Seeding of rapeseed by the use of vibration sowing device of a seeder

Full Text

По кормовым и пищевым достоинствам рапс значительно превосходит многие с.-х. культуры. В хозяйствах его возделывают как для производства семян, которые представляют собой ценный масличный продукт, так и в качестве корма для животных в виде силоса, сенажа, зеленой массы и др. Кроме того, рапс - медоносная культура. Особый интерес к нему связан с универсальностью его использования, хорошей приспособленностью и высокой продуктивностью. Увеличивается спрос на рапсовое масло. В последнее время рапс нашел применение и в производстве биотоплива. При возделывании с.-х. культур один из важных процессов, влияющих на их урожайность, - высев семян. Этот процесс состоит из неразрывно связанных между собой операций. Одна из самых ответственных операций - дозирование семян. Качество технологического процесса высева определяется равномерностью формируемого потока семян при дозировании. Семена с.-х. культур существенно различаются по физико-механическим свойствам. Недостаточная универсальность рабочих органов, таких как высевающий аппарат и сошник, обусловливает разнообразие сеялок и их рабочих органов. В связи с этим повышаются материальные затраты на их разработку и эксплуатацию. От высевающего аппарата зависит качество высева семян, а следовательно, и урожайность возделываемой культуры. Современные сеялки оборудуются высевающими аппаратами непрерывного и пульсирующего действия. Из аппаратов непрерывного действия (высева) наибольшее распространение получил катушечный. Один из его существенных недостатков - формирование неравномерного потока семян, что сказывается на равномерности их распределения в рядках, а в последующем - на урожайности возделываемой культуры. Эти высевающие аппараты не приспособлены для высева мелкосеменных культур, так как каждый аппарат высевает семена в один рядок. Перспективное направление совершенствования процесса высева - разработка и производство многофункциональной техники [1]. В связи с отмеченным выше разработка рабочих органов сеялки, повышающих ее универсальность, - важная задача. Одним из путей решения поставленной задачи может быть использование в рабочем процессе высевающего аппарата такого свойства семенного материала, как сыпучесть, которую можно регулировать за счет вибрации. Установлено, что при определенной частоте вибрации можно повысить сыпучесть семян до такого состояния, при котором будет наблюдаться их проход через калиброванные отверстия, тогда как без вибрации их проход невозможен [2]. В настоящее время известны исследования вибрационных аппаратов различного конструкционного исполнения. На кафедре механизации сельского хозяйства Красноярского ГАУ разрабатывается многофункциональная почвообрабатывающе-посевная машина, которая в варианте универсальной сеялки оснащается вибрационными высевающими аппаратами [пат. РФ № 2437266, 2530517]. Достоинства предлагаемого вибрационного высевающего аппарата: - универсальность, подтвержденная исследованиями на семенах различных с.-х. культур; - многоструйность, обусловленная подачей семян одним высевающим аппаратом в несколько рядков; - отсутствие травмирования семян при высеве; - отсутствие потерь семян через неплотности высевающего устройства; - простота изготовления аппарата, его привода и регулировки на норму высева. Универсальность любого высевающего аппарата должна быть подтверждена качественным высевом значительного количества различных по физико-механическим свойствам семян, в т.ч. и мелкосеменных культур. Цель исследований процесса высева семян рапса состоит в обосновании конкретных значений параметров основных факторов, определяющих эффективный режим работы вибрационного аппарата. Основными факторами, определяющими эффективный режим работы вибрационного аппарата, служат амплитуда и частота колебаний высевающего устройства, а также уровень семян в нем. Оценочные показатели рабочего процесса сеялки: - коэффициент средней неравномерности высева семян отдельным высевающим аппаратом (высевным отверстием) Н, %; - коэффициент неустойчивости высева Нпр, %, характеризующий стабильность высева семян в течение длительного времени работы высевающего аппарата с обеспечением постоянства нормы высева. Согласно [3, 4], для мелкосеменных культур коэффициент средней неравномерности высева Н не должен превышать 20%. Коэффициент неустойчивости общего высева всеми высевающими аппаратами (отверстиями) Нпр не должен быть выше 9%. Для факторов, влияющих на оценочные показатели процесса высева семян рапса, выбран следующий диапазон изменения: частота колебаний высевающего устройства 7-11 Гц, амплитуда 3-5 мм, уровни семян в высевающем устройстве 20 и 30 мм. Опыты проводились на лабораторной установке с трехкратной повторностью на семенах рапса с массой 1000 семян, равной 3,2 г. Норма высева составляла 7,5 кг/га. Результаты исследований после математической обработки представлены в виде графических зависимостей, которые показывают влияние каждого из факторов на оценочные показатели высева семян вибрационным аппаратом. На рис. 1, а-в изображены зависимости коэффициента неравномерности высева семян отдельным высевным отверстием Н, %, от частоты колебаний высевающего устройства при изменяемых значениях амплитуды колебаний и уровнях семян. Анализ графических зависимостей, представленных на рис. 1, а-в, показывает, что с увеличением режима колебаний (частоты и амплитуды) высевающего устройства заметно снижается величина коэффициента Н, и на это снижение в большей степени влияет частота колебаний. При колебаниях свыше 9 Гц коэффициент Н увеличивается. Разница в величине этого коэффициента при амплитудах колебаний высевающего устройства 4 и 5 мм незначительна. Поэтому частоту колебаний 9 Гц и амплитуду колебаний 4 мм можно считать параметрами эффективного режима работы вибрационного высевающего аппарата. При этом режиме колебаний и уровне семян в высевающем устройстве 30 мм коэффициент Н не превышает 2,7%, что значительно ниже величины, допустимой агротехническими требованиями. При амплитуде колебаний 4 мм будет обеспечена более спокойная работа высевающего устройства. На рис. 1, г-е представлены графические зависимости коэффициента неустойчивости высева семян отверстием Нпр, %, от частоты колебаний высевающего устройства при различных амплитудах и уровнях семян. Согласно рис. 1, г-е, закономерность снижения величины коэффициента Нпр при увеличении частоты колебаний высевающего устройства до 9 Гц сохраняется, как и в случае с коэффициентом неравномерности высева Н. Минимальные значения коэффициента Нпр соответствуют 9 Гц. Его величина при этой частоте и амплитуде 5 мм не превышает 1,3%, а при амплитудах 3 и 4 мм - 1,8%. В результате проведенных исследований эффективным можно считать режим работы вибрационного аппарата, соответствующий частоте колебаний высевающего устройства 9 Гц и амплитуде 4 мм при уровне семян 30 мм. При этом режиме коэффициенты Н и Нпр достигают значений соответственно 2,7 и 1,8%, что значительно ниже величин, определяемых агротехническими требованиями. Основная операция при подготовке сеялки к работе - регулировка высевающих аппаратов на заданную норму высева. Регулировка должна обеспечить равномерный высев семян как по ширине захвата сеялки, так и по ходу ее движения по всему полю. Наиболее простой способ осуществления этой операции в вибрационном высевающем аппарате - регулирование нормы высева путем изменения длины высевных отверстий. Размеры высевных отверстий определяются как размерами семян, так и нормой высева. Ширина каждого высевного отверстия должна превышать максимальный размер семян (их длину), а длина отверстия должна обеспечивать максимальную норму высева. Исследования по определению влияния длины отверстий на средний расход семян и его равномерность проводились на эффективном режиме работы высевающего аппарата. Результаты приведены в виде графических зависимостей на рис. 2. Анализ графика, представленного на рис. 2, показывает прямо пропорциональную зависимость между расходом семян через высевное отверстие и его длиной. Это подтверждает возможность регулирования нормы высева семян в пределах от 8,36 до 71,91 г/мин на каждое высевное отверстие. Из рис. 2 видно, что увеличение длины отверстий с 2 до 4 мм приводит к уменьшению коэффициентов неравномерности и неустойчивости высева. При дальнейшем увеличении их длины коэффициенты Н и Нпр изменяются незначительно, и их величины находятся в пределах, регламентируемых агротехническими требованиями [3]. От размера высевного отверстия зависит количество высеянных семян , г/мин. В свою очередь, через расход семян можно определить норму их высева в кг/га. Зависимость между этими величинами определяется уравнением: , где 1,67 - переводной коэффициент; Q - норма высева семян, кг/га; b - ширина междурядья, м; - скорость сеялки, км/ч. Расход семян , г/мин, согласно графику, представленному на рис. 2, позволяет высевать мелкосеменные культуры рядовым и широкорядным (0,45 м) способами при скоростях посевного агрегата 8-10 км/ч с нормами высева от 3-4 до 20-25 кг/га. По результатам исследований вибрационного аппарата сеялки при высеве семян рапса можно отметить следующее: - подтверждена универсальность вибрационного аппарата в связи с возможностью его использования для высева зерновых, овощных, пропашных и мелкосеменных культур; - определены показатели, характеризующие эффективный режим работы вибрационного аппарата при высеве семян рапса: частота колебаний высевающего устройства 9 Гц, амплитуда колебаний 4 мм и уровень семян 30 мм; - работа вибрационного аппарата на эффективном режиме обеспечивается коэффициентом неравномерности высева Н = 2,7% и коэффициентом неустойчивости высева Нпр = 1,8%, значения которых намного ниже величин, определяемых агротехническими требованиями; - показана возможность настройки вибрационного аппарата на высев семян рапса и других мелкосеменных культур в широком диапазоне изменения нормы их высева и способа посева.

About the authors

A. A Vishnyakov

Krasnoyarsk State Agrarian University

A. S Vishnyakov

Krasnoyarsk State Agrarian University

A. I Klak

Krasnoyarsk State Agrarian University

Email: sibiryk24@yandex.ru

References

Supplementary files