ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ СЕЯЛКА С ЦЕНТРАЛЬНО-ДОЗИРУЮЩЕЙ СИСТЕМОЙ
PNEUMATIC SEED DRILL WITH CENTRAL METERING SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к пневматическим сеялкам, реализующим принцип центрального дозирования семян с пневматическим транспортированием семян в сошники или другие рабочие органы для заделывания семян в почву.
Известна пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой, содержащая раму с опорными колесами, на которой последовательно соединены пневмопроводами источник избыточного давления воздуха, бункер с дозатором семян и двухступенчатый распределитель семян, включающий первую ступень в виде делительной головки, внутренняя камера которой соединена снизу с пневмопроводом, который на своем конечном участке в месте подсоединения к камере делительной головки выполнен в виде вертикальной колонны, а боковая поверхность камеры делительной головки соединена пневморукавами с пятью делительными головками второй ступени распределителя семян. Пневморукава подсоединены снизу к камерам делительных головок второй ступени, причем их конечные участки выполнены виде вертикальных колонн, а к боковым поверхностям камер делительных головок подсоединены отводящие пневмошланги, соединенные с сошниками сеялки (Пневматический посевной комплекс «Томь-10». Проспект ООО «Агро» (Кемерово) на международной сельскохозяйственной выставке «Золотая Нива», г.Усть-Лабинск Краснодарского края, 2009 г.).
Недостатками известной пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой являются высокая неравномерность распределения семян между сошниками сеялки и, как следствие, высокая неравномерность распределения семян в борозде при рядовом способе посева и по поверхности поля - при разбросном подпочвенном посеве, а также низкая пропускная способность центрально-дозирующей системы и значительная трудоемкость обслуживания в период эксплуатации сеялки, сложность ее конструкции и материалоемкость.
Указанные недостатки обусловлены следующим. Центрально-дозирующая система известной пневматической сеялки, реализующая принцип центрального дозирования семян с пневматическим транспортированием семян в сошники, является двухступенчатой. Суммарная неравномерность распределения семян по сошникам делительными головками первой и второй ступеней достигает 16…19%.
Высокая неравномерность распределения семян между сошниками сеялки приводит к значительным отклонениям от заданной нормы высева, увеличивая неравномерность распределения по поверхности поля. Эта неравномерность нормы высева приводит к образованию мест чрезмерной густоты стояния растений в посеве, что увеличивает конкуренции возделываемых растений за ресурсы окружающей среды: площадь питания, освещенность, влагу. На участках поля, где посев разрежен в сравнении с оптимальной густотой стояния растений конкретного сорта, ресурсы среды используются нерационально. В обоих случаях снижается урожай возделываемой культуры.
Кроме этого наличие двух ступеней распределения семян снижает пропускную способность центрально-дозирующей системы сеялки. Это ограничивает увеличение поступательной скорости сеялки в процессе посева и, как следствие, ее производительность работы.
Для уменьшения неравномерности распределения семян между сошниками до 5…7% в конструкции двухступенчатой центрально-дозирующей системы сеялки СЗС-14 используют два вентилятора (см. Кленин Н.И., Киселев С.Н., Левшин А.Г. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2008. - с.193 с.). Наличие второго вентилятора и распределительной головки на вертикальной колонне первой ступени распределителя семян увеличивает материалоемкость сеялки, усложняет ее конструкцию и, как следствие, снижает надежность в работе и увеличивает трудоемкость обслуживания.
Процесс разделения потока семян в делительных головках распределителя семян известной сеялки осуществляется за счет удара семян о поверхность и отражение их от нее. При ударе семена подвергаются деформации сжатия. Верхний предел допустимой скорости движения воздуха при пневмотранспортировании семян в вертикальной колонне распределителя семян сеялки ограничен опасностью травмирования семян и согласно рекомендации не должен превышать 27 м/с (Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1994. - с.210). Это ограничивает пропускную способность центрально-дозирующей системы сеялки и, как следствие, производительность ее работы при посеве.
Ограничение аэродинамических характеристик (скорости воздушного потока, его динамического напора, расхода воздуха) центрально-дозирующей системы сеялки, появляющееся из-за наличия двух ступеней распределения семян и использования удара как основного фактора при разделении семян в делительных головках, создает потенциальную возможность забивания семенами отводящих пневмошлангов. Забивание отводящих пневмошлангов увеличивает трудоемкость обслуживания сеялки в процессе посева.
На дне камеры делительных головок распределителей семян в результате изменения аэродинамических характеристик воздушного потока в процессе посева остаются и накапливаются семена. Необходимость их удаления из камер делительных головок, в частности при переходе на посев другого сорта или культуры, увеличивает трудоемкость обслуживания сеялки и затраты времени на ее простои.
Известен пневматический распределитель для семян сеялки с центрально-дозирующей системой, содержащей делительную головку, соединенную отводящими пневмошлангами с бороздоделателями и расположенную на вертикальной колонне, которая соединена с рядами пневмопроводов, выполненных в виде трубы Вентури, соединенных воздушной камерой, делящей воздушные потоки, и пневматически связывающих воздуходувку, два бункера, имеющих измерительные системы-дозаторы, соединенные с трубами Вентури через распределительные клапана (патент РФ №2255455, кл. А01С 7/08, А01С 15704, 2003 г.).
Недостатками известного пневматического распределителя семян сеялки являются значительная неравномерность распределения семян между бороздоделателями и низкая пропускная способность пневматического распределителя для семян сеялки.
Указанные недостатки обусловлены следующим. В известном пневматическом распределителе семян поток семян разделяется по одноступенчатой схеме в делительных головках круглой формы, т.е. в форме тела вращения, имеющих крышку и дно. Причем диаметр делительной головки больше ее высоты. Такое соотношение указанных размеров выполняется для того, чтобы приблизить поверхность крышки к входному отверстию вертикальной колонны, расположенному в дне камеры. Это обеспечивает более интенсивные удары семян о крышку. Воздушный поток, транспортирующий поток семян, поступает в делительную голову через отверстия в ее дне, семена, ударяясь о крышку и отражаясь от нее, распределяются по отводящим пневмошлангам. Неравномерность распределения семян между бороздоделателями-сошниками достигает 9…16% (см. Кленин Н.И., Киселев С.Н., Левшин А.Г. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2008. - с.192 с.). Следствием такой значительной неравномерности распределения семян между бороздоделателями-сошниками являются значительные отклонения от заданной нормы высева, допускаемые бороздоделателями-сошниками. Это снижает равномерность распределения семян по поверхности поля и, как следствие, урожай возделываемой культуры.
Семена в процессе разделения по отводящим пневмошлангам ударяются о крышку делительной головки, подвергаются динамической деформации сжатия. Верхний предел допустимой скорости движения воздуха при пневмотранспортировании семян ограничен опасностью повреждения семян и согласно рекомендации не должен превышать 27 м/с (Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1994. - с.210). Это ограничивает пропускную способность пневматического распределителя семян и, как следствие, увеличение поступательной скорости посевного агрегата в процессе посева, снижая производительность его работы.
Кроме этого конструкция дна внутренней части делительной головки имеет горизонтально расположенные участки, на которых задерживаются и скапливаются семена. При переходе на высев другого сорта или культуры требуется удаление этих семян из делительной головки, что увеличивает трудоемкость обслуживания сеялки в период ее эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой, содержащая последовательно соединенные пневмопроводом источник избыточного давления воздуха, бункер с дозатором катушечного типа и распределитель семян, с одной ступенью деления транспортируемого воздухом потока семян и делительной головкой, имеющей камеру с боковой поверхностью в форме тела вращения, крышку и дно, и установленной на вертикальной колонне, снабженной турбулизатором, выполненным в виде гофр или колец, закрепленных на внутренней поверхности вертикальной колонны. Причем круглая делительная головка распределителя семян соединена отводящими семяпроводами с сошниками сеялки (см. книгу Кленин Н.И., Киселев С.Н., Левшин А.Г. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2008. С.202-204 - прототип).
Недостатками устройства, принятого за прототип, является значительная неравномерность распределения семян между сошниками сеялки и, как следствие, высокая неравномерность распределения семян в борозде при рядовом способе посева и по поверхности поля при разбросном подпочвенном посеве, а также низкая пропускная способность центрально-дозирующей системы, значительная трудоемкость обслуживания сеялки в период эксплуатации, сложность конструкции и материалоемкость.
Указанные недостатки обусловлены следующим. Конструкция круглой распределительной головки распределителя семян допускает неравномерность распределения семян по сошникам, равную 9-16%, (Кленин Н.И., Киселев С.Н., Левшин А.Г. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2008. - с.192 с.), что снижает равномерность распределения семян по поверхности поля и в конечном итоге - урожай возделываемой культуры.
В процессе распределения семян по отводящим пневмошлангам семена отражаются от поверхности крышки делительной головки, которая может быть плоской, вогнутой или выпуклой. Семена ударяются о поверхность крышки, подвергаются динамической деформации сжатия. Верхний предел допустимой скорости движения воздуха при пневмотранспортировании семян ограничен опасностью повреждения семян и согласно рекомендации не должен превышать 27 м/с (Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1994. - с.210). Это ограничивает увеличение поступательной скорости посевного агрегата в процессе посева и, как следствие, производительность его работы.
Наличие турбулизатора в вертикальной колонне усложняет конструкцию известной пневматической сеялки.
Кроме этого конструкция камеры делительной головки имеет горизонтально расположенные участки, на которых в процессе посева задерживаются и скапливаются семена. При переходе на высев другого сорта или культуры требуется удаление этих семян, что увеличивает трудоемкость обслуживания сеялки.
Техническим решением задачи является повышение равномерности распределения семян между сошниками сеялки.
Задача достигается тем, что в пневматической сеялке с центрально-дозирующей системой, содержащей последовательно соединенные пневмопроводами источник избыточного давления воздуха, бункер с дозатором катушечного типа и распределитель семян, делитель пневмопотока и распределитель семян, который включает камеру, боковая поверхность которой выполнена в форме тела вращения, имеющую крышку и дно, соединенную отводящими пневмошлангами с сошниками, согласно изобретению дно камеры распределителя семян выполнено выпуклым, по его периметру расположены патрубки для отводящих пневмошлангов, при этом конечный участок пневмопровода разделен, по меньшей мере, на два пневмоканала, подсоединенных к боковой поверхности камеры распределителя семян над патрубками отводящих пневмошлангов, в которых выполнены сквозные отверстия.
В предпочтительном варианте выполнения пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой вершина выпуклого дна камеры распределителя семян расположена на уровне соединения пневмоканалов к боковой поверхности камеры распределителя семян, а поверхность выпуклого дна снабжена ребрами, установленными по ее образующим и между патрубками отводящих пневмошлангов.
В другом предпочтительном варианте выполнения пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой соединения пневмоканалов с камерой распределителя семян расположены против друг друга.
В следующем варианте выполнения пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой сквозные отверстия отводящих пневмошлангов расположены вдоль их продольных осей с возможностью индивидуального перекрытия.
В еще одном варианте выполнения пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой внутренняя поверхность участка пневмопровода, расположенного перед делителем пневмопотока, снабжена выступами.
Новизна заявленного технического решения заключается в том, что за счет выполнения дна камеры распределителя семян выпуклым обеспечивается формирование воздушного потока, поступающего в патрубки отводящих пневмошлангов, и одновременно подача семян из верхней части камеры распределителя семян в патрубки отводящих пневмошлангов, т.е. обеспечивается разделение потока семян в нисходящем воздушном потоке и при этом используется движение семян под действием собственного веса. Кроме этого устраняются участки в камере, на которых могли бы скапливаться семена в процессе работы сеялки, т.е. обеспечивается самоочистка камеры от семян, предотвращающая сортосмешивание.
Расположение патрубков для отводящих пневмошлангов по периметру дна также обеспечивает разделение потока семян в нисходящем воздушном потоке.
Разделение конечного участка пневмопровода, по меньшей мере, на два пневмоканала и подсоединение их к боковой поверхности камеры распределителя семян над патрубками отводящих пневмошлангов обеспечивает формирование в верхней части камеры псевдоожиженного состояния семян за счет взаимодействия поступательных воздушных потоков, выходящих из пневмоканалов, переходящих в верхней части камеры в состояние интенсивной турбулентной воздушной среды, вместе с движущимися в ней семенами. Это обеспечивает увеличение равномерности распределения семян по всему объему верхней части камеры и, как следствие, равномерность их распределения при падении вниз и дальше по патрубкам пневмошлангов.
Подсоединение к боковой поверхности камеры распределителя семян над патрубками отводящих пневмошлангов обеспечивает разделение потока семян в нисходящем воздушном потоке.
Выполнение в отводящих пневмошлангах сквозных отверстий позволяет регулировать расход воздуха в отводящих пневмошлангах, предотвращая забивание их семенами и обеспечивая устойчивое протекание технологического процесса.
Выполнение расположения вершины выпуклого дна камеры распределителя семян на уровне соединения пневмоканалов к боковой поверхности камеры распределителя семян увеличивает степень влияния дна на разделение потока семян в нисходящем воздушном потоке.
Снабжение поверхности выпуклого дна ребрами, установленными по ее образующим и между патрубками отводящих пневмошлангов, увеличивает равномерность подачи в патрубки отводящих пневмошлангов семян, падающих вниз из турбулентной среды верхней части камеры. Обусловлено это тем, что ребрами ограничивается перемещение в поперечной плоскости поступающих вниз семян.
Расположение соединения пневмоканалов с камерой распределителя семян против друг друга увеличивает турбулентное состояние среды и, как следствие, интенсивность псевдоожиженного состояния семян в верхней части камеры, а значит, их равномерность рассосредоточения в верхней части камеры.
Расположение сквозных отверстий отводящих пневмошлангов вдоль их продольных осей с возможностью индивидуального перекрытия обеспечивает широкий диапазон регулировки аэродинамических характеристик воздушного потока в отводящих пневмошлангах.
Снабжение выступами внутренней поверхности участка пневмопровода, расположенного перед делителем пневмопотока, создает турбулентное состояние воздушного потока на данном участке пневмопровода, обеспечивая интенсивное перемешивание семян в поперечном сечении пневмопровода, что в конечном итоге способствует увеличению равномерности распределения семян по отводящим пневмошлангам, а значит, и по сошникам сеялки.
Анализ свойств совокупности признаков заявленного устройства и свойств совокупности признаков обнаруженного прототипа и аналога показал, что совокупность признаков заявленного устройства обеспечивает усиленные свойства прототипа - увеличивает равномерность распределения семян по сошникам и пропускную способность центрально-дозирующей системы пневматической сеялки.
На фиг.1 схематично изображена предлагаемая пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой, вид сбоку; на фиг.2. - распределитель семян предлагаемой пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой, по виду А на фиг.1; на фиг.3 изображен участок пневмопровода, внутренняя поверхность которого снабжена выступами; в разрезе В-В на фиг.2; на фиг.4 - распределитель семян предлагаемой пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой, в разрезе по Б-Б на фиг.1; на фиг.5  изображен предпочтительный вариант выполнения распределителя семян, в поперечном сечении его камеры; на фиг.6 - то же, в разрезе по Г-Г на фиг.4; на фиг.7 - то же, в другом варианте выполнения распределителя семян, в продольном сечении его камеры; на фиг.8 изображен еще один вариант выполнения распределителя семян, в продольном сечении его камеры; на фиг.9 изображено соединение отводящего пневмошланга с сошником в виде стрельчатой лапы.
Пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой содержит раму 1 с опорными колесами 2, на которой размещен двигатель 3 и последовательно соединенные пневмопроводом 4 источник избыточного давления воздуха - вентилятор 5, централизованный бункер 6 с дозатором 7 катушечного типа, делитель пневмопотока 8 и распределитель семян 9. Распределитель семян 9 включает камеру 10, боковая поверхность 11 которой выполнена в форме тела вращения, и кронштейн 12, которым крепится к раме 1. Камера 10 имеет крышку 13 и дно 14. Крепление кронштейна 12 может быть к боковой стенке 11 камеры 10 (фиг.7 и фиг.8) или дну 14 (фиг.6). Дно 14 выполнение выпуклым, например, в форме конуса (фиг.6), или в форме усеченного конуса (фиг.7), в форме тела вращения с образующей в виде участка циклоиды (фиг.8). Диаметр камеры 10 распределителя семян 9 больше ее высоты. Предпочтительное отношение диаметра к высоте камеры равно 1:1,5. По периметру дна 14 расположены патрубки 15, соединенные отводящими пневмошлангами 16 с рабочими органами для заделки семян в почву - сошниками 17, выполненными, например, в виде стрельчатой лапы (фиг.9). Конечный участок пневмопровода 4 разделен делителем пневмопотока 8 на два (фиг.2 и фиг.4) или четыре (фиг.5) пневмоканала 18, подсоединенных к боковой поверхности 11 камеры 10 над патрубками 15 отводящих пневмошлангов 16. Пневмоканалы 18 соединены в верхней части боковой поверхности 11 камеры 10 на ее противоположных сторонах (фиг.4), причем в предпочтительном варианте выполнения места соединения четырех пневмоканалов 18 расположены против друг друга (фиг.5). Вершина выпуклого дна 14 находится на уровне соединения пневмоканалов 18 к боковой поверхности 11 камеры 10 распределителя семян 9. Поверхность дна 14 снабжена ребрами 19, установленными по образующим его выпуклой поверхности и между патрубками 15 отводящих пневмошлангов 16, на противоположных концах которых выполнены сквозные отверстия 20 с возможностью индивидуального перекрытия втулкой 21, имеющей фиксатор 22 в виде болтового соединения.
Кроме того, внутренняя поверхность участка пневмопровода 4, расположенного перед распределителем семян 9, снабжена выступами 23.
Пневматическая сеялка с центрально-дозирующей системой работает следующим образом. При движении сеялки по полю семена из централизованного бункера 6, пройдя через дозатор 7, поступают в пневмопровод 4, подхватываются в нем потоком воздуха, создаваемого источником избыточного давления воздуха - вентилятором 5. Проходя по пневмопроводу 4, расположенному перед распределителем семян 9 в месте, где внутренняя поверхность участка снабжена выступами 24, семена перемешиваются в турбулентном потоке воздуха, распределяясь более равномерно в нем. Пневмопоток, транспортируя семена, поступает через делитель пневмопотока 8 и не менее чем по двум пневмоканалам 11 в камеру 10 распределителя семян 9, теряя при этом в камере 10 скорость воздушного потока, а разделенные пневмоканалами 18 воздушные потоки, взаимодействуя, увеличивают турбулентность в верхней части камеры 10, при этом транспортируемые семена здесь переходят в псевдоожиженное состояние, распределяясь и витая по всему объему верхней части камеры 10. Часть семян, находящихся в верхней части камеры распределителя семян, под действием собственного веса падают вниз и попадают на выпуклую поверхность дна 14, и подаются в патрубки 15 отводящих пневмошлангов 16. При этом ребра 19 на выпуклой поверхности дна 14 ориентируют движение семян в направлении отверстий патрубков 15 и препятствуют их перемещению в плоскости поперечного сечения камеры 10.
Поступающий по пневмопроводам воздушный поток создает избыточное давление в камере 10 распределителя семян 9, под действием которого, увлекая семена, беспорядочно перемещающиеся в верхней части камеры 10 и скатывающиеся между ребрами 19 по выпуклой поверхности дна 14, уходит через отверстия патрубков 15 и далее по отводящим пневмошлангам 16 в сошники 11, а затем в почву.
При расположении соединения пневмопроводов 4 с камерой 10 против друг друга воздушные потоки, выходящие из них, смешиваясь, гасят свою кинетическую энергию и транспортируемых ими семян. При использовании в конструкции распределителя семян более чем двух пневмоканалов 18, подсоединенных к одной камере 10, увеличивается турбулентное состояние взаимодействующих воздушных потоков и беспорядочное перемещение семян в верхней части камеры. Транспортируемый поток семян переходит в псевдоожиженное состояние, способствующее увеличению равномерности распределения семян по патрубкам 15.
Использование предлагаемой пневматической сеялки с центрально-дозирующей системой в сравнении с известными пневматическими сеялками с центрально-дозирующей системой позволит увеличить равномерность подачи семян в сошники и, как следствие, повысить равномерность распределения их по поверхности поля, увеличить пропускную способность центрально-дозирующей системы пневматической сеялки, снизить трудоемкость обслуживания пневматической сеялки в процессе посева.