Оценка адаптивности ячеек высевающего диска с проточкой

ОЦЕНКА АДАПТИВНОСТИ ЯЧЕЕК ВЫСЕВАЮЩЕГО ДИСКА С ПРОТОЧКОЙ

С.Н. Кобченко

Аннотация. Определена длина ячейки дискового механического аппарата с учетом кольцевой проточки под выталкиватель. Выполнена оценка влияния ширины проточки на адаптацию ячейки к размерам семян. Приведены расчетные зависимости между длиной ячейки, шириной проточки диска, размерами семян и геометрическими параметрами ячейки.

Ключевые слова: точный высев, длина ячейки высевающего диска с проточкой, семена, адаптация.

Механические аппараты с вертикальными ячеистыми дисками остаются достаточно простыми дозаторами семян различной формы. Разнообразие форм и размеров семян сельскохозяйственных культур делает задачу создания аппарата точного высева достаточно сложной. Если в ячейках диска размещается более одного семени, это приводит к нарушению точности высева. Количество высеянных по два и более семени одной ячейкой достигает 8... 11% [1.-С.10]. Нарушения возникают, в том числе, из-за неточной адаптации геометрических параметров ячеек к высеваемым семенам.

Определение размеров ячеек высевающего диска необходимо проводить с учетом их конструктивной особенности - кольцевой проточки под выталкиватель семян, выполняемой по оси ячеек. Проточка фактически увеличивает длину и объем ячейки. При обосновании длины ячейки высевающего диска, исходя из геометрических размеров семян [1.- С. 11, 2], рассматривается условие размещения в ячейке одного семени максимального и неразмещение двух семян минимальных размеров

а <Ь < 2-с,

где а, с - максимальный и минимальный размер семени, м; Ь - длина ячейки, м.

Фактическая длина ячейки в диске с проточкой превышает расчетную, что способствует заполнению ячеек двумя и более семенами. На рисунке 1 представлен вид сверху на цилиндрическую ячейку с проточкой.

Пусть длина ячейки с центром 0 обоснована с учетом условия (1) и равна диаметру ячейки

В. По оси ячейки выполнена проточка шириной t. Форма семян - эллипсоид со средними размерами а > Ь > с. Для параметров ячейки и размеров семян выполняется соотношение О < t < с < В. Размещение двух мелких семян

на длине ячейки не должно иметь место, но длина ячейки фактически увеличилась из-за наличия проточки и два семени с центрами 02 и О2 на длине Li разместились. Семена расположены параллельно образующей цилиндрической части ячейки своими размерами а2 , а2, причем aJ, а2 < Н, где Н - глубина ячейки (на рисунке 1 не показана). На рисунке 1 семена имеют вид эллипсов с осями hlf с i и Ь2, с 2 .

Найдем фактическую длину Lj ячейки, обусловленную наличием проточки шириной t. Фактическая длина ячейки превысит диаметр ячейки на сумму смещений семян в проточку диска

Lj = D + hI + h2,

где hh h2 — смещение первого и второго семени соответственно в проточку диска, м.

Определим смещение первого семени: h2 =ВА = BF - AF.

Величину BF определим из выражения BF = Ь2 / 2 — Хм , где Хм - координата точки М по оси X, м. Величину Хм выразим из канонического уравнения эллипса, которое в нашем случае примет вид X2 /(Д / 2)2 + Y2 /(cl / 2)2 = 1 .

С учетом YM = t / 2 , где YM - координата точки М по оси Y, м, из канонического уравнения эллипса Xм = (Ьг ! 2 • ^с\ — t2 .

С учетом этого,

BF = b1\ ]/2.

Величину AF находим как высоту сегмента MNAM [3]. Введём обозначение: угол MOF = /?, тогда AF = (D / 2) (1 - cosfi). Из A MOF:

sinfi = t / D. Так как cos j3 = -Jl — sin2 j3 , to

AF = {d -^D2 -t2)l2-

Информация об авторе

Кобченко Сергей Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры теоретической механики и черчения Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И. Иванова, E-mail: teormih@kgsha.ru, (4712) 53-13-33.

О

Рисунок 1 - Схема размещения семян в цилиндрической ячейке с проточкой

С учетом найденных значений ВР и АЕ к1={ь1-(Ь1/с1)-л1с^-{2 +4о2-12 -£>)/2

Провели расчеты по определению смещения второго семени с центром 02 аналогичные расчетам для первого семени

к, = (с2 - (сг / Ъг) • ^7 + -£>)/ 2.

Смещение первого семени в проточку больше чем второго, при прочих равных условиях. Длина ячейки будет максимальной при размещении обоих семян по варианту семени с центром 0Ь Длина ячейки будет минимальной при размещении обоих семян по варианту семени с центром 02. Для произвольного семени с размерами «Ъ», «с» из высеваемой партии семян и смещением к в проточку формула (2) примет вид

Ц = П+2-к =Ъ -

Максимальная фактическая длина Ь1тах ячейки с проточкой

-(а/с)-^с2-I2 +л/£>2-?2

Минимальная фактическая длина Ь1 тт ячейки с проточкой

Ьтш=с ~(с/а)-^а2-Г2 +л/о2-г2 .

Среднее значение длины LJ = (Ь1тах + Ь2 тт ) / 2 ячейки с проточкой

Ц =[а -

При известных размерах семян и О формула (4) позволяет определить фактическую длину ячейки в зависимости от ширины проточки.

Если семена имеют шаровидную форму с параметрами а = Ь = с = с1 то формула (4) примет вид

Ьх=с1- -Г + л/о2 - г ,

где с/— диаметр семени, м.

При неблагоприятных сочетаниях размеров {$тт , ^тах) согласно нашему расчёту превышение фактической длины Ьi ячейки над размером

О может достигать 40%, что способствует заполнению ячейки двумя семенами. На рисунке

2 показан вид зависимости фактической длины Ь; ячейки от ширины проточки и размера семян, построенной по формуле (3) при В = 5,1 мм.

Из формулы (5) следует, что при с1 = О и любой ширине t длина ячейки, определенная с учетом проточки, не будет превышать длины ячейки, обоснованной без учета проточки, Ь = О. При отсутствии проточки и размерах с1 < Д длина ячейки Ь = В. Если, как в нашем случае, проточку из конструкции исключить невозможно, то размер t необходимо снизить до минимума, используя выталкиватель семян минимально возможной толщины. В проточку не должно западать самое мелкое семя. При распределении с1 по нормальному закону, с1 = М ± Зо, где М, о — математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение <1 соответственно. Максимальное значение 1<М- 3-о.

Рисунок 2 - Поверхность отклика фактической длины Ь2 ячейки от ширины

проточки { и размера с! семян

Использование выровненного посевного материала с размерами сі ~ О снизит Ь2 практически до величины Б и отрицательное влияние проточки сведется к минимуму. Выравненность размеров семян можно обеспечить калибровкой семян или их дражированием. Но это требует дополнительных материальных затрат, кроме того, сужение размерного диапазона фракции семян при калибровке приведет к непродуктивному отходу семенного материала.

Более рациональный путь - при разработке новых и модернизации имеющихся дисковых высевающих аппаратов с цилиндрическими ячейками и проточкой под выталкиватель, обоснованную длину ячеек, например из условия (1), корректировать в сторону уменьшения на величину 27г.

Выводы. В высевающих аппаратах кольцевая проточка диска под выталкиватель увеличивает фактическую длину ячеек в сравнении с диском без проточки. Увеличение длины может достигать 40%, что способствует заполнению

ячеек двумя семенами и нарушению качества работы. Использование зависимостей (2) - (5) при определении размерных параметров ячеек высевающих дисков с проточкой позволит с высокой точностью адаптировать ячейки к семенам. Это обеспечит их стабильное заполнение одиночными семенами и повысит точности высева.

Список использованных источников

1 Курындин, АВ. Обоснование параметров высевающего диска / А.В. Курындин, А.К. На-наенко // Техника в сельском хозяйстве. - 1999. -№4. -С. 10-12.

2 Бузенков, Г. М. Машины для посева сельскохозяйственных культур / Г. М. Бузенков,

С.А. Ма. - М. : Машиностроение, 1976. - С. 184.

3 Бронштейн, И. И. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. И. Бронштейн, К. А. Семендяев. - 13-е изд. испр. -М. : Наука, 1986.-С. 185.