Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 10
1.1. Способы посева и агротехнические требования к нему 10
1.2. Технологические свойства семян 17
1.3. Анализ конструкций машин для посева мелкосеменных сельскохозяйственных культур 23
1.4. Анализ конструкций высевающих аппаратов 36
1.5. Состояние теории и практики механических высевающих аппаратов посевных машин 47
1.6. Выводы по главе, цель и задачи исследований 49
ГЛАВА 2. Теоретическое исследование процесса работы высевающего аппарата 51
2.1. Обоснование принципиальной схемы высевающего аппарата 51
2.2. Исследование процесса зарядки семени на электроде в электростатическом поле 56
2.3. Исследование тягового сопротивления сеялки 79
2.4. Выводы по главе 81
ГЛАВА 3. Программа и методика экспериментальных исследований 83
3.1. Программа экспериментальных исследований 83
3.2. Методика исследования влияния типа высевающего аппарата на степень травмирования высеваемых семян 84
3.3. Методика закладки полевых опытов 85
3.4. Методика обработки результатов экспериментальных исследований 92
3.5. Методика проведения сравнительных тяговых испытаний базовой и модернизированной сеялок 96
3.6. Выводы по главе 100
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований 102
4.1. Влияние параметров и режимов работы высевающего аппарата на травмирование семян высеваемых культур 102
4.2. Влияние параметров и режимов работы модернизированной сеялки на относительную полевую всхожесть семян мелкосеменных сельскохозяйственных культур 103
4.3. Влияние параметров и режимов работы модернизированной сеялки на урожайность мелкосеменных сельскохозяйственных культур 111
4.4. Влияние параметров и режимов работы сеялок на их тяговое сопротивление 113
4.5. Выводы по главе 117
ГЛАВА 5. Экономическая эффективность результатов исследований 118
5.1. Расчет экономического эффекта за счет снижения приведенных затрат 122
5.2. Расчет экономического эффекта за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур 123
5.3. Выводы по главе 124
Общие выводы 125
Список использованной литературы 127
Приложения 140
- Способы посева и агротехнические требования к нему
- Исследование процесса зарядки семени на электроде в электростатическом поле
- Методика обработки результатов экспериментальных исследований
- Влияние параметров и режимов работы модернизированной сеялки на относительную полевую всхожесть семян мелкосеменных сельскохозяйственных культур
Введение к работе
Сельскохозяйственное производство—важнейшая отрасль народного хозяйства нашей страны. В условиях новой аграрной политики необходимо значительно повысить его уровень. Одна из основных задач агропромышленного комплекса заключается в надежном обеспечении населения продуктами питания. Для дальнейшей интенсификации производства надо внедрять новые технологии.
Важной задачей сельскохозяйственного производства является совершенствование технологии и технических средств выращивания мелкосеменных сельскохозяйственных культур, главными из которых являются овощные и кормовые культуры.
Овощи - один из ведущих компонентов питания человечества. Овощная пища традиционно считается диетической, полезной, так как большинство овощей содержит легкоусвояемый, сбалансированный состав незаменимых для человека аминокислот, витаминов, минеральных солей, углеводов, жиров. Суточная потребность в витамине А может быть покрыта за счет 15 г укропа или 50 г салата, или 50...100 г помидоров; витамина С за счет 25...50 г сладкого перца, 50...75 г хрена, 100... 150 г капусты, 200...300 г помидор. В таких овощах, как лук, чеснок, хрен, капуста, содержатся фитонциды, губительно действующие на болезнетворные микроорганизмы. Многие овощи обладают специфическим ароматом и содержат возбуждающие аппетит вкусовые вещества. Добавка к пище овощной зелени, свежих огурцов, редиса повышает усвояемость других продуктов. Человек должен потреблять в год не меньше 135...140 кг овощей.
Традиционно большой процент овощей в рационе питания у населения в странах Южной и Западной Европы (Греция, Италия, Испания, Португалия, Франция - 119... 195 кг/чел в год), а также в Китае, Юго-Восточной Азии, Японии и в Латинской Америке. В странах с неудовлетворительным обеспечением продовольствием (к числу которых сегодня относится Россия) или в неурожайные годы производство овощей может удовлетворить потребность населения в продуктах питания.
В самом общем виде овощами называют травянистые растения, сочные части которых (листья, корни, почки или бутоны, цветы, плоды, семена, луковицы, клубни, корневища и др.) используются человеком в пищу. Овощи производятся для потребления в свежем, вареном, печеном виде, для обычного консервирования, засолки, для влажного и сухого консервирования, использования в замороженном виде. В настоящее время насчитывается свыше 1000 видов овощей, принадлежащих к 78 семействам. В Европе наиболее часто выращивают около 60 овощных культур [13, 20, 64, 85].
В сельском хозяйстве и торговле овощи, как правило, разделяют по органам растений, используемым в пищу: корнеплоды, листовые, луковые, плодовые овощи. Однако для определения особенностей технологии возделывания наиболее целесообразно подразделение по биологическому родству (разделение на семейства, роды, виды, подвиды, сорта). В России и странах СНГ наиболее традиционно выделение следующих групп овощных растений: овощи капустной группы; корнеплоды; луковые; овощные семейства пасленовых; овощные семейства тыквенных; овощные семейства бобовых; зеленные культуры; многолетние овощные культуры; сахарная кукуруза.
Овощные культуры значительно разнятся по требованиям к климатическим условиям ( тепло- и влагопотреблению, ФАР ), но тем не менее для получения высоких урожаев всех овощей необходим высокий уровень агротехники, направленный на: - обеспечение оптимального водно-воздушного режима (обработки почвы, агромелиоративные мероприятия); - обеспечение растений минеральным питанием ( азот, фосфор, калий, кальций, магний, микроэлементы), т.е. внесение в почву различными спосо бами удобрений и мелиорантов (улучшителей почв); защиту растений от сорняков, вредителей, болезней; поддержание высокого уровня естественного плодородия почв (количество и состав гумуса), регулярного снятия "почвоутомления" и оздоровления почвенной биоты ( внесение доброкачественных органических удобрений, многоцелевые севообороты).
Среди мелкосеменных культур, выращиваемых на корм, ведущее место принадлежит люцерне. Благодаря развитию мощной корневой системы, проникающей на глубину до 12 м, люцерна обогащает почву азотом и органическими веществами, повышает плодородие почвы и, следовательно, способствует повышению урожайности последующих культур. К примеру, после трехлетнего выращивания люцерна оставляет на 1 га такое количество органического вещества, которое содержится примерно в 60...70 т навоза. После уборки урожая с корневыми и пожнивными остатками в почву поступает в среднем 200 кг/га азота [16, 17]
Люцерна способствует улучшению физико-механических свойств почвы: снижается объемная масса, увеличивается пористость и объем пор, возрастает влагоемкость и содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое.
Кроме того, люцерна положительно влияет на окультуривание не только пахотного, но и подпахотного слоев почвы.
В условиях орошения люцерна предотвращает засоление почв и вымывание элементов питания за пределы корнеобитаемого слоя.
Люцерна - ценнейшее бобовое растение. Она богата всеми важнейшими и необходимыми организму минералами и химическими элементами и, кроме этого, содержит многие редкие вещества, которые люцерна извлекает из глубин почвы благодаря развитой корневой системе.
В люцерне содержатся такие вещества, как кальций, марганец, натрий, калий и кремний.
Для посева мелкосеменных культур применяются серийно выпускаемые сеялки (СЗ-3,6; СЗТ-3,6; СЛТ-3,6; СРН-4,2; СУПН-8; ССТ-8; ССТ-12А; СКОН-4,2; СО-4,2; СОН-4,2 и др.).
Однако существующие сеялки не всегда обеспечивают соблюдения агротехнических требований, предъявляемых к качеству посева особенно мелкосеменных сельскохозяйственных культур из-за малых размеров самих семян, а также норм их высева. Велик процент травмирования семян высевающими аппаратами этих сеялок.
Исходя из этого, актуальным становится разработка новых методов посева, совершенствование и внедрение совершенно новых, превосходящих по показателям качества и экономичности предыдущие поколения, машин, соответствующих требованиям,"предъявляемым современным уровнем развития техники и технологий. Это направление является перспективным и по своей сути и значимости является стратегическим направление научных разработок.
Процесс создания посевных машин состоит из нескольких этапов: зарождение идеи, воплощение идеи в техническое задание, разработка технического проекта, изготовление опытных образцов, их испытание, постановка на производство, массовое производство, старение, замена. Замена старой машины возможна лишь при появлении новых идей и научных разработок.
Научно-технический прогресс в области механизации сельскохозяйственного производства направлен на снижение удельных затрат энергии, повышение производительности, улучшение показателей качества выполняемой работы и условий труда тракториста-машиниста, автоматизацию рабочего процесса машин, снижение техногенной нагрузки на природную среду [57].
В отличие от промышленности в сельском хозяйстве машины непосредственно воздействуют на объекты живой природы: растения, семена, почву, населенную разнообразными живыми организмами, и др. При выполнении технологических процессов машины должны, во-первых, создавать наилучшие условия для возделывания растений, а во-вторых, не наносить им вреда и не создавать условий, препятствующих их развитию. Поэтому при создании новых машин или выборе их из образцов, выпускаемых промышленностью, учитывают технологические свойства и агробиологические особенности возделываемых растений, почвенно-климатические условия и желательные сроки выполнения работ.
Для успешного применения машин важно также, чтобы растения были приспособлены для машинной технологии их возделывания. Это требование учитывают при выведении и районировании новых сортов сельскохозяйственных культур.
Многие видные ученые в области земледельческой механики обращались в своем творчестве к вопросам теории высева. Академик В.П. Горячкин и его последователи и ученики академики М.Н. Летошнев, В.А. Желигов-ский, А.Н. Карпенко, П.М. Василенко, М.В. Сабликов, М.Х. Пигулевский и др. заложили основы теории высева и внесли большой вклад в разработку технологических предпосылок к созданию посевных машин [23, 67].
Известно, что в современных посевных машинах технологический процесс высева семян осуществляется в следующие этапы: высыпание семян из бункера через отверстие; дозирование семян высевающим аппаратом; распределение полученной дозы в рядке; транспортирование семян от высевающего аппарата до сошника; образование борозды и заделка семян почвой.
Различия в рабочих процессах посевных машин обусловлены требованиями к качеству высева сельскохозяйственных культур. Качество высева предполагает прежде всего равномерность распределения семян по засеваемой площади с обеспечением нормы высева.
Анализируя технологический процесс высева существующих посевных машин отечественного и зарубежного производства, следует отметить, что показатели качества высева находятся в определенной зависимости от конструктивно-технологических элементов сеялки [6]. К этим элементам относятся загрузочные и подающие устройства, высевающие аппараты, распределительно-транспортирующие устройства (семяпроводы) и заделывающие устройства (сошники, уплотнители).
От того, насколько надежно и четко выполняется технологическая операция каждым элементом машины, настолько зависит равномерность распределения семян в рядке, заделка их на требуемую глубину и, наконец, обеспечение нормы высева.
Все исследования в итоге характеризуются рекомендациями по выбору тех или иных элементов высевающей системы и их параметров.
Таким образом, тенденции в развитии конструкций высевающих сис- * тем посевных машин необходимо рассматривать как единое целое, устанав- ливающее связь между качеством работы высевающей системы и окончательным результатом работы посевной машины - распределением семян в почве.
На защиту выносятся следующие основные положения: - теоретические зависимости для исследования процесса работы ново го высевающего аппарата; -конструктивно-технологическая схема нового высевающего аппарата; - методика расчета рациональных параметров и режимов работы ново го высевающего аппарата и модернизированной овощной сеялки; -оптимальные параметры и режимы работы модернизированной овощной сеялки; - разработанный опытный образец высевающего аппарата.
Способы посева и агротехнические требования к нему
Способы посева сельскохозяйственных культур определяются требуемой густотой насаждения и порядком размещения растений на единице площади. В зависимости от этого принимается величина междурядья и расстояние между растениями в рядке. В практике сельскохозяйственного производства применяются следующие способы посева (рис. 1.1.). Рядовой посев является наиболее распространенным способом посева зерновых, технических, овощных и других культур. Узкорядный посев производят с междурядьем 7,5 см при сохранении площади питания рядового посева. Форма площади питания изменяется: прямоугольник со сторонами 15 X 1,66 см заменяется прямоугольником со сторонами 7,5 X 3,33 см. Перекрестный посев выполняют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с шириной междурядий 12,5—15,0 см. Расстояние между семенами в ряду увеличивается в 2 раза по сравнению с расстоянием при рядовом посеве, становится более равномерным распределение площади питания между растениями. При перекрестном посеве часто повышается урожай сельскохозяйственных культур, однако ему присущи такие недостатки, как увеличение времени посева, непроизводительная затрата энергии, топливо-смазочных материалов.
Ленточный посев применяют преимущественно при возделывании овощных культур. Число строчек в ленте может быть различным, это зависит от культуры растений. Широкорядный посев применяют для посева пропашных культур. Междурядья выбираются с учетом особенностей каждой культуры и возможности механизированной междурядной обработки. Пунктирный посев используют в основном при посеве пропашных культур. Отличительной чертой пунктирного посева является требование равномерного распределения семян с соблюдением заданного шага пунктира. Гнездовой посев также применяют преимущественно при возделывании пропашных культур. Величина междурядий такая же, как при широкорядном посеве, расстояние между гнездами зависит от возделываемой культуры и изменяется от 15 до 25 см, а иногда и больше. Квадратно-гнездовой посев позволяет производить не только продольную, но и поперечную культивацию междурядий, что повышает степень уничтожения сорняков. Пунктирно-прерывистый посев находится в стадии изучения пока для сахарной свеклы. Посев производится, как и при пунктирном способе, с заданным шагом между семенами, затем следует пропуск. Разбросной посев является самым древним способом, в настоящее время он используется для поверхностного разбрасывания семян трав и риса.
Наряду с различием посева по способам размещения семян в рядках и рядков одного относительно другого в горизонтальной плоскости способы посева различаются по рельефу дневной поверхности почвы, создаваемому в поперечно-вертикальной плоскости относительно рядков. Посев на ровную поверхность поля (гладкий) производится при обычной предпосевной подготовке почвы в районах нормального и недостаточного увлажнения. В районах же с повышенным увлажнением, с засушливым климатом, а также в подверженных ветровой и водной эрозии, применяют различную технологию посева сельскохозяйственных культур. Посев на гребнях (гребневой) проводят в районах повышенной влажности для улучшения дренажа. В регионах с орошаемым земледелием посев проводят по выровненной поверхности поля, но с одновременным нарезанием поливных борозд. Поэтому растения произрастают на гребнях, а по бороздам осуществляется вегетационный полив. Посев в борозды (бороздной) применяется в засушливых районах (в основном для пропашных культур) с целью улучшения водного режима почв для обеспечения прорастания семян и развития растений. Этот способ также несколько защищает посевы от выдувания. Посев по стерне применяется в районах, подверженных ветровой эрозии. Подготовка почвы под мелкосеменные культуры — одно из важнейших мероприятий агротехнического комплекса, направленного на создание благоприятного водно-воздушного, пищевого и теплового режимов почвы [16, 17, 31,49, 50, 54, 103]. Система обработки почвы зависит от почвенно-климатических условий, заделки различных удобрений, предшествующей культуры, залегания грунтовых вод, месторасположения поля, культуры, под которую готовится поле, и других условий [17, 25, 26, 34, 39, 43, 55, 107]. Основные показатели посевных качеств семян: энергия прорастания, всхожесть, жизнеспособность, сила роста, чистота, наличие примеси семян сорняков, зараженность вредителями, масса 1000 семян и влажность (допустимые пределы влажности семян отдельных овощных культур колеблется в пределах от 9 до 15%) (табл. 1.1 и 1.2).
К качеству посева предъявляют следующие требования: рядки должны быть прямолинейными, отклонения не должны превышать от установленной ширины для основных междурядий ± 2 см, а для стыковых ± 5 см. Качество посева мелкосеменных сельскохозяйственных культур во многом зависит от глубины заделки и плотности почвы [38, 42, 48, 52, 58, 63, 71, 72, 108, 111, 113,117, 139, 145, 146, 147, 148, 149]. Посевные качества семян овощных культур На глубину заделки семян оказывает влияние много факторов: глуби на предпосевной культивации почвы; скорость передвижения агрегата и др. Установленная глубина заделки мелкосеменных культур достигается комплексом агротехнических мероприятий, важнейшим из которых является предпосевная обработка почвы. Нормы высева и температура прорастания семян овощных культур Механический состав почвы не оказывает заметного влияния на глу бину заделки при условии качественной разделки почвенного пласта после вспашки с образованием мелкокомковатой структуры и выровненной, хорошо увлажненной поверхностью почвы (табл. 1.3) [88]. Полнота всходов люцерны в зависимости от глубины заделки семян и механического состава почвы Неравномерность высева семян между отдельными высевающими аппаратами рядовой сеялки должна быть в пределах ± 5 %; неустойчивость общего высева ±3%; дробление семян моркови, редиса, петрушки и других мелкосеменных культур не должно превышать 0,5% от общей массы семян. Отклонения от средней глубины заделки семян не должны быть более 25 %.
Для сеялки точного высева установлены повышенные требования к равномерности глубины заделки семян. Коэффициент вариации распределения семян по глубине не должен превышать 20 % заданной величины.
Агротехнические требования к сеялке точного высева: посев семян томата, перца и баклажана по 5 (± 2) семян в гнездо, кабачка - 4 (± 1) (по длине гнездо не должно превышать 20 % длины интервала между гнездами), капусты - 1 (80 % случаев), 2 и более (20 %).
Исследование процесса зарядки семени на электроде в электростатическом поле
Термин «статическое электричество» означает совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектриков и полупроводников, изделий на изолированных (в том числе диспергированных (лат. dispergo - рассеивать; порошки, эмульсии) в диэлектрической среде) проводниках.
Согласно гипотезе о статической электризации тел при соприкосновении двух разноразрядных веществ из-за неравновесности атомных и молекулярных сил на их поверхности происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах еще и ионов) с образованием двойного электрического слоя с противоположными знаками электрических зарядов. Таким образом, между соприкасающимися телами, особенно при их трении, возникает контактная разность потенциалов, значение которой зависит от ряда факторов -диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий.
При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними (при уменьшении электрической емкости системы) за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт. При одинаковых значениях диэлектрической постоянной s соприкасающихся материалов электростатические заряды не возникают.
При статической электризации во время технологических процессов, сопровождающихся трением, размельчением твердых частиц, пересыпанием сыпучих материалов, переливанием диэлектрических жидкостей (нефтепродуктов и т.п.) на изолированных от земли металлических частях оборудования возникают, относительно земли, напряжения порядка десятков киловольт. Так, например, при движении резиновой ленты конвейера и в ременных передачах на ленте (ремне) и на роликах конвейера (шкивах) из-за некоторой пробуксовки возникают заряды противоположных знаков и большого значения, а разность их потенциалов достигает 45 кВ. Аналогично происходит электризация при сматывании (наматывании) тканей, бумаги, полиэтиленовой пленки и др.
При относительной влажности воздуха 85% и более разрядов статического электричества практически не возникает. В аэрозолях электрические заряды возникают от трения частиц вещества друг о друга и о воздух во время движения. В 1733 Ш.Дюфе открыл, что существуют электрические заряды двух типов. Заряды одного типа образуются на сургуче, если его натирать шерстяной тканью, заряды другого типа — на стекле, если его натирать шелком. Одинаковые заряды отталкиваются, разные - притягиваются. Заряды разных типов, соединяясь, нейтрализуют друг друга. В 1750 Б.Франклин разработал теорию электрических явлений, основанную на предположении, что все материалы содержат некую «электрическую жидкость». Он полагал, что при трении двух материалов друг о друга часть этой электрической жидкости переходит с одного из них на другой (при этом общее количество "электрической жидкости" сохраняется). Избыток электрической жидкости в теле сообщает ему заряд одного типа, а ее недостаток проявляется как наличие заряда другого типа. Франклин решил, что при натирании сургуча шерстяной тканью шерсть отнимает у него некоторое количество электрической жидкости. Поэтому он назвал заряд сургуча отрицательным.
Взгляды Франклина очень близки современным представлениям, согласно которым электризация трением объясняется перетеканием электронов с одного из трущихся тел на другое. Но поскольку в действительности электроны перетекают с шерсти на сургуч, в сургуче возникает избыток, а не недостаток этой электрической жидкости, которая теперь отождествляется с электронами. У Франклина не было способа определить, в каком направлении перетекает электрическая жидкость, и его неудачному выбору мы обязаны тем, что заряды электронов оказались «отрицательными». Эта условность прочно укоренилась в литературе, чтобы говорить об изменении знака заряда у электрона после того, как его свойства уже хорошо изучены.
С помощью крутильных весов, разработанных Г.Кавендишем, в 1785 Ш.Кулон показал, что сила, действующая между двумя точечными электрическими зарядами, пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, а именно [36, 46,62, 102, 114, 115, 127, 128, 142, 144]: где F - сила, с которой заряд q отталкивает заряд того же знака q \ а г - расстояние между ними.
Если знаки зарядов противоположны, то сила F отрицательна и заряды не отталкивают, а притягивают друг друга. Коэффициент пропорциональности К зависит от того, в каких единицах измеряются F,r,q и q . Единицы измерения заряда первоначально не существовало, но закон Кулона дает возможность ввести такую единицу. Этой единице измерения электрического заряда присвоено название «кулон» и сокращенное обозначение Кл. Один кулон (1 Кл) представляет собой заряд, который остается на первоначально электрически нейтральном теле после удаления с него 6,242-1018 электронов.
Если в формуле (2.1) заряды q и q выражены в кулонах, F— в Ньютонах, а г - в метрах, то К « 8,9876-109 Н-м2/Кл2, т.е. примерно 9-Ю9 Н-м2/Кл2. Обычно вместо К используют константу SQ = Х/АжК. Хотя при этом выражение для закона Кулона немного усложняется, это позволяет обходиться без множителя Атг в других формулах, которые применяются чаще закона Кулона. Рассмотрим процесс работы предлагаемого высевающего аппарата.
Для обеспечения процесса высева семян необходимо осуществить их (семян) зарядку.
В общем случае зарядкой частиц называют сообщение им избыточного свободного электрического заряда. Основные способы зарядки частиц в электрических полях: ионная (чаще в поле коронного разряда), контактная (на электроде в электрическом поле), комбинированная (на электроде и ионная), индукционно-поляризационная, электризацией (механической, химической или тепловой),.
Методика обработки результатов экспериментальных исследований
Результаты измерений обрабатывались по общепринятым методикам с использованием ЭВМ [9, 51, 53, 74, 81, 91, 116, 138]. За наиболее вероятное значение неоднократно измеряемой величины принималось ее среднее арифметическое значение.
Если все измерения сгруппированы в «N» классов с разным количеством измерений, что имело место при обработке материалов записи осциллограмм, то вычислялась взвешенная средняя арифметическая по формуле X =J (3-9) где Х( — отдельные значения измерений; щ - общее количество измерений. По среднему арифметическому значению нельзя судить о степени отдельных отклонений изучаемого признака от его средней величины. Показателем, характеризующим среднюю изменчивость изучаемого признака, является среднее квадратическое отклонение сг = ±л YXXi x$ ш (3.10) п-\ В некоторых случаях при решении вопроса об изменчивости изучаемого признака недостаточно знать среднее квадратическое отклонение. Необходимо в таких случаях также вычислить относительную изменчивость этого признака, коэффициент вариации по формуле: У- -- (злі) Для того, чтобы судить о надежности среднего арифметического, определяют среднюю ошибку по формуле: m =±fn (3-12) Величину показателя точности или относительную ошибку определяют по выражению: Р = 100 . (3.13) л. При проведении опытов большую важность приобретает вопрос о количестве необходимых и достаточных наблюдений. Зная коэффициент вариации V, показатель точности Р и показатель достоверности tj, можно подсчитать необходимое число наблюдений по формуле: V2t2 »0=- - (3.14) Значение показателя t\ можно определить в зависимости от надежности результатов измерений. В наших исследованиях количество повторностей выбиралось так, чтобы показатель точности не превышал 5% при надежности 95%. Абсолютная ошибка измерений подсчитывается по формуле: М = т + р , (3.15) где р у - систематическая ошибка прибора. В процессе экспериментальных исследований получается статистический ряд измерений двух величин, когда каждому значению функции У/, 56,..., У„ соответствует определенное значение аргументаXj, JSG,..., Хп. На основе экспериментальных данных можно подобрать алгебраические выражения функции У = /(Х), (3.16) которые называются эмпирическими формулами. Такие формулы подбираются лишь в пределах измеренных значений аргумента Х\ -Хпи имеют тем большую ценность, чем больше соответствуют результатам эксперимента. Эмпирические формулы должны быть по возможности наиболее простыми и точно соответствовать экспериментальным данным в пределах изменения аргумента.
При подборе эмпирических формул широко используются полиномы У = А0+А1Х + А1Х2+... + А„Х", (3.17) где 40, А], ..., Ап - постоянные коэффициенты. Полиномами можно аппроксимировать любые результаты измерений, если они графически выражаются непрерывными функциями. Особо ценным является то, что даже при неизвестном точном выражении функции (3.17) можно определить значения коэффициентов А0, А}, ..., Ап. Для определения коэффициентов А0, А/, ..., Ап часто применяется метод средних квадратов, который обладает достаточно высокой точностью, если число точек не менее 3...4. Однако степень точность можно повысить, если начальные условия сгруппировать по 2...3 варианта и вычислить для каждого варианта эмпирическую формулу. Метод средних квадратов основан на следующем положении. По экспериментальным точкам можно построить несколько плавных кривых. Наилучшей будет та кривая, у которой разностные отклонения оказываются наименьшими, т.е. YJ - Порядок расчета коэффициентов полинома сводится к следующему. Определяется число членов ряда (3.17), которое обычно принимают не более 3...4. В принятое выражение последовательно подставляют координаты X и У нескольких (т) экспериментальных точек и получают систему из т уравнений. Каждое уравнение приравнивают соответствующему отклонению: A0 + AXX + A2X2 +... + AnXns - У, = єх, A„ + A,X + A2X2+... +АпХ"2-У2=є2, (3.18) А0 + АхХ + А2Хг+... +AnXnm -Уя=ея. Число точек, т.е. число уравнений должно быть не меньше числа коэффициентов Л, что позволит их вычислить путем решения системы (3.18). Разбивают систему начальных уравнений (3.18) последовательно сверху вниз на группы, число которых должно быть равно количеству коэффициентов Ао- В каждой группе складывают уравнения и получают новую систему уравнений, равную количеству групп (обычно 2...3). Решая систему, вычисляют коэффициенты Л. Часто между переменными X и У существует связь, но не вполне определенная, при которой одному значению X соответствует несколько значений У. В таких случаях связь называют регрессионной. Таким образом, функция У = /(Х) является регрессионной (корреляционной), если каждому значению аргумента соответствует статистический ряд распределения У. Следовательно, регрессионные зависимости характеризуются вероятностными или стохастическими связями. Поэтому установление регрессионных зависимостей между величинами X и У возможно лишь тогда, когда выполнимы статистические измерения.
Статистические зависимости описываются математическими моделями процесса, т.е. регрессионными выражениями, связывающими независимые значения (факторы) с зависимой переменной (результативный признак, функция цели, отклик). Модель по возможности должна быть простой и адекватной. Суть регрессионного анализа сводится к установлению уравнения регрессии, т.е. вида кривой между случайными величинами, оценке тесноты связей между ними, достоверности и адекватности результатов измерений. При построении теоретической регрессионной зависимости оптимальной является такая функция, в которой соблюдаются условия наименьших квадратов: Efc-yJ-min, (3.19) где У І — фактические ординаты поля; Уср - среднее значение ординаты с абсциссой X. Критерием близости корреляционной зависимости между X и У к линейной функциональной зависимости является коэффициент парной или просто коэффициент корреляции г, показывающий степень тесноты связи X и У и определяется отношением пТ.ху.-Т.Х.Т.У, (3.20) где п — число измерений. Значение коэффициента корреляции всегда меньше единицы. При г=1 X и У связаны функциональной зависимостью. Если г=0 корреляционная связь между X и У отсутствует. Обычно тесноту связи считают хорошей при г=0,8...0,85. 3.5. Методика проведения сравнительных тяговых испытаний базовой и модернизированной сеялок.
Тяговые испытания проводили с целью экспериментального определения силовых показателей разработанной сеялки, оценки соответствия ее требованиям технического задания и технических условий на изготовление, а также сравнения ее с аналогичными показателями серийной сеялки. Условия проведения исследований, режимы работы и фоны должны устанавливаться в отраслевой нормативно-технической документации по типам машин [41, 66, 100, 101, 109, 136, 143]. При отсутствии в нормативно-технической документации на типы машин вариантов режимов работы, исследования проводят на режимах, при которых устойчиво выполняется технологический процесс, при этом количество режимов должно быть не менее трех. Энергетическое средство и испытываемая машина должны быть технически исправны, обкатаны и отрегулированы. Все средства измерения должны быть в исправном состоянии.
Влияние параметров и режимов работы модернизированной сеялки на относительную полевую всхожесть семян мелкосеменных сельскохозяйственных культур
Семена рассматриваемых культур заделываются в подготовленную почву. Данное обстоятельство предъявляет особые требования к качеству работы сеялок, так как семена этих культур мелки и не требуют глубокой заделки.
Выбор оптимальных режимов работы сеялки для посева мелкосеменных сельскохозяйственных культур тесно связан с ее качественными и количественными показателями, такими как распределение семян по ширине засеваемой полосы, глубина заделки, относительная полевая всхожесть семян, которые закладывают основы будущей урожайности.
Посев на опытных участках проводили модернизированной сеялкой (рис. 4.2...4.5) для посева мелкосеменных сельскохозяйственных культур в подготовленную почву, разработанной на базе серийной овощной сеялки СО-4,2 с использованием нового высевающего аппарата (рис. 4.6, 4.7).
Посев моркови проводили в третьей декаде марта, а люцерны - в третьей декаде апреля. Коэффициент структурности почвы на обоих участках составил 74%, глубина взрыхленного слоя 6,5 см. В день закладки опытов на участке, подготовленном для посева моркови влажность почвы в слоях 0...5 см, 5...10 см и 10...15 см составляла 22,2...23,4%, средняя твердость подготовленного поля - 9,7 кг/см . Средняя твердость при посеве моркови составила: при глубине бороздки 1 см - 15,2 кг/см ,; 2 см - 16,0 кг/см ; 3 см - 16,9 кг/см . На участке для люцерны желтой влажность почвы составила 20,2...22,3%, средняя твердость: подготовленное поле - 10,9 кг/см2; при глуби О О О не бороздки 1 см - 12,8 кг/см ; 2 см - 14,4 кг/см ; 3 см - 17,0 кг/см . Качественно работа сеялки оценивается равномерностью распределения семян по засеваемой площади и по глубине относительно дневной поверхности, что вытекает из необходимости обеспечить при заданной норме высева наиболее благоприятные условия для развития культивируемых растений. Для того, чтобы оценить равномерность распределения семян, необходимо располагать соответствующими показателями, из сравнения которых можно было судить о том, удовлетворяет или нет сеялка предъявляемым к ней требованиям.
Так как все изготовленные кустарно по одной модели высевающие аппараты, которыми оборудована сеялка, не являются строго одинаковыми по размерам, сборке, установке и условиям работы, то за одно и то же время отдельные высевающие аппараты сеялки выбрасывают неодинаковое количество семян и, следовательно, количество семян, выпадающих на одной и той же длине в разные бороздки, будет различным [69, 98].
В связи с этим для оценки работы сеялки применяются такие показатели, как отклонение нормы высева и неравномерность высева между отдельными высевающими аппаратами, которые для мелкосеменных сельскохозяйственных культур согласно агротехническим требованиям не должны превышать 3 и 4% соответственно [69, 94, 98]. При установке сеялки на норму высева моркови отклонение нормы высева составило 0,9%, неравномерность высева между высевающими аппаратами 0,4...2,4%. Для люцерны желтой указанные параметры оказались равны, соответственно, 1,0% и 1,1...3,0%. Исследования показали, что при посеве мелкосеменных сельскохозяйственных культур на относительную полевую всхожесть заметное влияние оказывает скорость передвижения агрегата (рис. 4.8...4.11).
При посеве моркови серийной сеялкой на глубину 1, 2, 3 и 4 см относительная полевая всхожесть оказалась равной: для скорости 7 км/ч - 62,2; 61,3; 57,9 и 51,4%; для скорости 8 км/ч - 62,8; 64,1; 61,3 и 50,9%; для скорости 9 км/ч - 57,6; 58,9; 58,3 и 47,5%. При посеве же моркови модернизированной сеялкой указанные выше значения оказались следующими: для скорости 7 км/ч - 83,2; 84,4; 81,9 и 77,5%; для скорости 8 км/ч - 84,1; 86,5; 82,8 и 76,3%; для скорости 9 км/ч- 81,7; 84,2; 79,9 и 70,8%.
Анализ приведенных графиков показывает, что посев семян моркови модернизированной сеялкой способствует повышению относительной полевой всхожести семян, что объясняется меньшим травмированием семян и большей точностью высева. Кроме этого можно сделать вывод о том, что оптимальным режимом работы модернизированной сеялки при посеве моркови является посев на глубину 2 см при скорости посевного агрегата 8 км/ч.
Указанные закономерности подтвердились и на посевах люцерны желтой. При посеве этой культуры серийной сеялкой на глубину 1, 2, 3 и 4 см относительная полевая всхожесть оказалась равной: для скорости 7 км/ч - 50,2; 51,3; 50,1 и 46,7%; для скорости 8 км/ч - 50,9; 53,2; 51,2 и 45,4%; для скорости 9 км/ч -51,3; 50,1; 47,9 и 42,6%. Посев люцерны желтой модернизированной сеялкой показал увеличение относительной полевой всхожести семян: для скорости 7 км/ч - 70,6; 72,3; 69,1 и 64,8%; для скорости 8 км/ч - 69,2; 74,3; 72,1 и 64,5%; для скорости 9 км/ч - 67,2; 69,9; 67,4 и 60,3%.
Если проанализировать графики на рис. 4.10. и 4.11, можно заметить, что посев семян люцерны желтой модернизированной сеялкой способствует повышению относительной полевой всхожести семян, что объясняется, как и в предыдущем случае, меньшим травмированием семян и большей точностью высева. Оптимальным режимом работы модернизированной сеялки при посеве люцерны желтой можно считать посев на глубину 2 см при скорости посевного агрегата 8 км/ч.
