Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. цель и задачи исследований 11
1.1 Виды и способы посева семян мелкосеменных масличных культур 11
1.1.1 Особенности посева семян льна 14
1.2 Ботанические и биологические особенности мелкосеменных масличных культур (на примере семян льна) 15
1.3 Обзор технических средств для посева семян мелкосеменных масличных культур 17
1.4 Классификация вариаторов 25
1.5 Конструктивные схемы редукторов приводов высевающих аппаратов сеялок.27
1.6 Обзор конструктивных схем вариаторов 31
Выводы 37
1.7 Цель и задачи исследований 38
2 Теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки 40
2.1 Выбор объекта исследования 40
2.2 Теоретические исследования технологического процесса работы рычажно кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки 42
2.3 Графический метод определения угла поворота вала высевающего аппарата сеялки при работе рычажно-кулачкового вариатора 46
2.4 Расчет и профилирование двухзвенного кулачка для кулисы 47
2.5 Расчет двухзвенной кулачковой пары вариатора 49
2.6 Расчет эксентриситета двухзвенного кулачка 52
Выводы 53
3 Программа и методика экспериментальных исследований .54
3.1 Методика лабораторных исследований 57
3.1.1 Методика определения физико-механических свойств семян 57
3.1.2 Разработка экспериментального рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки 59
3.1.3 Описание лабораторной установки 63
3.1.4 Методика проведения многофакторного эксперимента по определению влияния конструктивных и режимных параметров рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян льна сорта «Северный» и обработка результатов 65
3.2 Методика лабораторно-полевых исследований рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева мелкосеменных масличных культур 79
3.2.1 Методика определения неустойчивости общего высева семян льна сорта «Северный» сеялкой с экспериментальным рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов 84
3.2.2 Методика определения неравномерности распределения семян и растений в рядке 85
3.2.3 Методика определения урожайности 86
Выводы 87
4 Результаты экспериментальных исследований 91
4.1 Результаты экспериментальных исследований 88
4.1.1 Характеристика изучаемого сорта 88
4.1.2 Результаты определения физико-механических свойств семян сорта «Северный» 88
4.1.3 Результаты лабораторных исследований по обоснованию оптимальных конструктивно-режимных параметров рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева мелкосеменных масличных культур 90
4.2 Результаты лабораторно-полевых исследований рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян льна 94
4.2.1 Результаты лабораторно-полевых исследований неравномерности распределения семян льна по длине рядка 95
4.2.2 Результаты лабораторно-полевых исследований определения неустойчивости общего высева семян льна сеялкой с экспериментальным рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов 97
4.2.3 Результаты лабораторно-полевых исследований определения равномерности распределения семян и растений по длине рядка 100
4.3.4 Результаты определения урожайности льна 101
Выводы 102
5 Экономическая эффективность применения сеялки с рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов 105
5.1 Расчет балансовой стоимости сеялки с рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов 105
5.2 Расчет основных показателей эксплуатационных затрат 112
5.3 Расчет годового экономического эффекта 114
5.4 Расчет срока окупаемости дополнительных капиталовложений 115
Выводы 116
Заключение 117
Рекомендации производству 118
Перспективы дальнейшей разработки темы 119
Список использованной литературы
- Обзор технических средств для посева семян мелкосеменных масличных культур
- Теоретические исследования технологического процесса работы рычажно кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки
- Разработка экспериментального рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки
- Результаты определения физико-механических свойств семян сорта «Северный»
Введение к работе
Актуальность темы исследований. На современном уровне развития конструкции посевных машин особое внимание уделяется типу привода высевающих аппаратов сеялок для посева мелкосеменных масличных культур (ММК), семена которых высеваются, как известно, с малыми нормами на единицу площади, при этом привод высевающих аппаратов должен обеспечить оптимальную неустойчивость общего высева (ГОСТ не более 3%). Неустойчивость общего высева семян оказывает существенное влияние на неравномерность распределения семян по длине рядка и в результате – на нарушение размеров площади питания каждого семени.
Для привода высевающих аппаратов сеялок в настоящее время применяют в основном зубчатые редукторы или вариаторы разного типа. Изменение нормы высева семян с помощью зубчатого редуктора осуществляется ступенчатым изменением передаточного отношения на вал высевающих аппаратов сеялки, что приводит к повышению неустойчивости общего высева семян мелкосеменных масличных культур и снижению их урожайности.
Привод высевающих аппаратов с помощью вариатора, обеспечивающим бесступенчатое регулирование передаточного отношения между приводом и исполнительных механизмом (высевающим аппаратом сеялки), является наиболее перспективным и отвечает требованиям ресурсосберегающих технологий посева сельскохозяйственных культур.
Поэтому работа, посвященная снижению неустойчивости общего высева семян мелкосеменных масличных культур сеялкой, разработкой рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки, является актуальной и имеет важное экономическое и хозяйственное значение для АПК России.
Степень разработанности темы исследований. В настоящее время разработаны различные конструкции вариаторов привода высевающих аппаратов сеялок для посева ММК: кулачково-импульсные, импульсные, зубчато-рычажные, гидравлические, рычажно-кулачковые.
Анализируя имеющиеся данные применяемых вариаторов, следует отметить следующие их недостатки: низкая надежность, сложность и дороговизна изготовления, непостоянство значения передаточного отношения для заданного режима его работы, что сказывается на неустойчивости общего высева, снижении урожайности производимой культуры.
Поэтому данный вопрос требует дальнейших теоретических обоснований и новых конструкторских решений.
Работа проводилась по плану НИОКР ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, тема № 32 «Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства».
Цель работы – разработка рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки, обеспечивающего повышение качества посева семян мелкосеменных масличных культур.
Задачи исследований:
1. Обосновать и разработать конструктивно-технологическую схему рычажно-кулачкового вариатора (РКВ) привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян мелкосеменных масличных культур с учётом их физико-механических свойств.
2. Теоретически обосновать конструктивные и режимные параметры рычажно-
кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян мел
косеменных масличных культур.
3. Разработать и изготовить опытно-конструкторский образец рычажно-
кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян мел
косеменных масличных культур, провести лабораторные исследования по определе
нию его оптимальных конструктивных и режимных параметров.
4. Выполнить исследования сеялки с экспериментальным рычажно-кулачковым
вариатором привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян мелкосеменных
масличных культур в лабораторно-полевых условиях, определить технико-
экономическую эффективность результатов исследования в производстве.
Объект исследования – технологический процесс высева семян мелкосеменных масличных культур сеялкой, оснащенной рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов.
Предмет исследования – конструктивные и режимные параметры рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева мелкосеменных масличных культур, оценочные показатели качества их посева.
Научную новизну работы составляют:
конструкция рычажно-кулачкового вариатора сеялки для посева мелкосеменных масличных культур (заявка на патент РФ № 2015111593 от 30.03.2015г);
теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров рычаж-но-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки, обеспечивающих снижение неустойчивости общего высева семян мелкосеменных масличных культур и повышение качества посева;
оптимальные конструктивные и режимные параметры рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева мелкосеменных масличных культур.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований послужили основой для разработки рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки СЗ-5.4-0,6 для посева мелкосеменных масличных культур. Использование экспериментальной сеялки с рычажно-кулачковым вариатором позволит снизить неустойчивость общего высева семян, что обеспечит прибавку урожайности до 21 % по сравнению с базовой сеялкой СЗ-5,4-0,6.
Реализация результатов исследований. Сеялка для посева мелкосеменных масличных культур, оснащенная рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов, внедрена в ООО АГРОФИРМА «БИОКОР-С» и принята ООО «Агро Комплект» Пензенской области к серийному производству. При этом неустойчивость общего высева при работе сеялки для посева мелкосеменных масличных культур соответствуют агротехническим требованиям, предъявляемых к посевным машинам.
Методология и методы исследования. Теоретическое обоснование рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и лабораторно-полевых условиях на основе общепринятых методик в соответствии с действующими отраслевыми стандартами (ГОСТ 31345-2007 «Сеялки тракторные. Методы испытаний», СТО АИСТ 5.6-2010 «Испытание сельскохозяйственной техники Машины по-4
севные и посадочные. Показатели назначения. Общие требования»), а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента.
Для анализа и обработки экспериментальных данных применялись пакеты программного обеспечения на базе ОС «MS WINDOWS», «STATISTICA», «PTS MathCAD», «Microsoft Office», «Microsoft Excel», «КОМПАС-3D».
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
-
Конструктивно-технологическая схема и конструкция рычажно-кулачкового вариатора сеялки для посева мелкосеменных масличных культур.
-
Аналитические выражения по определению передаточного отношения рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для, посева мелкосеменных масличных культур, радиуса кулисы и эксцентриситета кулачка.
-
Экспериментальные зависимости неустойчивости общего высева семян от конструктивных и режимных параметров рычажно-кулачкового вариатора сеялки для посева мелкосеменных масличных культур.
-
Оптимальные значения конструктивных и режимных параметров рычаж-но-кулачкового вариатора сеялки и показатели качества посева мелкосеменных масличных культур.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается:
– применением общепризнанных способов оценки качества работы посевных машин, сравнительными исследованиями разработанного рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов и существующего редуктора привода высевающих аппаратов на посевах льна выполненных сеялкой;
– сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки;
– использованием теории планирования многофакторных экспериментов и методов математической статистики;
– применением программного обеспечения и стандартизированных средств измерений.
Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ (2013…2016 гг.), ФГБОУ ВО Самарская ГСХА (2016 г.), ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (2016 г.), ФГБНУ ВНИИТиН (2016 г.), ФГБНУ «Росинформагротех» (2014 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 статей (четыре без соавторов), в т.ч. 3 в изданиях, указанных в «Перечне … ВАК РФ». Общий объём 4,02 п.л., из них автору принадлежит 1,95 п.л.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованной литературы из 116 наименований и приложения на 20 с. Диссертация изложена на 132 с., содержит 26 табл. и 48 рис.
Обзор технических средств для посева семян мелкосеменных масличных культур
В ближайшие годы, федеральными программами по стабилизации и дальнейшем развитии АПК России, предусматривается увеличить валовые сборы сельскохозяйственной продукции, а в перспективе довести урожайность культур до среднемировых показателей.
Для решения поставленных задач требуется значительное повышение качества выполняемых процессов и создание условий для более полного раскрытия потенциала урожайности возделываемых культур, технологическое перевооружение на базе ресурсосберегающей современной техники.
Посев семян мелкосеменных масличных культур является одной из наиболее значимых операций при возделывании с.х. культур, но и одновременно технологически сложных. Во время посева выполняется несколько технологических процессов, включающих дозирование семян, формирование бороздки, укладку в нее семян с последующей заделкой. Дозирование семян осуществляется регулировкой частоты вращения вала высевающих аппаратов с помощью вариатора или редуктора. Наиболее перспективным приводом высевающих аппаратов является привод от вариатора, который обеспечивает неустойчивость общего высева в соответствии с агротехническими требованиями, при этом снижается неравномерность распределения растений по длине рядка, что оказывает влияние на увеличение урожайности культуры.
На сегодняшний день данные вопросы особенно актуальны, так как сложившаяся обстановка в аграрном секторе страны требует выполнения таких задач как получение стабильных высоких урожаев, экономии материальных и энергетических ресурсов [1-9].
Для нормального роста и стабильного развития растения необходимы нужные количества влаги, питательных веществ, теплоты и света, а также необходимая площадь питания. Для получения максимальной урожайности, площадь питания растений должна быть рациональной, которая зависит от неустойчивости общего высева (количество семян на один гектар, обеспечивающее нормальную густоту всходов и максимальный урожай), распределения семян в рядке по длине [10-12].
Посев семян с нарушением вышеперечисленных условий ведет к снижению урожайности. Отклонение от нормативной неустойчивости общего высева семян мелкосеменных масличных культур не должно превышать 3 % [13]. Высеянные семена должны иметь хороший контакт с почвой. Посев следует проводить в установленные агротехнические сроки.
Существуют следующие виды посева: расположение семян в вертикальной плоскости; расположение семян в горизонтальной плоскости.
В зависимости от особенностей сельскохозяйственных культур и почвенно-климатических условий выбирают способ посева. Для районов нормального увлажнения характерен посев на гладкую поверхность.
В зонах повышенного увлажнения применяют гребневой способ. Семена уложены в верхних слоях гребней. Посев, при поливе, выполняют на выровненную поверхность поля. Семена размещены в несколько рядов, нарезая одновременно поливные борозды. Посев в борозды применяют в засушливых районах в основном для пропашных культур. Размещение семян в бороздах способствует лучшему увлажнению, предотвращается их вымерзание [14].
При посеве мелкосеменных масличных культур наиболее распространенным способом является рядовой. Рядовой вид посева заключается в расположении семян параллельными рядами. Расстояние между семенами в рядке составляет 15… 20 мм, а между рядами от 120 до 150 мм. При образовании сошниками борозды мелкие семена высеваются равномерно в соответствии с заданной неравномерностью общего высева. За счет хорошей всхожести и развития растений обеспечивается высокая урожайность культуры [15–21].
Также применяется узкорядный посев. Данный вид посева производят с междурядьем 75 мм. Такой способ посева эффективно использовать при повышенном плодородии почвы. Также при улучшении агротехники и при увеличении нормы высева более заметно проявляется положительный эффект. Но, по мере увеличения нормы высева, разница в урожае возделываемой культуры между рядовым и узкорядным посевом уменьшается. При узкорядном посеве влага испаряется меньше, из-за затенения междурядий смыкающимися рядами возделываемой культуры. Это приводит к уменьшению засоренности сорняками полей. То есть, узкорядный посев представляет собой видоизмененный обычный рядовой посев, в котором недостатки снижены, связанные с необоснованной шириной между рядками. [14].
Перекрестный вид посева широко применялся в пятидесятых годах двадцатого века. Перекрестный вид посева проводят в двух направлениях, взаимно перпендикулярных друг другу. Ширина междурядий составляет150 мм. При первом проходе высевают половину заданной нормы высева в каждом направлении. При этом, по сравнению с рядовым способом посева, расстояние между семенами в ряду увеличивается в 2 раза. При перекрестном способе посева значительное повышение урожая возделываемых сельскохозяйственных культур происходит из-за более равномерного распределения семян по площади [22]. Недостатками перекрестного способа посева являются двойные затраты труда, энергии, ТСМ и времени. Вторичная работа сошников в почве, с точки зрения сохранения влаги перекрестный ход посевного агрегата есть явление отрицательное. Эти недостатки перекрестного посева не связаны с самой сущностью этого способа. Причина их в отсутствии посевных машин, позволяющих производить перекрестный посев за один проход.
Ленточный способ - рядовой посев, при котором происходит чередование широких междурядий между лентами и узких. В зависимости от числа рядов (строчек) в ленте различают двух, трехстрочные и т.д. Расстояние между строчками в ленте составляет 50 - 150 мм. Между лентами 450 - 600 мм и более. Данный способ применяется для посева культур, у которых небольшая площадь питания, появляется необходимость расстановки сошников, что говорит о его недостатках.
Теоретические исследования технологического процесса работы рычажно кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки
Таким образом, было определено значение передаточного отношения углового ускорения звена 3. Зная зависимость угла /выражение (2.3), поворота звена 3 выходного вала 11 (Рисунок 2.1), можно определить профиль и угол поворота двухзвенного кулочка. При соблюдении данных режимных параметров улучшается процесс высева семян мелкосеменных масличных культур, неравномерность общего высева и равномерность распределения семян в рядке, что сказывается на повышении урожайности.
Для установки регулировочных параметров рычажно-кулачкового вариатора необходимо установить зависимость угла поворота ведущего вала 3 (Рису нок 2.4) и ведомого вала 2 вариатора, передающего вращение на вал высевающих аппаратов сеялки для посева мелкосеменных масличных культур.
Схема построения графического определения угла поворота плоско-шарнирного механизма рычажно-кулачкового вариатора: 1 – кулачёк, 2 – выходной вал, 3 – ведущий вал Для этого воспользуемся графоаналитическим методом рассмотрения по 47 ворота плоско-шарнирного механизма OiDAC при работе рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки [45,47-49].
Порядок графического построения угла поворота плоско-шарнирного механизма рычажно-кулачкового вариатора изображен на рисунке 2.4. Начальное положение плоско-шарнирного механизма OiDAC изображено на рисунке 2.4 сплошными линиями (Положение М). При повороте кулачка на 90 градусов, плоско-шарнирный механизм OjDAC заимеет положение К, изображенное пунктирными линиями OIBJAJC, при этом угол поворота выходного вала 2 ра вен у = 520.
Искомый угол поворота выходного вала 2 можно определить аналитическим способам из выражения: г-sinp fl-rcosq) (2.12) у/ = arctg + arccos b2-l2+r2+a2-2a-r-cos(p 2b r2+a2-2a-r-cos(p где /, г, a, 6 размеры звеньев, соответственно В А, ОВ, 01С, АВ. Подставляя заданные значения параметров в выражение для определения угла у/ находим у/ = 520 , что подтверждает сходимость теоретических и графических исследований.
Зная угол поворота у/ выходного вала можно определить частоту вращения ведущего вала необходимую для выполнения технологического процесса работы высевающих аппаратов сеялки для посева мелкосеменных масличных культур.
Расчет и профилирование двухзвенного кулачка для кулисы Схема механизма кулисы с роликом и двухзвенного кулачка рычажно-кулачкового вариатора (Рисунок 2.5) включает двухзвенный кулачок 1, вращающийся на неподвижной оси О, и ролик 2 установленный на свободном конце кулисы 3 с помощью оси А\ при этом противоположный конец кулисы 3 смонтирован на неподвижной оси О2. Вращение двухзвенного кулачка 1 через ролик 2 преобразуется в качатель-ное движение кулисы 3.
Для простоты расчета предположим, что центр О2 ролика 2, установленный на свободном конце кулисы 3 движется вдоль оси, проходящей через центр О вращения двухзвенного кулачка 1. Смещения линии движения ролика 2 и кулисы 3 относительно оси Ох вверх или вниз обычно не используют. В нашем случае по конструктивным соображениям это необходимо, однако расчет от этого не меняется.
Из рисунка 2.5 видно, что интенсивность хода ролика кулисы теперь определяется не углом ах подъема профиля кулачка в точке соприкосновения А, а углом а, составленным перпендикуляром к оси Ох и касательной к кривой, экви-дистантой к искомому профилю кулачка и проходящей через центр А1 ролика. Поэтому и расчет в этом случае должен быть построен на использовании не радиусов искомого профиля рх а расстояний / = х
Схема механизма кулисы с роликом и двухзвенного кулачка рычажно-кулачкового вариатора: 1 – двухзвенный кулачок; 2 – ролик; 3 – кулиса; 4 – эквидистанта к искомому профилю. Величины I и о при этом одного и того же порядка, размеры ролика обычно в несколько раз меньше размеров двухзвенного кулачка следовательно, неточности, изготовления по рх и по установке рх без заметной ошибки можно
Для определения координат (рх, рх искомого профиля АВ рассмотрим треугольника ОА\А (Рисунок 2.5) откуда можно записать: г cos а + рх cosS p = х, pxsinS p = rsina, где г - радиус ролика кулисы, мм. После некоторых преобразований получим rsina tgd p x — rcosa х —г cos а Рх cos дер (213) (Рх= Р + 8 р (214) Формулы (2.13) и (2.14) дают зависимость для построения профиля кулачка. отнести к радиусам рх и углам (р.
Рассмотрим схему конструкции двухзвенного кулачка с роликом радиуса г (рисунок 2.6). Здесь Q l - противодействующая двухзвенному кулачку сила. Она (представляет собой сопротивление ролика и всех связанных с ним ведомых механических звеньев. На практике эта сила чаще всего является некоторой функцией от х.
По рисунку 2.6 для всякого х сила Q4f уравновешивается активной силой RP приложенной к ролику кулисы в точке А и действующей со стороны двухзвенного кулачка. При этом предполагаем, что движения ролика кулисы осуществляется медленно, и поэтому всеми инерционными сопротивлениями приводных элементов можно пренебречь. Если же ускорения ролика кулисы существенны, то сопротивление Q4f должно включать в себя приведенные к ролику кулисы силы инерции ведомых звеньев.
Разработка экспериментального рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки
Методика проведения многофакторного эксперимента по определению влияния конструктивных и режимных параметров рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян льна сорта «Северный» и обработка результатов
Перед началом исследований устанавливаем на экспериментальном рычажном-кулачковым вариаторе (рисунок 3.6, рисунок 3.7) необходимую норму высева 56 кг/га льна сорта «Северный», засыпаем семенной материал в бункер (не менее 3/4 от его общего объема) и включаем привод высевающих аппаратов, с целью заполнения их семенами. Далее устанавливаем емкость размером 0,5x1м для сбора семенного материала на почву почвенного канала, при этом зазор между емкостью для семян и сошником равен 0,05м. Включаем с пульта управления электродвигатель привода тележки, при движении тележки с заданной скоростью по почвенному каналу, высевающий аппарат, через семяпровод подает семена в сошник и далее в емкость для сбора семенного материала. Собранный материал на одном метре (массой т) емкости взвешиваем на весах ACCULAB ALC- 210 d4 с точностью до 0,001г. Повторность опытов трехкратная. Согласно общепринятым методикам рассчитываем норму высева на 1 га [65, 67-75]. Например, для сеялки СЗ-5.4-06 норма высева будет равна Q = m-l, кг/га. где т - масса высеянных семян дисковым сошником на одном метре, кг; / расстояние, пройденное всеми сошниками экспериментальной сеялки СЗ-5.4-06 на одном гектаре, м.
Полученные значения нормы высева сравниваем с заданной нормой высева. Неустойчивость общего высева (v J не должна превышать 3%.
Неустойчивость общего высева семян льна находится в зависимости от большого количества факторов. Для выбора наиболее значимых факторов нами была использована методика много факторного эксперимента. Исследуемый объект оценивали по критерию оптимизации, т.к. он объединяет исследуемые факторы в математическую модель. При выборе критерия оптимизации очень важно выбрать такой показатель, который имеет чёткий физический смысл и наглядную величину.
При высеве семян льна главным критерием оптимизации является неустойчивость общего высева (V, %).
Неустойчивость общего высева (v J семян льна сорта «Северный» определяют при хозяйственной норме высева взятием проб непосредственно после высевающих аппаратов из семяпровода. Пробы отбирают не менее чем в трехкратной повторности. Неустойчивость общего высева (v J вычисляют по формуле v = — 102, Чп где а - стандартное отклонение массы семян между повторностями, г. Стандартное отклонение массы семян между повторностями &, г, вычисляют по формуле: Т.(ч}-ч„)2 С = Ц У=1 п-1 Полученные данные сравнивают с показателями технического задания (Т.З.) Неустойчивость общего высева (v J сказывается на неравномерности распределения семян льна по длине рядка (коэффициент вариации v, %). Среднее арифметическое значение находилось по формуле: Х = Х1п, (3.3) где х - суммарная масса высеянных семян дисковым сошником на одном метре, г. Методика многофакторного эксперимента по определению неустойчивости общего высева (v J была использована нами для выделения наиболее важных факторов при дальнейшем исследовании.
Неустойчивость общего высева (v J находилась согласно ГОСТ 31345-2007, СТО АИСТ 5.6-2010, СТО АИСТ 5.9-2010.
Результаты исследований неустойчивости общего высева (V) приведены таблицах (Приложение 1, таблицы П. 1.2 - П. 1.9).
Неустойчивость общего высева (v% зависит от множества различных факторов. В полной мере охватить взаимодействие данных факторов друг с другом очень сложно.
В ходе проведения научных исследований были отобраны 8 основных факторов, оказывающие влияние на неустойчивость общего высева (v J семян льна, при этом было использовано априорное ранжирование. Основные исследуемые факторы: е - эксцентриситет кулачка, R - радиус кулисы; и - передаточное отно 68 шение n1 – частота вращения входного вала; n2 – частота вращения выходного вала; z1 –число зубьев на звездочке выходного вала вариатора; z2 – число зубьев на звездочке привода высевающих аппаратов; k – жесткость возвратной пружины.
Влияние на работу рычажно-кулачкового вариатора привода высевающего аппарата сеялки для посева семян льна при лабораторных исследованиях большого количества факторов очень сложно учесть, поэтому нами выделены наиболее важные факторы, при этом учитывались конкретные задачи исследований и собранная априорная информация.
В таблице 3.2 наиболее важные факторы, которые при работе рычажно-кулачкового вариатора привода высевающего аппарата сеялки для посева семян льна влияют на неустойчивость общего высева, при чём здесь же указаны уровни их варьирования. Для исключения маловажных факторов, уменьшения объёма исследований и получения важности каждого параметра использовался метод отсеивающего эксперимента.
Результаты определения физико-механических свойств семян сорта «Северный»
В результате получения опытных данных и их обработки, построены графические зависимости (рисунок 4.5, 4.6) и найдены корреляционные связи между равномерностью распределения семян льна по длине рядка от скорости движения агрегата и передаточного отношения рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки, выражаемые уравнениями параболической функции.
График зависимости неравномерности распределения семян льна по длине рядка (v, %) от скорости движения посевного агрегата (V, км/ч) В ходе исследований, в которых рассматривалось влияние скорости сеялки в агрегате с трактором на равномерность распределения семян льна по длине рядка, скоростной диапазон был от 6 до 12 км/ч. Неравномерность распределения семян по длине рядка определяли по всходам, на всей ширине участка в двух проходах сеялки.
Корреляционная связь между величиной показателя равномерности распределения семян по длине рядка (v, %), и скоростью агрегата (V, км/ч) выражается уравнением параболической функции (рисунок 4.5): v = 1,7304 -x2 -30,428 x +155,28 при R = 98% (4.11)
Рассматривая уравнение (4.11) делаем вывод, что на неравномерность распределения семян льна по длине рядка оказывает скорость агрегата. При этом значение скорости агрегата находится в пределах от 8 до 9 км/ч, эта скорость является оптимальной для выполнения заданных агротехнических требований, так как коэффициент вариации составил 22%. Повышение неравномерности распределения семян по длине рядка, как показали исследования, происходит при увеличении скорости агрегата.
График зависимости неравномерности распределения семян льна по длине рядка (v, %) от передаточного отношения (и) Корреляционная связь между величиной показателя неравномерности распределения семян льна по длине рядка (v, %) и передаточным отношением (и) представлена на рисунке 4.6: v = 2,1586 х2 -12.876 х + 43.889 при R = 98% (4.12)
Оптимальное передаточное отношение вариатора привода высевающих аппаратов сеялки согласно данным графика можно считать интервал значений от 2 до 3, при этом коэффициент вариации равен 20%. Передаточное отношение менее 2 и более 3 вызывает возрастание неравномерности распределения семян по длине рядка.
При определении оптимального значения передаточного отношения (и) ры-чажно-кулачкового вариатора, эксцентриситет (е) кулачка, радиус кулисы (R) оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученными в результате ранее проведенных лабораторных исследований. По результатам обработки полученных данных, строили графики зависимостей неустойчивости общего высева от передаточного отношения (u) рычажно-кулачкового вариатора, эксцентриситета (e) кулачка, радиуса кулисы (R).
Результаты лабораторно-полевых исследований определения неустойчивости общего высева семян льна сеялкой с экспериментальным рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов Корреляционная связь между величиной неустойчивости общего высева от передаточного отношения (u) рычажно-кулачкового вариатора выражается уравнением параболической функции: y = 0,6209x2 - 3,1144x + 4,7015 (4.13) При этом индекс корреляции R = 0,9693
По полученным данным и уравнению (4.13) построен график зависимости между величиной показателя неустойчивости общего высева от передаточного отношения (u) рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян льна (рисунок 4.7)
На основании графической зависимости (рисунок 4.7) между величиной показателя неустойчивости общего высева и передаточного отношения (u) рычажно-кулачкового вариатора можно сделать вывод, что при передаточном отношении (u) 2,2…2,8 неустойчивость общего высева составит менее 1 %. Корреляционная связь между неустойчивостью общего высева и эксцентриситетом кулачка (e) выражается уравнением параболической функции: y = 0,0034x2 – 0,3086x + 7,8114 (4.14) при этом индекс корреляции R = 0,96 По полученным данным и уравнению (4.14) построен график зависимости между величиной показателя неустойчивости общего высева и эксцентриситетом кулачка (e) рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян льна (рисунок 4.8)
Зависимость показателя величины неустойчивости общего высева от эксцентриситета кулачка (e)рычажно-кулачкового вариатора
На основании графической зависимости (рисунок 4.8) между величиной показателя неустойчивости общего высева и эксцентриситетом кулачка (e) можно сделать вывод, что при эксцентриситете кулачка (e) 45 мм, неустойчивость общего высева менее 1 %.
Корреляционная связь между неустойчивостью общего высева от радиуса (R) кулисы выражается уравнением параболической функции: y = 0,0037x2 - 1,1143x + 84,406 (4.15) при этом индекс корреляции R = 0,98 По полученным данным и уравнению (4.15) построен график (рисунок 4.9) зависимости между величиной показателя неустойчивости общего высева от ради 99 уса кулисы (R) рычажно-кулачкового вариатора привода высевающих аппаратов сеялки для посева семян льна.
На основание графической зависимости (рисунок 4.9) между величиной показателя неустойчивости общего высева и радиуса кулисы (R) можно сделать вывод, что при радиусе кулисы (R) 150 мм неустойчивость общего высева составляет 0,8 %.
Были проведены лабораторно-полевые сравнительные испытания экспериментальной сеялки для посева семян льна, с новым рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов и базовой сеялки СЗ-5,4-06. Результаты обработки опытных данных показали, технологический процесс высева семян льна разработанной сеялкой, выполняется устойчиво при скорости до 9 км/ч. Неустойчивости общего высева экспериментальной сеялки СЗ-5,4-06 составила 0,8%, что соответствует агротехническим требованиям к посевным машинам.
Таким образом, в ходе проведения полевых исследований, нами были определены основные показатели качества работы сеялки с экспериментальным вариатором, которые подтвердили результаты лабораторных исследований.
Применение экспериментальной сеялки СЗ-5,4-06 с разработанным рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов для посева семян льна сорта «Северный» позволит получить прибавку урожайности до 12%.
В результате проверки фактической нормы высева сеялки с экспериментальным рычажно-кулачковым вариатором привода высевающих аппаратов получили неустойчивость общего высева 0,8%, что соответствует агротехническим требованиям посева семян льна (ГОСТ 3 %).