Некоторые результаты лабораторно-полевых исследований вариатора привода высевающих аппаратов

УДК 631.331

НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВАРИАТОРА ПРИВОДА ВЫСЕВАЮЩИХ АППАРАТОВ

Н. П. Ларюшин, доктор техн. наук, профессор; А. В. Шуков, канд. техн. наук

ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», т. (8412) 628 517, Россия

Статья посвящена повышению качества посева семян зерновых культур сеялкой-культиватором с разработкой и применением вариатора привода высевающих аппаратов. При проведении теоретических и лабораторных исследований были сделаны некоторые допущения и использованы приближенные схемы изучаемых процессов. Поэтому аналитические выражения полученных соотношений требуют проверки в реальных условиях. С этой целью и были проведены лабораторно-полевые исследования. Программа исследований включала лабораторно-полевые исследования сеялки-культиватора, оборудованной экспериментальным рычажным вариатором привода высевающих аппаратов для обоснования оптимальных значений конструктивных и режимных параметров вариатора привода высевающих аппаратов, на посеве озимой пшеницы сорта Жемчужина Поволжья. Определены интервалы оптимальных значений конструктивных и режимных параметров рычажного вариатора привода высевающего аппарата сеялки: передаточное отношение рычажного вариатора, радиус кривошипа выходного вала рычажного вариатора и радиус кривошипа входного вала рычажного вариатора.

Ключевые слова: вариатор, сеялка, лабораторно-полевые исследования, распределение семян.

В последние годы интерес к проблемам посева сельскохозяйственных культур значительно возрос, что объясняется важностью этой операции для повышения урожайности, необходимостью внедрения в производство интенсивных ресурсо- и вла-госберегающих технологий с применением сеялок-культиваторов. При возделывании зерновых культур посев является одной из ответственных операций, при этом правильно выбранная технология посева, точность установки нормы высева семян посевных машин в зависимости от сложившихся климатических и конкретных почвенных условий определяют будущий урожай. Кроме того, высококачественный посев позволяет окупить затраты труда и денежных средств.

Для посевных машин, в частности сеялок-культиваторов, одним из самых перспективных и надежных, с хорошими показателями качества и точности установки нормы высева семян является механический привод высевающих аппаратов с помощью редуктора или вариатора.

Изменение нормы высева с помощью редуктора имеет ряд недостатков, которые оказывают влияние на ухудшение точности установки нормы высева семян, равномерности распределения семян по площади рассева, на увеличение травмирования семян, что приводит к снижению урожайности

зерновых культур и, кроме того, увеличению расхода посевного материала. Привод высевающих аппаратов с помощью вариатора наиболее перспективный, но проблема применения его в настоящее время еще слабо изучена.

Целью выполнения исследований явилось обоснование возможности применения вариатора привода высевающих аппаратов зерновой сеялки для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур, а также уточнение оптимальных значений его конструктивных и режимных параметров в полевых условиях.

Эта цель подразумевала решение следующих задач:

- изучение зависимости равномерности распределения семян зерновых культур по ширине захвата сошника в зависимости от скорости агрегата;

- определение основных качественных показателей работы сеялки с экспериментальным рычажным вариатором привода высевающих аппаратов.

Лабораторно-полевые исследования в соответствии с СТО АИСТ 10.4-2004 «Испытания сельскохозяйственной техники» в 2010-2011 гг. проводились в Иссинском районе Пензенской области на полях СПК «Победа». Для посева использовались семена озимой пшеницы сорта Жемчужина Поволжья с нормой высева 225 кг/га.

Нива Поволжья № 4 (25) 2012 65

Рис. 1. Схема экспериментальной сеялки ССВ-3,5:1 - прицепное устройство; 2 - маркёр, 3, 5 - вариаторы высевающих аппаратов; 4 - бункер семян и удобрений; 6 - площадка; 7 - высевающие аппараты; 8 - колесо заднее; 9 - выравнивающее устройство; 10 - ра-ма;11 - сошник; 12 - колесо; 13 - прикатывающее устройство

Исследования проводились экспериментальной зерновой сеялкой ССВ-3,5 (рис. 1). Сеялка ССВ-3,5 состоит из рамы 10 с прицепным устройством 1, бункера 4 с отделениями для семян и удобрений, в днища которых установлены катушечно-винтовые семявысевающие и катушечно-штифтовые туковысевающие аппараты, лаповых сошников 14, передних 12 и задних 8 колёс, механизма (рычажного вариатора) передач привода семя- и туковысе-вающих аппаратов 3 и 5, заравнивающего устройства 9 и прикатывающих устройств 13, представляющих собой катки цилиндрической формы, установленные на специальной рамке, шарнирно соединенной с основной рамой посевного агрегата, их положение относительно поверхности поля регулируется с помощью тяг регулируемой длины, по две на каждой секции катков.

Для облегчения доступа обслуживающего персонала к бункеру семян и удобрений на раме 10 установлена площадка 6. Бункер 4 имеет отделения для семян и гранулированных минеральных удобрений. К поперечным брусьям рамы 10 на специальных кронштейнах крепятся в три ряда пятнадцать лаповых сошников 11. Спереди сеялка опирается на пневматические колёса 12, сзади на колёса 8, с помощью гидроцилиндра она переводится из транспортного положения в рабочее и обратно.

К поперечным брусьям рамы 11 на специальных кронштейнах крепятся в три ряда пятнадцать лаповых сошников 12, состоящих из рыхлительного зуба, кронштейна стойки, семяпровода, распределителя семян, рабочие поверхности которого выполнены в виде полинома, подошвы, болта крепления, экстраполярной лапы. На

Рис. 2. Общий вид экспериментальной сеялки ССВ-3,5 с рычажным вариатором

Рис. 3. График зависимости коэффициента вариации

переднем ряду и на краиних сошниках второго ряда установлены бороздообразую-щие рабочие органы, представляющие собой кронштейн с закреплённым на нём рыхлительным зубом.

Для закладки опыта был выбран ровный однородный участок, на котором в дни проведения посева в трех местах определялась влажность почвы и ее твердость общепринятыми методами, соответствующими ГОСТ 28268-89 и ГОСТ 28168-89, на

3

глубине 0...5 см, 5...10 см, а также 10...15 см. Предшествующая культура - чистые пары. Предпосевная обработка заключалась в предпосевной культивации почвы на глубину 6.8 см с одновременным боронованием. Почва на экспериментальном участке - среднесуглинистый чернозем.

Для объективного сравнения на экспериментальном участке проводили посев сеялкой ССВ-3,5 тем же семенным материалом.

3

м

р

о

я

« 0х

о я ¡н

и ,

а ^

И я

СО е

т с

о а

е и

8 т е с

е Л

я «

о

ч

к

т

О

2,5

0,5

2,! / 2,8

2,1

17

> Л  1,3 1 . 1,2

0,7^ 0,8^ 0,9 1 0,9

0,6 0,6 0,7

0,2 ' 0,2 "0,3 1 г0з 0,4

8 9 10 11 12 Скорость агрегата, V км/ч

13

14

15

16

Рис. 4. Графики зависимости отклонения нормы высева (У) от скорости агрегата (V): 1 - отклонение от нормы высева у экспериментальной сеялки; 2 - отклонение от нормы высева у базовой сеялки ССВ-3,5

Нива Поволжья № 4 (25) 2012 67

2

1

0

5

6

7

2,5

а

о

я «

о я я

1,5

0,5

\7

1,5

^0,9

0,4

14 15 16 17 18 19

Радиус кривошипа входного вала Ивх, мм

а

20

21

2,5

а о я =я о я

я

«

я

я ^

я о ч и н О

1,5

0,5

11,1

0,9

0,1^ 0,3

35 36 37 38 39 40 41 42 43

Радиус кривошипа выходного вала И, мм б

44

45

2,5

а

о

* х°

Ж 0х § ^

Я & £

1

СП &

н ° о «

О И

^ (и я 2 8 л я о ч

И н О

1,5

0,5

1,6

0,1

У 0,6

"Д2

3456789 10

Передаточное отношение рычажного вариатора и в

Рис. 5. Графики зависимости отклонения нормы высева (У) от: а - радиуса кривошипа входного вала б - радиуса кривошипа выходного вала R; в - передаточного отношения рычажного вариатора и

2

0

2

0

2

0

Чтобы изучить влияние скорости посевного агрегата на равномерность распределения семян по площади рассева и заделки их на необходимую глубину, скорость испытуемой сеялки с рычажным вариатором привода высевающих аппаратов изменялась в пределах от 6 до 14 км/ч. Рабочую скорость определяли путем фиксирования прохождения длины участка за определенное время.

Для определения качества распределения семян по площади рассева по диагонали участка намечали 3 учетные делянки, ширина которых соответствовала ширине захвата сеялки. Длина каждой делянки при этом составляла 30 м.

Фактическую норму высева семян определяли перед закладкой сравнительного опыта на участке, расположенном рядом с опытным, для чего сеялка с опущенными сошниками проходила путь длиной 100 м, при трехкратной повторности. Семена при этом собирали в специальные емкости. Массу семян, высеянных каждым аппаратом, определяли на весах с погрешностью ±1 г.

Фактическую норму высева находили по выражению

<1>

где О - фактическая норма высева, кг/га;

^д - масса семян, высеянных всеми

аппаратами, кг;

В - ширина захвата сеялки, м;

£ - длина участка, м.

Контрольные делянки засевали сеялкой ССВ-3,5 на оптимальной скорости, в трехкратной повторности. Ширину учетных делянок устанавливали равной двум проходам сеялки, длину - 100 м. На каждом проходе сеялки выделяли по три площадки в 30 м2, на которых учитывали равномерность распределения семян с целью определения существенного различия между испытуемыми машинами.

При исследовании влияния скорости движения агрегата на равномерность распределения семян зерновых культур по площади рассева положение регулятора рычажного вариатора оставалось постоянным в положении, равном значению 66 показания шкалы рычажного вариатора, что соответствует норме высева семян 225 кг/га, согласно графику для предварительной установки нормы высева семян.

Корреляционная связь между показателем неравномерности распределения семян зерновых культур по площади рассева

(у, %) и скоростью агрегата V (км/ч) выражается зависимостью

у(У) = 164,83 - 22,55У + 1,05¥2,

при индексе корреляции R= 0,99.

Анализируя полученные результаты, изображенные в виде зависимости (рис. 3), и отклонения от заданной нормы высева семян (рис. 4), можно сделать вывод о целесообразности применения зерновой сеялки с исследуемым рычажным вариатором привода высевающих аппаратов для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур в диапазоне 9...12,4 км/ч, так как скорость в этом интервале не оказывает существенного влияния на равномерность распределения семян зерновых культур по площади рассева и на отклонения от заданной нормы высева семян. Данный диапазон скоростей соответствует 1.2 передаче трактора Т-150К.

На графиках рис. 5 видно, что оптимальные значения радиуса кривошипа входного вала Rвx= 18 мм; радиуса кривошипа выходного вала R= 40 мм; передаточное отношение рычажного вариатора и= 6,3.

Лабораторно-полевые и производственные исследования экспериментальной сеялки с рычажным вариатором привода высевающих аппаратов для посева зерновых культур подтвердили достоверность теоретических расчетов и лабораторных исследований. Производственные испытания проводились в сравнении экспериментальной сеялки ССВ-3,5 с рычажным вариатором привода высевающих аппаратов с базовой сеялкой ССВ-3,5. Как показали результаты этих испытаний, экспериментальная сеялка устойчиво выполняет технологический процесс посева зерновых культур в диапазоне скоростей 9. 12,4 км/ч. Отклонение от заданной нормы высева у сеялки ССВ-3,5 составило до 2,6 %, а у экспериментальной - не более 1,0 %, что соответствует агротехническим требованиям к зерновым сеялкам (не более 3 %). Коэффициент вариации, характеризующий равномерность распределения семян по площади рассева, составил у разработанной сеялки 43,8 % (у базовой - 44,7). Результаты производственных испытаний показывают, что применение сеялки с вариатором привода высевающего аппарата для подпочвенно-разбросного посева семян зерновых культур позволяет получить экономию посевного материала до 6 % и прибавку урожая до 11 % в сравнении с базовой.

Нива Поволжья № 4 (25) 2012 69

Литература

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Астахов, В. С. Анализ пневматических централизованных систем / В. С. Астахов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1997. - № 10. - С. 33-34.

3. Бондаренко, П. А. Агротехническая оценка высевающих устройств / П. А. Бондаренко // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2008. - № 1. - С. 49-50.

4. Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиз-дат, 1985. - 351 с.

5. Спиридонов, А. А. Планирование эксперимента при исследованиях технологических процессов / А. А. Спиридонов. - М.: Машиностроение, 1981. - 184 с.

6. Дулов, М. И. Ресурсосберегающие технологии при возделывании озимой пшеницы в условиях лесостепи Среднего Поволжья / М. И. Дулов, О. А. Блинова // Аграрный вестник Урала. - 2008. - № 4. - С. 37.

7. Шадский, В. А. Энергосберегающая основная обработка почвы - залог стабильных урожаев при орошении / В. А. Шадский, В. Е. Кижаева // Вестник СГАУ. - 2008. -№ 7.. - С. 37.

8. Ларюшин, Н. П. Высевающий аппарат для зерновой сеялки / Н. П. Ларюшин, А. В. Шуков // Образование, наука, практика: инновационный аспект: сб. мат-лов ме-ждунар. НПК, посвященной памяти профессора А. Ф. Блинохватова. - Пенза: РИО ПГСХА, 2008. - С. 206-207.

9. Ларюшин, Н. П. Полевые исследования сошника сеялки-культиватора ССВ-3,5 /

Н. П. Ларюшин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев // Нива Поволжья. - 2009. - № 1. - С. 74-76.

10. Ларюшин, Н. П. Некоторые результаты лабораторно-полевых исследований катушечно-винтового высевающего аппарата / Н. П. Ларюшин, А. В. Шуков // Нива Поволжья. - 2009. - № 2(11). - С. 52-58.

11. Ларюшин, Н. П. Результаты лабораторных исследований катушечного высевающего аппарата / Н. П. Ларюшин, А. В. Шуков, Т. Г. Федина // Нива Поволжья. - 2009. - № 1. - С. 77-82.

12. Кордаливский, С. В. Испытания сельскохозяйственной техники / С. В. Корда-ливский, А. В. Погорелый, Г. Н. Фулиман. -М.: Машиностроение, 1979. -188 с.

13. Иванов, А. И. Контрольно-измерительные приборы в сельском хозяйстве: справочник / А. И. Иванов, А. М. Куликов, Б. С. Третьяков. - М.: Колос, 1984. - 352 с.

14. Посевные машины: Теория, конструкция, расчёт: монография / Н. П. Ларю-шин, А. В. Мачнев, В. В. Шумаев и др. - М.: Росинформагротех, 2010. - 292 с.

15. Ольшевская, В. Т. Сортировально-облучающая установка подготовки семян промышленной производительности / В. Т. Ольшевская // Вестник Казанского ГАУ. -2010. - № 4(18) - С. 48-51.

16. Нуруллин, Э. Г. Анализ и оценка дозирующих устройств современных посевных комплексов / Э. Г. Нуруллин, И. 3. Исламов, И. М. Салахов // Вестник Казанского ГАУ. - 2009. - № 2(12). - С. 53-55.

17. Ларин, М. А. Экспериментальные исследования сошника с направителем-распределителем семян пневматической сеялки / М. А. Ларин, А. В. Мачнев, А. В. Шуков, В. А. Мачнев // Вестник Ульяновской ГСХА. - 2012. - № 3. - С. 118-122.