Sowing vertical-disc apparatus for seeding small-seed crops

Full Text

Введение В процессе возделывания сельскохозяйственных культур для получения высокого и качественного урожая важен каждый этап: от подготовки почвы к посеву до послеуборочной обработки полученного продукта и его хранения. Особым фактором, определяющим конечный результат при возделывании мелкосеменных культур, является качество посева, обеспечивающее благоприятные условия для прорастания семян, достаточную температуру и влажность, оптимальную площадь питания каждому растению, освещенность и необходимых условий для опыления. Обеспечить эти условия возможно лишь при согласованной работе системы высевающий аппарат - семяпровод - сошник. Высевающий аппарат должен стабильно выдавать в семяпровод заданное количество семян, семяпровод обеспечивать их последовательное прохождение в сошник. Функция сошника - создать плотное почвенное ложе и заделывать семена на определенную для данной культуры глубину [1, 2]. В настоящее время для посева семян мелкосеменных культур, в том числе семян люцерны, применяются сеялки с механическим и пневматическим приводом высевающих аппаратов. Однако высевающие аппараты этих сеялок осуществляют порционный высев семян, вследствие чего посевы получаются неравномерными - с загущением или разряжением растений в рядке. Поэтому при использовании зернотравяных и овощных сеялок, особенно при высеве малыми нормами, рекомендуется к семенам добавлять балласт в виде песка, гранулированных удобрений невсхожих семян, что приводит к улучшению качества посева. Основным недостатком использования вышеперечисленных сеялок при высеве мелких сыпучих семян (люцерны, клевера, донника) являются установка их на заданную норму высева и обеспечение требуемой равномерности. Но несмотря на применяемые меры, как показывает проверка, на гектар высевают 3-6 кг и более семян - это приводит к их перерасходу в 2-5 раз и, как следствие, к снижению урожайности [1, 3, 4]. Сложность обеспечения такой работы высевающей системы при посеве мелкосеменных культур обусловлена особыми физико-механическими и ботаническими свойствами семян: малыми размерами, сложной формой зерновки, обуславливающей случайность укладки и скорости витания в зависимости от положения в пространстве, требовательности к влагообеспечению при малой глубине заделки в почву. При разработке высевающего аппарата и процесса посева мелкосеменных культур базовой культурой была выбрана люцерна, семена которой обладают особыми физико-механическими и ботаническими свойствами [5, 6]. Исследования были направлены на разработку высевающего аппарата и создание на его базе сеялки, позволяющей высевать мелкосеменные культуры с различными междурядьями с заданной нормой высева и требуемой точностью распределения семян в рядке для обеспечения оптимальных условий развития растений. Цель исследований Разработать и уточнить параметры механического высевающего аппарата для посева мелкосеменных культур, определить режимы работы сеялки на посеве люцерны. Материалы и методы Исследования по определению основных параметров высевающего аппарата: диаметра и толщины высевающего диска, формы, объемов и количества ячеек, распределение семян по посевной полосе проводились методами физического моделирования. Для обоснования работоспособности вертикально-дискового высевающего аппарата, а также уточнения его конструктивных и режимных параметров в полевых условиях была изготовлена сеялка и заложен опыт согласно общепринятой методике [7]. При закладке полевого опыта уточнялись зависимости угловой скорости вращения высевающих дисков в зависимости от линейной скорости движения сеялки, а также равномерность распределения и глубина заделки семян. Исследования проводились по методике ОСТ 10.5.1.-2000 [8]. Результаты исследований По результатам проведенных теоретических исследований и физического моделирования был разработан вертикально-дисковый высевающий аппарат, на внешнем периметре которого расположены ячейки в форме сектора полуокружности (рис. 1). Для проведения исследований по определению параметров ячеек вертикально дискового высевающего аппарата и их количества в зависимости от физико-механических свойств и геометрических размеров высеваемых семян была изготовлена модель высевающего аппарата с прозрачной внешней стенкой из оргстекла (рис. 2). На оргстекле для фиксации зоны заполнения ячеек и зоны момента начала выпадения семян из ячейки была нанесена шкала углов наклона ячеек относительно горизонтального диаметра диска с шагом 5 градусов от 45 до -45о. Рис. 2. Модель высевающего аппарата При повороте диска против часовой стрелки на каждые 5 градусов отмечалось количество семян, выпавших из ячейки, и определялась зона, когда ячейка полностью освободилась от семян. По общему количеству выпавших семян определялось их количество в одной ячейке. Повторность опыта с каждым диском была семикратная. Было установлено, что при вращении диска семена начинают выпадать из ячейки, когда ячейка находится под углом 35о относительно горизонтальной линии. Пошаговая фиксация выпадения семян из ячеек показала, что семена, еще полностью не выпав из одной ячейке, начинали выпадать из следующей. По результатам проведенных многочисленных экспериментов на модели высевающего аппарата с различными параметрами и формами ячеек были определены рациональные размеры радиуса ячейки - 2 и 3 мм и глубина 2 мм. Среднее количество семян выносимых одной ячейкой, вследствие случайной их укладки, составило при радиусе ячейки 2 мм - 5,8 шт., а при радиусе ячейке 3 мм - 6,2 шт. По проведенным расчетам для обеспечения заданных режимов работы сеялки было принято, что среднее количество семян выносимых одной ячейкой должно быть 6 шт. Диаметр вертикального высевающего диска был принят 93 мм, что было обусловлено оптимальной зоной по времени при прохождении ячейки диска через семенную камеру для ее полного заполнения семенами. Толщина диска 5 мм, что позволило исключить сводообразования семян люцерны в зоне их подачи из бункера в семенную камеру. Высевающий аппарат работает следующим образом: при вращении диска ячейки, проходя через семенную камеру, заполняются семенами, на выходе из семенной камеры семена последовательно выпадают под собственным весом в семяпровод. На базе разработанного высевающего аппарата были изготовлены посевные секции и сеялка для точечного посева мелкосеменных культур. Сеялка состоит из рамы навесного транспортного модуля, агрегатируемого с трактором (рис. 3). На раме модуля в два ряда было установлено семь посевных секций. Каждая посевная секция состоит из бункера для семян, вертикально-дискового высевающего аппарата, семяпровода и стрельчатого сошника с загартачом. Ширина захвата модуля 0,90 м. Заделанные в почву семена прикатываются обрезиненными катками, установленными за каждой посевной секцией. Привод на оси высевающих аппаратов осуществляется цепной передачей от пневматического опорного колеса транспортного модуля через муфту сцепления и КПП. Расчет трансмиссии сеялки проводился следующим образом. Согласно требованиям, средняя поступательная скорость сеялки при высеве мелкосеменных трав не должна быть больше 2,22 м/с, его опорно-приводное колесо диаметром 0,5 м при такой скорости будет совершать за секунду 1,42 оборота. В соответствии с агротребованиями, при возделывании люцерны расстояние между растениями в рядке должно быть 0,03 м. Следовательно, за 1 секунду высевающему аппарату необходимо подавать в семяпровод 74 семени. Таким образом, для диска с 8 ячейками угловая скорость вращения должна быть 74/48 = 1,53 об/с. Диски высевающих аппаратов посевных секций подключаются к трансмиссии индивидуальными муфтами, что позволяет производить посев с различной шириной междурядий: 0,15 м; 0,30 м; 0,45 м; 0,60 м; 0,75 м; 0,90 м. Опытный посев люцерны районированного сорта Омская-7 проводился на трех вариантах междурядий: 0,15 м; 0,60 м; 0,90 м в трехкратной повторности каждый. При посеве с междурядьем 0,15 м на сеялке работали все семь посевных секций, при междурядье 0,6 м - только две посевных секции - вторая и шестая, а на варианте 0,9 м - две крайние. Норма высева устанавливалась в лабораторных условиях из расчета высева на один погонный метр 30-40 всхожих семян, что исходя из условий всхожести и массы 1000 семян люцерны составляло 1-4 кг/га. Для высева использовались семена люцерны сорта Омская-7: энергия прорастания 69 %; чистота 98,76 %; хозяйственная годность 86 %; вес 1000 семян 2,02 г; влажность 5,5 %. Наблюдение за всходами, подсчет количества растений по длине рядка, измерение расстояний между растениями и глубину заделки семян производили после появления полных всходов люцерны. Результаты наблюдений записывались в журнал и фиксировались фотосъемкой. Обработка результатов наблюдений за посевами и расчет статистических показателей выполняли с использованием статистических пакетов на ЭВМ. Результаты качественных показателей технологического процесса высева люцерны сеялкой для точечного посева приведены в таблице. Выводы Таким образом, по результатам проведенных исследований, была разработана конструкция и уточнены параметры и режимы работы вертикально-дискового высевающего аппарата: - диаметр диска - 93 мм; толщина диска - 5 мм; форма ячеек - сектор полуокружности; размеры ячеек: диаметр - 3 мм; глубина - 2 мм; количество ячеек на диске - 8 шт.; - проведенные полевые исследования на посеве люцерны сеялкой с вертикально-дисковым высевающим аппаратом показали при поступательной скорости движения 2,22 м/с и угловой скорости вращения высевающих дисков 1,53 об/с стабильное выполнение технологического процесса. При этом количество растений на 1 погонный метр посева в среднем независимо от междурядья составило от 28 до 33 растения с расстоянием между ними в рядке от 28 до 36 мм. Глубина заделки семян по всем повторностям была 0,031 м, полевая всхожесть 84,4 %, что полностью соответствует агротехническим требованиям посева мелкосеменных культур. Рис. 1. Вертикально-дисковый высевающий аппарат Рис. 3. Сеялка в работе Таблица Показатели качества работы сеялки на посеве люцерны Показатели Ширина междурядий, м 0,15 0,60 0,90 Требуемая норма высева, кг/га 4,4 1,1 0,800 Фактическая норма высева, кг/га 4,5 1,2 0,740 Среднее расстояние между растениями Х, мм 36 30 28 Среднеквадратическое отклонение ±σ, мм 8 11 10,6 Коэффициент вариации V, % 11,8 12,1 12,9 Равномерность глубины заделки семян Установленная глубина, мм 30 Средняя фактическая глубина, мм 31 Среднеквадратическое отклонение ±σ, мм 1,6 Коэффициент вариации V, % 4,62 Полевая всхожесть, % 84,8

About the authors

A. A Kem

Federal State Budgetary Scientific Institution «Omsk Agrarian Scientific Center»

Email: 55asc@bk.ru
PhD in Engineering

V. L Miklashevich

Federal State Budgetary Scientific Institution «Omsk Agrarian Scientific Center»

Email: 55asc@bk.ru
PhD in Engineering

References

Supplementary files