AUTOMATED PNEUMATIC SYSTEMS OF SOWING MACHINES TO SEEDERS OF PRECISE SEED SOWING

Full Text

Введение Необходимым условием повышения производства конкурентоспособной продукции растениеводства является мобилизация научно-технического потенциала агроинженерной науки для оснащения отечественного агропромышленного комплекса высокоэффективными техническими средствами [1]. Современное интенсивное земледелие привело к значительному росту производства сельскохозяйственной продукции. Во всех странах господствуют чистые (одновидовые) посевы, вызвавшие немало проблем в земледелии. Однови-довые агросистемы высокопродуктивны, но потенциально нестабильны, поскольку полностью зависят от значительных ресурсов извне [2]. В отличие от природных систем они слабо адаптивны, больше подвержены стрессам, вызванными изменениями погодных условий. Кроме того, они более уязвимы к воздействию вредных и болезнетворных организмов, сильнее страдают от эрозии и весьма активно истощают плодородие почвы. Полагают, что биологическое и структурное разнообразие агроэкосистем будет поддерживаться многими циклическими процессами, характерными для природных явлений. Существует несколько путей диверсификации агроэкосистем. Одним из весьма перспективных направлений считается введение в практику совмещенных посевов [3]. Цель исследования Целью исследования является совершенствование технологии совмещенного посева, модернизация пневматических пропашных сеялок путем улучшения конструкции высевающих аппаратов с учетом недостатков существующей посевной техники. Совершенствование технологии совмещенного посева и модернизация конструкции высевающих аппаратов Совместные посевы характеризуются следующим преимуществом по сравнению с чистыми посевами: • формируют фотосинтетический аппарат большой площади, в разных ярусах, а с увеличением количества ярусов повышается эффективность перехвата растениями солнечной радиации и участия их в фотосинтезе; • вследствие размещения корневых систем других видов в разных слоях почвы полнее используются минеральные вещества и влага; • в совместных посевах создается более плотный травостой, который позволяет успешно подавлять сорные растения; • ассоциации растений с разными видами реже страдают от вспышек вредителей и болезней, чем чистые посевы; • введение в состав бобовых культур улучшает азотное питание посева. Для ведения различного способа посева, в том числе совмещенного и гнездового, необходимо пневматические сеялки оснащать универсальными высевающими аппаратами. Известная конструкция пневматической сеялки СУПН-8 широко применяется не один десяток лет, однако для выполнения поставленной цели необходимо ее модернизация, для чего во ФНАЦ ВИМ проводится соответствующая работа. К недостаткам существующей конструкции можно отнести: • для удаления «лишних» семян используется механический чистик, что повреждает семена; • в нижней части высевающего диска семена падают лишь под воздействием собственного веса, что отрицательно влияет на поступательную скорость сеялки; • высев семян разной фракции требует замены высевающих дисков, что вызывает потерю эксплуатационного времени; • невозможно высевать две разные культуры одновременно в один рядок и размещать их на разную глубину заделки. Разрабатываемый пневматический высевающий аппарат (рис. 1) состоит из семенного бункера 1, разделенного перегородкой 2 на две части, вентилятора (не показан), воздуховода 3, камеры разрежения 4, сошника 5, высевающих дисков 6 с присасывающими отверстиями 7, установленных на осях 8, соединительной втулки 9, ворошилки 10, звездочек 11. Камера разряжения 4 выполнена со щелями 12 [4]. К воздуховоду 3, присоединенному к внешней стороне дуги камеры разрежения 4, через отверстия 13, встроены два патрубка 14, откуда отведены два рукава 15 и 16. Высевающий аппарат снабжен двухуровневым полозовидным сошником 5, который крепится на двух осях 17 высевающего аппарата. Во время работы семена из семенного бункера поступают к местам расположения воро- о; шилок, часть из них на пути присасываются к И отверстиям вращающего диска и транспорти- 0 руется в зону сброса. С помощью вентилятора Л через воздуховод камера разрежения по бокам О х имеющая щели создает разрежение и прижи- Х мает семена двух культур к отверстиям высеi_ вающих дисков с разной стороны дуги. s Лишние семена, присосавшиеся к отверстид- ям в верхней половине высевающих дисков, И удаляются воздушным потоком посредством рукавов 75, идущих от воздуховода через пасо трубок, перпендикулярно к отверстиям, так ^ как при направлении их под углом, вероят- А ность удаления всех семян велика, что недопуо_ стимо. Другие рукава 76 - в нижней половине О дисков, установлены под углом а, равным 6-8° А, к вертикальной оси высевающего аппарата по К направлению движения сеялки, и служат для М принудительного удаления семян и придания О им ускорения. Такой угол направления возх душного потока необходим для того, чтобы во О К время движения сеялки семена, сдутые воздушо ным потоком, падали ближе к вертикальной оси. Экспериментально установлено, что если а > 8°, то семена после падения перекатываются вперед по направлению движения сеялки, если а < 6°, то - назад, что нарушает схему посева. Отверстия высевающих дисков выполнены в виде усеченного конуса. Переворачивая диски на 180°, можно высевать разные фракции посевного материала; при этом экспериментально установлено, что соотношения малого диаметра d1 конического отверстия высевающего диска к большому диаметру d2 и к толщине диска a должно быть d1 : d2 : a = 3 : 8 : 2. Воздуховод 3 работает одновременно в двух режимах: первый - обеспечивает разрежение воздуха в камере 4, а другой при помощи встроенного в нем патрубка 74, нагнетая воздух, обеспечивает тем самым работу рукавов 75 и 76. Удаленные семена в нижней части высевающего диска попадают в двухуровневый поло-зовидный сошник, который размещает семена двух культур в борозду на разную глубину заделки, при этом расстояние между осями L сошника определено условием L = 2a + b, мм, где a - толщина диска, мм, b - ширина камеры разрежения, мм; сошник крепится на двух осях высевающего аппарата. Следующая конструкция пневматического высевающего аппарат для совмещенного посева отличается от предыдущей тем, что работает на избыточном давлении воздушного потока (рис. 2). Во время работы пневмовысевающего аппарата [5] семена двух культур из двух частей семенного бункера 1, разделенного перегородкой 2, самотеком попадают в сквозные конические ячейки 5 частей 3 и 4 сдвоенного высевающего диска. Вращающийся высевающий диск подводит конические ячейки 5, заполненные семенами, к воздушному соплу 6, которое на выходе разделено на два патрубка 7 и 8 с разными сечениями, воздушные потоки которых направлены на конические ячейки 5 соответствующих частей 3 и 4 высевающего диска. Воздушный поток прижимает одно семя ко дну сквозной конической ячейки 5, а остальные выдувает. Наличие отверстий 9 на боковой поверхности ячейки 5 высевающего диска на % ее глубины обеспечивает надежное прижатие одного семени ко дну ячейки 5 и удержание его в ней. Остальные семена выдуваются. Высевающий диск, вращаясь на оси 6, с застрявшим в ячейке 5 семенем, встречается с выталкивателем семян 11, расположенным в пазу 10 на внутренней поверхности каждой части диска под коническими ячейками 5. Выталкивателем семян 11 удаляются застрявшие семена из ячейки 5 и направляются на дно борозды. Части диска 3 и 4 жестко закреплены между собой болтами с возможностью их смещения и замены диска. Это позволяет изменять схемы посева. Такой высевающий диск упрощает конструкцию, исключая дополнительную цепную передачу, и удобен в эксплуатации. Применение эластичного ролика позволяет свести до минимума повреждение семян. Пневматический высевающий аппарат, позволяющий высевать три культуры одновременно с размещением их на разные глубины посева, представлен на рис. 3. Аппарат содержит семенной бункер 1, вертикально установленный на оси 2, составной высевающий диск 3 с прижимающей втулкой 4 и сквозными коническими ячейками 5, воз- духовод, разделенный на два патрубка, один 6 с тремя соплами - размещен над ячейками 5 высевающего диска 3, второй - 7 - огибает крышку 8 и подводит сопло под высевающий диск 3 под углом 10-15° к горизонту. Аппарат включает также боковые крышки 8 и сошник 9 шириной равной ширине высевающего диска 3. Сошник 9 выполнен трехуровневым. Высевающий диск и полозоводный сошник, выполнены составными из трех частей и равными по ширине. Их части закреплены между собой с возможностью смещения, высевающий диск - прижимной втулкой, а полозоводный сошник - болтами. Вместе с аппаратами для совмещенного посева разработан ряд пневматических высевающих аппаратов для гнездового посева [6], один из которых представлен на рис. 4. Аппарат состоит из семенного бункера 1, который установлен вертикально на оси 2 высевающий диск 3 со сквозными коническими ячейками 4, расположенными в три ряда, и воздушного сопла 5. Диск 3 снабжен копирующей его внутреннюю поверхность в зоне действия воздушного сопла 5 дугообразной, регулировочной заслонкой 6. Заслонка 6 установлена на боковой крышке 7 высевающего аппарата с возможностью продольного перемещения относительно оси 2 диска 3 и фиксации в заданном положении. Под высевающим диском 3 расположен полозоводный сошник 8 шириной, равной ширине высевающего диска 3. Сошник 8 снабжен воронкой 9, расположенной под высевающим диском 3 в зоне схода семян длиной, равной ширине высевающего диска 3 и шириной - его половине, а размер нижней части воронки 9, по крайней мере, не меньше трехкратного максимального размера высеваемого семени. Семена, расположенные в трех ячейках по ширине диска 3, формируются гнездом с помо- щью воронки 9 сошника 8, находящегося под высевающим д иском 3 в зоне падения семян в борозду, образованную сошником 8. Норма высева семян в гнездо регулируется перемещением заслонки 6 вдоль оси 2 диска 3. Так, например, для обеспечения высева двух семян в гнездо необходимо перекрыть один ряд ячеек 4 на диске 3. Разработанная конструкция высевающего аппарата (рис. 5) [7] работает следующим образом: семена из бункера 1 попадают в коническую ячейку 4 вращающегося на оси 2 высевающего диска 3. На семена в трех соседних ячейках 4 действует присасывающая сила патрубка 7, копирующего внутреннюю поверхность высевающего диска 3. При проходе под соплом 6 с истекающим из него воздухом семена прижимаются к отверстиям 5 ячейки 4, лишние семена выдуваются из ячеек 4 соплом 6; семена предварительно прижаты ко дну ячейки 4 присасывающим дугообразным патрубком 7, т. е. на семена действуют две силы, одна - с помощью сопла 6 прижимающая их, и вторая - патрубком 7 присасывающая изнутри диска, что гарантирует сохранение семян в ячейке 4, остальные семена выдуваются. Далее ячейка 4 с семенами перемешается в зону действия упругого эластичного роликового выталкивателя 9, закрепленного на боковой крышке 8, под его воздействием семена попадают в борозду, открытую сошником 10. Важно, что семена присасываются патрубком 7 еще до их входа в зону действия воздушного сопла 6, что гарантирует сохранение одного семени в ячейке 4. При изучении аналогов были установлены следующие недостатки: • во время удаления лишних семян из ячеек соплом нет гарантии, что воздушным потоком не будут удалены все семена, что недопустимо; • для изменения количества семян в гнездо диск выполнен громоздким, от чего растет металлоемкость высевающего диска и увеличиваются параметры высевающего аппарата; • для изменения шага посева необходима смена дисков. Снабжение высевающих дисков втулками на резьбе со сквозными отверстиями на их дне с количеством от 1 до 3 позволяет высевать семена гнездовым способом без замены высевающих дисков а использование глухой втулки можно менять схему посева, а выталкиватель семян обеспечивает надежное сбрасывание всех семян из ячейки в борозду. Заключение Разрабатываемые пневматические высевающие аппараты для совмещенного и гнездового посевов позволят: • высевать семена двух, трех культур одновременно с размещением их на разную глубину, получать различную схему посева без замены дисков, что приведет к экономии металла на изготовление сменных дисков и времени; • упростить конструкцию и повысить эксплуатационную надежность устройства, улучшить экологию, получить экономию щ горючего, исключить повреждение семян. н Сеялки, оборудованные автоматизированными пневмосистемами, способны повысить О урожайность силосной массы на 20-30 %, ^ улучшить качество корма для животновод-И ства и получить экономию посевных площадей О за счет выращивания нескольких культур на с одном поле. Конструкция аппарата позволяем ет размещать семена разных культур в один s рядок и на разную глубину заделки. ° Литература

About the authors

A. Yu Izmaylov

All-Russian Research Institute of Agricultural Mechanization

Email: boris.novikov2012@yandex.ru. yh1961s@yandex.ru
Academician of the Russian Academy of Sciences

B. Kh Akhalaya

All-Russian Research Institute of Agricultural Mechanization

Email: boris.novikov2012@yandex.ru. yh1961s@yandex.ru
PhD in Engineering

Yu. Kh Shogenov

Russian Academy of Sciences

Email: boris.novikov2012@yandex.ru. yh1961s@yandex.ru
DSc in Engineering

References

Supplementary files