Повышение качества дозирования семян высевающим аппаратом сеялки точного высева

МЕХАНИЗАЦИЯ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА, РАСТЕНИЕВОДСТВА

УДК 631.331.022

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ДОЗИРОВАНИЯ СЕМЯН ВЫСЕВАЮЩИМ АППАРАТОМ СЕЯЛКИ ТОЧНОГО ВЫСЕВА

© 2010 г. М.А. Таранов, В.И. Хижняк, А.Ю. Несмиян

Предложена модернизация вакуумного высевающего аппарата сеялки точного высева СПБ-8К, позволяющая повысить качество дозирования семян пропашных культур. Представлены результаты сравнительных экспериментальных исследований серийного и модернизированного вакуумных высевающих аппаратов. Проведен анализ полученных данных, сформулированы выводы.

Ключевые слова: точный высев, семена, пропашные культуры, высевающий аппарат, модернизация, качество, эксперимент.

The article suggests the idea of a vacuum device for an accurate seeding-machine SPB-8K which increases the quality of seed batching of tilled crops. The authors present the results of comparative experimental researches of production version and modernized vacuum sowing devices. The analysis of received findings has been made and the conclusions have been drawn as well.

Key words: accurate seeding, seeds, tilled crops, sowing seed-machine, sowing device, modernization; quality, experiment.

В настоящее время во всем мире при посеве пропашных культур наибольшее распространение получили пневматические сеялки точного высева, оборудованные вакуумными высевающими аппаратами. Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия» (ФГОУ ВПО АЧГАА) является разработчиком пропашной сеялки СПБ-8К, оснащенной аппаратами подобного типа. Аппарат сеялки СПБ-8К является штампосварным, в отличие от литых аппаратов подавляющего большинства подобных

машин. Это одновременно удешевляет процесс его производства (соответственно и стоимость машины) и в то же самое время усложняет сам процесс его изготовления, что может в дальнейшем сказаться на качестве работы.

Для проверки качества работы серийного аппарата сеялки СПБ-8К был проведен ряд лабораторно-стендовых экспериментов. Эксперименты проводились на кафедре механизации растениеводства ФГОУ ВПО АЧГАА. Работа аппарата проверялась в различных режимах: при частотах вращения высевающего диска п=0,4 с-1, п=0,7 с-1, п=1,0 с-1, что примерно соответствовало

скоростям движения посевного агрегата Ум=1,5 м/с, Ум=2,5 м/с и Ум=3,5 м/с.

Следует отметить, что имеющееся оборудование не позволяло точно фиксировать нулевые и двойные подачи семян присасывающими отверстиями при частоте вращения высевающего диска п=1,0 с-1, поэтому для данного режима работы качество высева определялось только по значениям средней подачи семян.

Для каждого режима испытания проводились в трех повторностях. В каждой

повторности фиксировалось 500 подач семян присасывающими отверстиями. Основными критериями оценки являлись: частость нулевых подач Ро (%), частость двойных подач Р2 (%), средняя подача семян присасывающими отверстиями М (шт.) и коэффициент вариации V (%). Остальные показатели характеризуют точность проведения эксперимента. Условия проведения экспериментов и полученные результаты представлены в таблицах 1-4.

Таблица 1

Качество высева семян кукурузы серийным высевающим аппаратом сеялки СПБ-8К при разрежении в вакуумной камере Н = 5,5 кПа

Культ. Н, кПа п, с-1 Ро,% Р2, % М, шт. V, % о-, % а—, % ш— %

Кукуруза (ё=5, 20 шт.) 1/"Т 0,4 0,4 3,0 1,03 17,79

1,0 2,8 1,02 19,07

0,8 2,4 1,02 17,54

0,73 2,73 1,02 18,15 0,82 0,27 1,51

0,7 1,0 1,6 1,01 16,02

1,8 1,2 0,99 17,42

0,6 1,4 1,01 14,01

1,13 1,4 1,00 15,87 1,71 0,57 3,6

1,0 0,93

0,93

0,96

0,94 1,73* 0,64*

Таблица 2

Качество высева семян кукурузы серийным высевающим аппаратом сеялки СПБ-8К при разрежении в вакуумной камере Н = 5,о кПа

Культ. Н, кПа п, с-1 Р0,% Р2, % М, шт. V, % о-, % а-, % ш-, %

0,8 2,2 1,01 17,03

0,4 0,6 2,4 1,02 16,92

н а о 0,2 1,6 1,01 13,16

0,53 2,07 1,02 15,81 2,21 0,74 4,65

2,0 1,0 0,99 17,47

II с, 1/"Т 0,7 3,2 0,6 0,97 19,84

СЗ со 1,4 0,8 0,99 14,91

2,2 0,8 0,99 17,51 2,47 0,82 4,70

Л & 0,86

1,0 0,86

0,85

0,86 0,422* 0,001* 0,16*

Таблица 3

Качество высева семян кукурузы серийным высевающим аппаратом сеялки СПБ-8К при разрежении в вакуумной камере Н = 4,0 кПа

Культ. Н, кПа п, С-1 Ро,% Р2, % М, шт. У, % Оу, % ау, % ту, %

1,2 3,4 1,02 20,88

0,4 1,2 1,2 1,00 15,49

н а о II 1,4 1,2 1,00 16,16

1,27 1,73 1,00 17,23 2,95 0,98 5,5

6,6 1,2 0,95 28,97

с, 0,7 8,0 0,6 0,93 30,64

СЗ со 5,0 0 0,95 22,94

6,53 0,6 0,94 27,68 4,06 1,35 4,9

Л 0,76

1,0 0,77

0,82

0,79 2,81* 1,23*

Таблица 4

Качество высева семян подсолнечника серийным высевающим аппаратом сеялки СПБ-8К при разрежении в вакуумной камере Н = 4,0 кПа

Культ. Н, кПа п, С-1 Р0,% Р 2, % О4 М, шт. У, % Оу, % ау, % ту, %

Подсолнечник (ё=3, 20 шт.) о, 0,4 1,0 2,2 1,01 17,64

1,0 3,2 1,02 19,94

1,2 2,0 1,01 17,73

1,07 2,47 1,01 18,49 1,30 0,44 2,35

0,7 1,4 2,4 1,01 19,27

1,8 3,0 1,01 21,62

2,6 2,6 1,00 22,80

1,93 2,67 1,01 21,28 1,8 0,60 2,80

1,0 0,98

0,97

1,00

0,98 1,64* 0,58*

* показатель характеризует не равномерность подачи семян присасывающими отверстиями, а равномерность результатов экспериментов по повторностям.

При анализе данных таблиц особое внимание уделялось частоте вращения п=0,7 с-1, соответствующей рекомендованной скорости посева Ум=2,5 м/с. При этом следует учитывать, что агротребованиями к работе высевающих аппаратов пропашных сеялок предусмотрены следующие предельные показатели: частость нулевых

подач Р0 = 2%, частость двойных подач Р2 = 5%.

Анализируя данные таблиц 1-4, можно сделать следующие выводы:

1. При низкой частоте вращения высевающего диска п=0,4 с-1 аппарат удовлетворяет предъявляемым к его работе агротребованиям как при вы-

севе семян кукурузы, так и подсолнечника.

2. При увеличении частоты вращения высевающего диска до п=0,7 с-1 аппарат обеспечивает удовлетворительное качество посева подсолнечника. Хорошее качество дозирования кукурузы возможно только при разрежении в вакуумной камере Н=5,5 кПа (что не может обеспечить даже новая сеялка).

3. При высокой частоте вращения высевающего диска п=1,0 с-1 значения нулевых подач достигают предельных значений и превышают их во всех исследуемых случаях.

С целью повышения качества работы пневматического высевающего аппарата СПБ-8К была предложена следующая модернизация (рис.): в высевающем диске аппарата были изготовлены вспомогательные отверстия, диаметр которых меньше диаметра присасывающих отверстий, причем дополнительные отверстия расположены на окружности, радиус которой меньше радиуса окружности присасывающих отверстий, и смещены в сторону вращения высевающего диска на 5...100 относительно присасывающих отверстий. При этом в крышке аппарата вакуумная камера (или вырез прокладки) выполнены с уши-рением в зоне от начала семенной камеры до места действия сбрасывателя лишних семян.

Прокладка и высевающий диск модернизированного высевающего аппарата сеялки СПБ-8К

Предложенная модернизация позволит облегчить условия захвата семян дозирующими элементами, повысить качество работы сбрасывателя лишних семян и устранить вредное явление заклинивания семян в семенной камере.

Модернизированный пневматический высевающий аппарат работает следующим образом. Под действием разрежения, создаваемого в вакуумной камере, семена захватываются основными и вспомогательными присасывающими отверстиями высевающего диска, что облегчает их захват и

вынос из слоя семян. При вращении высевающего диска семена у основных отверстий попадают в зону действия сбрасывателя «лишних» семян, который удаляет лишние семена от основных отверстий. Семена же, захваченные вспомогательными отверстиями, падают обратно в семенную камеру, так как вспомогательные отверстия выходят из зоны уширения в прокладке, сообщающейся с вакуумной камерой, и перекрываются прокладкой. При дальнейшем вращении высевающего диска оставшиеся семена перемещаются в зону

сброса, где происходит отсечка вакуума и они, под действием силы тяжести, падают в борозду, подготовленную сошником.

Для проверки гипотетических предположений были проведены эксперимен-

тальные исследования, аналогичные исследованиям серийного высевающего аппарата. Полученные результаты приведены в таблицах 5 и 6.

Таблица 5

Качество высева семян кукурузы модернизированным высевающим аппаратом

сеялки СПБ-8К

Культ. Н, кПа п, С-1 Ро,% Р2, % М, шт. V, % о-, % av, % ш— %

Кукуруза 00, 0,4 0,4 0,6 1,00 9,98

0,6 1,2 1,01 13,32

0,8 1,0 1,00 13,39

0,60 0,93 1,00 12,34 1,96 0,65 5,3

0,7 0 1,2 1,01 10,76

0,8 1,2 1,00 14,08

0,6 0,6 1,00 10,95

0,47 1,0 1,00 12,04 1,87 0,62 5,2

1,0 1,01

1,00

0,98

1,00 1,33* 0,004* 0,45*

Таблица 6

Качество высева семян подсолнечника модернизированным высевающим аппаратом сеялки СПБ-8К

Культ. Н, кПа п, С-1 Р0,% Р2, % М, шт. V, % о-, % а-, % ш-, %

Подсолнечник 1 О, 0,4 0,6 2,6 1,02 17,43

0,8 2,0 1,01 16,49

0,6 2,4 1,02 16,92

0,67 2,33 1,02 16,96 0,47 0,16 0,92

0,7 1,0 1,0 1,00 14,14

0,2 1,2 1,01 11,67

0,6 1,6 1,01 14,65

0,6 1,27 1,01 13,56 1,60 0,53 3,9

1,0 1,00

1,00

0,98

0,99 0,01* 0,004* 0,37*

Анализ таблиц 1-6 позволяет сделать следующие выводы:

1. На всех рассмотренных режимах работы модернизированный аппарат обеспечивает качество работы, предусмотренное агротехническими требованиями.

2. При частоте вращения высевающего диска п=0,7 с-1 частость нулевых подач у модернизированного высевающего аппарата в три-четыре раза меньше чем у серийного, как при высеве семян кукурузы, так и при высеве подсолнечника.

3. При частоте вращения высевающего диска п=0,7 с-1 при высеве семян кукурузы коэффициент вариации подачи семян у модернизированного аппарата -=12,04%, в 1,45 раза меньше чем у серийного -=17,51%.

При частоте вращения высевающего диска п=0,7 с-1 и высеве семян подсолнечника коэффициент вариации подачи семян у модернизированного аппарата -=13,56%, в 1,57 раза меньше чем у серийного -=21,28%.

Таким образом, можно констатировать, что точность работы модернизированного аппарата примерно в 1,5 раза выше чем у серийного.

4. При частоте вращения высевающего диска п=1,0 с-1 модернизированный аппарат в отличие от серийного обеспечивает подачу семян, близкую к оптимальной (М=1,0).

Заключение

Серийный высевающий аппарат обеспечивает хорошее качество посева семян пропашных культур только при скоростях посева, не превышающих 2,5 м/с, и при высоком разрежении в вакуумной камере (для кукурузы Н=5,5 кПа).

Предложенная модернизация высевающего аппарата позволяет облегчить условия захвата семян дозирующими элементами, повышает качество работы сбрасывателя лишних семян и устраняет вредное явление заклинивания семян в семенной камере. За счет этого при одних и тех же условиях работы, приближенных к эксплуатационным (п=0,7 с-1), точность дозирования семян модернизированным аппаратом практически в 1,5 раза выше, чем серийным. При работе на повышенных скоростях посева (п=1,0 с-1) модернизированный аппарат в отличие от серийного обеспечивает подачу семян близкую к оптимальной (М=1,0).

Сведения об авторах

Таранов Михаил Алексеевич - член-корреспондент РАСХН, д-р техн. наук, профессор кафедры «Эксплуатация энергетического оборудования и электрических машин», ректор Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-2-90; 8(86359) 43-9-26.

Хижняк Владимир Иванович - канд. техн. наук, доцент кафедры «Механизация растениеводства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-7-77.

Несмиян Андрей Юрьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Механизация растениеводства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зер-ноград).

Information about the authors

Taranov Michail Alexeevich - corresponding member of the Russian Academy of Agricultural Sciences, Doctor of Technical Sciences, professor of the department of operation of power installations and electrical machines, rector of Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-2-90; 8(86359) 43-9-26.

Hizhnyak Vladimir Ivanovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of mechanization of plant cultivation, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-2-90.

Nesmiyan Andrey Yurievich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of mechanization of plant cultivation, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-7-77.