Однако все ранее проведенные исследования по улучшению равномерности распределения семян касались стандартных катушечно-лопастных аппаратов, которые выбрасывают семена узким потоком, ассиметрично относительно оси семяпровода, и поэтому возможности улучшения равномерности распределения семян здесь ограничено.
Более равномерному распределению семян в широких бороздах можно добиться, если длину рабочей части высевающего аппарата сделать равной ширине борозды. Нами был разработан такой высевающий аппарат, на который был получен патент на полезную модель №105116 [1].
Высевающий аппарат (рис. 1) содержит корпус 1 с загрузочным окном 2 и разгрузочным окном 3, вал 4, установленный в подшипниковых узлах, с жестко закрепленными на нем двумя высевающими катушками - лопастной 5 и штифтовой 6 одинакового диаметра, разделенными между собой перегородкой 7, а с торцов снабженные защитными пластинами 8 того же диаметра, предназначенные для предотвращения просыпания материала между высевающими катушками 5, 6 и корпусом 1.
Высевающий аппарат работает следующим образом.
Перед началом работы с помощью перемещения вала 4 устанавливают в корпусе 1 лопастную 5 или штифтовую 6 высевающую катушку, в зависимости от типа высеваемых семян. Вал 4, получающий вращение от приводного колеса сеялки, вращает обе катушки. При этом семена, поступающие из бункера, размещенного сверху высевающего аппарата, через загрузочное окно 2, захватываются лопастями (штифтами) катушки и подводятся к разгрузочному окну 3, из которого попадают в семяпровод (на рисунке не показан).
Данный высевающий аппарат был установлен на лабораторный стенд, на котором и проводились его испытания.
Рис. 1. Универсальный высевающий аппарат
а) вид сверху; б) вид сбоку; 1 - корпус; 2 - загрузочное окно; 3 - разгрузочное окно; 4 - вал; 5 - лопастная высевающая катушка; 6 - штифтовая высевающая катушка; 7 - перегородка; 8 - защитные пластины.
По установленной методике [4] были проведены лабораторные исследования при высеве семян дуба (желудей) и было установлено, как влияет на равномерность распределения семян норма высева, определяемая частотой вращения вала высевающего аппарата, длина рабочей части катушки и скорость движения сеялки. Пределы варьирования указанных показателей следующие: норма высева - от 100 до 200г/пог. м; длина рабочей части катушки - от 6 до 10 см и скорость сеялки - от 1 до 2м/с. Влияние указанных факторов на равномерность распределения семян, выражаемая через коэффициент вариации, представлена в виде зависимости на графиках (рис. 2 - 5). Исследования проводились при верхнем и нижнем высеве семян.
На основе полученных экспериментальных данных были проведены расчеты по определению коэффициента вариации для каждого возможного случая взаимодействия данных трех факторов между собой и составлены графические зависимости, учитывающие: 1) влияние скорости движения сеялки на равномерность распределения семян при различной норме высева; 2) влияние нормы высева на равномерность при различной ширине высевающего окна; 3) влияние скорости движения сеялки на равномерность высева при различной ширине высевающего окна [2,3].
При ширине высевающего окна 6 см, как при верхнем высеве, так и при нижнем, значения коэффициентов вариации оказались достаточно высокими (от 20 до 35 %), что свидетельствует о низкой равномерности распределения семян по дну бороздки, и при разных скоростях сеялки с увеличением нормы высева коэффициент вариации постепенно увеличивается.
При ширине высевающего окна 8 см ситуация наблюдается схожая, но коэффициент вариации колеблется уже в пределах 10 - 29 %, что говорит о лучшем распределении семян. Здесь также наблюдается увеличение коэффициента вариации с увеличением нормы высева, однако при верхнем высеве возрастание идет более резко, чем при нижнем. Также при нижнем высеве наименьший коэффициент вариации наблюдается при максимальной скорости (2м/с) для всех норм высева (10 - 12 %).
Если рассматривать зависимость при ширине окна 10 см, то мы увидим, что именно здесь коэффициент вариации составляет минимальные значения для всех данных параметров (рис. 2). Он колеблется в диапазоне 8 - 14 %. Это свидетельствует о наилучшем распределении семян по дну бороздки.
а) б)
Рис. 2. Влияние скорости движения сеялки на равномерность при различной норме высева при ширине окна 10 см: а) нижний высев; б) верхний высев
Подытоживая все вышесказанное, можно сделать вывод о том, что при увеличении ширины высевающего окна коэффициент вариации уменьшается: с 35 % при 6 см до 8 % при 10 см, а, следовательно, равномерность распределения семян по дну бороздки увеличивается. При этом скорость движения сеялки и норма высева семян оказывают наименьшее влияние на эту зависимость.
Влияние нормы высева на равномерность распределения семян при различной ширине высевающего окна определялась при трех фиксированных скоростях сеялки: 1, 1,5 и 2м/с (рис. 3).
Для нижнего высева (рис. 3, а) при ширине окна 6 и 8 см коэффициент вариации колеблется в диапазоне 22 - 31 % при любой норме высева. Но при ширине окна равным 10 см этот показатель падает до 10 - 14 %.
Немного другая ситуация наблюдается при верхнем высеве (рис.3, б). Здесь высокий коэффициент вариации наблюдается только при ширине высевающего окна - 6 см (34 - 37 %), при 8см этот показатель равен 15 - 27 %, а при 10 см - 11 %.
а) б)
Рис. 3. Влияние нормы высева на равномерность при различной ширине высевающего окна при скорости сеялки 1м/с: а) нижний высев; б) верхний высев
При скорости сеялки 1,5 м/с (рис. 4) наблюдается постепенное уменьшение коэффициента вариации по мере увеличения высевающего окна: при 6 см - 23 - 32 %; при 8см - 12 - 25 %; при 10 см - 9 - 12 %.
а) б)
Рис. 4. Влияние нормы высева на равномерность при различной ширине высевающего окна при скорости сеялки 1,5м/с: а) нижний высев; б) верхний высев
При скорости сеялки 2 м/с коэффициент вариации и для верхнего и для нижнего высева достигает высоких показателей только при ширине окна - 6см (20 - 29 %). Если ширина окна 8 и 10 см, то коэффициент вариации составляет всего лишь 8 - 15 % (рис.5).
а) б)
Рис. 5. Влияние нормы высева на равномерность при различной ширине высевающего окна при скорости сеялки 2м/с: а) нижний высев; б) верхний высев
Проанализировав результаты проведенных испытаний, можно сделать вывод, что на коэффициент вариации оказывает значительное влияние ширина выбросного отверстия высевающего аппарата, при этом для всех случаев она критична при 6 см. При 8 см наилучшие показатели достигаются при верхнем высеве. И оптимальным значением является ширина окна - 10 см, т.к. именно при ней при всех скоростях сеялки и различных нормах высева достигаются наименьшие значения коэффициента вариации (8 - 11 %). Скорость сеялки оказывает меньшее влияние на коэффициент вариации и зависит от способа высева семян. В наименьшей степени влияет норма высева.
Таким образом, в результате проведенных экспериментальных исследований было установлено, что эффективным для крупных лесных семян является посев в строки шириной 10 см. При увеличении длины рабочей части катушки до ширины строки (10), что было выполнено в предложенной конструкции усовершенствованного высевающего аппарата, равномерность распределения семян существенно улучшена - коэффициент вариации распределения семян снижен практически в 3 раза. Поэтому применяемая универсальная сеялка СПП-3Ш может быть модернизирована путем замены стандартного катушечно-лопастного высевающего аппарата на более совершенный - разработанный универсальный высевающий аппарат.
Рецензенты:
- Никулин С.С., д.т.н., профессор, профессор кафедры инженерной экологии и техногенной безопасности ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж.
- Казаров К.Р., д.т.н., профессор, профессор кафедры сельскохозяйственных машин ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ», г. Воронеж.