ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ВЫСЕВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ РАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ

, (11)

где k – коэффициент восстановления скорости зерна после удара.

Зная скорость зерна после удара о поверхность распределителя, можно определить конструктивные параметры воздушной подачи, чтобы добиться равномерного распределения семян, и заданной ширины рассева 2d.

Рассмотрим движение зерна в зоне IV - движение зерна у поверхности почвы.

Математическое ожидание времени вылета одной зерновки равна:

(12)

где - расход зерна, шт/с.

Для обеспечения нужной средней нормы высева семян (N = 350 шт/м2) нужно выбрать значение параметра из следующего соотношения:

, (13)

где 2B - ширина свободного подлапового пространства,

V - скорость движения сеялки, м/с;

N - норма высева, шт/м2.

На основе теоретических исследований по определению расположения семян в зависимости от параметров и режимов работы элементов пневмомеханической высевающей системы была разработана программа написанная на языке Visual Basic.6.0, позволяющая определять равномерность распределения семян по площади питания.

На рисунках 5 - 7. представлены теоретические зависимости равномерности распределения семян по длине Крд и ширине Крш полосы от высоты подвода воздушного потока Н; скорости воздушного потока подающегося в семяпровод с; угла подвода воздушного потока к семяпроводу ; диаметра воздухопровода d.

а. б.

Рисунок 5. Поверхность отклика: Кр = f(Н, с),

= 150; d = 13 мм; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с).

а – вдоль полосы, б - по ширине полосы.

Поверхности отклика зависимости Крд = f(Н, с) и Крш = f(Н, с) показывают, что максимально высокая равномерность по длине полосы Крд достигается при высоте подведения воздушного потока от 50 до 400 мм относительно выходного конца семяпровода в зависимости от изменения скорости воздуха поступающего в семяпровод. Максимальная равномерность по ширине Крш полосы достигается при изменении высоты подвода от 300 до 600 мм.

а. б.

Рисунок 6. Поверхность отклика: Кр = f(d, с),

Н =350 мм; = 150; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с).

а – вдоль полосы, б - по ширине полосы.

При вариации диаметра воздухопровода наблюдаются пиковые области при значениях 13 мм. и диапазоне значений 20…25 мм, достигается максимальная равномерность распределения семян по площади.

а. б.

Рисунок 7. Поверхность отклика: Кр = f(, с),

Н =350 мм; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с); d = 13 мм.

а – вдоль полосы, б - по ширине полосы.

При подведении воздушного потока к семяпроводу под углом = 150 достигается наибольшая равномерность распределения семян как вдоль Крд так и по ширине полосы Крш при любой скорости воздушного потока.

Анализ зависимости равномерности распределения Кр от расхода зерна и скорости движения посевного агрегата при фиксированных значениях остальных рабочих параметров пневмомеханической высевающей системы показал, что изменение расхода зерна и скорость движения агрегата не оказывает существенного влияния на равномерность распределения по длине и ширине полосы рассева.

В результате теоретического исследования движения зерна в условии пневмомеханической подачи теоретически найдены рациональные значения конструктивных параметров: диаметр воздухопровода d =13 мм; угол подвода воздушного потока к семяпроводу =150. Определены диапазоны варьирования конструктивных параметров: высоты подвода воздушного потока относительно оси семяпровода Н от 50 до 600 мм; скорости воздушного потока подающегося в семяпровод (при d=13 мм) с от 21 до 32 м/с. Влияние технологических параметров работы высевающей системы: расход зерна Q и скорость движения агрегата V была рассмотрена при проведении лабораторно-полевых исследованиях.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа, общая и частные методики экспериментальных исследований, с описанием оборудования, применяемого в лабораторных и полевых исследованиях.

Программа исследований предусматривала:

1) изучение процесса движения потока семян в условии пневмомеханической подачи с определением конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи посевного материала;

2) изучение влияния режимов и рабочих параметров пневмомеханической высевающей системы на распределение семян по длине и ширине подсошникового пространства в лабораторных и полевых условиях.

3) проведение сравнительных лабораторно-полевых исследований посевной машины с пневмомеханической высевающей системой.

Обработка полученных результатов осуществлялась на ЭВМ с использованием специализированных статистических программ.

Перед началом лабораторных исследований, с учетом теоретических расчетов был составлен план эксперимента (таблица 1), с помощью которого появляется возможность выявить влияние четырёх факторов на равномерное распределение семян по длине Крд и ширине Крш полосы рассева.

Так как в теоретических расчетах принималась скорость воздушного потока поступающего в семяпровод, то при проведении экспериментальных исследований был сделан перерасчёт на скорость установившегося потока в семяпроводе для принятого значения диаметра воздухопровода d = 13 мм и угла подачи воздушного потока к семяпроводу =15о.

Таблица 1. Уровни варьирования факторов.

Фактор	Высота подведения воздушного потока Н, мм	Скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе С, м/с	Скорость движения агрегата V, км/ч /м/с	Норма высева N, млн. шт/га
Кодированное обозначение	X1	X2	X3	X4
Основной уровень	600	13	5,4/1,5	3,5
Интервал варьирования	250	1	1,8/0,5	1
Верхний уровень	850	14	7,2/2	4,5
Нижний уровень	350	12	3,6/1	2,5
Звёздная точка	1100	15	9/2,5	5,5
Звёздная точка	100	11	1,8/0,5	1,5

Лабораторные исследования проводились на лабораторных установках позволяющих имитировать посев зерновых культур в реальных условиях, таких как: имитационный стенд с движущейся липкой лентой и почвенного канала, для поиска рациональных значений конструктивно-технологических параметров оказывающих влияние на равномерность распределения семян.

Закладка полевых опытов проводилась для определения влияния типа высевающих систем обеспечивающих различные способы посева (рядовой, полосной, разбросной), на урожайность зерновых культур, при разных приемах предпосевной обработки, на полях СибМИС.

Оценка результатов полевых исследований осуществлялась по общепринятой методике ОСТ 10.5.1-2000 «Машины посевные. Программа и методы испытаний».

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представлены основные результаты лабораторных и полевых экспериментов, дан их анализ. Перед началом экспериментальных исследований, был составлен план многофакторного эксперимента.

Лабораторные опыты показали, что наименьшая равномерность достигается при работе серийного сошника сеялки СЗС – 6/12 и составляет 49,27% и 51,59% по длине и ширине полосы соответственно (рисунок 8).

Рисунок 8. График зависимости равномерности распределения семян, по длине и ширине полосы, от способов посева, в условиях почвенного канала:

1 – рядовой посев сошником без распределителя (СЗС – 6/12);

2 – полосной посев сошником с распределителем (контроль);

3 – разбросной посев с вводом пневмоподачи в верхней части семяпровода (эксперимент);

4 – разбросной посев с вводом пневмоподачи в средней части семяпровода (эксперимент);

5 – разбросной посев с вводом пневмоподачи в нижней части семяпровода (эксперимент).

Как видно из графика, посев в условии воздушного потока подведённого в среднюю и нижнюю части семяпровода, позволил получить максимальную равномерность распределения 74-75% и 75-76% по длине и ширине полосы рассева соответственно.

После реализации эксперимента в лабораторных исследованиях и обработки данных, были получены уравнения регрессии:

(14)

(15)

(16)

где Крд – коэффициент равномерности распределения семян вдоль полосы посева, %;

Крш – коэффициент равномерности распределения семян по ширине полосы посева, %;

Н – высота подвода воздушной подачи относительно длины семяпровода, мм;

С – скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе, м/с;

N – нормы высева, млн. шт/га;

V – скорости движения посевного агрегата, м/с;

L – ширина полосы рассева, мм.

На основании уравнений (9, 10) построены поверхности отклика – зависимости равномерности распределения по площади при различных значениях параметров работы пневмомеханической высевающей системы (рисунок 10-11).

а. б.

Рисунок 9. Поверхности отклика: а – Крд = f(C,H), V = 9 км/ч, N = 1,5 млн. шт/га;

б – Крд = f(N, V), С = 15 м/с, Н = 350 мм.

а. б.

Рисунок 10. Поверхности отклика: а – Крд = f(C,H), V = 9 км/ч, N = 3,5 млн. шт/га; б – Крд = f(N, V), С = 15 м/с, Н = 850 мм.

В результате проведённых исследований установлено, что максимальная ширина засеваемой ленты L = 250 – 270 мм при использовании культиваторной лапы 280мм достигается при высоте подвода пневмоподачи Н = 350 мм, относительно выходного конца семяпровода, скорости воздушного потока в семяпроводе С = 15 м/с, скорость движения агрегата V = 7 - 9 км/ч, норме высева N = 3,5 - 5,5 млн. шт/га.

Равномерность по длине Крд и ширине Крш полосы при этом находится в пределах 75 – 78%.

На основании проведённых исследований был изготовлен экспериментальный образец сеялки (рисунок 11), который испытывался на полях СибМИС в тчении двух лет (2007…2008 гг)., Опыты проводились при трёхкратной повторности вариантов.

Рисунок 11. Сеялка с экспериментальной пневмомеханической

высевающей системой.

Результаты полевых опытов, отражающие зависимость равномерности распределения семян по площади питания от способов посева, приведёны на графике рисунка 12.

Рисунок. 12. График зависимости равномерности распределения растений, по длине и ширине полосы, от способов посева: 1 – рядовой посев сошником без распределителя (СЗС – 6/12); 2 – полосной посев сошником с распределителем (контроль); 3 – разбросной посев с пневматической подачей семян в сошник (эксперимент).

Как видно из графика 12 применение пневматической подачи семян в сошник (пневмомеханического высева) позволяет распределить семена с большей равномерностью, чем серийная машина СЗС – 6/12 и контрольный вариант с пассивным распределителем без использования пневмомеханического высева.

Урожайность, после уборки опытных делянок определялась по стандартной методике. Уборка и учет урожая осуществлялся с помощью селекционного комбайна «Сампо-500» оснащенного электронным весовым устройством. Результаты опыта приведены в таблице 2.

Таблица 2. Средняя урожайность пшеницы (т/га) в зависимости от способов посева и предпосевной обработки почвы в ОПХ «Сосновское».

Приём предпосевной обработки		Рядовой посев (СЗС – 6/12)	Полосной посев СКП-2,1 (контроль)	Разбросной посев (эксперимент)
2007г.	СКП – 2,1	1,33	1,27	1,33	НСР05 = 0,05
	БМШ	1,18	1,18	1,3
	Культиватор «Лемкен»	1,1	1,31	1,31
	ЛДГ	1,05	1,13	1,36
	Без обработки (контроль)	0,83	1,22	1,32
	Средняя урожайность	1,1	1,22	1,32
2008 г.	СКП – 2,1	1,09	0,87	1,41	НСР05 = 0,07
	БМШ	0,83	0,83	1,36
	Культиватор «Лемкен»	0,89	0,96	1,06
	ЛДГ	1,07	1,2	1,53
	Без обработки (контроль)	0,69	0,91	0,95
	Средняя урожайность	0,91	0,95	1,26
Средняя урожайностьпо годам		1,01	1,09	1,29