Оптимизация конструктивных параметров пневматического сошника для посева проращенных семян бахчевых культур

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.331: 635.61

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПНЕВМАТИЧЕСКОГО СОШНИКА ДЛЯ ПОСЕВА

ПРОРАЩЕННЫХ СЕМЯН БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР

PNEUMATIC SHOVEL FOR MELONS AND GOURDS GERMINATED SEEDS CONSTRUCTIONAL PARAMETERS

OPTIMIZATION

A. H. Цепляев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Е. Т. Русяева, инженер

ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

В. А. Цепляев, кандидат технических наук

Комитет по сельскому хозяйству Администрации Волгоградской области

А. N. Tseplyaev, Е. T. Rusyaeva

Volgograd state agricultural academy

V. A. Tseplyaev

The Agriculture committee of Volgograd Region administration

Разработан пневматический сошник для посева проращенных семян бахчевых культур, который позволяет получать ранние и устойчивые всходы при возделывании в условиях резко континентального климата, а также определены его оптимальные параметры.

Pneumatic shovel for melons and gourds germinated seeds sowing which allows to get early and stable crops at growing in the conditions of harshly continental climate is worked out in the article and also its optimal parameters were defined here.

Ключевые слова: пневматический сошник, проращенные семена, оптимизация параметров, критерии оптимизации.

Key words: pneumatic shovel, germinated seeds, parameters optimization, optimization criteria.

Одной из основных технологических операций при возделывании бахчевых культур является посев, своевременность и качество которого влияет на получение высококачественных всходов.

По нашему мнению, наиболее эффективным приемом, обеспечивающим ранние и дружные всходы, а также получение ранней продукции, является посев проращенными семенами.

В настоящее время посев проращенных семян осуществляется сеялками точного высева с индивидуальным отбором семян ложечками высевающего аппарата с различными семяпроводами [4].

Основным недостатком таких семяпроводов является большое количество повреждений ростков от ударов о стенки семяпровода, а также прилипание семян к нему. Для устранения данных недостатков в лаборатории кафедры «Сельскохозяйственные машины» Волгоградской ГСХА разработан сошник с семяпроводом усовершенствованной конструкции (рис. 1).

Рисунок 1 - Схема сошника для высева проращенных семян бахчевых культур: 1 - бороздообразователь; 2 - уловитель; 3 - семяпровод;

4 - инжектор; 5 - высевающий аппарат Посев осуществляется следующим образом. При движении сеялки по полю бороздообразователь 1 разрезает верхний слой почвы и растительные остатки, образуя бороздку во влажном слое почвы. Семена, подаваемые высевающим аппаратом 5, поступают в уловитель 2 и расширительную камеру семяпровода 3, в которой образуется вакуум за счет работы инжектора 4. Семена, захваченные потоком воздуха, направляются в борозду, образованную сошником и укрываются влажным слоем почвы.

Оптимальные параметры пневматического сошника определялись с использованием планирования эксперимента. Получение оптимальных значений возможно с помощью регрессионной математической модели второго порядка, которая является уравнением, связывающим параметр оптимизации с изучаемыми факторами.

Анализ литературных данных, результатов поисковых опытов, теоретических исследований процесса улавливания семян семяпроводом и облома ростка, позволили выделить три основных управляемых фактора: длина семяпровода Х1, глубина заделки семян Хг и напор воздуха в семяпроводе Хз [1, 3].

С целью сокращения числа опытов нами проводились отсеивающие эксперименты методом случайного баланса, позволяющим исключить из дальнейших исследований незначимые факторы.

Критерием оптимизации в процессе проведения опыта, по которому оценивался процесс, являлся процент пропущенных семян и поврежденных ростков - , %.

Таблица 1 - Уровни и интервалы варьирования факторами

Факторы Условное обозначе- ние Единицы измерения Уровни факторов

верхний уровень основной уровень нижний уровень

+1 0 -1

Д лина семяпровода, Х1 ІС мм 45 40 35

Глубина заделки семян, х2 ь, см 6 4 2

Напор воздуха в семяпроводе, х3 н МПа 0,040 0,035 0,030

Для реализации исследований в области оптимума выбран предельно насыщенный план второго порядка (план Рехтшафнера). Для решения задачи регрессионного анализа использована матрица плана Рехтшафнера для трёхфакторного эксперимента.

На основании экспериментальных данных по предложенной программе на ПЭВМ были рассчитаны коэффициенты регрессии. Значимость этих коэффициентов оценивалась по критерию Стьюдента. Все коэффициенты оказались значимыми. В результате расчётов было получено уравнение регрессии в кодированном виде для семян арбуза сортов Холодок и Кримсон Суит по потерям семян:

П = 2,05 + 0,33х1 - 0,52х2 - 0,35х3 + 0,0\ххх2 - С^ОЗх^ - 0,02х2х3 +

+ 2,51х1 + 2,05х2 + 3,3 5х3

После решения систем уравнений мы получили значения факторов, оптимизирующих величину критерия оптимизации, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Оптимальные значения факторов

Фактор

Х1 - диаметр семя- х2 - приведенный х3 -разряжение

Потери провода, радиус уловителя, воздуха при захвате

мм мм семени, кПа

-0,07 0,13 0,05

21 34 0,8

Примечание: значения в числителе - в кодированном виде, в знаменателе - в раскодированном виде.

При рассмотрении двумерных сечений поверхности отклика по уравнению относительно факторов: диаметр семяпровода (х^, приведенный радиус уловителя (х2), разряжение воздуха при захвате семени (х3) по основному и дополнительному критериям оптимизации, - были решены графически.

Координаты центров поверхностей для потерь находятся в точках: XI = - 0,07; хг = 0,13; хз = 0,05. При этом оптимальное значение потерь Попт = 2,0 %.

Результаты решения графическим методом наложения двумерных сечений представлены на рисунках 2.

Таким образом, с помощью двумерных сечений нами были определены оптимальные значения факторов, наиболее влияющих на процесс улавливания проращенных семян и повреждения ростков (потери), обеспечивающие допустимую по техническим условиям равномерность не ниже 95 %.

*з

Х2

Рисунок 2 - Двумерное сечение ДЛЯ изучения ВЛИЯНИЯ факторов Х2 и хз

Библиографический список

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. Маркова, Е.В. Комбинаторные планы в задачах многофакторного эксперимента / Е.В. Маркова, A.A. Лисенков. - М.: Наука, 1979. - 348 с.

3. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рогцин. - JL: Колос. Ленинградское отделение, 1980. - 168 с.

4. Цепляев, А.Н. Исследование работы модернизированного сошника для высева проращенных семян бахчевых культур/А.Н. Цепляев, Е.Т. Русяева // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2009. -№4(16).-С. 83-88.

E-mail: etrusyaeva@yandex.ru