Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследований... 11
1.1. Агроклиматические особенности подтаёжной зоны Западной Сибири 11
1.2. Агротехнические требования к предпосевной подготовке поля для посева семян многолетних трав 12
1.3. Способы посева многолетних трав 19
1.4. Анализ технических решений по посеву сельскохозяйственных культур 23
1.5. Цель и задачи исследований 32
ГЛАВА 2. Математическое моделирование процесса распределения семян в подсошниковом пространстве 35
2.1. Технологическая схема работы устройства для подпочвенного разбросного посева многолетних бобовых трав 35
2.2. Обоснование исходных данных для моделирования процесса распределения семян 40
2.3. Численное интегрирование уравнений движения 49
2.4. Взаимодействие семян при движении в высевающем устройстве посевной машины 56
2.5. Распределение семян по площади посева 58
ГЛАВА 3. Программа и методика экспериментальных исследований 70
3.1. Программа исследований 70
3.2. Методика проведения лабораторных исследований 70
3.2.1. Методика определения физико - механических свойств семян многолетних бобовых трав 70
3.2.2. Методика определения конструктивных параметров распределителя семян 76
3.2.3. Методика проведения исследований равномерности распределения семян по площади в почвенном канале 84
3.3. Методика проведения лабораторно - полевых исследований 86
3.3.1. Методика определения равномерности распределения растений по площади питания 89
3.3.2. Методика определения глубины заделки семян 90
3.3.3. Методика изучения динамики всходов 91
3.3.4. Методика определения урожайности 92
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований 93
4.1. Лабораторные исследования процесса распределения семян в подсошниковом пространстве 93
4.1.1. Физико-механические свойства семян многолетних бобовых трав 94
4.1.2. Обоснование конструктивных параметров распределителя семян 98
4.1.3. Сопоставление результатов теоретического и экспериментального исследований 105
4.1.4. Процесс распределения семян по площади при посеве в условиях почвенного канала 107
4.2. Результаты лабораторно- полевых исследований 110
4.2.1. Определение равномерности распределения растений по площади питания в полевых условиях 110
4.2.2. Определение равномерности глубины заделки семян экспериментальным сошником 113
4.2.3. Урожайность многолетних бобовых трав в полевых опытах 117
4.2.4. Результаты агротехнической оценки сеялки СН-16
с экспериментальными сошниками 118
ГЛАВА 5. Экономическая эффективность и результаты внедрения 122
5.1. Экономическая эффективность применения серийной сеялки СН -16 с экспериментальными сошниками для посева многолетних бобовых трав на семена 123
5.2. Результаты внедрения 125
Общие выводы 127
Список использованной литературы 129
Приложения 141
- Агротехнические требования к предпосевной подготовке поля для посева семян многолетних трав
- Технологическая схема работы устройства для подпочвенного разбросного посева многолетних бобовых трав
- Методика определения физико - механических свойств семян многолетних бобовых трав
- Физико-механические свойства семян многолетних бобовых трав
Введение к работе
Актуальность темы. Для дальнейшего развития животноводства подтаёжной зоны Западной Сибири первостепенное значение имеет создание прочной кормовой базы. Важная роль в этом отводится расширению площадей под высокобелковые культуры, способных давать высокие урожаи зелёной массы в ранние периоды вегетации, когда испытывается острейший недостаток в кормах. Решающее значение в ликвидации дефицита белковых веществ имеют такие культуры как клевер, люцерна, доля которых в структуре многолетних трав региона в виде чистых и смешанных посевов должна составлять около 70% [105].
Однако выполнение этой задачи осложняется тем, что семеноводство этих культур в регионе неустойчиво. Поэтому важно в сложившихся условиях изыскать и внедрить в производство новые кормовые культуры, которые не только давали бы высокие урожаи зелёного и сухого корма, но и обладали высокой семенной продуктивностью. Одной из таких культур является козлятник восточный (галега), малораспространённое растение для подтаёжной зоны, способное обеспечивать два полноценных укоса с общей продуктивностью 40...50 ц/га кормовых единиц и 8... 10 ц/га сырого протеина [105].
Козлятник восточный (галега)-бобовая культура многостороннего использования. В сравнении с другими бобовыми травами он быстро отрастает и даёт ранний высокопитательный корм, растёт на одном месте более 10 лет, является хорошим азотофиксатором и предшественником. Преимущество козлятника над другими бобовыми травами и в том, что он слабо повреждается вредителями и обладает устойчивой по годам семенной продуктивностью, благодаря чему каждое хозяйство может быстро расширить его посевы. Неустойчивость семеноводства клевера и люцерны в подтаёжной зоне заключается в позднем созревании семян. Семена козлятника восточного созревают уже в конце июля, а максимальное количество, которое можно получить с 1 га, достигает 6...7 ц [105, 107].
Козлятник восточный - перспективная для подтаёжной зоны культура, обладает рядом достоинств, выгодно отличающих его от традиционных, широко распространённых многолетних бобовых трав в регионе. К положительным его качествам прежде всего относится высокая урожайность. В подтаёжной зоне Западной Сибири при условии своевременного первого скашивания козлятник устойчиво формирует отаву укосной спелости. За два укоса урожайность зелёной массы составляет 200...270, сена - 50...70 ц/га [26].
Несмотря на неоспоримые достоинства культуры ряд объективных причин сдерживает рост занятых ею площадей: отсутствие в необходимом количестве семян; возможность возделывания только в условиях устойчивого увлажнения; медленный рост, развитие и слабая конкуренция с сорняками в год посева, в связи с чем предъявляются повышенные требования к равномерному распределению семян по площади питания и качеству их заделки в почву [26, 123].
По утверждению члена-корреспондента РАСХН Н.И. Кашеварова [58] козлятник восточный является одной из перспективных кормовых культур, но технология его возделывания остро нуждается в совершенствовании и даже в разработке.
В технологической системе получения высоких урожаев зелёного и сухого корма и высококачественных семян многолетних трав одной из самых ответственных операций является посев. Существующие посевные машины не в полной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к технологическому процессу распределения и заделки семян указанных культур [11, 12].
Сошниковая группа новых перспективных сеялок должна обеспечивать хороший приток к семенам влаги и свободный доступ кислорода. Исходя из этих требований, рациональная технологическая схема равномерного распределения семян по площади питания и их заделки на требуемую глубину должна быть такой, чтобы семена укладывались не глубже 1...3 см от поверхности на слежавшийся слой почвы, а при невозможности этого -на уплотнённое ложе дна борозды. Сбоку семена должны заделываться влажным нижним слоем почвы для объёмного контакта, а сверху покрываться мульчирующим слоем почвы для свободного доступа кислорода и воздушно-теплового обмена [74].
В производственной практике посев многолетних бобовых трав, производится зернотравяными и специализированными сеялками. Однако качество посева, выполняемого этими посевными машинами, не отвечает предъявляемым агротребованиям. Анализ предшествующих исследований позволяет заключить, что важнейшим резервом повышения кормовой продуктивности и устойчивого семеноводства многолетних трав является внедрение в сельскохозяйственное производство подпочвенного разбросного способа посева, наиболее полно удовлетворяющего агротехническим требованиям, предъявляемым к посеву многолетних бобовых трав. Преимущество данного способа перед другими неоспоримо, так как свет, питательные вещества и вода, оказывающие преобладающее влияние на рост и развитие растений, распределяются между ними более равномерно, чем при других способах посева, и практически исключается конкурентная борьба внутри вида, что обеспечивает более полную реализацию генетического потенциала единичного растения.
Несмотря на все преимущества подпочвенные разбросные посевные машины к настоящему времени не получили широкого распространения из-за ряда недостатков конструктивного и технологического характера, основным из которых является способность сошников к залипанню и сгруживанию почвы, неудовлетворительная равномерность распределения семян по площади питания и глубине их заделки. Эти обстоятельства обуславливают важность и необходимость совершенствования сошников и
8 распределителей семян для подпочвенного разбросного посева с целью повышения устойчивости их взаимодействия с почвой, а также улучшения равномерности распределения семян по площади питания и глубине заделки.
Цель работы -повышение эффективности процесса посева путём совершенствования сошниковой группы подпочвенных разбросных машин и обоснование основных конструктивных параметров и режимов её работы.
Объект исследования-процесс подпочвенного разбросного посева семян многолетних бобовых трав.
Предмет исследования -определение взаимосвязей и взаимозависимостей взаимодействия семян трав с рабочими органами высевающей системы посевной машины и почвы.
Научная новизна работы заключается в установлении связей и зависимостей движения единичного зерна, позволяющих представить общую схему движения потока семян в высевающем устройстве посевной машины и определении координат их размещения на почве. Проведённые теоретические и экспериментальные исследования по изысканию рациональных параметров распределителя семян позволили разработать математический аппарат для их оптимизации. Разработанная программа для ЭВМ позволяет обоснованно определять конструктивные и установочные параметры распределительных устройств сошниковой группы и влияние их на качественные показатели посева многолетних бобовых трав.
На защиту выносятся: - результаты теоретических и экспериментальных исследований режимов работы сеялки, оборудованной устройством для подпочвенного разбросного посева многолетних бобовых трав в зависимости от формы, размеров и координат установки распределителя семян; - конструктивно-технологическая схема устройства для подпочвенного разбросного посева бобовых трав.
Практическая значимость. В результате проведенных исследований разработано устройство, обеспечивающее равномерно-распределённый по
9 площади питания рассев семенного материала на заданную глубину, что способствует повышению урожайности семян на 25...30%. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями для разработки новых рабочих органов посевных машин.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях ОмГАУ, СибНИИСХ (2001, 2002, 2003г), на 5-й Международной научно-практической конференции «Научное обеспечение АПК Сибири, Монголии, Казахстана, Беларуси и Башкортостана» (Абакан, 10-12 июня 2002г).
Материалы диссертационной работы рассмотрены на расширенном заседании секции механизации почвообрабатывающих и посевных машин СИбИМЭ 23.10.02 г и на заседании секции механизации ЦНО Омской области 04.11.02 г.
Работа выполнена в период 1998-2003гг в Омском государственном аграрном университете на кафедре «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства» в соответствии с планами НИР ОмГАУ на 1999-2004 гг. в рамках государственной темы № 01200002130 «Совершенствование технологических процессов зональных сельхозмашин, повышение их агроэкологической эффективности», а также в отделе механизации СибНИИСХ в соответствии с государственным тематическим планом работ СибНИИСХоза по теме 05.04. «Разработать методы построения системы механизированных технологий и техники для качественного выполнения полевых операций селекционно - опытного дела»
Внедрение. Переоборудованная серийная сеялка СН-16 с экспериментальными сошниками в 2000 году прошла приёмочные испытания на Тарской СХОС СибНИИСХ. На полях ОПХ им. Фрунзе и Тарской СХОС используются переоборудованные сеялки для подпочвенного разбросного посева многолетних бобовых трав, с помощью которых
10 ежегодно засевается до 70 га. РТП «Тарское» ежегодно изготавливает комплекты сошников для переоборудования серийных сеялок.
Публикации. По теме диссертации опубликовано шесть научных статей и получено два авторских свидетельства.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений.
Содержание работы изложено на 169 страницах, включает 11 таблиц, 51 рисунок и 10 приложений на 30 страницах. Список использованной литературы включает 130 наименований, в том числе 3 иностранных источника.
В проведении исследований по теме диссертационной работы автору оказывали помощь заведующий отделом механизации СибНИИСХ ведущий научный сотрудник А.А. Кем, к.т.н. И.Д. Кобяков, к.т.н. Е.М. Михальцов.
В проработке главы 2 «Математическое моделирование процесса распределения семян в подсошниковом пространстве» методическую и консультационную помощь автору оказывал канд. физ.-мат. наук В.И. Явушкин.
Всем им автор выражает благодарность и глубокую признательность.
Агротехнические требования к предпосевной подготовке поля для посева семян многолетних трав
Своевременная подготовка поля под посев многолетних трав с соблюдением агротехнических требований является непременным условием для последующей равномерной заделки семян на заданную глубину и появления всходов [54]. Согласно ГОСТ [34]: - поверхностный слой почвы поля, подготовленный под посев, должен быть выровнен и разрыхлён в соответствии с агротехническими указаниями для соответствующей зоны; - почва в слое глубины заделки должна быть мелкокомковатой: весовое содержание комьев почвы размером от 1 до 10 мм должно быть не менее 50%; - крупные камни и комья размером 30 мм и более не допускаются; - поверхностный слой почвы не должен иметь скопление сорняков, пожнивных и соломистых остатков, превышающих по размерам установочную глубину заделки семян; - высота гребней и глубина борозд не должна превышать 20 мм; - влажность почвы в зоне заделки семян должна быть не более 15...20 % для глубины 0...5 см и 18...30% для глубины 5... 10 см. Под посевы многолетних трав следует отводить плодородные, хорошо выровненные участки [2]. Основная обработка почвы в подтаёжной зоне - зяблевая вспашка на глубину 25...30 см. На почвах с меньшим гумусовым слоем - на полную глубину пахотного горизонта.
Закрытие влаги весной на отвальной зяби осуществляют зубовыми боронами в два следа поперёк вспашки по мере поспевания почвы. Перед посевом проводится культивация с боронованием, после неё верхний слой почвы, в который заделываются семена, становится рыхлым, мелкокомковатым.
Для хорошего контакта семян с почвой и подтягивания к ним влаги осуществляется предпосевное и послепосевное прикатывание. Целесообразно использовать перед посевом многолетних трав комбинированные агрегаты РВК -3, ВРШ-5.5, производящие за один проход рыхление, выравнивание и прикатывание почвы. Некачественная подготовка почвы не позволяет провести высококачественно посев, что отрицательно влияет на рост и развитие растений, усложняет уход и использование ФАР травостоем многолетних трав [105].
На основании обобщения исследований, проведённых в разных почвенно-климатических зонах Западной Сибири, установлено, что рекомендуются ранневесенние посевы при наступлении физической спелости почвы и прогревания её на глубине до 6-7 С [26]. В среднем эти сроки в подтаёжной зоне приходятся на 25...30 мая. При посеве в июне клевер, козлятник и другие многолетние травы сильно ослабевают в зимний период, а посевы июльских сроков, как правило, вымерзают [26].
Обеспечение равномерной заделки семян многолетних трав на глубину не более 3-х см является важным фактором, влияющим на густоту всходов. Глубина заделки в первую очередь обусловлена энергией прорастания семян высеваемой культуры, их размером, механическим составом почвы, её влажностью и сроками посева [32].
Семена различных культур многолетних трав отличаются по своим размерам и запасу питательных веществ. Так семена люцерны, козлятника, клевера, донника имеют меньшие размеры, чем семена эспарцета, костреца безостого и, как следствие, меньший запас питательных веществ, которых зачастую не достаёт для полных всходов. Глубокая заделка семян таких культур приводит к изреженным всходам, и даже взошедшие слабые растения нередко подвергаются губительному воздействию почвенной корки и затенению [123].
Слишком большое заглубление семян наряду со снижением всхожести ведёт к увеличению времени появления всходов [3]. А также, по утверждению академика РАСХН А.Н. Власенко [25], глубина заделки семян очень сильно влияет на развитие корневых гнилий растений, которые пагубно влияют на урожайность и качество конечного продукта: чем меньше глубина заделки семян, тем меньше подверженность растений заражению корневыми гнилями и выше качество продукции. В таблице 1.1. представлена зависимость всхожести семян многолетних бобовых трав от глубины заделки в условиях достаточной влажности подтаёжной зоны Западной Сибири. Данные таблицы 1.1 показывают, что оптимальной глубиной посева семян трав в условиях достаточного увлажнения можно считать для люцерны, козлятника восточного и донника белого -1...3 см; для клевера красного -1...2 см. В то же время, если не ожидается выпадение осадков, глубина заделки должна быть достаточной, чтобы семена трав попали во влажную почву. Не рекомендуется производить посев семян разбросным способом на поверхность поля, т.к. семена трав без заделки не дают практически всходов и погибают [107, 108,113, 117]. Вопросы пищевого режима растений освещены в работах ряда авторов: Н.Н. Ульриха [114], И.С. Шатилова [118], И.И. Синягина [101], Г.М. Бузенкова [21], С.А. Ма [74] и др.
Технологическая схема работы устройства для подпочвенного разбросного посева многолетних бобовых трав
Обзор патентной и специальной литературы и наши исследования позволяют изыскать наиболее рациональный способ посева многолетних бобовых трав [49].
В целях обеспечения выполнения технологического процесса посева семян трав разработана конструктивно- технологическая схема устройства для подпочвенного разбросного посева, которая обеспечивает равномерное распределение семян по площади питания на заданную глубину их заделки [96, 97]. Сущность способа состоит в следующем: - почва, подготовленная под посев, прикатывается; - снимается верхний сухой слой почвы; - посев многолетних трав осуществляется равномерно по площади питания; - высеянные семена перемешиваются с влажным слоем почвы; - снятый верхний слой почвы сбрасывается в борозду на необходимую величину. Конструктивно-технологическая схема устройства для подпочвенного разбросного посева многолетних бобовых трав представлена на рис. 2.1. Устройство для разбросного подпочвенного посева многолетних бобовых трав содержит разгортач 1, стрельчатую лапу 2 с двумя щитками, в подлаповом пространстве установлен распределитель 3 с отверстиями на боковых сторонах. К стойке стрельчатой лапы шарнирно закреплены пружинные пальцы-боронки 4, за которыми установлены два загортача 5 по обе стороны борозды.
Это устройство работает следующим образом. При движении по полю разгортач 1 снимает верхний слой почвы, сдвигая в стороны. Стрельчатая лапа 2, идущая следом, скользит по дну открытой борозды, образуя необходимое пространство для целенаправленного распределения семян по площади. Семена высеваемой культуры падают на распределитель 3 и через отверстия в боковых поверхностях параболических крыльев распределяются по засеваемой площади. Определённая часть семян, отражаясь от распределителя, засевает боковые части дна борозды. Идущие следом пружинные пальцы-боронки 4 частично заделывают семена в борозде влажным слоем почвы не глубже чем на 1 см. Почва снятая разгортачом 1 сбрасывается загортачами 5 в борозду на необходимую величину, обеспечивая этим одинаковую глубину заделки семян.
Испытания показали, что применение предлагаемого технического решения позволяет осуществлять посев мелкосеменных культур на сухой почве во влажный её слой с качественной заделкой на необходимую глубину 1...3 см и на всю ширину захвата стрельчатой лапы, что способствует повышению урожайности на 25 ...30% за счёт равномерного прорастания семян и появления дружных всходов.
Качество выполнения всех упомянутых функций устройством зависит от правильности выбора его параметров.
Основные параметры устройства для разбросного посева, выполненного в виде стойки-семяпровода и стрельчатой лапы, выбираем, исходя из рекомендаций предыдущих исследователей.
Для того чтобы сходящая с поверхности стрельчатой лапы почва более равномерно распределялась над семенами за стойкой, выбираем стойку-семяпровод прямоугольного сечения с наральником, у которого заострённое ребро. Для исключения раскатывания семян по дну борозды выбираем угол наклона стойки-семяпровода в сторону противоположную направлению движения. Так, для предотвращения обволакивания лапы растительные остатки должны перемещаться по крылу лапы к периферии и сбрасываться с неё. Наименьшее накопление растительных остатков на крыльях лапы, достигается при углах установки лезвия к направлению движения равных , а оптимальным углом раствора лапы 2 / является угол в 60.. .65 [ПО].В нашем случае выбираем стрельчатую лапу с углом /? = 28 , с углом раствора 2у = 65 шириной захвата 220 мм. Высоту подсошникового пространства в соответствии с рекомендациями принимаем /г = 45 мм [37]. По рекомендациям Ф.В. Грищенко для предупреждения забивания подсошникового пространства растительными остатками распределитель семян устанавливается под лапой с таким расчётом, чтобы нижняя часть его была приподнята под опорной поверхностью лапы на высоту 15.. .20 мм. Стрельчатая лапа представляет собой равнобедренный треугольник, ось симметрии которого лежит в продольной плоскости. Ширина лапы по наружным кромкам составляет 220 мм. Ширина подсошникового пространства, на которой теоретически могут быть распределены семена, может быть найдена по формуле: где В - конструктивная ширина захвата лапы, мм; в - толщина зерновки, мм; Р - угол постановки лезвия ко дну борозды, . Угол наклона стойки-семяпровода к вертикали принимаем ср = 14 [39]. Кроме того, необходимо отметить, что качество равномерности распределения семян по максимальной ширине захвата будет зависеть от координат выходного обреза стойки-семяпровода. Если бы семена распределились ближе к носку стрельчатой лапы, то ширина разброса была бы минимальной. Поэтому в конструкции устройства для разбросного посева закрепление стойки-семяпровода на стрельчатой лапе проводилось в задней части подсошникового пространства [81].
Методика определения физико - механических свойств семян многолетних бобовых трав
Задачей изучения физико-механических свойств семян является получениє экспериментальных данных с целью обоснованного выбора параметров рабочих органов сошниковой группы посевных машин. В отечественной и зарубежной литературе описано значительное количество методик по определению физико-механических свойств семян различных сельскохозяйственных культур [12, 115, 116] и отражена значимость их при определении параметров и режимов работы рабочих органов и их элементов при проектировании посевных машин.
В процессе высева семян и при их взаимодействии с поверхностями рабочих органов высевающего устройства посевной машины, форма и размеры семян значительно влияют на характер истечения их из отверстия семенного ящика, траектории движения в семяпроводе, распределение на дне борозды после столкновения с плоскостями распределителя. В настоящее время выделены основные формы семян, характеризующиеся определённым отношением линейных размеров [81, 98]. Классификация форм семян представлена в приложении 5.
Вместе с тем необходимо отметить различие формы, размеров, массы, которые наблюдаются у семян одного сорта и тем более различных культур. Эти различия в конечном итоге обуславливают значительные изменения характера распределения семян в процессе действия рабочего органа посевной машины с семенами одной культуры, и особенно различных культур. Поэтому важно знать, каким образом форма, размеры и масса семян будут влиять на качество работы сошниковой группы посевной машины. В наших исследованиях изучение физико-механических свойств семян проводилось по сортам таких многолетних бобовых трав, как козлятник восточный сорт «Горноалтайский-87»; клевер красный сорт «Тарский»; люцерна сорт «Омская-7»; донник белый сорт «Медет», которые являются базовыми в кормопроизводстве. Все семена для определения средних размеров и физико-механических свойств были взяты из семеноводческих фондов Тарской сельскохозяйственной опытной станции урожая 1999-2000 годов. При отборе навесок семян для исследований применялся метод отбора проб по ГОСТ 13586.3 [35, 36].
Для определения основных размеров зерновок различных культур применялся микроскоп стереоскопический МБС-10М, позволивший проводить замеры с точностью до 0,01 мм. Для оценки линейных размеров или площадей участков объектов следует в одну из окулярных трубок прибора вставить окуляр 8 х со шкалой. Механизмом диоптрийной наводки окуляра можно добиться резкого видения шкалы. Затем поворот рукояток механизма фокусирует резкое изображение объекта. В переводной таблице паспорта АЦ 3.850.005 РЭ указано, какой величине объекта соответствует одно деление шкалы при всех увеличениях микроскопа. Чтобы определить размеры объекта, достаточно подсчитать число делений шкалы, которое укладывается в измеряемом участке объекта, и умножить его на число, указанное в переводной таблице, соответствующее тому увеличению микроскопа, при котором производились измерения. Общий вид микроскопа представлен на рис. 3.1. По всем трём размерам (длине, ширине, толщине) измерялись по 100 семян, такая повторность обеспечила получение результатов, ошибка которых не превышает 1, 5% . Для определения коэффициента трения покоя использовался прибор, схема которого приведена на рис 3.2. Методика постановки эксперимента заключалось в следующем. Лимб угломера прибора устанавливался на нулевую отметку, после этого положение плоскости, имеющей возможность плавно перемещаться, изменяя при этом угол наклона, выравнивалась по уровню в горизонтальной плоскости при помощи регулировочных пластин, подкладываемых под опорную площадку прибора. Затем на верхнюю площадку закреплялся образец материала, коэффициент трения по которому необходимо было определить. В нашем случае для определения коэффициента трения покоя семян были использованы следующие материалы: сталь листовая, резина техническая, органическое стекло, алюминий. На него устанавливалась рамка, и в неё засыпался исследуемый образец, затем рамка приподнималась таким образом, чтобы её нижний край не касался поверхности подстилающего материала и в то же время семена не должны высыпаться из образовавшегося зазора. Посредством вращения рукоятки прибора угол наклона верхней плоскости, на которой установлены образцы подстилающего и исследуемого материалов, плавно увеличивался. В момент начала движения рамки с семенами по наклонной плоскости вращение рукоятки прекращалось и снимались показания угломера. Опыт с каждым из перечисленных подстилающих материалов и исследуемых образцов для достижения запланированной точности опыта выполнялся в пятикратной повторности [22]. Такая повторность проведения опыта обеспечила получение результатов, ошибка которых в нашем случае не превышает 3%. Масса семян определялась на электрических весах типа «Ьавог LB- 802» с пределом измерений 0...500 мг и точностью ±0,002 мг. Для каждого сорта отсчитывалось по 5 х 1000 шт семян и после взвешивания в 3-х кратной повторности находилось среднее значение. При относительном перемещении частиц семенного материала возникает трение между отдельными семенами. Сопротивление трению в слое принято оценивать углом естественного откоса, который определялся при помощи прибора, представляющего собой прямоугольную ёмкость (рис. 3.3) изготовленную из органического стекла с размерами 300 х 270 х 200. В днище ящика имеется прорезь, перекрываемая задвижкой. Ящик устанавливается горизонтально и заполняется семенами, затем выдвигается задвижка и материал высыпается через прорезь на горизонтальную поверхность, образуя конус с углом естественного откоса.
Физико-механические свойства семян многолетних бобовых трав
Для определения оптимальных параметров распределителя семян на стадии лабораторных исследований применялась теория планирования эксперимента. С этой целью по результатам классического эксперимента была выделена область варьирования трёх факторов: ширина распределителя Хь высота распределителя х2 и количество отверстий (прорезей) на поверхности распределителя х3. При выборе значений параметров распределителя руководствуемся следующими соображениями: поскольку величина равномерности распределения при количестве отверстий С=2 и С=6 достигает наименьших значений, то в планируемом эксперименте будут приняты к рассмотрению количество отверстий С—3...5. Фактор «ширина распределителя» варьируем в пределах [/=73...77 мм, так как в этом диапазоне наблюдаются максимумы равномерности распределения. Для фактора «высота распределителя» выбран диапазон варьирования Н=11... 15 мм, так как при этих значениях наблюдается наилучшая равномерность распределения, а при значениях высоты распределителя выше 15 мм наблюдается нарастание количества соударений движущихся семян о свод стрельчатой лапы, что в конечном итоге отрицательно влияет на равномерность распределения семян по площади и на их ширину рассева.
Для описания зависимостей равномерности распределения семян принят симметричный композиционный ортогональный план с тремя факторами. Данный тип плана выбран по той причине, что при выполнении условия ортогональности коэффициенты уравнения регрессии рассчитываются независимо друг от друга и при отбраковке статистически незначимых пересчёт остальных не требуется. Эффект композиционности плана позволяет вначале получить линейную модель процесса, а в случае её неадекватности достроить до более сложной модели второго порядка. С целью получения адекватной модели было принято дополнить реализованную матрицу планирования 2 звёздными точками а = 2 и выполнить опыт в центре плана, совершив таким образом композиционный переход к плану второго порядка [85]. После реализации эксперимента и обработки данных по определению влияния параметров распределителя на равномерность распределения семян по площади получено уравнение регрессии:
Данное уравнение содержит десять коэффициентов из десяти возможных. Проверка гипотезы об адекватности математической модели (4.1) проводилась по критерию Фишера. По результатам проверки модель признана адекватной Fma6n = 5,70 расч =2,84. Анализируя модель процесса по коэффициентам регрессии, можно сделать предварительные выводы: 1. Наиболее значимым является коэффициент х2; показывающий влияние высоты распределителя на равномерность распределения семян по площади. Причём её увеличение ведёт к ухудшению распределения. Совместное воздействие высоты и количества отверстий на распределителе х2 х 3 также ухудшает качество распределения. 2. Влияние линейного фактора х3 и смешанного xi х 3 говорят о том, что качественный показатель прямо пропорционален их величинам. 3. Ширина распределителя х\ в меньшей мере влияет на равномерность распределения, однако при совместном действии с высотой xi х2 наблюдается значительное воздействие этих факторов на качество распределения. Отри цательный знак перед xi х2 указывает на ухудшение работы распределителя. 4. Квадратичные коэффициенты Xi , х2 , х3 присутствуют в уравнении, то есть являются статистически значимыми, поэтому поверхности отклика должны описываться кривыми второго порядка. Отрицательные знаки перед всеми тремя коэффициентами говорят о выпуклости кривых, описывающих зависимости отклика от соответствующих факторов. При переводе коэффициентов из кодированных в натуральные, получено уравнение регрессии вида: Результаты вычисления равномерности распределения семян по площади приведены в таблице приложения 7. По этим данным построены поверхности отклика-зависимости равномерности распределения от параметров распределительного устройства (ширины U, высоты Н) при фиксированных значениях количества отверстий С. Поверхность отклика приведена на рисунках 4.9.- 4.11. При анализе поверхностей отклика видно, что рациональными параметрами распределителя семян, при которых достигается наилучшее их распределение по площади являются: ширина распределителя /=75 мм, высота//=13 мм, количество отверстий С= 4. По результатам лабораторных исследований изготовлен распределитель семян, установленный в подсошниковом пространстве посевной машины на которой проводили лабораторно-полевые исследования.
