Содержание к диссертации
Введение
Глава I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Агротехнические требования, предъявляемые к способам посева и к техническим средствам их осуществления 8
1.2. Агротехнические предпосылки применения безрядковых сеялок II
1.3. Обзор конструкций сеялок и их рабочих органов для безрядкового способа посева 14
1.4. Анализ работы рассеивателей и распределительных устройств в сошниках безрядковых
сеялок 21
Выводы и задачи исследований 28
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЕМЯН ПО ПЛОЩАДИ И ЗАДЕЛКИ ИХ ПО ГЛУБИНЕ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ БЕЗРЯДКОВОЙ СЕЯЛКИ
2.1. Физические предпосылки исследования процесса распределения семян зерновых культур по площади распределительным устройством сошника 30
2.2. Теоретическое обоснование равномерности распределения семян рабочей поверхностью вибро-рассеивателя сошника и ее геометрия 34
2.3. Обоснование оптимальных параметров работы виброрассеивателя сошника 42
2.4. Исследование процесса заделки семян сошниковой группой безрядковой сеялки. Явление гребнеобразования и его характеристики 46
2.5. Теоретическое обоснование геометрических параметров вспомогательных заделывающих органов. Технологическая схема работы сеялки
по заделке семян на равную глубину 55
Выводы 64
Глава 3. ПРОГРАММА, МЕТОДИКИ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Программа экспериментальных исследований 67
3.2. Методики лабораторных опытов 68
3.2.1. Зависимость геометрической формы рабочей поверхности виброрассеивателя и равномерности распределения семян по ширине полосы рассева сошника 71
3.2.2. Влияние угла наклона рабочей поверхности виброрассеивателя на равномерность распределения семян по ширине полосы рассева сошника 72
3.2.3. Частота вибрации рабочей поверхности виброрассеивателя и ее влияние на формирование потока семян в плоскости, обращенной к ложу борозды 73
3.2.4. Постановка многофакторного эксперимента 73
3.3. Методики полевых опытов 85
3.3.1. Распределение семян по площади питания 86
3.3.2. Заделка семян по глубине при севе экспериментальной сеялкой 89
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПО ЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ .
4.1. Устройство и техническая характеристика опытного образца безрядковой сеялки 91
4.2. Лабораторные исследования 98
4.2.1. Влияние частоты вибрации виброрассеивателя, типов его рабочей поверхности и угла ее наклона к дну борозды на равномерность распределения семян сошником 98
4.2.2. Зависимость равномерности распределения семян по площади, засеваемой сошниковой
группой, от нормы высева, скорости движения рабочих органов и частоты виброрассева 106
4.3. Полевые опыты 118
4.3.1. Зависимость скорости движения посевного агрегата и распределения растений по площади питания 120
4.3.2. Влияние основных и вспомогательных заделывающих органов экспериментальной сеялки на формирование микрорельефа пашни и равномерность заделки семян по глубине 127
Выводы 131
Глава 5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПОСЕВЫ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БЕЗРЯДКОВОЙ СЕЯЛКИ
5.1. Производственные посевы 135
5.2. Экономическая эффективность внедрения безрядковой сеялки 138
Выводы . 143
Общие выводы 145
Рекомендации производству 150
Литература 151
Приложения 163
- Агротехнические требования, предъявляемые к способам посева и к техническим средствам их осуществления
- Физические предпосылки исследования процесса распределения семян зерновых культур по площади распределительным устройством сошника
- Программа экспериментальных исследований
- Устройство и техническая характеристика опытного образца безрядковой сеялки
- Производственные посевы
Агротехнические требования, предъявляемые к способам посева и к техническим средствам их осуществления
В комплексе агротехнических мероприятий, осуществляемых при возделывании различных зерновых культур, видное место занимает посев, в значительной степени определяющий условия последующего развития и роста растений, а следовательно, и уровень урожая.
Как известно, урожай зерновой культуры складывается из двух величин - количества зерна с одного растения и числа растений на единице площади. В свою очередь общая продуктивность культуры, т.е. величина накопления органического вещества зависит от условий фотосинтеза, связанного с площадью светового питания и степенью использования природной освещенности каждым растением. Для этого растения должны быть размещены по площади питания так, чтобы луч солнца - по словам акад К.А.Тимирязева - ценность главная, основная, быть может единственная ценность, был усвоен, использован культурными растениями наиболее производительно [Юб] .
Правильно установленная площадь питания растений оказывает решающее влияние на условия их развития и, следовательно на прирост урожая. При этом не менее важную роль имеет её конфигурация [45 J .
Растения, равноудаленные со всех сторон друг от друга, вырастают с сильным кустистым колосом, приобретая при этом способность противостоять полеганию хлебов. Гипотеза о равномерном распределении семян зерновых колосовых подтвердилась математическим анализом опытов [72, IIIJ, а именно, что оптимальной формой площади питания является круг, при которой корневая система и надземная часть развиваются во все стороны равномерно Г120, 121J .
Большую роль в ускорении роста растений играет высев семян на уплотненное ложе, заделка их влажной рыхлой почвой с последующим прикатыванием. В связи с этим проф.П.А.Костычев писал: "Семена культурного растения должны быть помещены в такой слой, где они будут более обеспечены влагой и лучше всего, если они будут лежать на плотном слое и будут прикрыты рыхлой землей. В таком положении приток капилярной влаги снизу к семенам возможен, а высыхание слоя устраняется лежащей сверху рыхлой землей [бЗ] .
Проф.Ф.Е.Колясев отмечает, что посев зерновых на уплотненное и влажное ложе с последующей заделкой их влажной рыхлой почвой повышает урожай от 2 до 5 ц/га [64 J .
В связи с разработкой машин для посева зерновых культур агрономическая наука выдвинула основное требование к механизированному посеву, заключающееся в равномерном распределении семян по площади и глубине заделки их в почве.
Однако дисковые сошники В.Д.Богачева, которыми в настоящее время оборудуются все узкорядные сеялки, ни в коей мере не отвечают этим требованиям.
Физические предпосылки исследования процесса распределения семян зерновых культур по площади распределительным устройством сошника
Из анализа теоретических исследований [20, 43, 104, ИЗ] вытекает, что распределение семян при безрядковом посеве - процесс энергетический, в котором кинетическая энергия каждого элемента потока расходуется на удар о рассеиватель, и последующее его движение до дна борозды. Моменту соударения семян с поверхностью рассеивателя пассивного типа предшествует процесс перемещения их в семяпроводе и далее в семяпроводящей стойке сошника.
Картина движения семян как в семяпроводе так и в стойке по своей энергетике неоднородна. Это объясняется наличием соударения семян внутри движущегося потока и трения его внешнего слоя о стенку стойки.
Следовательно, мы наблюдаем поток движущихся элементарных частиц, обладающих в момент их выхода из стойки различной кинетической энергией. При безрядковом посеве равномерность распределения с помощью рассеивателя пассивного типа может быть достигнута при наличии равной энергии, необходимой и достаточной у всех частиц потока в момент их контакта с ним (рассеивателем), либо в момент их отделения от его поверхности т.е. после удара.
Отсюда видно, что на пути достижения равномерности необходимо уравнять в энергетическом отношении все элементы потока, а значит и сам поток, обладая одной характеристикой и качественной, и количественной станет управляемым, т.к. будет представлять собой единую систему. Поток семян должен быть ориентированным в одной плоскости, обращенной к ложу бороздки, семена должны покидать сошник в непосредственной близости от почвенного плоского ложа, чтобы исключить их удар о почву и последующее раскатывание.
Рассмотрим сыпучее тело, представляющее семенной поток, находящееся в поступательном движении на плоскости, которая наклонена к горизонту под углом ОС для придания движению потока требуемого направления. В отличие от математической точки (твердого тела) семенной поток состоит из большого количества отдельных частиц, в определенный интервал времени движущихся одна относительно другой и относительно самой плоскости. Формы, размеры, масса, плотность, упругость, свойства поверхности и другие физико-механические свойства частиц несколько отличаются.
Отдельные частицы взаимодействуют между собой самыми разнообразными силами г і, которые возникают между ними: силы давления, упругости, сцепления, электромагнитные, электростатические и т.д. Число точек соприкасания (воздействия) частиц друг на друга и векторы этих сил и. изменяются во времени. Ускорение и скорости каждой частицы также изменяются по величине и направлению.
Силы П. действуют в точках, расположенных на поверхности частиц; поэтому направление этих сил может и не проходить через центры тяжести частиц, на которые они воздействуют. Вследствие этого силы г{ кроме поступательного движения частиц создают в самых разнообразных направлениях М&р., которые меняются по величине. Кроме того, частицы, непосредственно соприкасающиеся с шероховатой поверхностью, взаимодействуют с ней силами К і .
Такая совокупность материальных частиц, находящихся в движении одна относительно другой и взаимодействующих между собой, по законам механики является материальной системой. Каковы бы не были силы Г{, вызывающие сложные движения частиц сыпучего тела, для материальной системы они являются внутренними силами и в канадой точке взаимодействия, приложены попарно и взаимно уравновешены, так что 2.Г =0.
Внешними же силами 3T0J системы являются: сила веса г=_пц(Ь, Г=П0 и реакция плоскости 1 =2- Hj, ( СІ - ускорение свободного падения каждой частицы, trt - масса частицы, М - масса сыпучего тела).
Разлагая силу к рис.1 на составляющие, получим две силы: нормального давления «л/==кС0$р и касательную силу =h$iup Последняя сопротивляется сдвижению (проскальзыванию) сыпучего тела по плоскости, т.е. проявляет себя как сила трения.
Отношение Т:Л/=Цр=і - представляет собой величину динамического коэффициента трения, а О - угол трения.
Теоретически установлено [23, 29, 54, 70, 104] , что для возможности движения сыпучего материала с наименьшими затратами энергии угол наклона поверхности, по которой происходит перемещение материала, должен быть несколько больше или равен углу естественного откоса сыпучего тела, а в случае вибрационного перемещения этот угол должен быть не менее угла трения перемещаемого материала о материал этой поверхности, если сыпучее тело поступает на нее с некоторой начальной скоростью, то для его транспортирования достаточно лишь вибропобуждения [54, 55J.
Программа экспериментальных исследований
Программой лабораторных и полевых исследований предусматривалось решение задач поставленных в результате анализа научно-исследовательских работ по теме.
При составлении программы проведения опытов в лабораторных условиях руководствовались положениями и выводами теоретических исследований о том, что на равномерность распределения семян по всей ширине ложа, открываемого сошником оказывают влияние сведущие факторы: геометрическая форма рабочей поверхности вибро-рассеивателя (плоский сектор, часть поверхности усеченного конуса), угол наклона рабочей поверхности к плоскости почвенного ложа, частота вибрации рабочей поверхности виброрассеивателя сошника, физико-механические свойства семян.
В качестве исследуемых факторов геометрической формы рабочей поверхности виброрассеивателя были установлены следующие ее характеристики: радиус основания усеченного конуса, угол наклона его образующей.
Программой планировалась постановка многофакторного эксперимента с целью выявления взаимодействия следующих факторов в динамике процесса сева: нормы высева, скорости движения группы органов сеялки, частоты вибрации виброрассеивателей сошников.
Основываясь на выводах теоретических исследований об отрицательном действии параметров гребнеобразования (41), (43), (44), (45), описанных в п.2.4, на равномерность заделки семян по глубине было намечено провести полевые опыты по изучению влияния различного рода загортачей и спроектированных вспомогательных заделывающих органов-отвальцев на формирование микрорельефа пашни после прохода опытного посевного агрегата и заделку семян зерновых культур по глубине.
В программу опытов входила проверка положений и выводов, полученных в ходе теоретических и лабораторных исследований, на их соответствие с результатами, полученными в итоге эксплуатации машины в реальных полевых условиях, оснащенной сошниковой группой, обеспечивающей рабочую ширину захвата агрегата 3,6 м.
С целью сравнительного анализа полученных результатов этой частью программы планировалось вести сев экспериментальной сеялкой параллельно с сеялками СЗУ-3,6 в равных условиях.
Устройство и техническая характеристика опытного образца безрядковой сеялки
Опытный образец машины для посева зерновых культур безрядковым способом, представляет собой прицепную безрядковую сеялку, выполненную на базе СЗУ-3,6, рис.26.
Ширина сплошного равномерного распределения семян сеялкой 3,6 м. Она достигается двенадцатью сошниками типа культиваторной лапы, рис.28, установленными в два ряда по шесть в каждом согласно следующей схемы, рис.15. Величина перекрытия между рабочими органами равна 20 мм. Расстояние между рядами сошников по ходу агрегата равно 500 мм.
Для высева различных зерновых культур сеялка оснащена высевающими аппаратами в количестве 24 штук. Так как сошниковая группа сеялки состоит из 12-ти рабочих органов то 24 высевающих аппарата специальными воронками были объединены по два в двенадцать групп, рис.27.
Глубина заделки семян может быть установлена в пределах от 4 до 12 см.
Семявысевающие и туковыеевающие аппараты сеялки приводятся в действие от ходовых колес аналогично сеялке СЗУ-3,6.
Для обеспечения перемещения семян высеваемых культур по семяпроводам обе высевные секции были подняты и установлены на высоте 250 мм от рамы на специальных кронштейнах. Экспериментальный сошник с рабочей шириной захвата в 330 мм и равномерного распределения семян в 290 мм, состоит из нижней части с режущими кромками культиваторной лапы и бороздной доской, а также верхней части с семяпроводящей стойкой и обтекателем почвы, рис.29,30.
Производственные посевы
В соответствии с пп. З.I, 3.3 проводились посевы зерновых культур в производственных условиях на полях учебно-опытного хозяйства Рязанского сельскохозяйственного института рис.44, 45, 46.
За период хозяйственных испытаний опытного образца безрядковой сеялки с августа 1980 года высевались следующие культуры табл.17.
Объем всех посевных работ, включая опытные и производственные посевы, на I октября 1982 года был равен 350 га. Из них площадь посевов, проведенных безрядковым способом с применением экспериментальной сеялки составила 112 га (приложения 34, 35, 36, 37, 38).
При определении урожайности, путем обмолота снопового материала [52], была установлена ее прибавка на безрядковых посевах по сравнению с узкорядными (табл.18).
Экспериментальная безрядковая сеялка на севе урожайность повысилась на 17,2% по озимой пшенице, на 15,1% по ячменю, на 12,7% по озимой ржи и на 17,9% по яровой пшенице.
Ежегодные наблюдения за посевами позволили отметить, что всходы на безрядковых посевах появляются на 1-2 суток раньше, чем на узкорядных. Растения, стоящие сплошным массивом, менее склонны к полеганию на безрядковых посевах.
