Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние вопроса и задачи иссле дований 10
1.1 Агротехнические требования, предъявляемые к посевным ма-шинно-тракторным агрегатам 10
1.2 Тенденции развития посевных машинно-тракторных агрега-тов 13
1.3 Обзор основных рабочих органов посевных машин 15
1.4 Анализ конструкций современных энергосберегающих посев-ных комплексов 26
1.5 Постановка цели и задач исследования 34
2 Теоретические исследования по разработке и совершенствованию основных рабочих органов прицепного широкозахватного посевного комплекса 36
2.1 Моделирование технологического процесса широкозахватного прицепного пневматического посевного комплекса 36
2.2 Расчет пневмотранспортной сети проектируемого посевного комплекса
2.2.1 Предварительное определение расчетной рабочей скорости воздуха в магистральной пневмосети 39
2.2.2 Определение баланса расхода воздуха в пневмотранспорт-ной сети 41
2.2.3 Теоретическое обоснование диаметров труб пневмотранс-портной сети с учетом свойств перемещаемой аэросмеси 45
2.2.4 Обоснование потерь давления пневмотранспортной сети посевного комплекса в зависимости от расхода воздуха и нормы высева 47
2.3 Теоретические исследования влияния скорости движения по севного агрегата на устойчивость нормы высева дозирующей сис темой посевного комплекса 53
2.4 Выводы. 58
3 Программа, экспериментальные установки и методика исследований 61
3.1 Программа экспериментальных исследований 61
3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование
3.2.1 Опытный образец прицепного широкозахватного посевно-го комплекса 62
3.2.2 Приборы и оборудование, применяемые при проведении экспериментальных исследований 66
3.3 Методика проведения лабораторных исследований и обработки экспериментальных данных 75
3.3.1 Методика исследований дозирующей системы посевного комплекса 75
3.3.2 Методика исследований аэродинамической характеристи-ки радиального вентилятора для пневмотранспортной систе-мы посевного комплекса 80
3.3.3 Методика исследований влияния весовой концентрации аэросмеси на изменения потерь давления и норму высева пнев-вмотранспортной сети посевного комплекса 82
3.3.4 Методика исследования поперечной неравномерности распределения семян посевным комплексом 84
4 Экспериментальные исследования рабочего про цесса основных рабочих органов прицепного широкозахватного посевного комплекса 85
4.1 Исследования дозирующей системы посевного комплекса 85
4.2 Исследование параметров дозирующей системы опытного по-севного комплекса методом планирования эксперимента 89
4.3 Результаты исследований аэродинамической характеристики радиального вентилятора для пневмотранспортной системы посев-ного комплекса 94
4.4 Результаты исследований влияния весовой концентрации аэро-смеси на изменения потерь давления и норму высева пневмотран-спортной сети посевного комплекса 97
4.5 Исследования поперечной неравномерности распределения се-мян прицепным широкозахватным посевным комплексом 100
4.6 Выводы 103
5 Результаты испытаний прицепного широкозах ватного посевного комплекса 108
5.1 Общая техническая характеристика прицепного широкозахват-ного посевного комплекса 108
5.2 Исследование и испытания прицепного широкозахватного по-севного комплекса
5.2.1 Характеристика участка и состояние почвенного плодоро-дия полей 110
5.2.2 Определение показателей качества выполнения техноло-гического процесса 111
5.3 Выводы
119
6 Экономическая и энергетическая эффективность применения прицепного широкозахватного посевного комплекса 121
6.1 Технико-экономическая эффективность применения разрабо-танного посевного комплекса
6.2 Энергетическая эффективность использования разработанного посевного комплекса 124 Заключение 129
Список основных обозначений и сокращений 132
Список литературы
- Обзор основных рабочих органов посевных машин
- Предварительное определение расчетной рабочей скорости воздуха в магистральной пневмосети
- Приборы и оборудование, применяемые при проведении экспериментальных исследований
- Исследование параметров дозирующей системы опытного по-севного комплекса методом планирования эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. Современные методы производства зерна требуют новых ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур, что обуславливает создание посевных комплексов, позволяющих выполнять одновременно основную и предпосевную обработку почвы, подготавливать хорошее семенное ложе и производить посев с последующей заделкой полосы посева мульчированным слоем, боронованием посевов с вычесыванием сорняков и, с заключительной стадией, - прикатыванием полосы посева.
Применяемая пахотная технология возделывания зерновых культур является затратной, так как требует несколько раздельных энергоемких операций, обуславливающих применение целого парка сельскохозяйственных орудий, машин и тракторов, значительных затрат топливо-смазочных материалов, затрат физического труда на обслуживание и управление этими агрегатами. Многократные проходы техники по полям приводят к уплотнению глубинных слоев почвы с последующим нарушением капиллярной системы водного питания растений. Это обстоятельство заставляет часто применять плоскорезы или чи-зельные плуги, обусловливающее дополнительные энергозатраты при возделывании зерновых культур. Поэтому эти обстоятельства приводят к увеличению удельных затрат на единицу сельскохозяйственной продукции.
В настоящее время в России стали практиковать наиболее передовые энергосберегающие технологии - технологию прямого посева по стерне с помощью посевных комплексов, что привело к сокращению послеуборочной и предпосевной обработки полей. Однако, несовершенство конструкций посевных комплексов, в частности их основных рабочих органов, снижает эффективность технологического процесса высева семян и удобрений.
Степень разработанности темы исследования. Весомый вклад в разработку и изучение высевающих аппаратов, систем и посевных машин внесли В.П. Горячкин, М.В. Сабликов, С.В. Кардашевский, Б.И. Журавлев, Г.М. Бузенков, С.А. Ма, Н.И. Любушко, М.С. Хоменко, М.Ф. Романенко, В.А. Насонова, Н.П. Крючин, С.А. Ивженко, В.М. Гусев, В.А. Юзбашев, В.Н. Зволинский, Ю.П. Каюшников, Л.Ю. Шевырев, В.П. Голованов, П.Я. Лобачевский, Н.М. Беспамятнова, Е.И. Давидсон, З.С. Рахимов и другие ученые. Проанализировав труды данных ученых можно сделать вывод, что энергосберегающие технологии сева требуют создания современных более эффективных широкозахватных посевных комплексов с воздушным способом внесения семян и удобрения, имеющих наиболее простые, удобные в настройке и обслуживании совершенные основные рабочие органы - дозирующую и пневмотранспортную системы (ПТС).
Отмечая достаточно высокую степень разработанности темы диссертационного исследования, следует констатировать, что в работах вышеуказанных авторов не рассматриваются вопросы моделирования процесса функционирования основных рабочих органов прицепного широкозахватного, снабженного электронной системой контроля высева, полевым навигатором с функцией учета обработанной посевной площади, посевного комплекса, позволяющие оптимизировать их основные конструкционно-технологические параметры, в част-
ности, касающиеся пневмотранспортной системы и системы дозирования семян и удобрения.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности функционирования прицепного широкозахватного посевного комплекса совершенствованием его основных рабочих органов.
Для решения данной цели определены следующие задачи исследования:
обосновать и разработать конструкционно-технологическую схему прицепного широкозахватного посевного комплекса с воздушным способом внесения семян и удобрений, состоящего из бункерной части и сошниковой группы, оснащенного электронной системой контроля высева, полевым навигатором с функцией маркера и учетчика обработанной посевной площади;
провести теоретические исследования по обоснованию конструкционно-технологических параметров пневмотранспортной сети и дозирующей системы прицепного широкозахватного посевного комплекса;
экспериментально получить математические модели рабочего процесса прицепного широкозахватного посевного комплекса и определить рациональные конструкционно-технологические параметры его основных рабочих органов;
провести испытания в производственных условиях прицепного широкозахватного посевного комплекса;
определить экономическую и энергетическую эффективность применения нового прицепного широкозахватного посевного комплекса.
Научную новизну работы составляют:
- аналитические зависимости по обоснованию конструкционно-
технологических параметров пневмотранспортной сети с радиальным вентиля
тором и дозирующей системы прицепного широкозахватного посевного ком
плекса;
- математические модели рабочего процесса прицепного широкозахват
ного посевного комплекса, позволяющие определить рациональные конструк
ционно-технологические параметры его основных рабочих органов, на техни
ческие решения которых получен патент Российской Федерации на изобрете
ние.
Теоретическая и практическая значимость работы. Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии проектирования и конструирования обосновать основные конструкционные и технологические параметры пневмотранспортной сети и дозирующей системы.
Результаты исследований использованы ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей» (г. Малмыж, Российская Федерация) при изготовлении опытного образца прицепного широкозахватного посевного комплекса «AGRAER-850H» производительностью до 8,5 га/ч, который используется в ООО «Бурец» Малмыжского района Кировской области во время полевых работ при севе зерновых культур, а также материалы научных исследований используются в учебном процессе на инженерном факультете ФГБОУ ВО Вятская ГСХА.
Методология и методы исследований. В качестве объектов исследова-
ния выбраны технологический процесс посева зерновых культур с одновременным внесением минеральных удобрений, опытный образец прицепного широкозахватного посевного комплекса и его рабочие органы: пневмотранспортная сеть с радиальным вентилятором, дозирующая система и сошниковая группа.
При выполнении диссертационной работы использованы стандартные и частные методики с применением физического и математического моделирования, сертифицированных приборов и современной вычислительной техники с пакетом программ для обработки результатов экспериментов.
Положения, выносимые на защиту:
- конструкционно-технологическая схема прицепного широкозахватного
посевного комплекса с воздушным способом внесения семян и удобрений, со
стоящего из бункерной части и сошниковой группы, оснащенного электронной
системой контроля высева, полевым навигатором с функцией маркера и учет
чика обработанной посевной площади;
- аналитические выражения по обоснованию конструкционно-
технологических параметров пневмотранспортной сети и дозирующей системы
прицепного широкозахватного посевного комплекса;
математические модели рабочего процесса прицепного широкозахватного посевного комплекса, позволяющие определить рациональные конструкционно-технологические параметры его основных рабочих органов;
результаты испытаний в производственных условиях прицепного широкозахватного посевного комплекса;
- экономическая и энергетическая эффективность применения нового
прицепного широкозахватного посевного комплекса.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность основных выводов в заключение подтверждена результатами теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами испытаний посевного комплекса в хозяйственных условиях.
Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Международных научно-практических конференциях «Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации государственной программы развития сельского хозяйства» (г. Москва, 2015 г.), «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения» (г. Йошкар-Ола, 2015, 2016 гг.), Международной научной конференции «Актуальные вопросы науки и образования» (г. Москва, 2015 г.).
По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе издана монография, опубликовано 3 статьи в рецензируемых научных журналах, 10 статей опубликовано в материалах международных конференций и 2 статьи на английском языке в электронном журнале, получен патент РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованной литературы из 140 наименований и приложений. Работа содержит 178 страниц, в котором 48 рисунков, 27 таблиц и 6 приложений.
Обзор основных рабочих органов посевных машин
Урожайность сельскохозяйственных культур непосредственно зависит от технологии посева, а также эффективности работы посевных агрегатов. В связи с этим, имеется значительный интерес в исследовании и совершенствовании посевных машин, а также их основных рабочих органов. Внедрение энергоресурсосберегающих технологий, при возделывании продуктов растениеводства, основывающихся на сокращении и совмещении технологических операций, изменило требования к посевным агрегатам [50, 56, 57, 58, 61, 77, 92]. Основной особенностью современных технологий является совмещение операций обработки почвы и посева. Современные посевные агрегаты должны соответствовать двойным требованиям: как к почвообрабатывающим, так и к посевным машинам.
К общеизвестным путям совершенствования посевных агрегатов относятся: повышение производительности; повышение качества высева семян и удобрения; снижение энергоемкости процесса; снижение металлоемкости; удобство обслуживания, ремонта, контроля и управления; снижение трудоемкости процесса; исключение или уменьшение контакта с протравленными семенами и удобрением обслуживающего персонала; возможность выполнения посевным агрегатом нескольких операций за один проход и др.
Повышение производительности посевного агрегата обусловливается его рабочей шириной захвата и рабочей скоростью. Традиционные механические сеялки с шириной зернотукового бункера, равного рабочей ширине захвата уже изжили себя, так как широкозахватные составные агрегаты из таких сеялок имеют повышенную металлоемкость; их невозможно быстро «складывать» в походное положение при переездах по дорогам; имеют низкую рабочую скорость - 7… 10 км/ч; требуются частые остановки для заправки семенами и удобрением ввиду малой емкости бункеров; необходимо большое количество обслуживающего персонала для технического и технологического обслуживания [3, 46, 76, 125].
Некоторые исследователи [65, 66, 73] пришли к выводу, что, в силу целесообразности, максимальную рабочую ширину захвата механических сеялок необходимо ограничивать до 6 метров, а для создания широкозахватных посевных машин с повышенной рабочей скоростью следует изыскивать принципиально иную конструкцию. На наш взгляд, это ограничение обуславливается и неравномерностью высева по ширине посевного агрегата, так как сошниковый механизм традиционной механической сеялки не позволяет достаточно эффективно копировать рельеф засеваемого поля при ширине захвата более 6 метров, из-за его конструктивных особенностей, к примеру – относительно длинной жесткой рамы. То есть, на равномерность высева по ширине посевного агрегата влияет его адаптация к рельефу засеваемого поля.
На основе изучения существующих современных конструкций посевных машин [6-10, 31, 38, 39, 63, 69-77, 90, 91, 93], наиболее перспективными посевными машинами, на наш взгляд, являются посевные машины с пневмотранспортной системой высева семян и удобрения. Пневмотранспортная система современных посевных машин состоит из дозирующего устройства с механизмом привода, пневмотранспортной сети с распределительными устройствами и вентилятора с приводящим механизмом [90, 91, 133, 135,136,137, 138, 139]. Дозирующее устройство обеспечивает непрерывную подачу количества семян и удобрения в пневмотранспортную сеть в соответствии с заданной нормой высева, а приводится через редуктор и высевную коробку от ходовых колес или от дополнительных колес, опирающихся на землю, либо на ходовое колесо.
Пневмотранспортная сеть обеспечивает непрерывный перенос аэросмеси семян (семян и удобрения) в сошники и состоит из магистральных, и дополнительных пневмопроводов, семяпроводов и распределительных устройств, для равномерного деления аэросмеси по семяпроводам.
В качестве генератора воздушного потока, для перемещения аэросмеси по пневмотранспортной сети, чаще всего используется центробежный вентилятор среднего (высокого) давления приводимый от гидродвигателя или от двигателя внутреннего сгорания, либо от ВОМа трактора.
Изыскание направления развития конструкций посевных комплексов требует обзора и анализа их основных рабочих органов.
Анализ и правильный выбор основных рабочих органов посевной машины является основой для создания нового энерго-ресурсосберегающего посевного агрегата с улучшенными техническими и технологическими характеристиками.
Посевные машины состоят из участвующих в посевном процессе основных и вспомогательных узлов. К основным узлам относят: бункера (секции) семян и удобрений, высевающие аппараты семян и удобрений, семяпроводы, сошники и устройства заделки борозд. К вспомогательным узлам относят устройства: по установке нормы высева, по регулировке глубины высева и т.д.
По компоновке узлов различают сеялки: моноблочные, раздельно-агрегатные и секционные.
Моноблочные и раздельно-агрегатные применяются для посева семян зерновых культур, а секционные для посева пропашных культур. На моноблочных сеялках все узлы установлены на одной раме, зернотуко-вый бункер (ящик) располагается по всей ширине сеялки, а каждый сошник снабжен индивидуальным высевающим аппаратом. Обычно, у такого типа сеялок ширина захвата не превышает 6 метров, а в применении с мощными тракторами используют сцепки, создавая многосеялочные агрегаты.
Раздельно-агрегатные широкозахватные сеялки были созданы для агрегатирования мощными тракторами [88]. Их особенностью является то, что они состоят из прицепленных один за другим двух или трех отдельных блоков. Обычно это такая схема: бункер большой емкости с секциями семян и удобрений; почвообра-батывающе-посевной блок; каток (в требуемых случаях). Может быть и другая схема: почвообрабатывающе-посевной блок; бункер большой емкости с секциями семян и удобрений.
Раздельно-агрегатные широкозахватные сеялки, имеющие централизованное дозирование семян, также имеют и высевающую систему пневмотранспорти-рования семян (удобрения), и производятся многими зарубежными предприятиями. Подобного типа прицепные широкозахватные посевные комплексы выпускаются также и в России - «Кузбасс», «Томь» и «Агромастер» [87, 90, 107,135-139].
На рисунке 1.1 представлены типы высевающих систем пневматических сеялок [90, 121]. Из рисунка следует, что могут применяться различные технологические схемы подачи семян в воздушный поток высевающих систем пневматических сеялок: - системы с наддувом воздуха в герметичный бункер, где давление воздуха такое же, как в пневмотранспортной системе; - системы без наддува воздуха, отличающиеся тем, что семена (удобрения) подаются в пневмотранспортную систему через питатели, шлюзовые затворы. Применяются также эжекторные питатели, в которых семена перемещаются из-за разряжения в эжекторном устройстве. Чаще всего применяются высевающие аппараты катушечного типа, но иногда могут быть использованы транспортеры ленточные, вибрационные или шне-ковые дозаторы.
Предварительное определение расчетной рабочей скорости воздуха в магистральной пневмосети
Для эффективного пневмотранспортирования семян и удобрения в пнев-мотранспортной сети посевного комплекса необходимо предварительно правильно выбрать рабочую скорость воздуха uр в магистральной сети в зоне подачи высеваемого материала из дозаторов с учетом скорости витания uвит транспортируемых посевных материалов [14, 43,44, 48, 51].
В связи с тем, что в пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса предполагается установить пять вертикальных воздушных распределителя с коллекторами, имеющих большее сопротивление воздушному потоку по сравнению с горизонтальными участками сети, то определим рабочую скорость uр воздуха для вертикальных пневмотранспортных продуктопроводов по выражению [14]: uр = Кз (10,5+ 0,57uвит ), м/с, (2.3) где Кз- коэффициент запаса, принимаемый Кз =1,53; uвит- средняя скорость витания частиц перемещаемого материала, м/с. Исходные данные значений скоростей витания uвит для семян зерновых культур и удобрения [119], расчетные данные их средней скорости витания uср.вит, а также расчетные данные рабочей скорости uр воздуха для перемещения этих материалов представлены в таблице 2.1. Зависимость рабочей скорости uр воздуха от средней скорости uср.вит высеваемых материалов согласно исходных данных приведенной таблицы 2.1 описывается регрессионной моделью: uр = 0,8796uср.вит +16,009, (2.4) достоверность которой характеризуется коэффициентом корреляции r = 0,999, указывающий на прямо пропорциональную зависимость между коррелирующими признаками. Таблица 2.1 - Исходные данные значений скоростей витания высеваемых материалов, расчетные данные их средней скорости витания и рабочей скорости воздуха Высеваемый материал Скорость витания, uвит, м/с Средняя скоростьвитания,uср.вит, м/с Рабочая скорость воздуха, uр , м/с мин. макс. Пшеница 8,90 11,50 10,20 25,00 Ячмень 8,40 10,80 9,60 24,44 Рожь 8,40 10,50 9,45 24,31 Удобрение 3,70 11,00 7,35 22,48 Графическая зависимость рабочей скорости uр воздуха от средней скорости uср.вит высеваемых материалов приведена на рисунке 2.2. 25,5 5 7,5 10 12,5 и„м/с 15
Графическая зависимость рабочей скорости ьр воздуха от средней скорости V т высеваемых материалов Из сравнительного анализа графической зависимости следует, что высевае 41 мые материалы имеют диапазон средней скорости витания uср.вит от 7,35 до 10,20 м/с. В вертикальных воздушных распределителях наименьшая рабочая скорость воздуха uр = 22,48м/с требуется для удобрения, а наибольшая рабочая скорость воздуха uр = 25,0м/с – для семян пшеницы.
Следовательно, для эффективного процесса пневмотранспортирования высеваемых материалов и последующих расчетов пневмотранспортной сети, необходимо принять наибольшее значение рабочей скорости воздуха uр = 25м/с. Пневмотранспортная сеть разрабатываемого посевного комплекса [129] представляет собой разветвленную воздушную сеть, расчетная схема которой представлена на рисунке 2.3. участки I, II, III, IV и V с диаметрами d\, (h, (k, с/4 и ds, с соответствующими длинами 1\, 12, h, к и k, где в целях непрерывного и устойчивого пневмотранспорти-рования высеваемого материала расчетные расходы Qi, Q2, Оз, Ол и Qs, а также скорость v воздуха по всей пневмотранспортной сети - приняты постоянными (const). Для наглядности вид на распределители первой и второй ступени, соединенных трубопроводами и отходящими от второй ступени семяпроводами, условно представлен как «вид сверху», а остальная, магистральная часть расчетной схемы - вид сбоку (продольный вид). В трубопроводах наддува, герметичных секций бункера, условно можно принять, что расхода воздуха не происходит, так как теоретически в секциях статическое давление равняется полному давлению, следовательно, систему наддува воздуха в секции бункера можно априори исключить из расчетных действий, при определении баланса воздуха в пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса.
Расход воздуха Q, на любом из расчетных I, II, III, IV и V участков сети, определяется по известной формуле [14, 32, 96]: Q = 3600-F1-v1, (2.5) где Ц - площадь поперечного сечения круглой трубы расчетного участка пневмопровода, F n-rf, м2; г} - радиус трубы участка, г} = с1}/2, м; Vt - средняя скорость воздуха на расчетном участке, м/с. Согласно рисунку 2.3 баланс расхода воздуха для пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса с одним первичным распределителем, четырьмя вторичными распределителями и двадцати восемью семяпроводами по числу сошников можно представить равенством расходов участков сети: AQ+Q =Q =Q2 =Q =4Q =28Q, (2.6) где AQ- потери расхода воздуха на возможные утечки воздуха через неплотности воздушного тракта, AQ=0,05...0,1Q , м3/ч; Qв - расход воздуха вентилятора, м3/ч; Q, Q2 и О3 - расход воздуха на участках 1, 2 и 3 магистрального пневмопровода соответственно, м3/ч; Q4 - расход воздуха в трубе, соединяющей первичный распределитель со вторичным, м3/ч; Q5 - расход воздуха в семяпроводе сошника, м3/ч.
Приборы и оборудование, применяемые при проведении экспериментальных исследований
Для проведения исследований ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых культур в ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей», расположенном в г. Малмыже Кировской области (Российская Федерация), с учетом недостатков посевных комплексов отечественного и зарубежного производства, описанных в разделе 1 данной работы, был сконструирован и изготовлен прицепной широкозахватный посевной комплекс «AGRAER-850H» (патент № 2535752 РФ, приложение А) [129]. Схема данного прицепного широкозахватного посевного комплекса представлена на рисунке 3.1, а его общий вид, с рабочими органами в транспортном положении, приведен на рисунке
Схема прицепного широкозахватного посевного комплекса «AGRAER-850H» производства ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей»: 1 - рама; 2 - радиальный вентилятор; 3 – двигатель внутреннего сгорания; 4 - гидромотор; 5 - топливный бак бензинового двигателя; 6 и 8 -загрузочные люки; 7 - двухсекционный бункер; 9 - загрузочный шнек; 10 - приемная воронка; 11 и 13 - распределители (коллектора); 12 и 15 - гидроцилиндры; 14 - пневмошланги; 16 - опорно-прикатывающие колеса; 17 - трехрядные пружинные бороны; 18 - подпружиненные сошники; 19 - сошниковая рама; 20 и 21 - опорные колеса; 22 - высевная коробка передач; 23 - пневмотранспортная труба; 24 - катушечные дозаторы
Энергосберегающий прицепной посевной комплекс [97, 100], с расчетной производительностью 8,5 гектар в час, состоит из прицепляемого к задней подвеске трактора К-700А (тяговый класс 5), закрепленного на раме 1, двухсекционного бункера 7 на двух опорных колесах 21. Позади рамы 1 этого бункера 7 прицеплена сошниковая рама 19 с регулируемыми передними 20 опорными и задними 16 опорно-прикатывающими колесами, подпружиненными сошниками 18, выполненными в виде стрельчатых лап, и трехрядными пружинными боронами 17 (рисунок 3.3).
Общий вид бункера (а) и сошниковой группы (б) прицепного широкозахватного посевного комплекса «AGRAER-850H» Сошниковая рама 19 сделана по аналоги с посевным комплексом «Агратор-8500» и имеет ширину захвата 8540 мм. Она оборудована гидроцилиндрами 12 и 15 для складывания рамы 19 в походное положение и на поворотных участках поля при посеве, а также для регулирования заглубления сошников 18 при посеве. На раме 19 также находятся воздушные коллектора (распределители) 11 и 13, гофрированные пневмошланги 14 для подачи семян и удобрения воздушным потоком из бункера 7 в сошники 18 с помощью радиального вентилятора 2, расположенного в передней части двухсекционного бункера 7. Привод радиального вентилятора 2 осуществляется от двигателя 3 внутреннего сгорания «HONDA GX-690». Спиральный корпус вентилятора 2 непосредственно закреплен на двигатель 3 со стороны выходного конца коленчатого вала. Рабочее колесо вентилятора 2 непосредственно закреплено на выходном конце коленчатого вала двигателя 3. Сбоку бункера 7 закреплен складывающийся в походное положение загрузочный шнек 9 с приемной воронкой 10, привод которого осуществляется от гидромотора 4. С противоположного бока бункера 7 снизу расположена высевная коробка передач 22. Бункер 7 имеет две раздельные секции - переднюю для зерна и заднюю для удобрения с загрузочными люками 6 и 8. Внизу каждой секции, соответственно, имеются катушечные дозаторы 24 семян и удобрения, которые сообщаются с пневмотранспортной трубой 23. Их катушки расположены поперек продольной оси бункера 7, что позволяет подавать струю зернового материала перпендикулярно воздушному потоку пневмотранспортной системы сеялки. В связи с этим улучшается расслоение зерновой струи (как и струи удобрения) воздухом обуславливающее более легкие условия транспортированию высеваемого материала в сошники 18. Кроме этого, каждый из дозаторов 24, с торцевой части, сообщается со своей секцией через гофрированные пневмошланги, натянутые на нижнюю часть загнутых в верхней части, в виде отводов, металлических труб и проходящих вертикально внутри секций бункера 7 для выравнивания давления (баланса) воздуха между верхней частью этих, заполненных высеваемым материалом, секций, и катушечной частью дозаторов 24. Установленные под секциями бункера 7 дозаторы 24 получают вращение с применением электромуфты от опорного колеса 21 бункера 7 по схеме: цепная передача-электромуфта-цепная передача-высевная коробка передач-дозаторы. Спереди бункера 7 установлен топливный бак 5, для двигателя «HONDA GX-690». Энергосберегающий прицепной широкозахватный посевной комплекс «AGRAER-850H» работает следующим образом.
Для осуществления рабочего процесса секции бункера 7 поочередно заполняются зерном и удобрением. Для этого загрузочный шнек 9 устанавливается в загрузочное положение. Автотранспортное средство осуществляет разгрузку зерна либо удобрения в воронку 10, откуда зерно, либо удобрение, загрузочным шнеком 9 доставляется через люки 6 и 8 в соответствующую секцию бункера 7. После загрузки секций бункера 7 загрузочный шнек 9 возвращается в походное положение и надежно закрепляется сбоку бункера 7. Далее тракторист-машинист запускает двигатель 3 и устанавливает обороты его коленчатого вала до требуемой частоты вращения рабочего колеса вентилятора 2. При движении посевного комплекса по полю подпружиненные сошники 18 и трехрядные пружинные бороны 17 заглубляются с помощью гидроцилиндров 12 и 15. После этого тракторист-машинист включает электромуфту привода высевной коробки передач 22, которая передает вращение катушкам дозаторов 24. Из дозаторов 24 семена (удобрения) просыпаются в пневмотранспортную трубу 23, где подхватываются воздушным потоком, нагнетаемым вентилятором 2 и, далее, проходя по коллекторам 11 и 13 и гофрированным пневмошлангам 14, поступают в почву через сошники 18, выполненные в виде стрельчатых лап. Подпружиненные бороны 17 выравнивают посевную полосу и вычесывают соломистые остатки и срезанные стрельчатыми лапами сошников 18 сорняки, а опорно-прикатывающие колеса 16 прикатывают посевы.
Норму высева семян и внесения удобрений устанавливают с помощью сменных катушек дозаторов и сменных звездочек высевной коробки передач, а также задают скоростью движения посевного комплекса. Оптимальная скорость воздушного потока, нагнетаемого радиальным вентилятором в пневмотранспорт-ную систему, задается с помощью регулирования оборотов двигателя внутреннего сгорания «HONDA GX-690» от 2500 до 3650 мин-1. Регулировка глубины высева производится при помощи специальных регулировочных сменных клипс, позволяющих изменять высоту передних опорных колес 5 и высоту задних прикатывающих колес 6.
Исследование параметров дозирующей системы опытного по-севного комплекса методом планирования эксперимента
После предварительной ручной настройки нормы высева семян и удобрения была проведена еще одна проверка на норму высева по чистой площадке. Для этого был запущен стартером двигатель вентилятора HONDA GX-690 и после предварительного прогрева частота вращения колеса вентилятора была выведена на номинальные обороты 3540 мин-1 коленчатого вала двигателя, при которых вентилятор проработал в течении 10 минут на режиме продувки магистрали пневмотранспортной системы для удаления влаги и возможных частиц семян и удобрения. Затем, обороты колеса вентилятора были снижены до рабочего значения 3500 об/мин. Далее, при включенном вентиляторе и электромагнитной муфте привода высевной коробки передач агрегат проехал по чистой контрольной площадке 15 метров с поднятыми сошниками. Путем наложения на контрольную площадку деревянной рамки размером 1000х1000 мм, было подсчитано количество зерен на 1 квадратном метре с числом повторности равным девяти. В пересчете на 1 гектар число зерен составило 4908163 шт., что соответствовало норме высева 240,50 кг/га. После этого, агрегат произвел высев семян и удобрения на площади 300 гектар. Исследования отклонения от глубины заделки семян показало, что среднее значение составило 4±0,6 см. Заделка семян была полной без огрехов.
После этого, для продолжения оценки качества работы посевного комплекса были взяты протравленные семена другой зерновой культуры – яровая пшеница сорта «Ирень», заданная норма высева 260-280 кг/га, удобрение – Азофоска, заданная норма высева 40-50 кг/га. Для семенного дозатора была выбрана катушка Р500 (желтая), а для дозатора удобрения катушка Р250 (черная). Согласно настроечным таблицам (приложение В) было определено: - для семенной катушки: передаточное отношение i = 2,0; ведущая звездочка с числом зубьев Z1= 26, ведомая Z2 = 13; расчетная норма высева 268,56 кг/га; число оборотов высевной катушки на 1 га – 582,00 об/га; - для катушки удобрения: передаточное отношение i = 0,56; ведущая звездочка с числом зубьев Z1= 14, ведомая Z2 = 25; расчетная норма высева 48,61 кг/га; число оборотов высевной катушки на 1 га – 163,11 об/га.
Далее, секции бункера были наполнены соответствующим назначению секции материалом: семенная – семенами, секция удобрения – удобрением. Под дозаторы каждой секции бункера были расстелены куски брезента размером 2х2 метра, для раздельного сбора и последующего взвешивания подаваемых дозаторами высеваемых материалов. Аналогично предыдущему опыту, для сокращения времени на операцию ручной калибровки нормы высева настроечной ручкой высевной коробки передач 5 было совершено 37 оборотов, что соответствовало 1/20 гектара от расчетной нормы высева. После этого, высеянные семена и удобрение были взвешены на весах с точностью до третьего знака. Опыты были проведены в трехкратной по-вторности с определением средней массы навески. Средняя масса навески семян пшеницы составила 13,405 кг на 1/20 гектара, что соответствует норме высева равной 268,10 кг/га. Средняя же масса навески удобрения составила 2,421 кг на 1/20 гектара, что соответствует норме высева 48,42 кг/га.
Далее, была проведена проверка на норму высева семян яровой пшеницы сорта Ирень по чистой площадке 15 метров с поднятыми сошниками по аналогии с методикой высева семян ярового ячменя сорта Гонар. Также путем наложения на контрольную площадку деревянной рамки размером 1000х1000 мм было посчитано количество зерен на 1 квадратном метре с числом повторности равным девяти. В пересчете на 1 гектар число зерен составило 7816326 шт., что соответствовало норме высева 268,10 кг/га. После этого, агрегат произвел высев семян и удобрения на площади 450 гектар. Исследования отклонения от глубины заделки семян показало, что среднее значение составило 4±0,5 см. Общий вид прицепного широкозахватного посевного комплекса «AGRAER-850H» в процессе работы в поле представлен на рисунке 5.4, а фотографии посе 116 вов ярового ячменя сорта Гонар и яровой пшеницы сорта Ирень в колосовой фазе, посеянных посевным комплексом «AGRAER-850H», приведены на рисунке 5.5.
Оценка качества работы посевного комплекса также была проведена в осенний период, с применением семян – озимой ржи сорта «Татьяна» и заданной нор 117 мой высева 238 кг/га. При этом для высева семян были использованы обе секции бункера. Для обоих дозаторов были выбраны катушки Р500 (желтая). В связи с тем, что отношение объемов секций бункера (передний/задний) имеют отношение 60/40%, то, следовательно, и норма высева дозаторов была принята согласной этой же пропорции 141/97 кг/га, для равномерного опустошения бункера. Согласно настроечным таблицам (приложение В) было определено: - для семенной катушки передней секции бункера: передаточное отношение і = 1,105; ведущая звездочка с числом зубьев Zl= 21, ведомая 22 = 19; расчетная норма высева 141,62 кг/га; число оборотов высевной катушки на 1 га - 321,94 об/га; - для семенной катушки задней секции: передаточное отношение і = 0,76; ведущая звездочка с числом зубьев Z\= 19, ведомая Z2 = 25; расчетная норма высева 97,40 кг/га; число оборотов высевной катушки на 1 га - 221,37 об/га.
Далее, секции бункера были наполнены семенами. Под дозаторы каждой секции бункера были расстелены куски брезента размером 2х2 метра, для раздельного сбора и последующего взвешивания подаваемых Аналогично предыдущему опыту, для сокращения времени на операцию ручной калибровки нормы высева настроечной ручкой высевной коробки передач было совершено 37- оборотов, что соответствовало 1/20 гектара от расчетной нормы высева. После этого, высеянные семена были взвешены на весах с точностью до третьего знака. Опыты были проведены в трехкратной повторности с определением средней массы навески. Средняя масса навески семян ржи составила 11,915 кг на 1/20 гектара, что соответствует норме высева дозаторами высеваемых семян. равной 238,30 кг/га.