DEVELOPMENT OF PNEUMATIC SOWING MACHINE SEEDER FOR AMARANTH LOW APPLICATION SOWING

Full Text

Посев является одной из важнейших агротехнических операций при выращивании любой сельскохозяйственной культуры. Основная цель посева состоит в обеспечении наилучших условий для прорастания семян и дальнейшего развития растений, а также получения их оптимальной густоты при равномерном размещении в рядках, что особенно важно при возделывании мелкосемянных культур [1, 2]. Ряд научных исследований по изучению способов размещения, а так же норм высева амаранта и других мелкосемянных культур при возделывании их на семена показали, что способом, обеспечивающим наилучшие условия для развития растений особенно в начальный период, является широкорядный способ посева малыми нормами [3, 4, 5, 6]. Качественные показатели работы сеялки в значительной мере зависят от высевающего аппарата, как технического средства для отбора, дозирования и подачи исходного потока посевного материала [1, 2, 7, 8, 11]. Проведенный анализ существующих высевающих аппаратов для высева мелкосемянных культур показал, что использование механических, электростатических, гидравлических и пневмомеханических высевающих аппаратов не позволяет осуществить высев амаранта малыми нормами в соответствии с предъявляемыми агротехническими требованиями, кроме того использование таких высевающих аппаратов приводит к повышенному травмированию семян и требует дополнительных затрат на подготовку семенного материала к высеву [9]. Поэтому перспективным направлением совершенствования конструкций высевающих устройств является создание пневматических высевающих аппаратов для высева мелкосемянных культур малыми нормами с подачей семян воздушным потоком избыточного давления. Цель исследований - повышение качества дозирования семян амаранта малыми нормами разработкой пневматического высевающего аппарата. Задача исследований - разработка пневматического высевающего аппарата для дозирования семян амаранта малыми нормами; оценка качества дозирования семян амаранта пневматическим высевающим аппаратом в лабораторных и полевых условиях. На кафедре «Механика и инженерная графика» Самарской ГСХА разработан пневматический высевающий аппарат для дозирования семян мелкосемянных культур нормами высева 0,1-1,5 кг/га. Новизна конструкции высевающего аппарата подтверждена патентом Российской Федерации на изобретение №2228586 [10]. Пневматический высевающий аппарат (рис. 1) работает следующим образом. а) б) Рис. 1. Схема технологического процесса (а) и общий вид (б) пневматического высевающего аппарата: 1 - бункер; 2 - вентилятор; 3 - эжекторный воздуховод; 4 - подъемный воздуховод; 5 - сетка; 6 - кольцевой зазор; 7 - кольцевая заслонка; 8 - смеситель; 9 - синхронизатор; 10 - диафрагма; 11 - приемная камера; 12 - эжекторное устройство; 13 - сетчатая фрамуга; 14 - загрузочное отверстие В семенной бункер 1 загружаются семена через загрузочное отверстие 14, после чего оно закрывается сетчатой фрамугой 13. От вентилятора 2 воздушный поток поступает одновременно в два воздуховода эжекторный 3 и подъемный 4. Через кольцевой зазор 6 между кольцевой заслонкой 7 и дном семенного бункера 1 семена поступают на сетку 5 подъемного воздуховода 4. Поток семян поднимается вверх, смешиваясь с восходящим потоком воздуха в смесителе 8 и распространяясь в полости семенного бункера 1. При движении сеялки от опорно-приводного колеса приводится в действие синхронизатор 9, открывающий диафрагму 10 приемной камеры 11. Эжекторное устройство 12 всасывает необходимое количество семявоздушной смеси, которая затем транспортируется воздушным потоком к заделывающим рабочим органам сеялки. Семявоздушная смесь, не попавшая в эжекторное устройство 12, разделяется: воздух удаляется через сетчатую фрамугу 13, а семена оседают на дно бункера 1. В процессе движения сеялки по полю синхронизатор 9 потока семян работает в функции слежения за поступательной скоростью сеялки и изменяет рабочее положение диафрагмы 10, регулирующей проходное сечение приемной камеры 11 эжекторного устройства 12, сохраняя постоянной удельную подачу высевающего аппарата. Материалы и методы исследований. Для изучения технологического процесса рассеивания семя-воздушной смеси, уточнения конструктивных размеров и определения оптимальных режимов работы проводились экспериментальные исследования распределения семян амаранта метельчатого в воздушном потоке. За переменные факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на процесс подачи семян, были приняты: H - высота смесителя; V - скорость воздушного потока в смесителе; h - высота расположения эжекторного устройства над смесителем; d - диаметр эжекторного устройства. Опыты проводились на одном высевающем аппарате. Подача семян и равномерность распределения их в семявоздушной смеси оценивалась в 37 точках при помощи специального пробоотборника. Результаты исследований. Анализируя полученные экспериментальные данные можно сделать вывод, что наилучшие показатели устойчивости технологического процесса получены при следующих значениях конструктивно-технологических параметров: V = 10-15 м/с, d = 10-58 мм, Н = 15-25 см и h = 10-20 см, при этом значение удельной подачи семян аппаратом составило 10-150 семян в секунду или 0,01-0,15 г/с. Так же было выявлено, что при высоте смесителя Н = 15-20 см наблюдается наименьшая неустойчивость технологического процесса, которая не превышала 2%. Для определения комплексного воздействия конструктивно-режимных параметров предлагаемого пневматического высевающего аппарата на равномерность высева, проведены лабораторные исследования по методике многофакторного планирования эксперимента. При этом был принят во внимание тот факт, что равномерность распределения семян вдоль рядка обуславливается, в первую очередь, равномерностью распределения семян в поперечном сечении исходного семявоздушного потока [2]. Для получения математической модели технологического процесса распределения семян в полости бункера реализован полный факторный эксперимент 23. Уравнение регрессии, полученное в результате обработки опытных данных, имеет следующий вид: После подстановки в уравнение регрессии соответствующих значений основных факторов, получена графическая факторная зависимость изменения неравномерности распределения семян в полости бункера от скорости воздушного потока на входе в смеситель и высоты расположения эжекторного устройства над смесителем (рис. 2). Рис. 2. Факторная зависимость неравномерности распределения семян от конструктивно-технологических параметров Анализ факторной зависимости показал, что при значениях скорости воздушного потока на входе в смеситель V = 13,46 м/с и при высоте установки эжекторного устройства над смесителем h = 0,147 м наблюдается наилучшая равномерность распределения семян в подъэжекторном пространстве полости бункера. Коэффициент вариации распределения семян по фронту семявоздушного потока составил ν = 44,08%. Сформулированная гипотеза о том, что высокая равномерность распределения семян в семя-воздушной смеси позволит получить и высокую продольную равномерность распределения семян, была проверена путем высева семян амаранта на липкую бесконечную ленту, перемещавшуюся непосредственно под выходным патрубком высевающего аппарата с постоянной скоростью 2 м/с. Анализ полученных результатов по оценке зависимости неравномерности распределения семян в поперечном сечении семявоздушного потока и продольной неравномерности распределения семян от скорости воздушного потока на входе в смеситель и высоты расположения эжекторного устройства позволил сделать вывод, что продольная равномерность распределения семян зависит от равномерности распределения семян в поперечном сечении семявоздушной струи. В результате оценки тесноты связи между этими показателями по коэффициенту парной корреляции, установлена высокая корреляционная связь с величиной коэффициента 0,943. Для проверки качества работы высевающего аппарата в производственных условиях была изготовлена сеялка с предлагаемым пневматическим высевающим аппаратом, настроенным на обеспечение необходимой нормы высева при ширине захвата сеялки 4,2 м. Полевые испытания пневматической сеялки проводились на участках предварительного размножения Поволжского НИИСС, при посеве амаранта метельчатого. Масса 1000 семян амаранта сорта «Кинельский-254» составляла 0,96 г. Сравнение результатов работы экспериментальной пневматической сеялки производилось с посевами производственной сеялки СО-4,2, оснащенной катушечным высевающим аппаратом желобчатого типа. При этом посев экспериментальной сеялкой осуществлялся чистыми семенами, а сеялкой СО-4,2 высевалась смесь семян амаранта с песком в пропорции 1:12. Посев осуществлялся широкорядным способом с шириной междурядья 0,7 м, с нормой высева семян 250 г/га. Лучшие показатели по равномерности распределения семян в рядке получены при посеве экспериментальной пневматической сеялкой. Количество семян, уложенных с заданным интервалом, у экспериментальной сеялки составило 67%, а у сеялки СО-4,2 - 35%, при этом коэффициент вариации распределения интервалов между растениями вдоль рядка составил у экспериментальной сеялки ν = 63,3%, а у сеялки СО-4,2 - ν = 131%. Заключение. Благодаря лучшему распределению растений по площади поля и в связи с этим лучшим условиям для развития растений и посева в целом урожайность семян и зеленой массы амаранта на участках, засеянных сеялкой с пневматическим высевающим аппаратом, превосходила на 44 и 34,7% соответственно, при этом урожайность с контрольных участков составила в среднем за три года 12,5 ц/га семян и 877,4 ц/га зеленой массы.

About the authors

N P Kruchin

FSBEI HVE Samara SAA

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

N V Burlaka

LLC «ECOPROM»

Email: ekopromkinel@mail.ru
cand. of techn. sciences, general director 446442, Samara region, settlement Ust’-Kinelskiy, Sportivnaya, 8-а str

References

Supplementary files