Определение оптимальных параметров высевающего аппарата для проросших семян бахчевых культур

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.331:635.61.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ДЛЯ ПРОРОСШИХ СЕМЯН БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР

THE DETERMINATION OPTIMUM PARAMETER SOWEN DEVICE FOR TOGERMINATE SEEDS MELLONS

А.Н. Цепляев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой « Сел ьскохозяйственные машины »

Д.А. Абезин, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры «Безопасность жизнедеятельности»

ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

A.N. Ceplaev, D.A. Abezin

Volgograd state agricultural academy

Качество посева проросших семян бахчевых культур является важным фактором, по которому судят об эффективности технологического процесса посева неповрежденных семян в целом. Наши исследования были направлены именно на повышение этого показателя.

The quality of the sowing togerminate seeds mellons is an important factor, on which judge about efficiency of the technological process of the sowing undamaged seeds as a whole. Our studies were directed on increasing of this factor exactly.

Ключевые слова: высевающий аппарат, проросшие семена, повреждения семян, бахчевые культуры.

Важным фактором при посеве бахчевых является дружность и полнота всходов. Выявлено, что бахчевые отрицательно реагируют как на ранние, так и на поздние сроки сева. Если посев семян производить в ранние сроки, то всходы будут задерживаться из-за пониженной температуры почвы. Растения появляются ослабленными, полевая всхожесть семян уменьшается. При позднем посеве семян верхний слой почвы становится чрезмерно сухим, и семена в результате этого теряют всхожесть. Для начала прорастания семян арбузов в почве требуется, чтобы почва прогрелась до оптимальной температуры 12-14 °С.

Мы предлагаем высевать проросшие семена в прогретую до нужной температуры почву. Такой высев обеспечит появление всходов на 15-20 дней раньше по сравнению с высевом непроросших семян. Для высева проросших семян бахчевых культур нами разработана конструкция высевающего аппарата с наклонным диском.

Высевающий аппарат включает семенной ящик 1, в нижней части которого размещен под углом 30-35° к горизонту приводной ячеистый диск 2. Количество ячеек в группе равно числу семян, высеваемых в гнездо, а расстояние между группами пропорционально принятому шагу посева (расстоянию между гнездами). Вращающийся высевающий диск 2 опирается на диск из тексталита, который в верхней части имеет высевающее окно, расположенное над семяпроводом 3, соединенным с сошником 4.

Рис. 1. Схема высевающего аппарата с наклонным диском 1 - семенной ящик; 2 - высевающий диск; 3 - семяпровод; 4 - сошник

Высевающий аппарат работает следующим образом. При движении сеялки высевающий диск получает вращение от опорного колеса через пару конических шестерен. При вращении в ячейки западают семена, затем через высевающее окно попадают в семяпровод и далее в бороздку, проделанную сошником.

На работу высевающего аппарата угол наклона диска а оказывает существенное влияние. При его малом значении возможен захват и попадание в ячейку не одного семени, а нескольких, а при большом значении возможно выпадение семян из ячейки и соответственно просев, что приведет к изреженности посевов. Из двух указанных условий наиболее важным является тот случай, когда семя выпадает из ячейки, что существенно влияет на появление всходов.

Вероятно, выпадение семени из ячейки произойдет в том случае, если ячейка окажется в самой верхней точке.

Выпадение произойдет за счет опрокидывания семени. Для определения начала опрокидывания семени рассмотрим схему сил и моментов, действующих на семя в момент отрыва.

^ Х = 0; mw2 R- cosa+ fN cos а- N sin a- mx = 0;

^ Y = 0; mw2 R sina+ N cosa + fN sina + 2mwx - mg = 0;

^Mo = 0; mxcosa- — + N  — + 2mwx- — + mw2R- — + fN - 8r - mg  — = 0.

2 2 2 2 c 2

где mw2R - центробежная сила, Н; 2mШх - сила Кариолиса, Н; mg - сила тяжести, Н;

F - сила трения, Н; N - нормальная сила, Н; lc - длина семени, м; —c - толщина семени, м.

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 4 (12) 2008

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА

У

І.

mw2 R

Рис. 2. Схема сил, действующих на семя при его опрокидывании из ячейки

В момент отрыва семени от плоскости опорного диска нормальная сила, действующая со стороны этого диска, будет равна 0 и тогда первое уравнение будет иметь вид:

Из полученного уравнения (2) с учетом условия, что N=0 выразим шю2 Я -величина центробежной силы. Она будет равна:

cos а

Началу выпадения семени из ячейки будут соответствовать условия:

t = 0; х = 60; о = 0.

Проведя соответствующее математическое преобразование, в окончательном виде

Дальнейшие исследования были направлены на определение оптимальных значений указанных факторов, при этом за критерии оценки приняты: уо - заполнение ячеек диска; у і - усилие повреждения ростка.

Для исследования области оптимума был реализован предельно насыщенный план Рехтшафнера для 3-х факторного эксперимента. Уравнения регрессии:

mw2 R cos а- mx = 0.

_у0 = 90,25 +16,25x1 + 0,75x2 - 0,5x3 + 0,01x1 x2 - 0,25x1 x3 - 0,25x2x3 -11,5x? -10x22 - 7,75x32

y1 = 7,12 + 8x1 - 6x2 + 5x3 + 2,25x1x2 + 0,75x1x3 - 0,25x2x3 + 5,88x2 + 9,88x2 + 10,88x2.

со

о

о

см

о

Ф

о

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 XI

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

-1

Х2

Рис. 3. Двумерное сечение для изучения влияния факторов Х и Х2 на полноту заполнения ячейки Х3 =-0,04

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0 Х1

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

-1

Рис. 4. Двумерное сечение для изучения влияния факторов

Х2 = 0,04

Х1 Хз

1 и 1

на полноту заполнения ячейки при

Поскольку все коэффициенты при квадратных членах имеют одинаковые знаки, то поверхности откликов, описанные уравнениями (7;8) представляют семейство эллипсов с координатами центров поверхностей в оптимальных значениях факторов.

При рассмотрении двумерных сечений поверхности отклика по уравнению (7) для семян арбуза Холодок и Землянин факторов угол наклона диска (х1), частота вращения диска (х2), коэффициент длины (х3) по основному и дополнительному критериям оптимизации, были решены графически.

и 0.8 0.6 0.4

0.2

0 Х2

-0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1

Рис. 5. Двумерное сечение для изучения влияния факторов Х2 и Х3 на полноту заполнения ячейки при Х1 = 0,71

Координаты центров поверхностей находятся в точках: для полноты

заполнения хП°ш = 0,71, х™™ = 0,04, х3°лн = -0,04 . При этом оптимальное значение полноты заполнения ячейки 70 = 98,7% .

Библиографический список

1. Высевающий аппарат для получения ранней продукции / В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, М.Н. Шапров, А.М. Салдаев, Д.А. Абезин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 6. - С. 19-20.

2. Гнеденко Г.В. Элементарное введение в теорию вероятностей / Г.В. Гнеденко, А.Я. Хинчин. - М.,

1964.