Multifunctional coulter of a tilled seeding-machine

Full Text

Введение Применяемые на пропашных сеялках сошники не в полной мере удовлетворяют агротехническим требованиям: не создается плотное семенное ложе; контакт семени с почвой чаще всего осуществляется путем поверхностного прикатывания, что ухудшает условия прорастания семян, аэрацию почвы; не учитываются биологические особенности семян. При такой технологии заделки семян сорняковые растения опережают в развитии культурные растения, что, во-первых, снижает урожайность и, во-вторых, требует применения гербицидов. Что не позволяет выращивать экологически чистую продукцию, что особенно важно для овощеводства. Поэтому назрела необходимость разработки многофункционального сошника, удовлетворяющего агротехническим требованиям и биологическим особенностям семян. Цель исследования Целью исследования является обоснование технологии заделки семян при посеве пропашных культур и конструктивных параметров многофункционального сошника. Материалы и методы исследования Использованы материалы научных статей, патенты на изобретения результаты лабораторных исследований, конструктивных расчетов, технологического анализа. Результаты исследования и их обсуждения Если посмотреть на фазы развития растений из семян (рис. 1) первым появляется зародышевой корешок (а). Он должен свободно проникнуть в нижележащие слои почвы, чтобы обеспечить семя влагой и элементами питания (б). Это необходимо для дружных и полноценных всходов (в). а б в Рис. 1. Фазы развития растений из семени Для посева используют различные технологические схемы заделки семян (рис. 2). Наиболее простая техническая схема включает: сошник 1, загортач 2, копирующе-прикатывающий каток 3 и шлейф 4. Однако при этом уплотняется верхний слой почвы над семенами, что ухудшает аэрацию, затрудняется выход проростков на дневную поверхность (рис. 3). Почвенная влага подтягивается не только к семенам, но и к поверхности, что приводит к ее испарению и созданию более благоприятных условий для семян сорняков, находящихся в верхнем слое почвы. Кроме того, более высокая температура почвы и наличие влаги позволяют сорнякам обгонять в развитии культурные растения. Следовательно, существующая система создания плотного контакта семян с почвой при посеве пропашных культур требует совершенствования. Это возможно путем вдавливания семян в почву при посеве. Усилия для вдавливания и разрушения семян пропашных культур представлены в таблицах 1 и 2, возникающие при этом силограммы - на рис. 4. Из данных таблиц следует что усилие, необходимое для вдавливания семян кукурузы и подсолнечника в почву, меньше, чем усилие, необходимое для разрушения семени. Многофункциональный сошник (рис. 5) включает лемех 1 с хвостовиком 2, закрепленный на стойке 3; ширина лемеха 80 мм, хвостовика 25 мм. К нижнему обрезу стойки болтом М12 4 закреплена прутковая спираль 5, выполненная из пружинной стали ∅3 мм, один конец которой направлен вниз под углом 30° к вертикали и является щелерезом 6, второй под углом 50° за пределы семяпровода, концевая часть которого изогнута и является уплотнителем 7. За стойкой располагается семяпровод 8. Стойка 3 над хвостовиком выполнена треугольного сечения на длину 120 мм, что существенно снижает зависание на ней растительности. Тяговое сопротивление лемеха: , где tx - ширина хвостовика, м; hc - глубина заделки семян, м; k - удельное сопротивление почвы, Н/м2; υ - скорость рабочего движения, км/ч; f - коэффициент трения почвы по металлической поверхности; µ - скоростной коэффициент, ч/км; υ0 = 6 км/ч. При tx = 0,025 м; hc = 0,04 м; k = 30000 Н/м2; υ = 10 км/ч; υ0 = 6 км/ч; f = 0,49; Fл = 51,8 Н. Тяговое сопротивление щелереза и семяпровода: где Sщ - рабочая площадь щелереза, м2; Sв - рабочая площадь семявдавливателя, м2; d - диаметр пружиной проволоки, м; hщ - глубина щели, м; hв - глубина уплотнения, м. Тогда Fщв = 3,3 Н. Отсюда, тяговое сопротивление сошника: Fc = Fл + Fщв = 55,1 Н. Деформация прогиба пружинного щелереза: , где l - длина щелереза, мм; [σн] - допускаемое напряжение, кг/мм2. Е - модуль упругости, Н/мм2. В расчетном случае λ = 2,6 мм. На такую величину будет отклоняться щелерез, вибрируя от изменения нагрузки. Щелерез устанавливают под углом 30°, превышающим угол трения почвы и растительности по стальной поверхности, что исключает залипание и нависание растительности. Ширина захвата лемеха определяется исходя из агротехнических требований к культивации междурядий. При первой междурядной обработке ширина защитной зоны с одной стороны рядка должно равняться от 3 до 5 см, в среднем 4 см. Отсюда ширина захвата лемеха 40 · 2 = 80 мм. В процессе работы лемех 1 подрезает сорняки в двух защитных зонах, хвостовик 2 нарезает посевную бороздку, в которой щелерез делает щель глубиной до 15….20 мм. На дно бороздки поступают семена из семяпровода 8, которые подвергаются вдавливанию уплотнителем 7, обеспечивая хороший контакт с почвой. Осыпающаяся со стойки 3 и семяпровода 8 почва засыпает посевную бороздку слоем до 15…20 мм. Это сухая мелкокомковатая почва. В ней не прорастают семена сорняков, обеспечивается хорошая аэрация, через нее свободно проходят проростки на дневную поверхность. По сравнению с другими сошниками предлагаемый сошник имеет ряд преимуществ: - сошник в значительной степени учитывает биологические особенности семени; - одновременно с посевом подрезаются в защитной зоне сорняки, что не дает им возможности опережать культурные растения; - зародышевые корешки семян сразу же проникают в щель и далее в нижележащие слои почвы, обеспечивая семена влагой и почвенным питанием; - улучшение контакта семян с почвой повышает их дружность и полевую всхожесть, а следовательно, и урожайность. - засыпание семян небольшим слоем почвы улучшает аэрацию и не препятствует всходу проростков на дневную поверхность. - при комковатом верхнем слое почвы дисковые, полозовидные, килевидные сошники, погружающиеся в почву сверху, скачут по комкам, изменяя глубину заделки семян. Предлагаемый сошник идет под верхним слоем, уплотняя и выравнивая семенное ложе. Заключение Для создания более благоприятных условий для семян необходимо учитывать их биологические особенности заделки в почву. Это обеспечивает многофункциональный сошник; уничтожаются всходы сорняков при посеве, нарезается подсеменная щель, создается плотный контакт семян с почвой. Небольшой надсеменной слой сухой рыхлой почвы обеспечивает хорошую аэрацию и не припятствует выходу проростков на поверхность. Рис. 2. Технологические схемы заделки семян: I, II, III, IV, V - варианты; 1 - сошник; 2 - загортач; 3 - копирующе-прикатывающий каток; 4 - шлейф; 5 - комкоудалитель; 6 - копирующе-уплотняющий каток; 7 - дисковый нож (колтер); 8 - присошниковое колесо; 9 - V-образный прикатывающий каток а б Рис. 3. Выход проростков на поверхность: а - через плотный слой почвы; б - в трещины Таблица ١ Усилие вдавливания семян в почву Направление Культура Среднее, Н Стандартное отклонение, Н Коэффициент вариации, ٪ Абсолютная ошибка, Н Относительная ошибка, % По толщине Подсолнечник 12,5 1,40 10,9 0,06 4,7 Кукуруза 5,8 7,5 12,7 0,96 1,6 По ширине Подсолнечник 12,3 0,82 6,5 0,04 2,8 Кукуруза 6,43 0,25 3,8 0,22 3,4 По длине Подсолнечник 6,5 0,25 3,8 0,01 1,7 Кукуруза 5,3 0,20 3,7 0,0004 0,008 Таблица ٢ Усилие разрушения семян пропашных культур Направление Культура Среднее, Н Стандартное отклонение, Н Коэффициент вариации, % Абсолютная ошибка, Н Относительная ошибка, % По толщине Подсолнечник 88,1 4,8 5,3 0,15 1,7 Кукуруза 232,3 22,7 9,7 1,23 0,53 По ширине Подсолнечник 40,5 3,3 8,0 0,11 2,5 Кукуруза 248,6 24,5 9,8 1,27 0,51 По длине Подсолнечник 15,1 1,8 11,0 0,06 3,7 Кукуруза 146,7 11,6 7,9 0,88 0,6 а б Рис. 4. Силограмма усилия: а - вдавливания семени; б - разрушения семени а б Рис. 5. Многофункциональный сошник: а - 3D модель сошника; б - схема сошника вид сверху; 1 - лемех; 2 - хвостовик; 3 - стойка; 4 - болт; 5 - прутковая спираль; 6 - щелерез; 7 - уплотнитель; 8 - семяпровод

About the authors

N. E Rudenko

Stavropol State Agrarian University

DSc in Agricultural

E. V Kulaev

Stavropol State Agrarian University

PhD in Engineering

V. N Rudenko

Astrakhan State University, Astrakhan

Email: seminskij@yandex.ru
PhD in Engineering

A. V Seminskij

Stavropol State Agrarian University

References

Supplementary files