклика при варьировании высоты выброса и среднего диаметра зерна (рис.12 б).
Уравнение регрессии при нулевом уровне скорости агрегата:
= 1,4159+0,0158h–0,29d+0,00013h2+0,0183d Поверхность отклика при варьировании скорости агрегата и высоты выброса семени (рис.12 в).
Уравнение регрессии при нулевом уровне диаметра зерна:
= – 0.9874+0,615v+0,00116h+0,00013h2+0,00198vh Результаты полевого опыта показывают, что закономерность распределения семян, полученная во время проведения многофакторного эксперимента при высеве на липкую ленту и в почву, подтверждается в полевых условиях всходами растений сои. Отклонения интервалов между растениями в почве от интервалов между семенами на липкой ленте объясняются воздействием почвы на семена во время закрытия бороздки, воздействием комочков почвы на семя во время прорастания и рядом других факторов, влияющих на распределение семян сои при попадании в почву.
Рисунок 13 – Посев сои сеялкой, оборудованной экспериментальными высевающими аппаратами Полевая всхожесть семян при посеве экспериментальным высевающим аппаратом выше в среднем на 5,2%, однако, густота стояния растений ниже базового варианта, так как ниже норма высева. Прибавка урожая при посеве агрегатом, оборудованным экспериментальными высевающими аппаратами, составила: при посеве на скорости 1,7 м/с – 0,26 т/га;
на скорости 2,1 м/с – 0, т/га;
на скорости 2,5 м/с – 0,23 т/га.
В пятой главе «Эффективность внедрения высевающего аппарата плунжерного типа» приведен расчет экономической и энергетической эффективности внедрения высевающего аппарата плунжерного типа. Расчет, проведенный на основании результатов исследований, показывает, что дополнительный чистый доход с площади 100 га составляет 107000 руб, срок окупаемости составляет 0,02 года. Экономия энергозатрат составляет 52, МДж/га.
ВЫВОДЫ 1. На основании анализа существующих конструкций точного высева разработано устройство плунжерного типа (патент на полезную модель № от 06 октября 2009 г.), позволяющее производить пунктирный посев сои в соответствии с агротехническими требованиями.
2. Экспериментально установлено, что наименьшее повреждение семян сои в предлагаемом высевающем аппарате происходит при применении плунжерного выталкивателя с плоским торцом.
3. Действие динамических нагрузок, приложенных к единичному зерну сои в высевающем аппарате плунжерного типа при установленных режимах работы посевного агрегата (vаг =1,7…2,5 м/с), не оказывает влияния на всхожесть семян.
4. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что в интервале скоростей посевного агрегата от 1,7 до 2,5 м/с условия бесперебойной подачи зерна сои в экспериментальном высевающем аппарате выполняются.
5. Экспериментально установлено, что для соблюдения агротехнических требований по количеству высеваемых от установленной нормы семян и дроблению целесообразно ограничить максимальную скорость посевного агрегата до 2,5 м/с (9 км/ч).
6. Установлена теоретическая зависимость траектории полета единичного семени сои при выходе его из плунжерной камеры, параметры которой подтверждены экспериментально и могут использоваться для улучшения качества высева при проектировании подобных высевающих аппаратов.
7. Анализ теоретических и экспериментальных исследований позволил выделить основные факторы, влияющие на качество точного высева семян, по результатам многофакторного эксперимента установлены их оптимальные параметры: скорость агрегата v = 2,4 м/с;
высота выброса семени h = 65 мм;
средний диаметр зерна d = 6,6 мм.
Производственные испытания показали экономическую 8.
целесообразность применения посевного агрегата, оснащенного предлагаемыми аппаратами точного высева плунжерного типа, использование которого при посеве сои дает прибавку урожая более 0,2 т/га по сравнению с посевом базовым агрегатом.
Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:
в изданиях, рекомендованных ВАК России Бородин И. А. Оригинальный высевающий аппарат / И. А. Бородин, С. А.
1.
Шишлов // Сельский механизатор – 2010. - № 1. – С. 10.
Бородин И. А. Обоснование параметров высевающего аппарата 2.
плунжерного типа / И. А. Бородин, А. Н. Шишлов // Техника в сельском хозяйстве – 2012 № 1. – С. 6 – 8.
Бородин И. А. Оптимизация параметров высевающего аппарата 3.
плунжерного типа при посеве сои / И. А. Бородин, С. А. Шишлов // Кормопроизводство – 2012. - № 3. - С. 48 – 50.
в других изданиях Бородин И. А. Влияние воздействия силы удара на всхожесть семян сои / 4.
И. А. Бородин, С. А. Шишлов // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве: Сб.
науч. тр. / ДальГАУ. – Благовещенск, 2011.-Вып. 18.- С. 186 – 191.
5. Бородин И. А. Влияние формы ударной поверхности на всхожесть зерна сои / И. А. Бородин, С. А. Шишлов, В. А. Беляхин // Механизация технологических процессов в агропромышленном комплексе: Сб. науч.
тр. / ПГСХА. – Уссурийск, 2011. С. 40 – 43.
6. Бородин И. А. Влияние энергетического воздействия выталкивателя на всхожесть семян сои / И. А. Бородин, С. А. Шишлов, А. Н. Шишлов // Актуальнi питання енергетики i прикладноi бiофiзики в агровиробництвi:
науковефаховевидания / ТДАТУ. – Мелiтополь : ТДАТУ. 2011. – Вип. 11, т. 4.— С. 125 - 129.
7. Бородин И. А. Кинематика выталкивателя зерна сои в аксиальном выталкивающем аппарате / И. А. Бородин, С. А. Шишлов. // Механизация технологических процессов в агропромышленном комплексе: Сб. науч.
тр. ПГСХА. – Уссурийск, 2011. – С. 50 – 53.
8. Бородин И. А. Кинематические и энергетические параметры работы высевающего аппарата плунжерного типа / И. А. Бородин, С. А. Шишлов // Агротехнические и биологические исследования в сельскохозяйственном производстве Дальнего Востока: сб. науч. тр. ГНУ ДальНИИМЭСХ Россельхозакадемии. – Благовещенск, 2010. – с. 194 – 197.
9. Бородин И. А. К обоснованию конструкции высевающего аппарата для посева сои пунктирным способом / И. А. Бородин, С. А. Шишлов // Молодые ученые – агропромышленному комплексу Дальнего Востока. – Уссурийск, 2011. – С. 7 – 10.
10. Бородин И. А. Параметры перемещения зерна сои в высевающем аппарате плунжерного типа / И. А. Бородин, С. А. Шишлов, А. Н.
Шишлов. // Механизация технологических процессов в агропромышленном комплексе: Сб. науч. тр. ПГСХА. – Уссурийск, 2011.
– С. 44 – 49.
Фадеев А. А. Динамика производства сои в Дальневосточном регионе / А.
11.
А. Фадеев, И. А. Бородин // Инновации молодых – развитию сельского хозяйства: Сб. студ. науч. работ / ПГСХА. – Уссурийск, 2011. – С. 165 – 168.
Шишлов А. Н. Определение пути семени сои при отрыве от 12.
вертикального диска высевающего аппарата / А. Н. Шишлов, Д.М.
Журавлев, И. А. Бородин // Научно – техническое обеспечение агропромышленного производства в Приморском крае: Сб. науч. тр. / ПГСХА. – Уссурийск, 2007. – С. 78 – 81.
Шишлов С.А. Условия выбрасывания семени сои из ячейки высевающего 13.
диска / С.А. Шишлов, И.А. Бородин // Совершенствование электромеханизации и техногенные факторы в агропромышленном производстве Приморского края: Сб. науч. тр. / ПГСХА. - Уссурийск, 2008.-С. 26-31.
Высевающий аппарат: патент РФ на полезную модель № 91796, А01С 14.
7/04/ С. А. Шишлов, И.А. Бородин;
№ 2009136967/22, заяв. 06. 10. 2009;
опубл. 10. 03. 2010, Бюл. № 7. – 4 с.: ил.
Бородин Игорь Александрович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОСЕВА СЕМЯН СОИ ВЫСЕВАЮЩИМ АППАРАТОМ ПЛУНЖЕРНОГО ТИПА Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Лицензия ЛР 020427 от 25.04.1997 г.
Подписано к печати 23.04.2012 г. Формат 6090/16.
Уч.-изд.л. – 1,0. Усл.-п.л. – 1,5.
Тираж 100 экз. Заказ 82.
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии издательства ДальГАУ 675005, г. Благовещенск, ул. Политехническая,