Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования 13
1.1 Агроклиматические особенности степной и лесостепной зон Западной Сибири 14
1.2. Агротехнические требования к подготовке поля и посеву зерновых культур 15
1.3. Способы посева зерновых культур 21
1.4. Анализ технических решений по посеву сельскохозяйственных культур 23
1.5. Цель и задачи исследований 31
ГЛАВА 2. Теоретическое исследование процесса распределения семян в подсошников ом пространстве при условии пневмомеханической их подачи 33
2.1. Технологическая схема работы устройства для разбросного посева зерновых культур, и выбор исходных параметров 33
2.2. Теоретическое исследование движения зерна, в системе: «семяпровод —распределитель семян - сошник почва» в условии пневмомеханической подачи 39
2.2.1. Свободное движение зерна в семяпроводе 40
2.2.2. Движение зерна в зоне воздушного потока 49
2.2.3. Движение зерна в подлаповом пространстве 54
2.2.4 движение зерна у поверхности земли 60
2.3. Распределение семян по площади посева 64
2.4. Выводы 73
ГЛАВА 3. Программа и методика экспериментальных исследований 74
3.1. Программа исследований 74
3.2. Методика проведения лабораторных исследований 75
3.2.1. Методика определения конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи 67
3.2.2. Методика проведения исследований равномерности распределения посевного материала в почвенном канале 71
3.2.3. Методика проведения планируемого многофакторного эксперимента 73
3.3. Методика проведения лабораторно-полевых исследований 88
3.3.1. Методика определения равномерности распределения растений по площади питания 83
3.3.2. Методика определения глубины заделки семян 85
3.3.3. Методика изучения динамики всходов 86
3.3.4. Методика определения урожайности 86
3.4. Методика проведения сравнительных испытаний серийной и экспериментальной сеялок 95
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований..96
4.1. Лабораторные исследования процесса распределения семян в подсошниковом пространстве под действием воздушного потока 96
4.1.1. Обоснование конструктивных параметров пневмомеханической высевающей системы 96
4.1.2. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований 113
4.1.3. Процесс распределения семян по площади питания 117
4.1.4. Процесс распределения семян по длине и ширине полосы при посеве на имитационном стенде 118
4.1.5. Процесс распределения семян по длине и ширине полосы при посеве в условиях почвенного канала 121
4.2. Результаты лабораторно-полевых исследований 124
4.2.1. Определение равномерности распределения растений по длине и ширине полосы в полевых условиях 125
4.2.2. Определение равномерности глубины заделки семян 128
4.2.3. Зависимость появления всходов от способов посева 130
4.2.4. Зависимость урожайность семян зерновых культур в полевых опытах от способов посева 131
4.2.4. Агротехническая оценка работы усовершенствованного образца посевной машины 133
4.3. Выводы по четвёртой главе 136
ГЛАВА 5 Экономическая эффективность 137
5.1. Условия расчёта 137
5.2. Экономическая эффективность применения экспериментальной посевной машины 138
5.3. Результаты внедрения 143
5.4. Выводы по пятой главе 143
Общие выводы 145
Список использованной литературы 146
Приложения 157
- Агротехнические требования к подготовке поля и посеву зерновых культур
- Технологическая схема работы устройства для разбросного посева зерновых культур, и выбор исходных параметров
- Методика определения конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи
- Обоснование конструктивных параметров пневмомеханической высевающей системы
Введение к работе
В решении проблемы обеспечения продовольственной безопасности региона (страны) зерно и продукты его переработки имеют особую важность, так как оно является продуктом стратегического назначения и главным источником питания населения, а также обеспечения комом с.-х. животных и служит сырьём для промышленности.
Зерновые культуры в мире занимают 35% пашни. Это объясняется тем, что потребность в пище люди удовлетворяют в первую очередь за счёт продуктов переработки зерна. Если учитывать, что на нужды животноводства используется фуражное зерно, то значение зерновых культур значительно возрастает [109]. Западная Сибирь - один из регионов, где пшеница наиболее богата белком [45].
Основным производителем продовольственной пшеницы в Сибири, наряду с Алтайским краем и Новосибирской областью является Омская область. При большом объёме площади для производства зерна, в западной Сибири относительно низкая урожайность. Основной причинной невысокой урожайности является то, что эти площади располагаются в зоне рискованного земледелия с малым количеством осадков и неблагоприятной структурой и составом почв, что обуславливает большую засорённость посевов сорняками, которые в 2-3 раза активнее культурных растений, используют влагу и основные элементы питания [36, 83] - это приводит к- серьёзному недобору урожая.
Наукой и практикой доказано, чтобы получить более высокий урожай, необходимо добиться не максимального количества растений на единице площади, а оптимального по густоте и равномерности размещения растений по площади питания. Из-за неравномерности размещения по посевной площади многие растения оказываются в условиях жесточайшей конкуренции с самых ранних этапов развития. Это приводит к снижению полевой всхожести семян и продуктивности растений [85, 109]. Равномерность распределения семян
зависит от операции посева, а именно от высевающей системы и сошниковой группы посевной машины [18].
Качество распределения, и заделки семян зависит от равномерности их подачи высевающим аппаратом, а также характера их движения в семяпроводе и сошнике [49]. Исходя из агротехнических требований, рациональная технологическая схема равномерного распределения семян по полю и их заделки на требуемую глубину должна быть такой, чтобы семена укладывались не глубже 4-7 см. от поверхности на уплотнённое ложе дна борозды. Сверху семена должны покрываться мульчирующим слоем почвы, для свободного доступа кислорода и воздушно-теплового обмена [64].
В западной Сибири посев зерновых культур производится зернотуковыми и зерновыми — стерневыми сеялками отечественного производства, а также зарубежными посевными агрегатами. Зерновые сеялки имеют различные высевающие системы, которые не в полной мере отвечают предъявляемым агротребованиям к равномерности размещению семян. Основные способы посева, осуществляемые этими сеялками - рядовой и полосной. Исследования, проведённые в СИБНИИСХ, показывают, что из различных способов посева, наибольшая урожайность была получена при разбросном способе посева [90].
Анализ предшествующих исследований, позволяет заключить, что резервом повышения продуктивности возделываемых зерновых культур является применение разбросного или безрядкового способа посева. Такой способ посева позволит наиболее полно удовлетворить агротехнические требования, предъявляемые к размещению семян в почве. Преимущество данного способа перед другими заключается в том, что равномерное распределение растений по площади, обеспечивает равное освещение, питание и увлажнение. При таком способе посева — практически исключается конкурентная борьба внутри вида, что обеспечивает более полную реализацию генетического потенциала каждого растения и делает их более конкурентоспособными, по отношению к сорнякам, снижая общую засорённость посевов и гербицидную нагрузку на ландшафт. В своих выводах по результатам исследований академик ВАСХНИЛ В.И. Эделыытейн
7 утверждал что более рациональное использование площади питания даёт возможность поднять урожайность на 30 — 40% и более, часто без дополнительных затрат средств [110].
Не смотря на все преимущества, посевные машины для подпочвенно-разбросного посева ещё не получили широкого распространения из-за слабой организации производства а также конструктивных и технологических недоработок. Эти обстоятельства обуславливают актуальность совершенствования высевающих систем для подпочвенного разбросного посева, с целью повышения качества работы высевающей системы, а также улучшения равномерности распределения семян по площади питания и глубине их заделки.
Цель работы — совершенствование элементов высевающей системы с целью увеличения равномерности распределения семян по площади питания с применением пневмомеханической подачи.
Объект исследования - технологический процесс посева зерновых с пневмомеханической подачей семян.
Предмет исследования — закономерности взаимодействия семян зерновых с рабочими поверхностями пневмомеханической высевающей системы.
Методы исследований. Программа исследований предусматривает разработку теоретических зависимостей взаимодействия семян с поверхностями рабочих элементов системы пневмомеханического высева, их экспериментальную проверку в лабораторных и производственных условиях, экономическую оценку результатов исследований.
Теоретические исследования выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики, аэродинамики, математики и статистики.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях на основе общепринятых и частных методик, а также с использованием теории планирования многофакторного эксперимента.
8 Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием методов статистики на ЭВМ.
Научную новизну представляют.
Закономерности и зависимости, описывающие движение семян в системе: семяпровод — воздушный поток — лаповый сошник -распределитель семян - почва.
Регрессионные модели процесса распределения семян по длине и ширине полосы позволяющие прогнозировать качество распределения семян в зависимости от параметров пневмомеханической высевающей системы и режимов работы посевного агрегата в целом.
Рациональные конструктивные параметры и режимы работы применяемой пневмомеханической высевающей системы, позволяющие равномерно распределять семена по площади питания.
На защиту выносятся. Принципиальная технологическая схема посевной машины с пневмомеханической высевающей системой для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур.
Выявленные закономерности и зависимости, описывающие движение семян в пневмомеханической высевающей системе.
Регрессионные математические модели пневмомеханической подачи и распределения семян по площади питания.
Рациональные конструктивные параметры пневмомеханической высевающей системы и режимы работы посевного агрегата при посеве зерновых культур подпочвенно-разбросным способом.
Результаты лабораторно-полевых исследований и экономическое обоснование применения экспериментальной машины с пневмомеханической высевающей системой.
Практическая значимость. Результаты теоретических и
экспериментальных исследований получили практическую реализацию в совершенствовании посева зерновых культур подпочвенно-разбросным способом. Новизна решений подтверждена патентом РФ на полезную модель №2007100264/17 от 17.07.2007г.
Посев зерновых сеялкой с экспериментальной пневмомеханической высевающей системой обеспечивает равномерность распределение семян вдоль полосы Крд до 75% и по ширине полосы Крш до 76%.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались: на международной конференции молодых ученых СибИМЭ (г. Новосибирск — 2006г. на международных конференциях молодых ученых СибНИИСХ (г. Омск - 2006, 2007,2008 гг.); на международной научной конференции посвященной информационным технологиям и информационным измерительным приборам в исследовании сельскохозяйственных процессов, СибФТИ (г. Новосибирск - 2006г.); на международной научно-практической конференции посвященной 100 - летию со дня рождения академика ВАСХНИЛ А.И. Селиванова (г. Новосибирск - 2008г).
Работа выполнена в период 2004-2008гг в отделе механизации Сибирского НИИ сельского хозяйства.
Внедрение. Усовершенствованная сеялка - культиватор СКП — 2,1 с пневмомеханической высевающей системой и установленными распределителями семян внутри подлапового пространства сошника с шириной захвата 280 мм в 2007 году прошла приёмочные испытания на опытном участке СибМИС Таврического района Омской области.
Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работы, опубликованы в 11 научных публикациях в трудах СибНИИСХ, СибИМЭ, СибФТИ, Красноярского НИИСХ, Якутского НИИСХ, ОМГАУ, а также в двух периодических научных изданиях - журнале «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки» и «Достижение науки и техники АПК».
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений.
Работа содержит 156 страниц машинописного текста, 11 таблиц, 56рисунков и 5 приложений. Список использованной литературы включает 116 наименований, в том числе 4 иностранных источника.
Введение содержит актуальность и обоснование направления исследования, изложены научные положения, выносимые на защиту, и их основные позиции.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены зональные почвенно-климатические особенности, приведены основные агротехнические требования к посеву, дан анализ работы различных конструкций посевных машин, с различными типами высевающих систем, проведён анализ способов посева зерновых культур.
Проведён анализ технических решений по посеву зерновых культур. Который показывает что, сеялки для сплошного подпочвенного посева в настоящее время не получили широкого распространения из-за ряда недостатков конструктивного и технологического характера. Основной недостаток современных конструкций — это низкое качество распределения семян по всей поверхности поля. Поставлены цели и определены задачи исследований.
Во второй главе «Теоретические исследования процесса распределения семян в подсошниковом пространстве в условии пневмомеханической подачи посевного материала в подсошниковое пространство» приведена технологическая схема работы системы для разбросного посева зерновых культур, и выбраны исходные параметры её работы. Описан принцип работы пневмомеханической высевающей системы для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур. Теоретически обоснованы параметры подачи воздуха в семяпровод, и определено их влияние на скорость движения семян при входе в подсошниковое пространство, а также определено их влияние на равномерность размещение семян по площади. Определены закономерности движения зерна в системе «семяпровод воздушный поток - пассивный распределитель семян - лаповый сошник - почва» с учётом действующих сил и внешних факторов влияющих на координаты размещения их по засеваемой площади. С помощью разработанной программы для ЭВМ по определению оптимальных параметров воздушной подачи, получены значения параметров
воздушной подачи, при которых достигается максимальная равномерность размещения семян по площади посева.
В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» сформулированы цели и разработана программа экспериментальных исследований, включающая:
изучение распределения семян по площади посева, при различных режимах пневмомеханической их подачи в сошник;
проведение сравнительных экспериментальных исследований серийной высевающей системы для рядового посева, контрольной (с установкой пассивных распределителей) обеспечивающей полосной посев и экспериментальной пневмомеханической высевающей системы предназначенной для разбросного посева;
- проведение сравнительных лабораторно-полевых и хозяйственных
испытаний усовершенствованной посевной машины с пневмомеханической
высевающей системой, выполненной на базе стерневой сеялки СКП — 2,1.
В методике проведения лабораторных и полевых исследований описаны лабораторные установки, макетный образец экспериментальной сеялки, а также техника измерений и обработка результатов опытов.
Полученные данные в лабораторных и полевых условиях обработаны методом математической статистики [23] с применением пакетов статистических прикладных программ для ЭВМ, таких как: STATIST, STATISTIKA 6.0.
В четвёртой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведён анализ результатов лабораторных, полевых экспериментов. Приведены основные экспериментальные зависимости, установлены рациональные параметры пневмомеханической высевающей системы и режимы работы посевной машины для сплошного подпочвенного посева. Приведённый сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований доказывает адекватность полученных моделей. По полученным экспериментальным исследованиям сделаны выводы отражающие основные результаты НИОКР.
В пятой главе «Расчёт экономической эффективности» представлены экономические показатели показывающие рентабельность применения усовершенствованной посевной машины, с пневмомеханической высевающей системой, изготовленной на базе сеялки СКП — 2,1 при посеве зерновых культур.
На основе полученных результатов проведённых теоретических и экспериментальных исследований, а также испытания усовершенствованной сеялки в полевых условиях сделаны и приведены общие выводы и предложения которые могут быть использованы научно-исследовательскими, проектно-конструкторскими и производственными организациями.
Агротехнические требования к подготовке поля и посеву зерновых культур
Подготовка поля и посев зерновых культур, должны осуществляется согласно требованиям, разработанным для данной природной зоны. Соблюдение зональных агротехнических требований позволяет повысить эффективность выращивания зерновых культур, предотвратить процесс деградации земель, поднять уровень их плодородия [40].
К подготовке поля под посев предъявляются следующие требования: - 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%; -плотность почвы должна составлять около 1,1 г/см ; -поверхностный слой почвы не должен иметь скопление сорняков, пожнивных и соломистых остатков, превышающих по размерам установленную глубину заделки семян; -высота гребней и глубина борозд не должна превышать 2 см.; -влажность почвы в зоне заделки семян должна быть в пределах 15...20% на глубине до 5 см. и 18... 3 0% на глубине 5... 10 см. [26]. Основная механизированная операция при производстве продукции растениеводства в Омской области — это плоскорезная обработка с оставлением до 80% стерни, что гарантирует защиту почвы от эрозии, накапливает дополнительно до 20-30 мм влаги, по данным лаборатории степного земледелия СибНИИСХ, обеспечивает повышение урожайности по сравнению с другими приёмами обработки почвы [45]. Для улучшения водного режима в степной зоне необходимо проводить на полях снегозадержание. Весной проводится поверхностная обработка почвы (боронование) направленная на сохранение влаги, для этого в основном применяются зубовые бороны (БЗТС - 1,0, БМШ - 15). Перед посевом обычно проводится предпосевная культивация, и на паровых и отвальных фонах эффективно прикатывание на всей поверхности поля [40]. Для создания лучших условий произрастания растений, проводится боронование почвы, через 2-3 дня после посева. По данным П. К. Иванова, наиболее благоприятная температура для произрастания зерна находится в пределах 10-16 С [42]. На основании обобщения исследований проведённых в разных почвенно-климатических зонах Омской области, посев яровой пшеницы целесообразней проводить в середине мая (13 — 25) в зависимости от скороспелости сорта. Посев в более поздние сроки (25 - 30 мая), а особенно в июне, резко снижает урожай [8].
Обеспечение равномерной заделки семян зерновых на заданную глубину, является решающим фактором, оказывающим влияние на одновременность всходов. Слишком большое заглубление семян, наряду со снижением всхожести ведёт к увеличению времени появления всходов.
Важный показатель формирования урожая — число высеваемых на единицу площади семян. Исследователями установлено максимальная урожайность, достигается при оптимальном варианте сочетания числа растений на единице площади и продуктивности одного растения. То есть всё сводится к выбору оптимальной величины и конфигурации площади питания, для различных сельскохозяйственных культур, с учётом зон их возделывания [13, 17, 44, 60].
С уменьшением числа растений на единице площади, средняя продуктивность одного растения возрастает, что продолжается только до тех пор, пока растения не перестанут оказывать воздействие одно на другое [12].
Расстояние между растениями в ряду, и ширина междурядий оказывают существенное влияние на урожай. Оптимизация расстояния между семенами, позволяет обеспечить наилучшее распределение света воды и удобрений между отдельными растениями. А. М. Мусин предлагает метод размещения растений по площади питания. В основу метода положено разделение поверхности участка с растениями на многоугольники, в центре которых находится растения. Идеальным распределением считается равномерное расположение семян, при котором все растения имеют равные условия для развития. Отклонения от идеального расположения приводит к угнетению одних растений другими и снижению урожайности [13].
Идеальным размещением можно также считать расположение растений в центре касающихся окружностей. Такое размещение растений представлено схемой на рис. 1.1. Триангуляционное размещение растений характеризуется равноотстоянием и рядковой структурой с углом 60 между рядками [16]. При нарушении условий равноотстояния растений возможно два случая: расстояние между растениями меньше величины / , в этом случае будет происходить их взаимное угнетение, а там где расстояние больше / , питательные вещества и влага могут использоваться сорными растениями. Геометрическим размещением растений на однородной площади почвы является размещение на этой площади кругов одинакового диаметра. К аналогичному выводу мы придём, если будем исходить из условия обеспечения растения ФАР или условия опыления насекомыми.
Технологическая схема работы устройства для разбросного посева зерновых культур, и выбор исходных параметров
Качество посева зерновых культур, с точки зрения равномерности распределения семян по площади питания и по глубине заделки зависят от равномерности их подачи высевающим аппаратом, от работы сошниковой группы, а также от характера движения семян в системе «семяпровод -пассивный распределитель семян - сошник — почва». При подаче семян высевающим аппаратом в семяпровод они двигаются по направлению к почве. При этом возможно два варианта их движения. В первом случае за счёт многократного соударения семян между собой и со стенками семяпровода или сошника, поток разбивается на определённое количество хаотично движущихся частиц. Во втором случае, семена при выходе из высевающего аппарата, начинают двигаться установившемся, непрерывным потоком, который необходимо сохранить на протяжении всего пути, до момента соударения с поверхностью распределителя. Результаты предыдущих исследований [11, 24, 59, 77, 78] показывают, что непрерывность потока это один из основных факторов, влияющих на качество посева.
Обзор патентной и специальной литературы и проведенные исследования дают возможность определить наиболее рациональный способ посева зерновых культур. Сеялки типа СЗС наряду с преимуществами имеют ряд недостатков. Сеялки СЗС - 6-12, при посеве, в центральной части борозды имеют наибольшую плотность семян, а периферия остаётся практически пустой. При оборудовании лапового сошника пассивным распределителем семян и обосновании его параметров [70] удалось повысить равномерность заполнения семенами подлапового пространства. Однако данное решение не позволило равномерно распределить семена по всей ширине подлапового пространства. Ещё одним существенным недостатком сеялок типа СЗС, также других сеялок - культиваторов, это то, что подвеска сошника не обеспечивает ровное дно борозды. В данной работе, используя результаты предыдущих исследовании, которые позволили достичь ровного дна борозды, допускаем, что поверхность, по которой распределяются семена при посеве, является абсолютно плоской [91,55]. В целях обеспечения выполнения технологического процесса посева зерновых разработана конструктивно - технологическая схема высевающей системы для подпочвенного разбросного посева, которая обеспечивает равномерное распределение семян по площади питания на заданную глубину их заделки [80]. Технологический процесс посева семян, предлагаемым способом, включает следующие пункты: - почва, подготовленная под посев, прикатывается; - приподнимается верхний сухой слой почвы; - высев посевного материала осуществляется равномерно по всей площади питания; - разрыхлённый слой почвы сбрасывается в борозду; - почва прикатывается по всей засеянной площади. Конструктивно-технологическая схема высевающей системы для подпочвенного разбросного посева зерновых культур представлена на рис. 2.1. Высевающая система для разбросного подпочвенного распределения семян зерновых культур содержит источник избыточного давления воздуха (вентилятор) 1, высевающий аппарат 2, стрельчатую лапу 3, в подлаповом пространстве установлен пассивный распределитель 4, прикатывающий каток 5. s w тщ%ті яж ш &вж&тя я&вшявя&др. шяяявяявВй Рис. 2.1 Эта система работает следующим образом. Семена из бункера, с помощью катушечного высевающего аппарата 2 поступают в семяпровод 3, и проходят некоторое расстояние в свободном падении. Затем семена попадают в воздушный поток и приобретают дополнительное ускорение. Воздушный поток, идущий от вентилятора 1, увеличивает кинетическую энергию истечения семян в семяпроводе, во время движения посевной машины. Затем семена падают на распределитель 4 и за счет движения в воздушном потоке, в момент удара о поверхности распределителя имеют достаточную скорость, чтобы достичь любой точки поверхности почвы под стрельчатой лапой, и рассредоточится равномерно по всей её ширине. После прохождения стрельчатой лапы, приподнятый слой почвы засыпает высеянные на заданную глубину семена. Идущие следом катки 5, прикатывают поверхность поля. Испытания показали, что применение предлагаемого технического решения позволяет осуществлять посев зерновых культур на сухой почве во влажный её слой с качественной заделкой на необходимую глубину 4...6 см и на всю ширину захвата стрельчатой лапы. Это способствует повышению урожайности за счёт равномерного прорастания семян и появления дружных всходов. Качество выполнения всех упомянутых операций данной системой зависит от правильности определения её параметров и выбора режимов её работы. Один из элементов высевающей системы такой, как стрельчатая лапа, выбираем, исходя из рекомендаций предыдущих исследователей и конструктивных соображений [56]. 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 30...35, а оптимальным углом раствора лапы 2 у является угол в 60.. .65 [101]. В нашем случае выбираем стрельчатую лапу с углом /? = 28 , с углом раствора 2 у = 65 . Высоту подсошникового пространства в соответствии с рекомендациями принимаем h = 45 мм [99]. На основании рекомендаций Ф.В. Грищенко распределитель семян устанавливается под лапой так, чтобы нижняя часть его была приподнята под опорной поверхностью лапы на высоту 15...20 мм для предупреждения забивания подсошникового пространства.
Стрельчатая лапа представляет собой равнобедренный треугольник, ось симметрии которого лежит в продольной плоскости. Ширина лапы по наружным кромкам составляет 280 мм.
Методика определения конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи
Равномерность распределения посевного материала по площади питания является основным фактором, обуславливающим рост и развитие растения, который определяет эффективность использования плодородия почвы для более полного использования генетического потенциала каждого семени при оптимальном использовании посевной площади.
Для определения преимущества одного из способов посева перед другими, с точки зрения равномерности распределения семян, необходимо сравнить качество распределения семян которое обеспечивает тот или иной посев. При этом в зависимости от способа посева семена двигаются по семяпроводу, как самотеком, так и под действием воздушного потока. В процессе проведения лабораторных исследований сравнивались следующие способы посева.
Рядовой посева, при котором семена в семяпровод вбрасываются катушечным высевающим аппаратом. Семена двигаются по семяпроводу под действием силы тяжести и силы сопротивления воздуха. При входе в подсошниковое пространство семена беспрепятственно достигают поверхности почвы, и распределяются по ней полосой 55 — 75 мм.
.Полосной посев предполагает высев семян лентой ширина, которой равна 150 - 190 мм. Для осуществления данного способа посева в лаповом сошнике был установлен пассивный распределитель семян. Главное отличие высевающей системы обеспечивающей полосной посев от высевающей системы для рядового посева заключается в том, что семена, двигаясь самотёком по семяпроводу, при входе в подлаповое пространство сталкиваются с поверхностью распределителя, таким образом, увеличивается ширина их рассева.
При разбросном способе посева происходит более полное заполнение семенами поверхности почвы. Ширина полосы рассева одного сошника ограничивается лишь шириной захвата стрельчатой лапы. Чтобы достичь этого в высевающую систему помимо пассивного распределителя семян была введена пневматическая подача, позволяющая увеличивать кинетическую энергию семян и соответственно скорость их движения по семяпроводу, на участке близком к подлаповому пространству, а, следовательно, и расстояние между отдельными семенами в пределах подлапового пространства.
В соответствии с теоретическим обоснованием, программа экспериментальных исследований включала следующие пункты: а) изучение процесса движения потока семян в условии пневматической подачи и определение конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи посевного материала; б) изучение процесса распределения семян по длине и ширине подсошникового пространства в лабораторных и полевых исследованиях. в) проведение сравнительных лабораторно-полевых испытаний посевной машины оснащённой экспериментальной пневматической высевающей системой. Экспериментальное определение рациональных конструктивных и технологических параметров работы пневмомеханической высевающей системы необходимо для определения уровня сходимости экспериментальных и теоретических данных. Воздухопровод предназначен для передачи потока воздуха в стойку семяпровода, под определённым углом, и должен иметь такой диаметр и место соединения со стойкой семяпровода, при которых происходит наилучшее распределение семян по площади питания. В лабораторных условиях определялось условие подачи потока воздуха в семяпровод, а именно, влияние: угла соединения воздухопровода с семяпроводом а, диаметр воздухопровода d и место соединения его с семяпроводом по высоте Н - на скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе (рис. 3.1). В ходе теоретических исследований удалость определить рациональное значение диаметра воздухопровода. Исходя из того, что d = 13 мм наименьший диаметр при котором удаётся достичь высокой равномерности распределения семян по площади при оптимальной скорости воздушного потока, подающегося в семяпровод. Оптимальный угол позволяющий получить максимальную равномерность а = 15. Поэтому, в лабораторных исследованиях одной из задач было, определить влияния этих параметров на скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе. Для этого применялись насадки, с воздухопроводящими трубками заданного диаметра (от 3 до 13 мм), прикреплёнными под разными углами к оси семяпровода (рис. 3.2).
Обоснование конструктивных параметров пневмомеханической высевающей системы
Сравнительные испытания показали, что экспериментальная высевающая система обеспечивает устойчивый посев зерновых культур на глубину 4...6 см (более чем 40%) при скорости движения агрегата У=2,5 м/с, в сравнении с контрольным вариантом (менее 30%) и серийным образцом - сеялкой СКП -2,1 (менее 25%) ) (рис. 4.27).
Средний показатель глубины заделки семян при посеве: сеялкой с экспериментальной высевающей системой составил 5,75 см; полосном посеве сеялкой оснащённой сошником с пассивным распределителем семян (контроль) составил 4,5 см; рядовым посевом серийной машиной (СЗС - 6/12) - 5,25 см.
Среднеквадратическое отклонение о показало, что сеялка, оснащённая экспериментальной высевающей системой, позволяет заделывать семена зерновых с большей равномерностью, в сравнении с контрольным вариантом и с серийной машиной. Величина среднеквадратического отклонения при посеве экспериментальной сеялкой составила 0,67, что соответствует агротехническим требованиям для зерновых культур (±1,0) см. и превышает этот показатель контрольного варианта и серийной машины которые равны 0,82 и 0,91 см соответственно,
Коэффициент вариации глубины заделки семян V у экспериментальной сеялки, также выше, чем у контрольного варианта и серийной машины СКП — 2,1, и составляет 11, 84, 17,8, и 18,3% соответственно. В первый день появления всходов разница по количеству взошедших семян, между опытными и контрольными делянками составила всего 2%, между опытными делянками и делянками, засеянными серийным образцом разница составила 13%. Отличие по количеству взошедших семян продолжало расти до девятого дня с момента посева (четвёртого дня с момента появления всходов) и составляет 20 и 38% между экспериментом и контрольным вариантом и между экспериментом и посевом серийным образцом соответственно. На одиннадцатый день наблюдений (шестой день с момента появления всходов) на опытном участке достигается максимальное значение взошедших семян, в то время как на контрольном и засеянном СЗС — 6/12 участках всходы продолжают появляться, достигая максимума лишь на 12 - 14 дни наблюдений (7-9 дни с момента появления всходов). Это объясняется тем, что при подпочвенно-разбросном посеве обеспечивается более равномерное распределение семян по площади питания, и обеспечиваются более дружные всходы в сравнении с другими способами посева. Поэтому наибольшая дружность всходов наблюдалась после посева модернизированной сеялкой с использованием пневмомеханической высевающей системы и пассивным распределителем для семян. Одна и двухдневное опережение экспериментальных делянок в окончании появления всходов объясняется более равномерной заделкой семян по слоям глубины. Большая площадь питания и дружность всходов способствует повышению полевой всхожести а следовательно повышению урожая. Зависимость урожайности семян зерновых культур в полевых опытах от способа посева. Полевой опыт проводился для определения влияния типа высевающих систем обеспечивающих различные способы посева (рядовой, полосной, разбросной), на урожайность зерновых культур, по разным фонам предпосевной обработки. Опыт проводился в 2007...20008 г. согласно схеме (рис. 3.7), при трёхкратной повторности вариантов. Скорость движения агрегата V составляла 2,5 м/с, норма высева N= 3,5 млн. шт/га. Данные опыта приведены в таблице 4.7. Урожайность, после обмолота опытных делянок методом сплошной уборки определялась по формуле (3.30). Затем, с помощью программного обеспечения STATIST для ПК был проведён двухфакторный дисперсионный анализ, показывающий влияние способа посева и приёма предпосевной обработки на урожай, а также долю влияния каждого из факторов на урожайность [3 7]. Анализ опытных данных показал, что на величину урожая в большей степени оказывает влияние фактор равномерности распределения, т. е. способ посева, его доля составила в 63,08% и 67%, за 2007 и 2008 гг. соответственно. Доля влияния фактора - приём предпосевной обработки, составила 21,29% и 18%. соответственно. Применение сеялки оснащённой пневмомеханической высевающей системой позволило получить прибавку урожая 0,28 т/га (27%) в сравнении с серийной машиной (СЗС — 6/12), и 0,2 т/га (18%) в сравнении с контрольным вариантом (СКП - 2,1). Из вышеизложенного следует, что для получения гарантированного урожая пшеницы, необходимо производить посев подпочвенно-разбросным способом, наилучшее качественное выполнение которого обеспечивается пневмомеханической высевающей системой. Агротехническая оценка работы усовершенствованного образца посевной машины.
Данные, полученные при проведении лабораторно-полевых опытов, показывают, что данная посевная машина соответствует всем требованиям, предъявляемым к посевным агрегатам. По результатам испытаний ширина ленты рассева равна 245 — 270 мм, что удовлетворяет условиям подпочвенно-разбросного посева. Применение представленного технически решения позволяет увеличить прирост урожая до 27% по сравнению с серийным образцом, и до 18% по сравнению с контрольным вариантом, без применения пневмоподачи семян в сошник. В 2007 году проведены приёмочные испытания посевной машины с усовершенствованной высевающей системой серийной сеялки СЗС - 6/12 для посева зерновых культур подпочвенно-разбросным способом. Результаты опытов по сравнению качественных показателей технологического процесса посева переоборудованной сеялки СЗС — 6/12, для посева зерновых культур, с контрольным вариантом сеялки и с серийной машиной представлены в таблице 4.7.
Как видно из таблицы, показатели качества выполнения технологического процесса сеялки с экспериментальной высевающей системой выше, чем у серийной сеялки СЗС - 6/12 и контрольного варианта.
