Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние проблемы. цель и задачи исследований
1.1 Соя и ее роль в решении продовольственной и энергетической проблемы
1.2 Природно – климатические и почвенные условия Приморского края и их влияние на возделывание сои
1. 3 Техническое обеспечение подготовки почвы и посева сои в сельскохозяйственных организациях Приморского края
1.4 Анализ существующих систем и технических средств для обработки почвы под сою
1.4.1 Анализ систем обработки почвы под сою 31
1.4.2 Анализ конструкций и работы дисковых рабочих органов 37
1.4.3 Анализ конструкций и работы почвообрабатывающих катков 47
1.5 Анализ существующих способов посева сои и конструкций 54
механических аппаратов точного высева
1.5.1 Анализ существующих способов посева сои 54
1.5.2 Анализ конструкций механических аппаратов точного высева 65
1.5.3 Анализ теоретических и экспериментальных исследований 69 работы аппаратов точного высева
1.6 Выводы. Цель и задачи исследований 76
2 Теоретические предпосылки повышения эффективности предпосевной подготовки почвы и посева сои
2.1 Теоретические аспекты формирования энергозатрат в технологии возделывания сои
2.2 Теоретические основы повышения эффективности предпосевной подготовки почвы
2.2.1 Обоснование конструктивного исполнения бороны с дисковым рабочим органом
2.2.2 Анализ кинематических параметров дискового рабочего органа
2.2.3 Теоретическое обоснование взаимодействия плоскости дискового рабочего органа с почвой
2.2.4 Теоретические основы взаимодействия рабочей поверхности почвообрабатывающего катка с почвой
2.2.5 Обоснование конструкции почвообрабатывающего катка 116
2.2.6 Обоснование конструктивных параметров почвообрабатывающего катка
2.2.7 Кинематическое исследование параметров почвообрабатывающего катка
2.2.8 Энергетический анализ работы почвообрабатывающего катка 126
2.3 Теоретические предпосылки повышения эффективности 131
процесса высева семян сои
2.3.1 Обоснование способа посева и конструкции высевающего аппарата
2.3.2 Параметры ячеек высевающего диска 135
2.3.3 Условия выбрасывания семени сои из ячейки 141
2.3.4 Геометрические параметры полосы при высеве сои 146
2.3.5 Конструкция аппарата для высева семян сои пунктирным 150 способом
2.3.6 Условия обеспечения единичного отбора семян 151
2.3.7 Анализ воздействия выталкивателя на семя сои 154
2.3.8 Определение траектории семени сои при высеве 157
2.4 Выводы по второму разделу 162
3 Задачи и методика экспериментальных исследований
3.1 Основные этапы и задачи экспериментальных исследований 163
3.2 Методика исследования конструктивных параметров и режимов работы дисковой бороны, катка ударного действия и высевающих аппаратов
3.2.1 Лабораторная установка для проведения исследований на 164
почвенном канале
3.2.2 Определение тягового сопротивления 168
3.2.3 Определение величины скольжения почвообрабатывающего катка
3.2.4 Исследование перемещения внутреннего барабана катка 173
3.2.5 Лабораторная установка с движущейся липкой лентой для исследования работы высевающих аппаратов
3.2.6 Исследование зависимости параметров полосы и дробления семян сои от угла наклона ячеек высевающего диска
3.2.7 Исследование влияния режима работы высевающего 178
аппарата на дробление, количество высеваемых семян и
равномерность распределения семян
3.3 Методика обработки экспериментальных данных 182
3.4 Планирование многофакторного эксперимента
3.4.1 Планирование многофакторного эксперимента по исследованию параметров дисковой бороны
3.4.2 Планирование многофакторного эксперимента по исследованию параметров катка ударного действия
3.4.3 Планирование многофакторного эксперимента по исследованию высева семян сои пунктирным способом 3.5 Проведение полевых исследований 194
3.5.1 Условия проведения полевых исследований 194
3.5.2 Определение качественных показателей обработки почвы дисковой бороной
4 Результаты и анализ экспериментальных и теоретических исследований
4.1 Результаты исследований конструктивных параметров и режимов работы дисковой бороны
4.1.1 Результаты исследования тягового сопротивления дисковой бороны
4.1.2 Результаты многофакторного эксперимента по исследованию параметров дисковой бороны
4.2 Результаты исследований конструктивных параметров и 208
режимов работы катка ударного действия
4.2.1 Влияние конструктивных параметров катка ударного действия на характер перемещения внутреннего барабана
4.2.2 Скольжение катка ударного действия 211
4.2.3 Результаты многофакторного эксперимента по исследованию параметров катка ударного действия
4.2.4 Результаты лабораторных исследований показателей качества прикатывания почвы
4.2.5 Результаты полевых исследований прикатывания почвы 225
4.3 Результаты исследований процесса высева семян сои 229
4.3.1 Влияние угла наклона ячеек высевающего диска на дробление семян сои
4.3.2 Влияние угла наклона ячеек высевающего диска на параметры полосы
4.3.3 Влияние режима работы высевающих аппаратов на дробление семян сои
4.3.4 Влияние режима работы высевающих аппаратов на изменение количества высеваемых семян сои
4.3.5 Результаты многофакторного эксперимента по исследованию высева семян сои пунктирным способом
4.3.6 Результаты исследований распределения семян в полосе при высеве пунктирно – полосным способом
4.4 Выводы по четвертому разделу 251
5 Энергетическая и экономическая эффективность внедрения результатов исследований и их практическое применение
5.1 Энергетическая эффективность внедрения результатов исследований
5.2 Экономическая эффективность внедрения результатов исследований
5.3 Практическое применение результатов исследований 267
Выводы 268
Литература
- 3 Техническое обеспечение подготовки почвы и посева сои в сельскохозяйственных организациях Приморского края
- Обоснование конструктивного исполнения бороны с дисковым рабочим органом
- Методика исследования конструктивных параметров и режимов работы дисковой бороны, катка ударного действия и высевающих аппаратов
- Влияние конструктивных параметров катка ударного действия на характер перемещения внутреннего барабана
Введение к работе
Актуальность и степень разработанности проблемы исследования.
Соя - ценная продовольственная, кормовая и техническая культура, занимающая одно из первых мест по обеспечению населения растительным белком. Она является одной из основных культур, определяющих развитие и функционирование агропромышленного комплекса Приморского края, занимающего второе, после Амурской области, место по производству сои в Дальневосточном регионе России, где размещено свыше 70 % всех посевных площадей в нашей стране, выделенных под эту культуру.
Природно-климатические условия Приморья благоприятны для
возделывания сои и позволяют получать высокие урожаи при соблюдении
агробиологических и агротехнических требований. Однако почвы региона
отличаются тяжелым механическим составом, бесструктурностью,
заплывают и уплотняются вследствие чередующихся периодов
переувлажнения и засухи, в результате агротехнические мероприятия отличаются повышенными энергозатратами. Поля Приморского края отличаются малой длиной гона и сложной конфигурацией. Указанные особенности накладывают свои специфические условия на выбор средств механизации.
Повышение урожайности и снижение энергозатрат при возделывании сои - актуальная задача, одно из решений которой заключается в проведении посева с равномерным распределением семян. Если учесть, что без надлежащей предпосевной подготовки почвы посевные операции с соблюдением агробиологических требований культуры осуществить невозможно, возникает вопрос о необходимости разработки таких средств механизации, которые бы позволили вместе с улучшением качества выполняемых работ снизить энергозатраты.
Цель исследования - повышение эффективности технологии возделывания сои за счет увеличения урожайности и снижения энергозатрат путем совершенствования конструктивных параметров и режимов работы средств механизации предпосевной подготовки почвы и посева в условиях Приморского края.
Для достижения данной цели определены следующие задачи:
– проанализировать особенности природно-климатических и
почвенных условий Приморского края и их влияние на эффективность функционирования технологии и средств механизации при возделывании сои;
– провести анализ средств механизации, применяемых для предпосевной подготовки почвы, способов посева и технических средств для высева семян сои;
– разработать математическую модель для оценки эффективности использования средств механизации предпосевной подготовки почвы и высева семян сои на основе снижения полных энергозатрат;
– обосновать конструктивные параметры и режимы работы средств механизации предпосевной подготовки почвы и высева семян сои;
– провести энергетическую и экономическую оценку использования средств механизации на предпосевной подготовке почвы и посеве сои.
Объект исследования – процесс взаимодействия средств механизации предпосевной подготовки почвы и посева в технологии возделывания сои.
Предмет исследования – закономерности, определяющие влияние конструктивных параметров и режимов работы средств механизации, используемых на предпосевной подготовке почвы и посеве, на эффективность технологии возделывания сои.
Научная новизна. Предложены аналитические зависимости,
позволяющие определить агротехнически обоснованные способы
предпосевной подготовки почвы и посева сои. Выявлены закономерности
влияния конструктивных параметров и режимов работы
почвообрабатывающих и посевных машин на качество проведения операций и формирование полных энергозатрат при возделывании сои.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований получили реализацию в совершенствовании средств механизации предпосевной подготовки почвы и посева за счет улучшения конструктивных параметров и обоснования режимов работы почвообрабатывающих машин и высевающих аппаратов, позволяющих снизить энергозатраты и повысить урожайность сои.
Результаты исследований одобрены и рекомендованы к внедрению Департаментом сельского хозяйства и продовольствия Приморского края, отделом сельского хозяйства управления экономики администрации Михайловского муниципального района Приморского края. Материалы исследований используются в Приморском крае на полях учебно-опытного хозяйства ФГБОУ ВПО ПГСХА, КХ «Луч Надежды», ООО «Компания «Армада», колхозе «Хвалынский», КФХ «Погорелый». Результаты исследований внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО ПГСХА.
Методология и методы исследований. Исследования по теме
диссертации выполнены в ФГБОУ ВПО ПГСХА в соответствии с
программами: «Концепция развития аграрной науки и научного обеспечения
агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2025
года» и «Стратегия машинно-технологической модернизации сельского
хозяйства России на период до 2020 года», а также темой научных
исследований ФГБОУ ВПО ПГСХА «Совершенствование
сельскохозяйственных машин для предпосевной подготовки почвы и посева сои» номер государственной регистрации 115092810185.
Общей методологической основой проведенных исследований является
применение комплексно-системного подхода, обеспечивающего
всестороннее рассмотрение процесса повышения эффективности
функционирования технологии и средств механизации при возделывании сои с учетом реальной взаимосвязи системообразующих параметров. В теоретических исследованиях использованы методы и законы прикладной
механики, математики, теории статистики и вероятности, экономико-математического моделирования.
Экспериментальные исследования проводились в условиях
эксплуатации сельскохозяйственной техники с использованием установок, электронных приборов, тензометрирования.
Обработка результатов исследований проведена с помощью методов математической статистики.
Основные положения, выносимые на защиту:
– математическая модель оценки энергозатрат в технологии возделывания сои;
– аналитические зависимости, позволяющие выявить влияние конструктивно-режимных параметров средств механизации предпосевной подготовки почвы и посева сои на формирование полных энергозатрат;
– теоретические и экспериментальные закономерности, отражающие влияние конструктивных параметров и режимов работы машин для предпосевной подготовки почвы и высевающих аппаратов на качественные показатели производимых ими агротехнических операций.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность
полученных данных подтверждается сходимостью теоретических
обоснований и экспериментальных показателей.
Материалы и результаты диссертационного исследования были
апробированы и получили одобрение на научно-практических конференциях
профессорско-преподавательского состава и аспирантов ПГСХА (г.
Уссурийск, 1997-2015), на межвузовских научно-практических конференциях
«Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (г.
Уссурийск, 1997-2015), на международной региональной научной
конференции «Перспективы сотрудничества российских аграрных учебных заведений со странами АТР» (г. Уссурийск, 1999), на межрегиональной научно-производственной конференции ассоциации «Агрообразование» регионального отделения «Дальний Восток и Забайкалье» (г. Уссурийск, 2000), на расширенном заседании отдела почвообрабатывающих и посевных машин ДальНИПТИМЭСХ (г. Благовещенск, 2001), на международной научно-практической конференции «Аграрная политика и технология производства с.-х. продукции в странах АТР» (г. Уссурийск, 2002), на научно-практической конференции ИМЭСХ НГАУ (Новосибирск, 2004), на краевой выставке научно-технических достижений (г. Владивосток, 2003, 2010), на международной научно-технической конференции (г. Мелитополь, ТДАТУ, 2011), на научно-технической выставке «Инновационные технологии и средства в агроинженерии» (г. Уссурийск, 2011), на всероссийской научно-практической конференции (г. Уссурийск, ПГСХА, 2012), на международной конференции «Достижения европейской науки» (г. Тамбов, ГНУ ВНИИТиН РАСХН, 2013), на международной конференции «XXXVI CIOSTA & CIGR Section V» (Япония, г. Ниигата, университет г. Ниигата, 2014), на расширенном заседании кафедры «Транспортно-энергетические средства и механизация АПК» ДальГАУ (г. Благовещенск,
2015), на научно-практической конференции «Совершенствование
методических основ проведения научно-исследовательских работ» (ФГБНУ «Приморский НИИСХ», пос. Тимирязевский, 2015).
В 2011-2012 гг. по заказу Министерства сельского хозяйства России выполнялась научно-исследовательская работа по теме «Разработка ресурсосберегающей технологии пунктирного посева сои в условиях Дальневосточного региона».
В рамках темы научных исследований ФГБОУ ВПО ПГСХА «Совершенствование сельскохозяйственных машин для предпосевной подготовки почвы и посева сои» под руководством соискателя были защищены 3 диссертационные работы на соискание ученой степени кандидата технических наук.
Публикации. Основные положения работы отражены в 45 публикациях, из них 10 в журналах, входящих в перечень ВАК России, 5 патентов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы, включающего 309 наименований, в том числе 16 на иностранных языках, и приложения. Общий объем 319 с., 117 рисунков, 21 таблица.
3 Техническое обеспечение подготовки почвы и посева сои в сельскохозяйственных организациях Приморского края
Соя – ценная сельскохозяйственная культура, не имеющая равных себе по содержанию и качеству белка. Зерно сои содержит 38 – 48 % полноценного белка, сбалансированного по аминокислотам, 20 – 26 % жира и более 20 % углеводов. В 1 кг семян сои – 320 – 450 г протеина, 21,9 г лизина, 4,85 г метионина, 4,92 г триптофана. В соевом жмыхе – 38 –39 % белка, 5,5 % жира; из 10 ц зерна получают 7 – 7,5 ц шрота, содержащего 40 % протеина, 1,4 % жира. 100 кг зерна эквивалентны 131 кормовой единице, 100 кг зеленой массы – 21 кормовой единице, причем на 1 кормовую единицу приходится 223 г переваримого протеина [187]. Такой состав определяет универсальность использования сои, которая является одновременно продовольственной, технической и кормовой культурой [10, 11, 93, 99, 148, 194, 297]. Мировой опыт показывает, что совершенствование технологии промышленной переработки зерна и развитие пищевой промышленности способствуют все большему внедрению в производство продуктов питания на основе сои, стоимость таких продуктов значительно ниже, но по пищевой ценности, содержанию белка, вкусовым качествам они мало отличаются от мясных [189, 201].
Пищевая ценность сои дает возможность решить проблему белка как продукта питания человека [194]. Соевое масло в общей продукции мирового производства растительных масел занимает первое место [167]. Соевое молоко заменяет натуральное коровье молоко, при этом оно используется не только как заменитель, но и как профилактическое и лечебное средство. Соевый творог по питательной ценности и количеству содержащегося в нем белка более чем в 2 раза превосходит традиционный творог. Соевый сыр по своим питательным качествам не уступает традиционным сырам. Широкое применение соевые добавки находят в мясоперерабатывающей отрасли [194]. Производство продуктов из сои практически не имеет отходов. Путем отжима из соевых бобов получают масло. Шрот, оставшийся после отжимки масла, перерабатывается на комбикорм. Также из шрота путем химического извлечения остатков жира получают продукты с содержанием белка 98 – 99 %, называемые изолятами, и концентраты, содержащие 80 % белка, используемые в мясной и молочной промышленности [189].
При перемалывании соевых бобов с удалением шелухи и зародыша получают полножирную муку. Для производства полужирной и обезжиренной муки перемалывают шрот. Из обезжиренной соевой муки производится текстурат, обладающий нейтральным вкусом и способный перенимать вкус тех продуктов, с которыми его готовят. Соевый текстурат активно используется в мясоперерабатывающей промышленности [189]. Промышленное производство пищевых соевых белков и продуктов на основе соевого сырья в нашей стране имеет устойчивую тенденцию к росту [194]. Отечественные предприятия освоили выпуск различных видов пищевых соевых продуктов, таких как соевая мука и крупка, текстурированные соевые белки, соевое молоко и напитки, соевый творог, соевый сыр, соевый соус и многих других видов продуктов питания.
Особенно широкое применение для пищевых и технических целей соя получила в США, Бразилии, Аргентине, Китае. Площадь, на которой возделывается соя в этих странах, составляет 85 % от общемировой, а валовой сбор - до 90 % общемирового валового сбора товарной сои [189]. Соя имеет перспективу в качестве сырья при производстве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Так, 28 января 2003 года в Великобритании началась продажа биодизельного топлива [250]. Этот вид топлива можно применять в дизельных двигателях как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизельным топливом. Для его производства используются различные растительные масла, основными из которых являются рапсовое и соевое. Биодизельное топливо имеет ряд существенных преимуществ: сгорает практически без токсических отходов; при его использовании снижается выделение углекислого газа; количество копоти уменьшается до 50%; обладает хорошими смазочными свойствами по сравнению с минеральным дизельным топливом; не имеет неприятного запаха; пролитое на землю топливо на 90 % разлагается микроорганизмами через 3 недели; производство биодизельного топлива возможно организовать на базе фермерского хозяйства [114].
В настоящее время 48 стран нормативно закрепили и развивают производство энергии биологического типа. Активно используются источники энергии из сельскохозяйственного сырья в США, Бразилии, Японии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС [28].
В России пока не существует единой государственной программы развития биодизельного топлива. Министерством сельского хозяйства разработан законопроект, согласно которому будут созданы условия для развития сектора биоиндустрии. По планам министерства, в 2020 г. в России такой вид топлива должен увеличить свою долю на рынке с нуля до 8% [250].
Обоснование конструктивного исполнения бороны с дисковым рабочим органом
Состояние почвы характеризуется физико-механическими свойствами, часть которых в процессе взаимодействия почвы с рабочими органами сельскохозяйственных машин изменяется, другая часть остается неизменной. Основной характеристикой почвы, отражающей её строение, физические свойства и биологическую активность является объёмная масса. Ввиду неоднородности полей напряжений, создаваемых воздействием рабочих органов, объёмная масса почвы по сечению пахотного слоя является неравномерной. Следовательно, любой вид обработки почвы, в том числе и прикатывание, должен способствовать увеличению дисперсности почвы в пахотном слое. Поскольку почва представляет дисперсную среду, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз, то в зависимости от их соотношения изменяется характер деформации почвы от внешнего воздействия. Учитывая, что прикатывание производится при влажности почвы до 22%, в этом состоянии она обладает упруго – пластическими свойствами.
Для оценки влияния рабочей поверхности катка на почву рассмотрим схему действующих сил и деформаций в пахотном слое с плотным подпахотным горизонтом, характерным для почв Приморского края (рисунок 2.11).
Смятие почвы катком в зонах 1 и 2 выразится рядом элементарных сил, возникающих на поверхности контакта.
Для анализа сил, возникающих при взаимодействии катка с почвой, на дуге 1 - 2 выделим элементарный участок dx1 (рисунок 2.11). Текущее значение вертикальной деформации почвы на элементарном участке Используя уравнение (2.59) можно найти плотность почвы в любом сечении, а, следовательно, и давление катка на почву в этом же сечении. Основываясь на уравнении (2.59) можно утверждать, что давление катка на почву в зоне уплотнения является функцией плотности почвы и угла давления, т.е. Величину элементарной силы, действующей на почву в зоне уплотнения, найдем из уравнения Учитывая, что получим Интегрируя уравнение (2.62), имеем В зоне восстановления на дуге 2-3 выделим элементарный участок (рисунок 2.11). Следуя тем же рассуждениям, что и для зоны уплотнения (дуга 1-2), значение плотности почвы определим из уравнения
С учетом вышеизложенного, величина элементарной силы, действующей на элементарном участке зоны восстановления, равна Исходя из того, что ширина деформируемого слоя почвы в элементарной зоне деформации выражается как а также имеем Интегрируя уравнение (2.65), получим Уравнения (2.63) и (2.66) представим в следующем виде: Точки приложения равнодействующих сил и определим как координаты центров тяжести эпюр давления в зонах уплотнения и восстановления соответственно. Обозначим положение этих координат углами и
Для того, чтобы найти выражения подинтегральных функций в конечном виде выражений (2.63), (2.66), (2.67) и (2.68), необходимо задаться функциональной зависимостью изменения удельного давления катка на почву от плотности почвы. Воспользуемся эмпирической зависимостью где и - эмпирические коэффициенты. Представим решение зависимостей (2.59) и (2.64) в графической форме (рисунок 2.12), где эти зависимости с определённой степенью точности можно заменить линейными в следующем виде
Значения коэффициентов определяются методом наименьших квадратов, обеспечивающим минимальное отклонение прямых от зависимостей (2.63) и (2.66). Тогда выражения (2.63), (2.66), (2.67) и (2.68) можно представить в следующем виде:
Полученные уравнения позволят теоретически определить показатели воздействия катка на почву с учётом условий его работы и конструктивно – режимных параметров. 116 Проведенный анализ конструкций и работы почвообрабатывающих катков выявил у них один общий недостаток – отсутствие автоматического регулирования воздействия катка на обрабатываемую поверхность в зависимости от ее плотности. Для реализации возможности автоматического регулирования воздействия, создаваемого почвообрабатывающим катком на почву, и, как следствие, получения поверхности под посев сои с заданными показателями уплотнения, используем принцип управления системой по возмущению [27, 82, 113, 131, 184], положенный в основу разработанной конструкции почвообрабатывающего катка ударного действия [275, 252, 258, 261] (рисунок 2.13).
Методика исследования конструктивных параметров и режимов работы дисковой бороны, катка ударного действия и высевающих аппаратов
От условий выхода семени сои из ячейки зависит траектория его полета, следовательно, и формирование полосы при посеве.
Для обоснования силовых и геометрических параметров, действующих на семя сои, рассмотрим действие сил, приложенных к единичному семени (зерну) сои в момент начала воздействия на него выталкивателя (рисунок 2.28). В результате взаимодействия зерна со стенками ячеек и рабочей поверхностью выталкивателя, на зерно действуют следующие силы: G - собственный вес зерна;
Положение зерна в рассматриваемый момент времени характеризуют следующие геометрические параметры: а - угол наклона оси ячейки к плоскости вращения высевающего диска; угол поворота ячейки относительно вертикальной оси; У - угол наклона рабочей поверхности выталкивателя к вертикальной оси.
Известными по величине и направлению являются две силы: собственный вес зерна, направленный вертикально вниз, g - ускорение свободного падения; сила инерции, приложенная в центре зерна и направленная по радиусу высевающего диска от центра его вращения F=m-a)2-r, где СО - угловая скорость высевающего диска; г - радиус высевающего диска.
К определению условий выбрасывания зерна сои Для остальных сил известными являются места их приложения и направление: приложена в точке контакта зерна с рабочей поверхностью выталкивателя и направлена перпендикулярно ей; R2 - приложена в точке контакта зерна с боковой поверхностью ячейки и направлена перпендикулярно этой поверхности; - направлена вдоль рабочей кромки выталкивателя;
F2 - направлена вдоль боковой поверхности ячейки.
Если зерно находится в ячейке в свободном состоянии, то оно выбрасывается под действием собственного веса и силы инерции. Рабочая поверхность выталкивателя в этом случае совместно с боковой поверхностью ячейки служат направляющими для выхода зерна. Когда зерно защемлено в ячейке, его выбрасывание осуществляется, в основном, под воздействием выталкивателя. Для получения условий выбрасывания зерна из ячейки рассмотрим условия равновесия зерна относительно точки его контакта с рабочей поверхностью выталкивателя. Все силы, действующие на зерно, разложим в плоскости оси ячейки по двум направлениям: по касательной к рабочей поверхности выталкивателя; по нормали к рабочей поверхности выталкивателя. Спроецировав все силы, действующие на зерно, на касательную к рабочей поверхности выталкивателя имеем Fl+F2-cos(j3 + r)-G-cosr-F-cos(j3 + r)-R2-sm(j3 + r) = 0. (2.126). Спроецировав все силы, действующие на зерно, на нормаль к рабочей поверхности выталкивателя получаем
Когда зерно в ячейке не защемлено, оно выбрасывается под действием силы инерции и собственного веса, то есть работает правая часть уравнения (2.131). При защемлении зерно в ячейке удерживается за счет сил трения, в этом случае работает левая часть уравнения (2.131), выбрасывание зерна происходит только под действием выталкивателя или когда сумма слагаемых левой части уравнения (2.131) будет превышать сумму слагаемых правой части.
Наиболее сложные условия для выбрасывания зерна из ячейки возникают в случае его защемления. При малой окружной скорости высевающего диска и массе зерна сила инерции, как и собственный вес зерна, незначительна, выбрасывание зерна будет происходить только под действием выталкивателя. На основании этого, приравняв правую часть уравнения (2.131) к нулю, получим
Уравнение (2.132) выражает условие защемления семени сои в ячейке. Из этого условия следует, что защемление определяется физико - механическими свойствами семян, материалом из которого изготовлены высевающий диск и выталкиватель, углом наклона рабочей поверхности выталкивателя и положением ячейки в плоскости вращения высевающего диска относительно вертикальной оси.
Следовательно, условием выбрасывания семени сои из ячейки должно быть превышение суммы углов наклона рабочей поверхности выталкивателя и положения ячейки относительно вертикальной оси над суммой углов трения семени о рабочую поверхность выталкивателя и стенку ячейки, при этом рабочая поверхность выталкивателя служит направляющей для формирования траектории полета семян при высеве.
Влияние конструктивных параметров катка ударного действия на характер перемещения внутреннего барабана
Для обоснования основных параметров и исследования работы высевающих аппаратов была изготовлена лабораторная установка, имитирующая работу высевающего аппарата при высеве семян сои. Установка позволяет в широком диапазоне линейных скоростей липкой ленты и угловых скоростей приводного вала высевающего аппарата получать картину распределения семян на липкой ленте, а также, при отключенном приводе ленты, проводить исследования по изменению количества высеваемых семян от первоначально установленной нормы и дроблению. Схема лабораторной установки представлена на рисунке 3.14, общий вид на рисунке 3.15.
Установка (рисунок 3.14) размещается на металлической сварной раме 1, жестко зафиксированной на фундаменте. Привод высевающего аппарата 5 и липкой ленты 14 осуществляется от электродвигателя 2 посредством цепных передач 8, 9, 10, 11 и двух коробок перемены передач 3, 4.
Изменение угловой скорости приводного вала высевающего аппарата 5 осуществляется путем перемены передаточного отношения в коробке передач 3 и перестановкой звездочек цепной передачи 9. Скорость липкой ленты изменяется переменой передач в коробках 3, 4 и перестановкой звездочек в цепной передаче привода ленты 11.
Исследования проводятся с использованием лабораторной установки для испытания высевающих аппаратов и переоборудованного высевающего аппарата сеялки ССТ – 12 (рисунок 3.16) с набором высевающих дисков, ячейки которых расположены под углом к плоскости вращения от 10 до 50 градусов, с интервалом в 10 градусов.
При проведении исследований, оценивающих влияние угла наклона ячеек на формирование полосы, высев семян производится на липкую ленту. Окружная скорость высевающего диска изменяется в диапазоне от 0,2 до 0,4 м/с. В соответствии с окружной скоростью высевающего диска устанавливается линейная скорость движения липкой ленты. По завершению каждого опыта натягивается по липкой ленте в продольном направлении нить, на которую проецируется точка выброса семян из ячеек, и измеряется расстояние в поперечном направлении ленты от нити до семени.
Дробление определяется при отключенном приводе липкой ленты по количеству дробленых семян из тысячи высеянных высевающим аппаратом, выраженному в процентах, при разных углах наклона ячеек и окружной скорости высевающего диска, изменяемой в диапазоне от 0,2 до 0,4 м/с.
По результатам проведенных исследований изготавливается экспериментальный образец аппарата для высева семян сои пунктирно-полосным способом.
Исследование влияния режима работы высевающего аппарата на дробление, количество высеваемых семян и равномерность распределения семян Работа высевающего аппарата исследуется в диапазоне скоростей, соответствующих рабочим скоростям посевного агрегата от 4 до 12 км/ч, с использованием лабораторной установки. Рисунок 3.17 – Схема геометрических параметров полосы при пунктирно – полосном посеве: А – расстояние между крайними строчками; Аправ/2 – расстояние между осью центральной строчки и местом высева семени в правую строчку; Алев/2 - расстояние между осью центральной строчки и местом высева семени в левую строчку; Влев, Вцентр, Вправ – расстояние между семенами в левой, центральной и правой строчках полосы соответственно; m – ширина полосы
Исследование дробления и изменения количества высеваемых семян производится при отключенном приводе липкой ленты. Дробление определяется по количеству дробленых семян из тысячи высеянных высевающим аппаратом, выраженному в процентах. Изменение количества высеянных семян оценивается процентным отношением высеянных, при различных в каждом опыте режимах работы высевающего аппарата, семян к первоначально установленной норме.
Исследование распределения семян на липкой ленте проводится в принятом диапазоне скоростей, при согласовании скорости движения липкой ленты и окружной скорости высевающего диска. Распределение семян на липкой ленте исследуется с помощью натянутых по осям пунктирных строчек нитей (рисунок 3.18).