Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 15
1.1. Технология посева сельскохозяйственных культур и агротехнические требования 15
1.1.1. Способы посева 15
1.1.2. Агротехнические требования, предъявляемые к рядовому посеву сельскохозяйственных культур 19
1.2. Высевающие системы посевных машин и особенности их технологических процессов 27
1.2.1. Механизированный посев 27
1.2.2. Основные типы сеялок и их функциональные схемы 28
1.3. Анализ высевающих устройств рядовых посевных машин 50
1.4. Анализ устройств для повышения качества высева семян 57
1.5. Анализ результатов исследований высевающих устройств 62
1.6. Выводы, цель и задачи исследований 69
2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЫСЕВА И КОНСТРУКЦИЙ ВЫСЕВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ СЕЯЛОК ДЛЯ РЯДОВОГО ПОСЕВА 73
2.1. Пути достижения ресурсосбережения в технологиях рядового посева. ...73
2.2. Технология высева семян при рядовом посеве сельскохозяйственных культур 78
2.3. Статистическая оценка динамической модели формирования
потока семян комбинированным высевающим устройством 83
2.3.1. Определение корреляционных функций случайных
процессов и их анализ 88
2.3.2. Спектральный анализ входного и выходного процессов рассеивания семян 90
2.3.3. Идентификация входного и выходного случайных процессов рассеивания семян 93
2.4. Дисково-скребковое высевающее устройство
с криволинейным формирующим скребком 99
2.5. Роторно-скребковое высевающее устройство 101
2.6. Высевающее устройство со штифтовым формирователем
потока семян 103
2.7. Разработка щеточно-штифтового высевающего устройства 105
2.8. Разработка пневмоструйного высевающего устройства
для мелкосемянных культур 107
2.9. Выводы 109
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСЕВА СЕМЯН КОМБИНИРОВАННЫМИ ВЫСЕВАЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ 111
3.1. Анализ формирования потока семян в дисково-скребковом высевающем устройстве. 111
3.1.1. Процесс движения семян по поверхности скребка высевающего аппарата 111
3.1.2. Обоснование параметров криволинейного скребка 120
3.2. Анализ процесса дозирования семян в роторно-скребковом высевающем устройстве 124
3.2.1. Дозирование семян ротором-нагнетателем и обоснование его параметров 125
3.2.2. Перемещение семян по поверхности радиального выступа 129
3.2.3. Оценка влияния параметров роторно-скребкового высевающего аппарат на формирование потока семян 136
3.3. Обоснование параметров щеточно-штифтового формирователя потока семян 141
3.3.1. Обоснование параметров штифтового рассекателя потока семян 142
3.3.2. Анализ воздействия на семена упругих игл формирователя потока... 146
3.4. Анализ процесса формирования семя-воздушной смеси в дневмоструйном высевающем устройстве 152
3.4.1. Определение подачи семян смесителем 153
3.4.2 Анализ процесса распределения семя-воздушной смеси в подъэжекторном пространстве и определение подачи семян 158
3.5. Выводы . 165
4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 166
4.1. Программа экспериментальных исследований 166
4.2. Исследование физико-механических свойств семян 168
4.2.1. Методика исследования физико-механических свойств семян козлятника восточного 168
4.2.2. Исследование физико-механических и аэродинамических свойств семян амаранта метельчатого 172
4.2.3. Оценка влияния коэффициента уплотнения семян на массовую подачу..174
4.3. Исследование комбинированных высевающих устройств с формирователями потока семян 176
4.3.1. Методика исследования высевающего устройства со штифтовым формирователем потока 177
4.3.2. Определение параметров штифтового формирователя потока семян 179
4.3.3. Лабораторные установки для исследования дисково-скребкового
І и роторно-скребкового высевающих устройств 181
4.3.4.Экспериментальные исследования дисково-скребкового
высевающего устройства 183
4.3.5. Оценка влияния конструктивно-технологических параметров высевающего устройства роторно-скребкового типа на подачу семян и равномерность высева 186
4.3.6. Исследование высевающего устройства со щеточно-штифтовым формирователем потока семян 188
4.3.7. Лабораторные исследования высевающего устройства с
пневмоструйным формирователем потока семян 192
4.4. Исследование распределительной и пневмотранспортирующей систем посевных машин 196
4.5. Методика лабораторно-полевых исследований 205
4.5'. 1. Функциональные схемы посевных машин с комбинированными
высевающими устройствами 206
4.5,2. Полевые исследования экспериментальных посевных машин 217
5. РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 225
5.1. Физико-механические свойства семян 225
: 5.1.1. Физико-механические свойства семян козлятника восточного 226
5.1.2. Результаты исследования физико-механических и аэродинамических свойств семян амаранта метельчатого 229
5.1.3. Исследование влияния коэффициента уплотнения
на массовую подачу семян 231
5.2. Результаты исследования комбинированных высевающих
устройств с формирователями потока семян 233
5.2.1. Анализ процесса дозирования семян дисково-скребковым высевающим устройством 233
5.2.2. Результаты исследования роторно-скребкового
высевающего устройства 242
5.2.2.1. Оптимизация параметров роторно-скребкового высевающего устройства 249
5.2.3. Исследование штифтового формирователя потока семян 254
5.2.4.,Оценка распределения семян в подъэжекторном пространстве пневмоструйного высевающего устройства 262
5.2.5. Анализ подачи и устойчивости высева пневмоструйным высевающим устройством 265
5.2.6. Исследование высевающего устройства со щеточно-штифтовым формирователем потока семян 274
5.2.6.1. Результаты исследования модели щеточно-штифтового формирователя потока семян 274
5.2.6.2. Оценка равномерности распределения семян в рядке 277
5.3. Результаты исследования распределительной и пневмотранспортнрующей систем посевных машин 279
5.3.1. Оптимизация параметров делителя-эжектора 279
5.3.2.Исследование пневматического транспортирования семян 282
5.3.3. Анализ влияния пневмотранспортирующей системы на равномерность высева 285
5.4. Выводы 287
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ ВЫСЕВАЮЩИХ СИСТЕМ 290
6.1. Исследование посевных машин с разработанными высевающими системами в полевых условиях 290
6.1.1. Устойчивость высева и равномерность деления потока семян по семяпроводам ..290
6.1.2. Глубина заделки семян 293
6Л .3. Равномерность распределения семян и растений в рядках 295
І 6.1.4. Динамика появления всходов. 301
6.1.5. Анализ полученного урожая высеваемых культур 302
6.2. Экономическая оценка эффективности применения экспериментальных посевных машин 304
6.3. Выводы 312
ОБГДИЕ ВЫВОДЫ 313
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 317
ПРИЛОЖЕНИЯ 339
- Технология посева сельскохозяйственных культур и агротехнические требования
- Пути достижения ресурсосбережения в технологиях рядового посева.
- Анализ формирования потока семян в дисково-скребковом высевающем устройстве.
- Программа экспериментальных исследований
- Физико-механические свойства семян
Введение к работе
Важнейшей задачей сельского хозяйства является полное удовлетворение - потребностей населения страны в высококачественных продуктах питания и обеспечение сырьем различных отраслей перерабатывающей промьппленности.
Для решения данных задач необходимо развивать основные отрасли сельского хозяйства растениеводство и животноводство с применением эффективных ресурсосберегающих технологий, достижений науки и передовой практики.
Опыт показывает, что высокое качество работы посевного агрегата -это гарантия обеспечения высокой полевой всхожести и оптимальных условий водного, пищевого и теплового режимов в очень ответственный и очень уязвимый период в жизни растения - от набухания семени до перехода проростка на самостоятельное питание, когда закладываются основы будущей продуктивности культурного растения.
Для создания оптимальных условий для прорастания семян и последующего благоприятного развития растений необходимы технологии высева семян, обеспечивающие оптимальную работу кшкдого из технологических элементов высевающей системы с устойчивой и надежной работой всех рабочих органов посевных машин, как в отдельности, так и в совокупности.
Наиболее полно соответствует этим требованиям технология точного посева сельскохозяйственных культур пунктирными сеялками, позволяющая равномерно раскладывать семена по длине рядка с заданным интервалом. Однако решение проблемы более равномерного размещения семян по площади поля за счет использования только сеялок точного высева не дало результата. Сеялки точного (однозернового) высева для сева большинства полевых культур не нашли широкого применения вследствие высокой стоимости, сложности эксплуатации и низкой производительности.
В нашей стране посев многих культур выполняется по устаревшим технологиям несовершенными посевными машинами. Например, почти во всех зонах страны, несмотря на их существенные различия по почвенным и климатическим признакам, монопольное положение занимает посев зерновых и зернобобовых культур рядовыми сеялками типа СЗ-3,6, широкорядный и ленточный посев мелкосемянных и овощных культур сеялкой СО-4,2 и посев селекционных участков сеялкой СН-16, хотя известно, что технология посева этими сеялками не удовлетворяет многим требованиям агротехники, допускает до 10...30% перерасход посевного материала и ведет к недобору урожая.
Получившие распространение пневматические сеялки для рядового посева обладают преимуществами по сравнению с механическими по качеству посева, по производительности, удобству обслуживания и транспортированию. Однако используемые в этих сеялках дозирующие устройства не достаточно универсальны и предназначены в основном для высева сыпучих семян зерновых, зернобобовых и других культур.
Нерешенность проблемы высококачественного посева семян прошедших обработку водными растворами (замоченных семян), посева с высокой равномерностью зерновых культур на участках размножения и первичного сортоиспытания, посева мелкосемянных культур в чистом виде, посева пропашных культур на зеленый корм рядовыми сеялками и других, не позволяет широко внедрять в производство возделывание ценных полевых культур, экономить дорогостоящий посевной материал, повышать урожайность и качество продукции растениеводства.
Повышение эффективности работы посевных машин, путём совершенствования и обоснования технологических процессов высева семян с различными физико-механическими свойствами, конструктивно-технологических схем и оптимизации параметров высевающих систем с формирователями потока семян является актуальной научной проблемой, решение которой имеет важное хозяйственное значение.
Цель работы. Повышение эффективности рядового посева сельскохозяйственных культур за счет использования ресурсосберегающих технологий посева и совершенствования высевающих систем с применением формирователей потока семян.
Объект исследований. Технологический процесс дозирования семян зерновых, зернобобовых и кормовых культур, выполняемый комбинированными высевающими устройствами с формирователями потоков семян и процессы их воздействия на посевной материал с различными физико-механическими свойствами.
Предмет исследования. Технологические элементы высевающих систем посевных магдин с использованием комбинированных устройств с формирователями потоков семян.
Методы исследований. В качестве основных методов и методик использовались: методика системных исследований; аналитическое описание технологических процессов на основе известных законов и методов классической механики и математического анализа; статистическое моделирование в сочетании с корреляционным и спектральным анализом процесса функционирования высевающего устройства; методика планирования многофакторных экспериментов; оценка достоверности и адекватности результатов. Методики экспериментальных исследований и производственных испытаний разрабатываемых процессов высева и технических средств. Обработка результатов методами математической статистики при помощи ЭВМ с использованием стандартных программных продуктов и собственных разработок. Научная новизна. Научную новизну работы составляют: - новые функциональные и конструктивно-технологические схемы ком бинированных высевающих устройств с формирователями потока семян; - предлагаемые способы формирования исходного потока семян, обеспечивающие получение наибольшей равномерности распределения семян вдоль рядка; полученная статистическая модель по исследованию характеристик процесса функционирования комбинированного высевающего устройства с формирователем потока семян; разработанные математические зависимости, описывающие взаимодействие дозирующих технологических элементов высевающих устройств с семенами, позволяющие оптимизировать их параметры для обеспечения необходимой нормы высева посевных материалов с различными физико-механическими свойствами; аналитически обоснованные и экспериментально проверенные конструктивные параметры формирующих устройств новых высевающих аппаратов.
Практическая ценность. Результаты исследований позволяют решить важную проблему повышения эффективности технологий рядового посева сельскохозяйственных культур, создать научно-обоснованные направления совершенствования существующих и разработки новых конструктивно-технологических схем высевающих систем с формирователями потока семян.
Использование разработанных, на основании результатов исследова ний, ресурсосберегающих технологий посева обеспечивает повышение урожайности зерновых, зернобобовых, крупяных и кормовых культур на *i 9...46%, снижение нормы высева при посеве козлятника восточного замо- ченными семенами на 15%, посев семян амаранта в чистом виде, замену при посеве кукурузы на силос пунктирной сеялки на обычную рядовую без снижения урожайности зеленой массы.
При совершенствовании технологий рядового посева использовались разработки, которые защищены 5 авторскими свидетельствами и 10 патентами РФ на изобретения, в том числе одним авторским свидетельством на новый способ посева. На одно высевающее устройство получено решение на выдачу патента на изобретение.
Реализация результатов исследований. Посевные машины с разработанными комбинированными высевающими устройствами внедрены в хозяйствах Самарской и Саратовской областей. Результаты работы экспонировались на выставках: ВВЦ «Наука России - агропромышленному комплексу» (г. Москва, ВВЦ, 1993 г.) и награждены медалью; VIII Губернской выставке достижений в области сельскохозяйственного производства в 2005г (г. Самара) удостоены диплома. Комплекты технической документации заложены в фонд Самарского и Саратовского ЦНТИ и разосланы по заявкам хозяйств и организаций области и России.
Результаты исследований и технические решения одобрены: фирмой «АМАЗОНЕН-ВЕРКЕ X. Драйер Гмбх & Ко. КГ» (Германия) и ООО «Сызраньсельмаш» и приняты к использованию при дальнейших разработках посевной техники этими предприятиями.
Полученные результаты по скоростному пневматическому посеву были включены в план НИР Поволжского филиала ВИСХОМа при разработке и испытаниях рабочих органов почвообрабатывающих и посевных машин. По материалам исследований издано учебное пособие «Посевные машины. Особенности конструкций и тенденции развития», рекомендованное Министерством сельского хозяйства РФ для использования в учебных целях ВУЗами по агроинженерным специальностям.
Научные положения выносимые на защиту: новые технологии рядового посева, конструктивно-технологические схемы и оптимальные параметры комбинированных высевающих устройств с формирователями потока семян; способы формирования исходного потока семян, обеспечивающие получение наибольшей равномерности распределения семян вдоль рядка; статистическая модель по исследованию характеристик процесса функционирования комбинированного высевающего устройства с формирователем потока семян; математические выражения по определению подачи высевающих аппаратов, с учетом физико-механических свойств посевных материалов, конструктивных особенностей дозирующих элементов и условий формирования потока семян; результаты экспериментальных исследований, обосновывающие основные конструктивно-технологические параметры комбинированных высевающих устройств с формирователями потока семян обеспечивающие лучшие качественные показатели по устойчивости подачи, равномерности высева и транспортированию семян в борозду.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях профессорско-преподавательского состава по итогам научно-исследовательской работы за 1987...2005 гг. Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова и Самарской ГСХА за 1988...2005 гг.; на Всесоюзной научно-технической конференции по земледельческой механике в Мелитопольском ИМСХ в 1989 г; на 11-й научно-практической конференции ВУЗов Поволжья и Юго-Нечерноземной зоны Российской Федерации (г. Рязань, 2000 г.); на научно-практических конференциях Пензенской ГСХА за 2001, 2002, 2005 гг.; на международных научно-практических конференциях в Московском ГАУ им. ВЛ. Горячкина (г. Москва, 2003, 2005 г.); на международной научно-практической конференции в Башкирском ГАУ (г. Уфа, 2003 г.); на XVII межвузовской научно-технической конференции Брянской ГСХА в 2004 г; на XLIV международной научно технической конференции в Челябинском ГАУ в 2005 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 59 научных работ, в том числе в изданиях, поименованных в перечне ВАК Минобразования и науки РФ - 22, из них 5 авторских свидетельств и 10 патентов на изобретения, одно учебное пособие. Общий объем публикаций составляет 19,79 п.л., из них на долю автора приходится 15,65 п. л.
В целях рекламы опубликованы 11 информационных листков, буклетов и тезисов к докладам научных конференций общим объемом 1,38 п.л., из них на долю соискателя приходится 0,73 п.л.
Кроме того, материалы исследований отражены в 16 отчетах по НИР с номерами государственной регистрации тем и инвентарными номерами общим объемом 890 с, из которых 353 с. принадлежит лично соискателю.
В работе использованы материалы исследований и обобщений автора, результаты, полученные совместно с сотрудниками кафедры «Механика и инженерная графика» Самарской ГСХА и аспирантами, ныне кандидатами технических наук Андреевым А.Н., Котовым Д.Н., Бурлака Н.В., Вдовки-ным СВ., работавшими под научным руководством автора.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложений. Общий объем составляет 445 страниц машинописного текста, который включает в себя основной текст и 41 приложение. Основной текст изложен на 338 страницах, содержит 14 таблиц, 153 иллюстрации. Список использованной литературы включает 241 наименование, в том числе 19 на иностранных языках.
Работа проводилась в рамках задания 02.01.03: «Разработать комплекс приоритетной почвообрабатывающей и посевной техники высокого технического уровня с оптимальным набором сменных рабочих органов, адаптированных к различным почвенным условиям» тематического плана Межведомственной координационной программы Фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2001-2005 гг. согласно научно-исследовательской теме: «Разработка, исследование и внедрение высевающих систем и рабочих органов посевных машин и комбинированных агрегатов, обеспечивающих энерго-ресурсосбережение при возделывании сельскохозяйственных культур» (номер государственной регистрации 01.2.00.314738)
Технология посева сельскохозяйственных культур и агротехнические требования
Для увеличения производства продукции растениеводства большое значение имеют способы посева и качество его выполнения.
Способ посева во многом зависит от вида сельскохозяйственных культур, посевных качеств семян и почвенно-климатических условий. Основная задача посева состоит в обеспечении наилучших условий прорастания семян и дальнейшего развития растений.
1.1.1. Способы посева
В соответствии с условиями, необходимыми для нормального развития растений, к посеву предъявляют определенные агротехнические требования. Выполнение этих требований способствует наилучшему обеспечению всех растений питательными веществами, воздухом и светом. Важным агротехническим требованием является равномерное распределение растений по площади поля, которого можно добиться различными способами высева.
В настоящее время согласно ГОСТ 16265 - 80 «Земледелие» различают
І следующие способы посева: разбросной (без рядков); рядовой (с размеще нием семян рядками); узкорядный (рядовой с междурядьями не более 10 см); обычный рядовой (рядовой с междурядьями 10...25 см); широкорядный (рядовой с междурядьями не менее 45 см); перекрестный (рядовой в двух пересекающихся направлениях); полосной (рядовой с расположением семян или посадочного материала полосами шириной не менее 10 см); ленточный (рядовой, в котором два или несколько рядков, или строчек, образующих ленты, чередуются с более широкими междурядьями); пунктирный (рядовой с одиночным равномерным распределением семян в рядках); бо 16 роздковый; гребневой; гнездовой; квадратный; квадратно-гнездовой; точный (с равномерным распределением семян в рядке на заданную глубину) [1].
Пути достижения ресурсосбережения в технологиях рядового посева.
Технология возделывания сельскохозяйственных культур как последовательный набор технологических операций на поле осуществляется для создания благоприятных условий вовлечения в продукционный процесс природных ресурсов, снятия лимитирующих урожайность регулируемых факторов. Для этого используются материально-производственные ресурсы. Чем большую долю участия в создании урожая занимают природные ресурсы и, соответственно, меньшую - производственные, тем выше степень сбережения технологических средств.
Таким образом, в широком смысле сущность ресурсосбережения в технологиях возделывания заключается в повышении эффективного использования природных (до уровня экологических ограничений) и минимизации применения производственных (до уровня экологической целесообразности) ресурсов.
Рост себестоимости сельскохозяйственной продукции в последние годы, вызванный резким удорожанием сельскохозяйственной техники, горюче-смазочных материалов, запасных частей и материалов, требует поиска путей снижения затрат при их производстве.
Одной из главных задач решения современных проблем сельскохозяйственного производства является разработка, исследование и внедрение в производство энерго- и ресурсосберегающих технологий, позволяющих получать стабильные урожаи при минимальных затратах средств и материалов. Для этого необходимо детальное исследование систем удобрений и защиты растений, изучение различных схем применения растительных остатков для создания мульчированного слоя почвы, определение перспективных структур посевных площадей и очередности культур в севообороте с учетом потребностей хозяйств и конъюнктуры рынка. Этот этап требует технологий с применения высокопроизводительной техники с точным дозированием норм удобрений и высева семян [172].
С учетом того, что альтернативы зерноуборочному комбайну и полевому опрыскивателю не существует, основным резервом ресурсосбережения при возделывании сельскохозяйственных культур являются почвообра-ботка и посев. На долю этих операций приходится 30...50% общетехнических затрат, из которых около 20% занимают затраты на проведение посева.
Ресурсосбережение может быть достигнуто за счет перехода на более низкие агротехнически обоснованные нормы высева. Установлено, что, как правило, посевы пшеницы и ржи с пониженной нормой высева достигают или превышают продуктивность изначально густых посевов. На низкие нормы высева растения отвечают более интенсивным кущением. Более того, в изреженных посевах создаются особенно благоприятные условия для колошения, что положительно влияет на озерненность колоса и массу 1000 семян. Однако оправданность низких норм высева, зависит от местных условий возделывания, качества посевной техники, сроков посева и типа почвы [173].
Фундаментом устойчивого земледелия по праву считается научно обоснованный севооборот, благодаря которому в современном земледелии можно получить прибавку урожая в среднем на 30%. Рациональное сочетание культур в севообороте дает возможность снизить количество не только используемых пестицидов, но и минеральных удобрений.
Необходимо освоение научно-обоснованных севооборотов и насыщение их многолетними травами, в основном бобовыми, доля которых должна быть не менее 30...40%. Этим можно добиться того, что в течение нескольких лет не надо будет проводить все операции по обработке почвы и посеву, а это ресурсо и энергосбережение, сохранение и воспроизводство почвенного плодородия, обеспечение животных качественными высокобелковыми кормами, отсюда увеличение продуктивности, повышение качества продукции животноводства
Анализ формирования потока семян в дисково-скребковом высевающем устройстве
В процессе теоретических исследований комбинированных высевающих устройств была произведена оценка влияния конструктивно-технологических параметров предлагаемых аппаратов на технологический процесс дозирования и преобразования исходного потока семян.
3.1. Анализ формирования потока семян в дисково-скребковом
высевающем устройстве
Основным элементом дисково-скребкового высевающего устройства является криволинейный скребок. Этот элемент высевающего аппарата совместно с козырьком, стенкой бункера и вращающимся дном образует высевное окно, через которое осуществляется дозирование необходимого количества семян. После выхода семян из высевного окна в результате комплексного воздействия на них криволинейного скребка и вращающегося дна бункера происходит формирование потока семян с необходимыми качественными характеристиками. Поэтому в процессе теоретических исследований необходимо изучить влияние параметров криволинейного скребка на процесс дозирования семян высевающим устройством.
3.1.1. Процесс движения семян по поверхности скребка высевающего аппарата
Во время работы высевающего аппарата высевающий диск вращается, а скребок неподвижно фиксируется в криволинейном пазу козырька, обращенным выпуклостью в сторону высевного окна.
Исследуем движение частиц по горизонтальному диску и поверхности скребка с выпуклостью, направленной в сторону вращения.
Программа экспериментальных исследований
На основании цели и задач исследований была разработана программа экспериментальных исследований, в которую входили:
- экспериментальные исследования в лабораторных условиях;
- экспериментальные исследования в полевых условиях;
- агротехническая оценка качественных показателей высева предлагаемых технологий и высевающих систем для рядового посева сельскохозяйственных культур.
Экспериментальные исследования проводились с целью определения недостающих данных по технологическим и физико-механическим свойствам посевных материалов; исследования процессов взаимодействия рабочих органов высевающих устройств с семенами; получения экспериментальных зависимостей между параметрами дозирующих элементов и формирователей потока семян и показателями работы высевающих устройств, для подтверждения теоретических положений; определения оптимальных параметров высевающих устройств экспериментальным путем; получения экспериментальных данных для проведения статистического анализа процесса функционирования комбинированных высевающих устройств с формирователями потока; подтверждения эффективности предлагаемых конструктивно-технологических схем комбинированных высевающих устройств с формирователями потока семян.
Основными задачами лабораторных исследований были определены: - исследование технологических и физико-механических свойств высеваемых семян в воздушно-сухом состоянии и после обработки водными растворами (замачивания): линейных и массовых параметров, коэффициентов трения, скорости витания, коэффициента уплотнения;
- получение экспериментальных зависимостей влияния конструктивно технологических параметров высевающих устройств на подачу, устойчивость
высева, равномерность высева и на процесс транспортирования семян в борозду;
- построение вероятностно-статистических моделей для описания экспериментальных зависимостей;
- определение оптимальных значений параметров формирователей потоков семян, соответствующих наиболее высоким показателям продольной равномерности распределения семян;
- оценка соответствия результатов экспериментов полученным теоретическим зависимостям.
В задачи полевых исследований и агротехнической оценки входило:
- проверка разработанных технологий высева и работоспособности элементов высевающих устройств и высевающей системы в целом при осуществлении процесса сева в реальных условиях;
- определение качества работы конструктивно-технологических элементов экспериментальных посевных машин при рядовом посеве сельскохозяйственных культур с целью подтверждения результатов теоретических и лабораторных исследований;
- оценка качественных показателей работы посевных машин с предлагаемыми высевающими системами и определение экономической эффективности применения новых ресурсосберегающих технологий высева семян в сравнении с технологиями высева серийных машин.
При проведений исследованиях применялись соответствующие ГОСТы, общепринятые методики по определению качественных и технологических показателей высевающих систем сеялок, методики, используемые при математической и статистической обработке опытных данных и разработанные нами частные методики, которые описаны ниже. Обработку экспериментальных данных и анализ зависимостей проводили с использованием статистических методов обработки с применением персональных ЭВМ по стандартным программам и разработанным нами [180, 204, 205, 206, 207].
При изучении сложных процессов, характеризующихся влиянием на них большого числа факторов, применялся метод моделирования и метод планирования многофакторных экспериментов [177, 208,209,210,211].
Физико-механические свойства семян
Необходимость изучения физико-механических свойств растительного сырья, почвы и других материалов, как основания для проектирования технологических процессов сельскохозяйственных машин очевидна. Важность значения этих вопросов неоднократно подчеркивал в своих работах академик В.П. Горячкин [20]. Эффективная работа высевающих устройств во многом зависит от физико-механических свойств высеваемых семян. Поэтому, чтобы правильно разработать, а затем оценить конструкцию высевающего устройства, необходимо изучить физико-механические свойства семян, которые оказывают существенное влияние на работу аппарата.
Наиболее характерными физико-механическими свойствами семян сельскохозяйственных культур являются: размерные характеристики, сыпучесть, углы скольжения и коэффициенты трения о поверхность различных материалов, плотность семенного материала, состояние поверхности семян, форма семян и т. д. Каждое из этих свойств в отдельности влияет на те или иные показатели работы высевающих систем посевных машин. Изучение указанных выше свойств высеваемых семян дает возможность правильно оценить технологию высева и конструкцию технологических элементов высевающей системы сеялки и обосновать их параметры.
Исследованию отдельных характеристик семян различных сельскохозяйственных культур посвящены работы, А.Н. Пугачева [227], С.Д. Птицына [228], М.Н. Летошнева [4], А.Н. Карпенко, И.Г., А.Н. Семенова, Строна, М.Х. Пигулевского, Н.Н. Ульриха, П.Н. Шибаева [6] и других ученых.
В условиях культурного земледелия наличие в посевном материале таких кормовых культур как козлятник восточный, донник, люцерна, амарант и т.д., твердых семян имеет отрицательное значение, так как обуславливает неодновременное прорастание семян в течение длительного периода времени.
Из опытов института кормов известно, что всхожесть семян козлятника твердосемянностью 50...98% к весне составляет всего лишь 30...40% [50].
Кроме того, часть семян попадает по окончании сева в неблагоприятные для прорастания условия. Отсюда возникает необходимость осуществления мер, направленных на улучшение прорастания и повышение полевой всхожести семян.
Из используемых в практике методов стимуляции можно выделить три основных: механический (скарификация), физический (стратификация, замачивание и т.п.) и биохимический (инокуляция, дражирование и т.п.). Наиболее простой из физических методов, позволяющий повысить энергию прорастания, всхожесть и другие показатели семян - предпосевное замачивание семенного материала [42,229].
До настоящего времени физико-механические свойства семян кормовых культур, таких как козлятник восточный прошедших обработку водными растворами и др., мелкосемянных культур, таких как амарант метельчатый и др. изучены недостаточно. Поэтому нами проведено исследование важнейших физико-механических свойств указанных видов семян, необходимых при разработке комбинированных высевающих устройств.
