DESIGH OF UNIVERSAL PNEUMATIC DRILL FOR GRAIN, SMALL SEEDS AND Difficultly Sowing Сrops

Full Text

В современном растениеводстве исключительно важная роль принадлежит энергосберегающим технологиям. Это одно из важнейших перспективных и приоритетных направлений требует применения сельскохозяйственных машин нового поколения, обеспечивающих высокое качество работ на всех технологических операциях, в том числе и при посеве [1]. Конструкция машин должна разрабатывается с учетом требований многофункциональности, энергоемкости и ресурсосбережения, а компоновочные схемы этих машин должны соответствовать блочно-модульному функционированию [2]. Эти обстоятельства вызывают необходимость более глубокой научной и технологической проработки вопросов универсализации посевной техники. Потребность в универсальных посевных машинах часто возникает не только по организационно-технологическим причинам, но и в случае биологических особенностей высеваемых культур и агротехники их возделывания. Примером этому может служить возделывание высокобелковой кормовой культуры козлятника восточного (галеги восточной) на семена и зелёный корм. Для получения высокопродуктивных семенных посевов эту культуру рекомендуется высевать широкорядным способом с шириной междурядий 45-70 см, в то же время, более высокий урожай зелёной массы достигается при обычном рядовой посеве с междурядьем 15-20 см. Кроме того, из-за твердокаменности семян козлятника восточного для повышения их полевой всхожести применяется технология предпосевного замачивания семян в водных растворах без последующего высушивания. Эта операция существенным образом меняет физико-механические свойства семян, превращая их из категории сыпучих в трудносыпучие [3]. Из этого следует, что для возделывания козлятника восточного в производственных условиях необходимо наличие трех видов сеялок, а именно: сеялки способной высевать мелкие семена широкорядным способом, сеялки для сплошного рядового посева и сеялки для высева трудносыпучих семян. Подобные обстоятельства могут возникать и при возделывании других сельскохозяйственных культур. Если для крупных сельскохозяйственных производителей эта ситуация приемлема, так как высевается множество других сельскохозяйственных культур на значительных площадях, то для мелких производителей иметь широкий набор техники используемой короткое время, весьма нерационально. Цель исследований - повышение эффективности универсальной сеялки за счет совершенствования ее конструктивно-технологической схемы. Задачи исследований - разработка конструктивно-технологической схемы универсальной пневматической сеялки для рядового посева сельскохозяйственных культур с различными физико-механическими свойствами семян; проведение лабораторно-полевых испытаний экспериментальной сеялки. В связи с этим для посева зерновых, мелкосемянных и трудновысеваемых культур разработана навесная универсальная пневматическая сеялка группового дозирования. Универсальная сеялка, с шириной захвата 4,5 м агрегатируемая с тракторами класса 1,4 представляет собой конструкцию, в которой реализован блочно-модульный принцип функционирования с использованием технологических и технических решений подтвержденных патентами РФ [4, 5, 6]. Основой для универсализации сеялки служит модуль (рис. 1), с помощью которого осуществляется пневматический высев семян сыпучих, мелкосеменных и трудновысеваемых культур рядовым способом с междурядьем от 6 до 90 см, а так же посев полосовым и ленточным способами, с нормой высева от 1 до 250 кг/га совместно с минеральными удобрениями. а) б) Рис. 1. Технологическая схема (а) и общий вид (б) универсальной пневматической сеялки - модуль для рядового посева: 1 - бункер; 2 - ворошилка; 3 - высевающий аппарат с формирователем потока; 4 - распределительная головка; 5 - семяпровод; 6 - сошник; 7 - опрно-приводное колесо; 8 - вентилятор (эксгаустер); 9 - эжектор; 10 - рама-рессивер; 11 - туковысевающий аппарат Этот модуль состоит из рамы, выполняющей так же роль ресивера, вентилятора, приводимого от ВОМ трактора, который в зависимости от способа посева настраивается на нагнетание или всасывание. На раме смонтированы два бункера с 6 высевающими аппаратами штифтового типа с формирователями потока [5] для высева семян и 6 высевающими аппаратами для дозирования удобрений. В качестве высевающих устройств для удобрений были взяты штифтовые катушки от зерновой сеялки, которые объединены в блоки по три штуки. Для подачи семян от высевающих аппаратов в сошники используется одно- или двухступенчатая распределительно-транспортирующая система с плоскими распределительными головками [7], с помощью которой сеялка настраивается на высев с необходимым количеством сошников. Для быстрой переналадки сеялки на различное междурядье использовалось оригинальное крепление сошниковых секций к раме [8]. Привод высевающих аппаратов и туковых дозаторов осуществляется от опорно-приводных колёс сеялки через цепные редукторы с широким диапазоном изменения передаточных чисел. Установка нормы высева семян и удобрений осуществляется по номограммам (рис. 2) с помощью многоступенчатых редукторов, а также за счет регулировок, заложенных в конструкции высевающих аппаратов и дозаторов удобрений. а) б) 1 - кострец [В=10 мм]; 2 - подсолнечник [В=12 мм, DК=70 мм]*; 3 - козлятник (замоченные семена) [В=8 мм]; 4 - козлятник; донник [В=8 мм]; 5 - кукуруза [В=12 мм, DК=70 мм] 1 - просо, донник [В=8 мм, DК=115 мм]; 2 - кострец [В=10 мм]; 3 - гречиха [В=10 мм]; 4 - овес [В=12 мм]; 5 - ячмень [В=10 мм]; 6 - пшеница [В=12 мм]; 7 - горох [В=12 мм] *В - размер высевной щели; DК - диаметр штифтовой катушки. Рис. 2. Номограммы для установки нормы высева семян: а) широкорядный посев; б) рядовой посев Чтобы производить пунктирный посев, на несущую раму сеялки устанавливаются секции для точного высева, причем, эти секции могут быть, как с механическим высевом, так и с пневматическим, благодаря наличию вентилятора работающего на создание разряжения в системе. Секции пунктирного посева могут комплектоваться стандартными сошниками либо комбинированными сошниками для мелкосеменных культур [6, 9]. При рядовом посеве зернобобовых культур устанавливаются килевидные сошники от зернотравяной сеялки СЗТ-3,6, которые имеют меньшую по сравнению с дисковыми сошниками металлоемкость и в большей степени приспособлены для пневматического высева. Кроме того, в комплект сеялки входит набор двухканальных делительных головок для узкорядного посева и 9-ти канальная делительная головка для реализации рядового посева с междурядьем 45 см. Универсальная пневматическая сеялка разработана в лаборатории посевных машин Самарской ГСХА. Основные конструктивно-технологические элементы сеялки, большинство из которых имеют патентную новизну, прошли лабораторные и полевые исследования и получили одобрение, как учёных академии, так и специалистов хозяйств области. Применение этих оригинальных технических решений позволяет производить настройку сеялки на заданные условия работы силами тракториста без привлечения дополнительного обслуживающего персонала за короткий промежуток времени. Агротехнические требования к работе сеялки сводятся главным образом к тому, что сеялка должна обеспечить равномерное распределение семян в почвенном слое по площади и глубине. Метод исследований. Для оценки качественных показателей работы универсальной пневматической сеялки были проведены полевые испытания на посеве козлятника восточного сухими и замоченными семенами, гречихи и пшеницы. Результаты исследований экспериментальной сеялки анализировались в сравнении с результатами, полученными на посевах серийной зернотравяной сеялкой СЗТ-3,6 при равных условиях испытаний. На основании лабораторно-полевых исследований были получены показатели равномерности распределения семян в рядках при различных способах формирования потока семян высевающим устройством. На рисунке 3 показаны вариационные кривые распределения интервалов между высеянными семенами по длине рядка. Лучшие показатели по равномерности распределения семян в рядке получены при высеве экспериментальной сеялкой. Полученные материалы по серийной сеялке подтвердили результаты, которые приводятся в литературных источниках о низком качестве распределения семян в рядках [10]. Значительный разброс интервалов между семенами наблюдался при высеве их сеялкой C3T-3.6 с катушечными высевающими аппаратами и индивидуальной схемой дозирования. При этом более 40% семян укладываются в рядке порционно в виде чередующихся скоплений и пропусков, которые не сглаживаются семяпроводящими и сошниковыми элементами сеялки, а при высеве замоченными семенами, катушечный аппарат, в большинстве случаев, и вовсе был не способен отдозировать массу семян. Рис. 3. Распределение интервалов между семенами в рядках при различных способах посева: 1 - универсальная сеялка (козлятник, семена замоченные); 2 - универсальная сеялка (козлятник, семена сухие); 3 - универсальна сеялка (гречиха); 4 - сеялка СЗТ-3,6 (козлятник, сухие семена) Рис. 4. Распределение семян по глубине в зависимости от способа посева: 1 - универсальная сеялка с комбинированными сошниками; 2 - сеялка СЗТ-3,6 Коэффициент вариации интервалов между семенами на посевах экспериментальной сеялкой составил: ν = 87% (козлятник восточный, семена замоченные); ν = 68% (козлятник восточный, семена сухие), ν = 75% (гречиха), ν = 73% (пшеница), а на посевах серийной сеялкой данный показатель в среднем по вышеперечисленным культурам составил 112%. Было отмечено, что высевающая система сеялки СЗТ-3,6 высевает замоченные семена козлятника с большими отклонениями, значительно превышающими агротехнические требования к посеву данной культуры. При норме высева до 15 кг/га, катушечные аппараты сеялки СЗТ-3,6 и вовсе не обеспечивают дозирование и высев замоченных семян. Применение высевающих аппаратов штифтового типа с формирователями потока позволило повысить равномерность распределения семян и растений в рядках практически на 50%. Из анализа гистограмм распределения (рис. 3) интервалов между семенами в зависимости от способа посева видно, что распределение семян по длине рядка у экспериментальной сеялки больше всего соответствует агротехническим требованиям. Одним из важных критериев работы сеялки является обеспечение необходимой равномерности распределения семян в почве по глубине. Результаты статистической обработки измерений глубины заделки семян на посевах экспериментальной пневматической сеялкой и производственной сеялкой CЗT-3,6 показали, что при заделке семян с помощью комбинированных сошников с пневматическим транспортированием их на дно бороздки качество распределения по глубине значительно выше, чем при укладке семян обычным способом дисковыми и килевидными сошниками. Как видно из графических зависимостей (рис. 4), количество семян, заделанных в почву экспериментальной сеялкой с комбинированными сошниками, в заданном горизонте глубины составляет 83%. Дисковыми сошниками производственной сеялки С3T-3,6 уложено в заданном горизонте 65% семян. Более высокое качество распределения семян при посеве экспериментальной сеялкой объясняется наличием пневматического транспортирования семян, за счет чего семена, приобретая определенный запас кинетической энергии, фиксируются в почве, что практически полностью исключает их отскоки и перекатывание в бороздке при достижении ее дна. Заключение. Таким образом, по результатам лабораторно-полевых испытаний универсальной пневматической сеялки установлено, что экспериментальная машина обеспечивает выполнение технологического процесса рядового посева сельскохозяйственных культур с различными физико-механическими свойствами семян с необходимыми эксплуатационными и агротехническими показателями.

About the authors

A M Petrov

FSBEI HVE Samara SAA

Email: ssaa-samara@mail.ru
сand. of techn. sciences, prof., head of the «Agricultural machines and mechanization of animal husbandry» department 446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Sportivnaya, 8-а str

N P Kruchin

FSBEI HVE Samara SAA

Email: miignik@mail.ru
dr. of techn. sciences, prof., head of the «Mechanics and engineering graphics» department 446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Sportivnaya, 8-а str

References

Supplementary files