Введение
Актуальной задачей для сельхозпроизводителей по-прежнему остается получение высоких урожаев с одновременным снижением затрат на производство продукции. В связи с этим при производстве лука является актуальной разработка высевающих аппаратов, позволяющих повысить равномерность распределения семян в рядке по глубине их заделки в почву.
В настоящее время для посева семян мелкосеменных культур, в том числе семян лука (чернушки) на репку, применяются сеялки с механическим и пневматическим приводом высевающих аппаратов. Однако высевающие аппараты этих сеялок осуществляют порционный высев семян, вследствие чего посевы получаются неравномерными – с загущением или разряжением растений в рядке. Это приводит к снижению урожайности [1, 2, 3].
Для устранения такого рода недостатков в Пензенской ГСХА была изготовлена экспериментальная сеялка на базе посевных секций сеялки типа ССТ-12В с разработанными ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с цилиндрами на упругодеформируемом кольце (рис. 1).
Рис. 1. Схема сеялки для высева семян лука: 1 – маркер; 2 – навесное устройство;
3 – механизм параллелограмный; 4 – колесо опорно-приводное;
5 – колесо опорное; 6 –рама; 7 и 11– редукторы; 8 – секция заднего ряда;
9 – прикатывающее колесо; 10 – шлейф; 12 – секция переднего ряда
Сеялка имеет сварную раму 6, состоящую из переднего и заднего брусьев. На переднем брусе шарнирно закреплены три высевающих секции 12 на расстоянии 30 см друг от друга, на заднем брусе закреплены еще две секции 8. Секции переднего и заднего рядов расположены относительно друг друга в шахматном порядке. Передача вращения на высевающие аппараты осуществляется от опорно-приводных колес 4, размещенных на заднем брусе сеялки. Высевающие диски переднего ряда секций приводятся во вращение цепной передачей от правого редуктора 7, а высевающие диски заднего ряда секций - цепной передачей от левого редуктора 11. Норма высева регулируется изменением передаточного числа цепных редукторов 7 и 11. Для обеспечения прямолинейности движения посевного агрегата и выдерживания одинаковых размеров стыковых междурядий сеялка оснащена двумя маркерами 1.
Высевающий аппарат содержит бункер, ролик-отражатель, вертикально установленный в корпусе ячеистый составной высевающий диск с боковыми кольцевыми проточками, в которых установлено сплошное упруго деформируемое кольцо, по центру наружной поверхности которого расположены полые, тонкостенные цилиндры, верхние основания которых представляют собой часть сферы, обращенной выпуклостью к оси вращения высевающего диска. Горизонтальная ось вращения ролика-отражателя лежит в плоскости, проходящей через ось вращения высевающего диска и отклоненной от вертикальной плоскости, проведенной через ось вращения высевающего диска на угол 20…30 градусов в направлении его вращения. Поверхность ролика-отражателя покрыта слоем эластичного фрикционного материала и касается наружной поверхности высевающего диска. Корпус имеет окно, начало и конец, которые находятся на линиях, одинаково удаленных от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения высевающего диска.
Лабораторно-полевые испытания сеялки с высевающим аппаратом с цилиндрами на упругодеформируемом кольце проводились согласно отраслевому стандарту ОСТ 10.5.1-2000 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины посевные. Методы оценки функциональных показателей» [4] на полях ИП КФХ Минеев А. В. Калачевского района Волгоградской области в 2012 году с целью обоснования возможности применения высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце, а также уточнения его конструктивных и режимных параметров в полевых условиях. В качестве семенного материала использовались семена лука чернушки «Халцедон» с нормой высева 12 кг/га.
Для посева был выбран ровный однородный участок, на котором в 3-х местах в дни проведения опытов на глубине 0–5, 5–10 и 10–15 см определялись влажность почвы и ее твердость общепринятыми способами по ГОСТ 28268-89 и ГОСТ 28168-89. Установлено, что средняя влажность в слое 0...5 см составляла 15,1 %, в слое 5...10 см – 21,9 %, а в слое 10...15 см – 25,3 %. При этом средняя твёрдость почвы в тех же слоях составляла 0,18, 0,47 и 0,95 МПа соответственно.
Почва была подготовлена под посев по сложившейся в хозяйстве технологии: после боронования и шлейфования была проведена комбинированная операция по внесению почвенных гербицидов и предпосевной обработке культиватором с прутковыми каточками. Глубина обработки почвы была принята равной глубине заделки семян. Почва на участке –среднесуглинистый чернозем.
Для сравнения, на экспериментальном участке проводили посев сеялкой СО – 4,2, тем же семенным материалом.
Для изучения влияния скорости посевного агрегата на равномерность распределения семян лука по длине рядка и глубине заделки скорость испытуемой сеялки изменялась в пределах от 4 до 9 км/ч. Фактическую (рабочую) скорость агрегата определяли по длине учетной делянки с учетом времени ее прохождения.
При определении оптимального значения жесткости материала полых тонкостенных цилиндров остальные факторы (скорость движения агрегата, окружная скорость высевающего диска) оставались постоянными, равными оптимальным значениям, полученными в результате проведения лабораторных исследований. При нахождении оптимального значения скорости движения агрегата и скорости высевающего диска постоянно оставались, соответственно такие параметры, как (с и Vд) и (с и Vс).
Результаты лабораторно-полевых исследований обрабатывались на ПЭВМ с помощью прикладной программы "STATISTIKAVersion 6.0" [5].
По результатам обработки полученных данных, строили графики зависимостей равномерности распределения семян лука в рядке от жесткости материала полых тонкостенных цилиндров, скорости движения агрегата, окружной скорости высевающего диска, скорости ролика [6].
Корреляционная связь между величиной показателя равномерности распределения семян лука в рядке (ν, %) и жесткости материала полых тонкостенных цилиндров упругодеформируемого кольца (с) выражается уравнением параболической функции:
ν = -70,98 с 2 + 245,6 с - 129,1 (1)
При этом индекс корреляции R²=0,98.
По полученным данным и уравнению (1) строим график зависимости между величиной показателя распределения семян в рядке (ν, %) и жесткости материала полых тонкостенных цилиндров упругодеформируемого кольца (с) (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке (ν, %) и жесткостью резинки (с)
На основании графической зависимости (рис. 2) между величиной показателя равномерности распределения семян в рядке (ν, %) и жесткости материала полых тонкостенных цилиндров упругодеформируемого кольца (с) можно сделать вывод, что при жёсткости резинки 1,6…1,8 Н/м равномерность распределения семян в рядке составит 83…84 %.
Корреляционная связь между равномерностью распределения семян в рядке (ν, %) и скоростью высевающего диска (Vд) выражается уравнением параболической функции:
ν(Vд) = -1408,Vд 2 + 851,2Vд - 42,46 (2)
при этом индекс корреляции R² = 0,994.
По полученным данным и уравнению (2), строим график зависимости между величиной показателя распределения семян в рядке (ν, %) и окружной скоростью высевающего диска (Vд) (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке (ν, %) и окружной скоростью высевающего диска (Vд)
На основании графической зависимости (рис. 3) между величиной показателя равномерности распределения семян в рядке (ν, %) и окружной скоростью высевающего диска (Vд) можно сделать вывод, что при скорости высевающего диска 0,28…0,31 м/с равномерность распределения семян в рядке составит 86…87 %.
Корреляционная связь между равномерностью распределения семян в рядке (ν, %) и поступательной скоростью агрегата (Vд) выражается уравнением параболической функции:
ν(Vа) = -17,06 Vа 2 + 67,94 Vа + 18,49 (3)
при этом индекс корреляции R² = 0,994.
По полученным данным и уравнению (4) строим график зависимости между величиной показателя равномерности распределения семян в рядке (ν, %) и скоростью агрегата (рис. 4).
Рис. 4. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке (ν, %) и поступательной скоростью агрегата (Vа)
На основании графической зависимости (рис. 4) между величиной показателя равномерности распределения семян в рядке (ν, %) и поступательной скоростью агрегата (Vа) можно сделать вывод, что при скорости агрегата 1,7…2,0 м/с равномерность распределения семян в рядке составит 84…86 %.
Корреляционная связь между равномерностью распределения семян по глубине (ν1, %) и поступательной скоростью агрегата (Vа) выражается уравнением параболической функции:
ν1 (Vс) = -23,41 Vа 2 + 78,96 Vа + 17,17 (4)
при этом индекс корреляции R² = 0,979.
По полученным данным и уравнению (4) строим график зависимости между величиной показателя равномерности распределения семян в рядке (ν1, %) и скоростью агрегата (рис. 5).
Рис. 5. Зависимость между величиной показателя распределения семян в рядке (ν1, %) и поступательной скоростью агрегата (Vа)
На основании графической зависимости (рис. 5) между величиной показателя равномерности распределения семян по глубине (ν1, %) и поступательной скоростью агрегата (Vа) можно сделать вывод, что при скорости агрегата 1,7…1.8 м/с равномерность распределения семян в рядке составит 84…85 %.
Как показывали полевые испытания, наилучшие значения равномерности распределения семян лука получили при скорости движения агрегата (Vа) до 6 км/ч. Большее значение приводит к нарушению технологического процесса высева семян.
Производственные испытания проводились в сравнении базовой сеялки СО-4,2 с экспериментальной сеялкой с новыми высевающими аппаратами. Как показали результаты этих испытаний, экспериментальная сеялка устойчиво выполняет технологический процесс посева семян лука в диапазоне скоростей до 6 км/ч. Отклонение от фактической нормы высева у сеялки СО-4,2 составило 13 %, а у экспериментальной – не более 2,9 %, что соответствует агротехническим требованиям к посевным машинам. Равномерность распределения семян в рядке у серийно выпускаемой сеялки СО-4,2 составляет 45 %, а у экспериментальной – 82 %.
Таким образом, в ходе проведения лабораторно-полевых исследований нами были подвержены результаты лабораторных исследований и определены основные качественные показатели работы сеялки сячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
Применение экспериментальной сеялки с разработанными высевающими аппаратами для посева семян лука позволит получить прибавку урожая на 21 %.
Рецензенты:
Мачнев В. А., д.т.н., профессор ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА, г. Пенза.
Кшникаткин С. А., д.с.-х.н., профессор ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА, г. Пенза.