Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса. Цель и задачи исследований 7
1.1 Классификация способов и схем посева семян овощных культур и их характеристики 7
1.2 Обзор конструктивных схем сеялок для посева семян овощных культур 16
1.3 Обзор конструкций высевающих устройств для посева семян овощных культур 30
1.4 Выводы по первому разделу 43
1.5 Цель и задачи исследований 43
2 Определение физико-механических свойств семян лука сорта «Халцедон» 44
2.1 Характеристика изучаемого сорта 45
2.2 Методика проведения исследования и результаты математической обработки 46
2.2.1 Форма и размеры семян 46
2.2.2 Абсолютная и объемная массы семян 47
2.2.3 Фрикционные свойства семян 49
2.2.4 Упругость семян 54
2.2.5. Деформация и разрушение семян 57
2.3 Выводы по второму разделу 58
3. Теоретические исследования технологического процесса работы ячеисто-дискового высевающего аппарата с полыми цилиндрами на упруго деформируемом кольце 59
3.1 Обоснование конструктивной схемы высевающего аппарата 59
3.2 Исследование движения семени лука при движении по перемычке 64
3.3 Исследование движения семени лука при входе его в ячейку диска высевающего аппарата 69
3.4 Исследование движения семени при выталкивании его из ячейки 74
4. Программа и методика исследований. Лабораторные исследования высевающего аппарата 77
4.1 Программа исследований 77
4.2 Выбор оптимального типа цилиндров УДК 77
4.3 Методика проведения лабораторных исследований по определению равномерности распределения семян лука в рядке 84
4.4 Выводы по четвертому разделу 102
5 Лабораторно-полевые и производственные исследования сеялки. экономическое обоснование применения экспериментальной сеялки оснащенной ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с упруго деформируемым кольцом 103
5.1 Цель и задачи лабораторно-полевых исследований 103
5.2 Условия и методика проведения опытов 103
5.3. Результаты лабораторно-полевых исследований 109
5.4 Производственные испытания опытного образца сеялки 114
5.5 Экономическое обоснование применения экспериментальной сеялки 116
Выводы по пятому разделу 121
Общие выводы 121
Список используемой литературы 124
Приложения 134
- Обзор конструктивных схем сеялок для посева семян овощных культур
- Обоснование конструктивной схемы высевающего аппарата
- Методика проведения лабораторных исследований по определению равномерности распределения семян лука в рядке
- Экономическое обоснование применения экспериментальной сеялки
Введение к работе
Актуальность работы. Среди разнообразия овощных культур, возделываемых в стране, особое место принадлежит луку. Лук является ценным продуктом питания, обладающим, наряду с высокими питательными качествами, и лечебными свойствами. Он содержит более 30 видов минеральных веществ и большое количество эфирных масел. Лук-репку выращивают из севка и семян. Первый способ – самый распространенный и наиболее освоенный в Нечерноземной зоне и средней полосе России, а так же в северной части европейских стран. В последнее время выращивание лука-репки из семян находит наибольшее распространение. Проблемой при посеве семян лука на лук-репку является сложность равномерного распределения семян вдоль рядка в соответствии с агротехническими требованиями.
Из анализа проведенных исследований можно сделать вывод, что в общей массе применяющиеся высевающие аппараты не позволяют получить необходимую равномерность распределения семян вдоль рядка в соответствии с агротехническими требованиями для посева семян лука на лук-репку. Причиной в этом случае является порционность высева семян, которая происходит из за несовершенства конструкций применяемых высевающих аппаратов и периодического воздействия их рабочих элементов на семенной материал, вследствие чего посевы получаются неравномерными, со сгущением и разряжением растений в рядке, что, в конечном итоге, приводит к снижению урожайности. В связи с этим актуальным вопросом считается создание высевающего устройства, которое бы учитывало в себе все достоинства созданных к настоящему времени высевающих аппаратов и в то же время отличающееся от них выполнением одного из главного агротехнического требования - максимальной равномерности высева.
Поэтому работа, посвященная повышению качества посева семян лука разработкой и применением высевающего аппарата сеялки ячеисто-дискового типа, является актуальной и имеет важное экономическое и хозяйственное значение для АПК России.
Степень разработанности темы. В настоящее время разработаны высевающие аппараты для высева семян овощных культур различных конструкций и типов.
Пневматические и пневмомеханические высевающие аппараты имеют такие недостатки, как сложность конструкции, неравномерность высева и высокая травмируемость семян.
Механические высевающие аппараты наиболее просты по конструкции и надежны в работе, но так же имеют ряд недостатков, таких как, повышенный расход семенного материала, травмируемость семян и неравномерность высева. В свою очередь, исходя из технологического процесса работы существующих механических высевающих аппаратов их можно разделить на аппараты периодического действия и непрерывного действия.
Высевающие аппараты периодического высева весьма многообразны по конструкции и подразделяются по типу рабочих органов на катушечные, внутриреберчатые, мотыльковые и ложечные. Однако, данные конструкции аппаратов предполагают пульсацию исходного потока семян, что в конечном итоге приводит к неравномерному расположению семян в рядке. Причиной порционности подачи семян является периодическое воздействие рабочих элементов высевающего аппарата на семенной материал.
Преимуществом аппаратов непрерывного действия (гравитационные, вибрационные, выталкивающие, вычерпывающие и комбинированные) является исключение порционности подачи семенного материала. Однако одним из существенных недостатков является повышенная травмируемость семян.
Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», тема №11 «Разработка рабочих органов машин для ресурсосберегающих технологий производства сельскохозяйственных культур», и отраслевой целевой программы «Развитие овощеводства и картофелеводства в Пензенской области на 2010-2012 годы».
Цель работы – повышение качества посева семян лука разработкой и применением ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце, обеспечивающим повышение равномерности распределения семян лука в рядке и снижение их травмируемости.
Задачи исследований:
1. Обосновать конструктивно-технологическую схему ячеисто-дискового высевающего аппарата с учетом физико-механических свойств семян лука.
2. Теоретически обосновать конструктивные и режимные параметры ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
3. Выполнить лабораторные исследования по определению конструктивных и режимных параметров ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
4. Разработать и изготовить опытный образец сеялки с ячеисто-дисковым высевающим аппаратом с цилиндрами на упругодеформируемом кольце, исследовать ее в лабораторно-полевых и производственных условиях, оценить технико-экономическую эффективность.
Объект исследования – технологический процесс работы ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
Предмет исследования – конструктивные и режимные параметры ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
Научная новизна:
-теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце;
-конструкция ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце (заявка на изобретение РФ № 2013144082);
-оптимальные конструктивные и режимные параметры ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований послужили основой для разработки экспериментальной сеялки с ячеисто-дисковым высевающим аппаратом с цилиндрами на упругодеформируемом кольце. Использование экспериментальной сеялки позволяет повысить равномерность распределения семян лука в рядке, снижает травмируемость семян, что в итоге будет способствовать увеличению урожайности лука репки. Сеялка с ячеисто-дисковым высевающим аппаратом с цилиндрами на упругодеформируемом кольце внедрена в ИП КФХ Минеев А.В. Калачевского района Волгоградской области в 2012 году
Методология и методы исследований. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы (метод сравнения, моделирования, наблюдения). Теоретическое обоснование ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце выполнялось с использованием основных положений, законов и методов классической механики и математики.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных, полевых и производственных условиях на основе общепринятых методик в соответствии с действующими отраслевыми стандартами, а также с использованием методов планирования многофакторного эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись на ПВЭМ с использованием стандартных программ «MathCAD», «Microsoft Excel» и «Statistika 6.0».
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
1. Уравнения движения семени по перемычке между ячейками ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце (УДК), уравнения для определения скорости выхода семени с перемычки и зависимости этой скорости от времени при движении семени по перемычке.
2. Конструкция ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
3. Оптимальные конструктивные и режимные параметры (жесткость материала полых цилиндров упругодеформируемого кольца, окружная скорость ячеисто-дискового высевающего диска, скорость движения агрегата, скорость ролика) ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце.
Степень достоверности и апробации результатов. Степень достоверности теоретических и экспериментальных данных обеспечена аргументированным обоснованием выводов подтвержденных теоретическими и эксперементальными исследованиями и практической реализацией разработки в лабораторных, полевых и производственных условиях.
Основные положения диссертации доложены и одобрены:
– на научно практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (г. Пенза 2011…2013 г.);
– на международной конференции, посвящённой 105-ти летию со дня рождения профессора Красникова Владимира Васильевича «Новые технологии и технические средства в АПК», ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова» (2013 г.);
– на XVII международной научно-практическая конференции «повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции - новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства» ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов российской академии сельскохозяйственных наук» (2013 г.);
- на VII межрегиональной специализированной выставке ПензАгро (2013 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей, 4 без соавторов, в т.ч. 3 в изданиях, указанных в «Перечне … ВАК». Общий объем публикаций составляет 2,22 п. л., из них автору принадлежит 1,21 п.л.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы из 111 наименований и приложения на 11 с., Работа изложена на 144 с., содержит 16 табл. и 45 рис..
Обзор конструктивных схем сеялок для посева семян овощных культур
Универсальные овощные пневматические сеялки точного высева MasterMass серии MSO предназначены для посева всех видов овощных культур (лук, морковь, редис, редька, салат, петрушка, укроп, кинза/кориандр, перец, помидоры, огурцы, кабачки, свекла, арбуз, дыня, тыква и др.) в 1, 2 или 3 строчки и являются результатом многолетнего опыта компании MaterMacc в производстве овощных сеялок. Машина работает совместно с сельскохозяйственным трактором, оснащенным подъемником и универсальной трехточечной навеской. Количество вносимых семян регулируется при помощи редуктора 8 (Рисунок 1.2), приводимого в движение вращением опорного колеса 7. Данная сельскохозяйственная машина работает посредством вала отбора мощности 4. При работе вакуумный насос 6 подаёт семена в высевающие секции 9, которые распределяют их под почвой, а прикатывающие катки, прикатывают семена для лучшего контакта их с почвой. К недостаткам агрегата можно отнести залипание рабочих органов почвой, неравномерный ход сошников по глубине.
Каждая посевная секция в состоянии засеять от 1 до 3 рядов семян с учетом требуемого типа семян. Это возможно благодаря взаимозаменяемости резаков и дисков.
Каждая посевная секция состоит из несущей рамы 1 (рисунок 1.3), к которой крепятся: параллелограмная подвеска 2, распределитель семян 3 с возможностью поменять диск от 1 до 3 рядов посева; бункер 4; сошник 5 взаимозаменяемый с одного ряда на два или три; загортачи 6; система копирования рельефа 7; прикатывающие катки 8.
К недостаткам агрегата можно отнести залипание рабочих органов почвой, неравномерный ход сошников по глубине.
Сеялка точного высева СТВ-12 "Полесье" предназначена для посева дражированных и калиброванных семян овощных культур. Сеялка агрегатируется с тракторами тяговых классов 1,4 и 2 тс.
Сеялка состоит из рамы 4 (рисунок 1.4) с замком для автосцепки, приводных колес с механизмами передач, посевных секций 6 (рисунок 1.4), вентилятора 7, маркеров 2, дышла 1, стойки 3 и опор 8 транспортного устройства.
От каждого из двух приводных колес осуществляется привод на шесть высевающих аппаратов. Колеса оснащены пневматическими шинами. На оси колеса установлена сменная ведущая шестерня, которая передает вращение второй сменной шестерне на одной оси с которой установлена сменная звездочка [9]. От сменной звездочки вращение передается цепной передачей на звездочку, а от нее на вал привода высевающих аппаратов, от которого цепными передачами вращение передается на высевающие диски посевных секций(рис1.5).
Высевающий аппарат (рисунок 1.6) состоит из корпусов 1, 11, основания 6, диска ведомого 3, высевающего диска 14, сбрасывателя двойников 7, ролика 15 и указателя 13 со шкалой 12. Высевающие диски -сменные, в зависимости от посевной культуры в соответствии с таблицей 1.
На сеялке применяются левый и правый маркеры дискового типа, которые предназначены для образования следа на незасеянной части поля с целью получения стыковых междурядий и обеспечения прямолинейности движения агрегата при последующих заездах.
К недостаткам этой сеялки можно отнести: неустойчивую работу на загрязнённых почвах и неравномерность высева из за частого высева двойников.
Сеялка точного высева СТВ-8К (рис. 1.7) предназначенна для пунктирного высева семян следующих культур: кукуруза, крупная фасоль, фасоль низкокустовая, горох, земляной орех, подсолнух соя, рапс, лук, капуста, и другие семена с минимальным размером 2,5 мм.
Сеялка точного высева СТВ-8КУ помимо посева семян обеспечивает также и одновременное внесение удобрений. Принципиально важным конструктивным элементом сеялки точного высева является высевающий аппарат(рис.1.8), состоящий из узкого высевающего барабана 1, который не изнашиваясь, вращается с высевающим диском 2.
Вентилятором через полую ось 3 создается вакуум, который обеспечивает присасывание семян 4 к высевающему диску. Два сбрасывателя разной конструкции 5, 7 корригируют возможные двойные прилипания. Зубчатый сбрасыватель устанавливается бесступенчато по шкале 6 в зависимости от размера семян.
Вентилятором через полую ось 3 создается вакуум, который обеспечивает присасывание семян 4 к высевающему диску. Два сбрасывателя разной конструкции 5, 7 корригируют возможные двойные прилипания. Зубчатый сбрасыватель устанавливается бесступенчато по шкале 6 в зависимости от размера семян. Через достаточно большое смотровое окно можно контролировать заполнение отверстий диска. Разъединенные семена отсекаются в точно определенном месте прерывателем 8, расположенным сзади диска. Это место отсекания является предпосылкой высокой точности укладки семян и при повышенной скорости сева.
Недостатками сеялки являются сложность конструкции и неравномерность высева по глубине.
Пневматическая сеялка точного высева для овощных культур Monosem серии MS(pHC. 1.9) предназначена для высева моркови, лука, капусты, свеклы столовой и других овощных культур. Возможность одновременного внесения сухих удобрений. Возможность сева как по полю так и в гребень. Уникальная запатентованная система высевающего аппарата без уплотнительных элементов позволяет точно распределять семена по поверхности при различных схемах посева.
Высевающий аппарат MS (рис 1.10) выполнен из литого недеформируемого металла, оборудован диском из нержавеющей стали, толщиной 1 мм, смонтирован на жестком ворошителе, раздаточная коробка MS отличается своей прочностью. Простая, но очень эффективная конструкция обеспечивает точный высев семян и надежность при управлении высевом при помощи единственного рычага.
К недостаткам данной сеялки относятся, неустойчивый высев по глубине заделки семян, неравномерно распределение семян в рядке, что приводит к снижению урожайности.
Пневматическая сеялка точного высева Gaspaido OLIMPIA (рис. 1.12) предназначена для посева семян овощных культур. Посев осуществляется в 2 ряда. Распределители могут смещаться в боковом направлении для обеспечения междурядья от 4 до 9 см (с прикатывающим колесом минимальное расстояние между рядами 7 см).
К недостаткам сеялки относятся сложная конструкция, невысокая надёжность, а так же неудовлетворительное распределение семян по длине рядка.
Сеялка овощная мелкосемянная СОМ-4/2хЗО(рис. 1.14) предназначена для пунктирного посева мелкосемянных овощных культур, таких как свекла, лук и морковь. Сеялка агрегатируется с тракторами класса 6 кН и выше. Высевает одновременно 8 рядков как на ровную поверхность, так и на гряду. Привод высевающих аппаратов сеялки осуществляется от опорно-приводных колес секций по один с заднего колеса, один - с переднего. Существует возможность изменения частоты вращения высевающего аппарата сеялки перестановкой сменных звездочек
Обоснование конструктивной схемы высевающего аппарата
В результате анализа существующих высевающих аппаратов для посева семян лука нами сделан вывод, что требованиям по качеству посева наиболее полно отвечают ячеисто-дисковые механические высевающие аппараты с горизонтальной осью вращения.
Недостатком таких высевающих аппаратов является не удовлетворительное заполнение ячеек семенами при совместной работе ролика-отражателя и ячеистого диска, а также травмирование семян при выталкивании их различными типами устройств (рычажными, пластинчатыми, звездчатыми).
Разработка усовершенствованных высевающих аппаратов для посева семян лука осложняется особенностью физикомеханических свойств этих семян (размерная и весовая характеристика семян). Средняя длина семян лука равна 2,97...3,05 мм, ширина - 2,19...2,29 мм, толщина - 1,97...2,07 мм, при абсолютной массе семян 3,9 (вес 1000 шт. семян) [22,27,28].
Проведение теоретических исследований необходимо для определения оптимальных конструктивно-кинематических параметров для разработанной технологической схемы, позволяющей повысить качество посева семян лука с учетом физикомеханических свойств.
Отмеченные недостатки можно устранить разработкой и применением нового усовершенствованного высевающего аппарата. Время работы высевающего аппарата при заданной скорости семян ячеистого диска и ролика-отражателя, семена лука, расположенные в зоне ролика-отражателя и поверхности ячеистого диска, должны западать в ячейки диска строго по одному семени без пропусков ячеек, а лишние семена лука должны счищаться роликом-отражателем без образования заторов и травмирования семян. При подходе семян, уложенных в ячейки к выбросному окну, выталкивающее устройство должно направить семя в образованную борозду со скоростью обеспечивающей точную раскладку семян в борозде без раскатывания их вдоль и поперек борозды.
Выполнение перечисленных требований позволит качественно провести посев заданной равномерностью, что приведет к повышению урожайности.
С целью улучшения и повышения равномерности распределения семян в рядке, а так же уменьшения их травмирования нами предлагается конструкция ячеисто-дискового высевающего аппарата с полыми цилиндрами на упруго-деформируемом: кольце (УДК) [75] (рисунок 3.1).
Предлагаемый высевающий аппарат включает в себя корпус 1; бункер 2; вертикально установленный составной ячеистый высевающий диск, состоящий из двух симметричных частей - левой 3 и правой 4, с высверленными в них цилиндрическими ячейками 5. Левая 3 и правая 4 части высевающего диска жестко скреплены винтами 6.
В левой 3 и правой 4 частях высевающего диска выполнены боковые кольцевые проточки, в которые установлено сплошное упруго-деформируемое силиконовое кольцо 7 (рисунок 3.1) с радиально расположенными по центру полыми, цилиндрами, выполненными как единое целое со сплошным силиконовым УДК 7 и размещенными в ячейках 5 составного высевающего диска. Верхние основания полых тонкостенных цилиндров для обеспечения заданных параметров деформации и снижения травмируемости семян 8 выполнены в виде части сферы, обращенной выпуклостью к оси вращения составного ячеистого высевающего диска, причем радиус составного ячеистого высевающего диска Rt больше радиуса Л? окружности проведенной по верхним основаниям полых цилиндров сплошного УДК на величину равную 2/3 толщины высеваемых семян 8. Также для обеспечения заданных параметров деформации полых цилиндров и снижения травмируемости семян 8 по оси ячеек 5 составного ячеистого высевающего диска, под нижним основанием полых цилиндров сплошного силиконового УДК 7, выполнена кольцевая проточка 9, ширина В/ которой больше диаметра ячеек D/ составного ячеистого высевающего диска. Составной ячеистый высевающий диск вращается вместе с валом 10. Над наружной поверхностью составного ячеистого высевающего диска без зазора, установлен ролик-отражатель 11, вращающийся вместе с валом 12 в сторону противоположную вращению составного ячеистого высевающего диска.
Горизонтальная ось вращения ролика-отражателя 11 лежит во втором квадранте, в плоскости, проходящей через ось вращения составного ячеистого высевающего диска и отклоненной от вертикальной плоскости, проведенной через ось вращения составного ячеистого высевающего диска на угол є = 20...30 градусов в направлении вращения составного ячеистого высевающего диска. Поверхность ролика-отражателя 11 покрыта слоем эластичного фрикционного материала 13, а его угловая скорость в 3,0...4,5 раза больше угловой скорости составного ячеистого высевающего диска.
Корпус 1 высевающего аппарата имеет окно 14, начало которого находится в третьем квадранте на линии образованной пересечением цилиндрической поверхности корпуса и плоскости проходящей через ось вращения составного ячеистого высевающего диска и отклоненной от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения составного ячеистого высевающего диска на угол 0 = 10...20 градусов (рисунок 3.1) в сторону противоположную вращению составного ячеистого высевающего диска, при этом конец окна, находится в четвертом квадранте на линии образованной пересечением цилиндрической поверхности корпуса и плоскости проходящей через ось вращения составного ячеистого высевающего диска и отклоненной от вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения составного ячеистого высевающего диска на угол т = 10...20 градусов в сторону вращения составного ячеистого высевающего диска.
Высевающий аппарат работает следующим образом. Часть семян 8 (рисунок 3.1) находящихся в бункере 2 при вращении составного ячеистого высевающего диска под действием силы тяжести попадает в ячейки 5 на сферическую поверхность полых цилиндров сплошного силиконового УДК 7. Глубина ячейки 5 рассчитана таким образом, чтобы центр тяжести семян находился ниже наружной поверхности составного ячеистого высевающего диска. Таким образом, семя 8 надежно зафиксируется в ячейке 5. При дальнейшем повороте составного ячеистого высевающего диска, ролик-отражатель 11 покрытый слоем эластичного фрикционного материала 13, надавит на семя 8 находящееся в ячейке 5, в результате чего полые цилиндры, выполненные как единое целое со сплошным силиконовым УДК 7 деформируются, семена 8 при этом полностью окажутся внутри ячейки 5.
Выполненная при этом по оси ячеек составного ячеистого высевающего диска, под нижним основанием полых цилиндров, сплошного УДК 7, кольцевая проточка 9 способствует снижению усилия на деформацию полых тонкостенных цилиндров, тем самым предотвращает травмирование семян 8. Снижению травмирования семян 8 также способствуют выполненные в виде части сферы, обращенной выпуклостью к оси вращения составного ячеистого высевающего диска верхние основания полых цилиндров сплошного силиконового УДК 7.
Возможность ячейки 5 составного .ячеистого высевающего диска, с полыми цилиндрами, выполненными заодно со сплошным силиконовым УДК «приспосабливаться» к семенам с различными геометрическими размерами делает высевающий аппарат более универсальным.
Другая часть семян 8, не попавшая в ячейку 5 отводится роликом-отражателем 11, вращающимся в сторону противоположную вращению составного ячеистого высевающего диска, назад в бункер 2.
При дальнейшем вращении составного ячеистого высевающего диска находящаяся в ячейке 5 семя 8 потеряет контакт со слоем эластичного фрикционного материала ролика-отражателя 11, но будет зафиксирована в ячейке 5 внутренней поверхностью корпуса 1, до тех пор, пока ячейка 5 с семенем 8 в результате поворота не окажется в зоне выбросного окна 13. Потеряв упор, семя 8 под действием сил тяжести и сил упругости, деформированных полых цилиндров сплошного силиконового УДК 7, выпадет из ячейки 5 на дно борозды.
Методика проведения лабораторных исследований по определению равномерности распределения семян лука в рядке
Качество посева семян лука ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндром на УДК имеет зависимость от большого количества факторов. Поэтому опыты в лабораторных условиях проходили с использованием общепринятой методики планирования многофакторного эксперимента на основании ОСТ 70.5.1-82 [26].
В соответствии с правилами априорного ранжирования были взяты 8 наиболее важных факторов, которые непосредственно могут повлиять на качество равномерности распределения семян лука: h - высота ячейки, мм, с - жесткость цилиндров УДК, НУм, Д„- диаметр ячейки, мм, Уд - окружная скорость ячеистого высевающего диска, а - угол захода семени в ячейку, град, Vp-скорость ролика, м/с, (3 - угол выхода семени, град, ср- Жесткость поверхности ролика Н/м.
При проведении опытных исследований нельзя описать взаимодействие всех факторов и их влияние. Исходя из этого были выделены более важные факторы, полученные из конкретных задач исследования на основании априорной информации. При этом, выбранные факторы в процессе проведения опытных исследований были обозначены на постоянных уровнях и не изменялись.
В таблице 4.1. более важные факторы, а так же их уровни варьирования, которые оказывают существенное влияющие на равномерность распределение семян лука.
Далее с целью исключения из рассмотрения при проведении опытов малозначащих факторов, а так же упрощения и сокращения объема проведения дальнейших исследований проводился отсеивающий эксперимент, после обработки которого получилась конкретная информация о значимости каждого параметра.
Методика оценки и обработки полученных результатов исследования, а так же планы их проведения широко представлены в различных источниках [11, 28,30 57]. Опыты и математическая обработка полученных данных происходили на основании этих источников.
Путем метода случайного перемешивания 2х полуреплик вида 2 " , составляется матрица из изначально приведенных основных факторов (таблица 4.2), непосредственно для проведения отсеивающего эксперимента.
Первую взятую полуреплику причислили к факторам ХГХ4, вторую причислили к следующим факторам X5-Xs. Количество опытов в самой матрице должно превышать число к+1 и быть непосредственно кратным 2к (к — это количество факторов). Исходя из этого, образованные в ходе случайной выборки из двух полуреплик опыты 9 и 10, были введены в матрицу. При помощи таблиц случайных чисел был рандомезирован план проводимого эксперимента.
В таблице 4.2 приведена матрица планирования проводимого отсеивающего эксперимента с результатами исследований. В левом блоке данной таблицы в закодированной форме представлен план проводимого эксперимента, в столбце под названием У представлены средние арифметические значения, а в столбцах под названием У, и У2 обозначены данные экспериментов, полученные в результате проведения корректировок.
Путем подтверждения гипотезы однородности дисперсий происходила проверка воспроизводимости планов.Однородность ряда дисперсий вычисляли по G0„ - критерию Кохрена [47], потому что число повторений для любой серии опытов равно (п=3).Параметр табличный G,a6 для пяти %-ого уровня значимости у п-1=2 и N=10 составляет 0,445, а непосредственно опытный показатель Gon находится из отношения
Графическим выражением на исходном графике рассеивания начинали обработку полученных опытных значений.
Уровень важности факторов, а так же величину их влияния оценивали по разности медиан показателей полученных данных исследований нижних и верхних уровней факторов, и непосредственно по количеству выделяющихся точек [62,71]. По данным показателям на начальном шаге выявлены факторы .V, и Xг. Таблицу 4.3 с 2-я входами применяли для оценки эффектов приведенных факторов. При выделении исследуемых факторов х, и X,, их эффекты вычисляли из отношений
Для значимости эффекта фактора полученный показатель /-критерия (/v =-0,81;/v =-3,66) обязан превышать табличное значение. Показатель из таблицы / -критерия при количестве степеней свободы / = 2и, - 4 = 6 при пяти%-ом уровне значимости равен t005 -2,447, а при десяти %-ом уровне составляет t0, - 1,943.
Поэтому можно считать, что фактор X, («Уд - окружная скорость высевающего диска») получился с вероятностью 0,95 значимым, а в свою очередь фактор Х2 («h - высота ячейки») значим с вероятностью менее 0,9.
С целью наиболее явного выявления других оставшихся факторов, а так же их возможных обоюдных взаимодействий, производили корректировку полученных показателей при отсеивающем эксперименте.
Ход корректировки обуславливался прибавлением к величинам параметра оптимизации в матрице полученных значений эффектов факторов X и Х-,, которые были приняты с другим знаком. По скорректированным результатам параметра оптимизации Далее выстраивали другую диаграмму рассеивания уже по откорректированным данным заданного параметра оптимизации, в ходе проведенный анализ которой удалось получить 2 эффекта фактора, названных X, («с - жесткость цилиндров упругодеформируемого кольца»), а так же Х6 (Vc -скорость движения посевного агрегата).
Аналогично оценкам значимости факторов X, и Х2 провели такую же оценку приведенных факторов. Получили такие данные расчетов
В итоге, вероятность значимости фактора Хъ - 0,9, а фактор Хв значим с вероятностью 0,9.
При помощи способа «выделяющихся точек» на каждом из этапов проводимых исследований по графикам рассеивания проходил выбор парных взаимодействий [75]. Значимость эффекта каждого из парных взаимодействий определяли аналогично значимости отдельно взятых эффектов факторов. Статистический анализ откорректированных данных исследований осуществляли вместе с определением значимости на каждом этапе наблюдения эффектов факторов. Далее из этого делался вывод о необходимости последующего выявления значимых факторов. По методике, в том моменте, когда расчетный показатель критерия Фишера получится менее табличного значения, выделение факторов, их значимости и взаимодействий следует остановить.
Экономическое обоснование применения экспериментальной сеялки
Экономическая эффективность - это главный показатель результатов научно-практических и экспериментальных исследований по созданию и внедрению новых деталей или агрегатов в сельском хозяйстве []. Согласно принятым правилам и рекомендациям [] определение экономической эффективности для разработанных сельскохозяйственных агрегатов и деталей рассчитывается способом сопоставления экономических показателей с существующими подобными и наиболее часто применяемыми похожими серийными видами агрегатов, которые давно внедрены и широко распространены[20, 49, 50].
Результаты, полученные в следствии полевых испытаний, показали, что использование экспериментальной сеялки оснащенной ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с упруго-деформируемым кольцом в производстве отражается определенно лучшими хозяйственными показателями. Разработанная сеялка с экспериментальными ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами способствует высеву с учетом нужных агротехнических требований. Это несомненно повышает равномерность распределения семян вдоль рядка, и способствует значительному увеличению урожая, а так же снижению трудовых затрат. Непосредственно из-за способности аппарата сеялки поштучно отбирать семена, то затраты на посевной материал резко уменьшаются.
Из справочной изданий литературы, а так же полагаясь на показатели лабораторно-полевых исследований принимали нужные первоначальные величины при определении экономической эффективности [57]. Образцом для сопоставления взяли данные применения серийной сеялки СО-4,2, так как она более часто используется при высеве мелкосемянных овощных семян, а так же лука.
В зависимости от показателей урожайности, а так же исключением затрат на предпосевную подготовку семян в расчете на годовой объем работ, вычисляется экономическая эффективность применения новой экспериментальной сеялки.
Годовой экономический эффект использования разработанной сеялки вычисляется по формуле
Для новой разработанной сеялки и серийной сеялки обозначим [55] такие показатели соответственно: 1) =1) =6 км/ч, B = BJ;6= 4,2 м, тэ = ть =0,5.
Так же следует принять во внимание затраты семенного материала при посеве семян лука. Норма высева экспериментальной сеялки составила 3 кг/га, а у базовой - 12 кг/га. При себестоимости семян лука сорта "Халцедон" на момент проведения исследования 1150 руб./кг.
В результате выполненных технико-экономических расчетов и полученных показателей использования сеялок можно сделать следующие выводы:
1. Применение экспериментальной сеялки, оснащенной ячеисто-дисковыми высевающими аппаратами с УДК на посеве семян лука сорта «Халцедон» улучшает равномерность высева, тем самым, позволяет создать более благоприятные условия для роста и развития растений, что в конечном итоге приводит к значительному повышению урожайности.
2. Применение на посеве семян лука экспериментальной сеялки снижает затраты труда, так как исключаются работы по доставке дополнительного семенного материала и дает возможность выращивать лук в однолетней культуре по нужным для этого агротехническим требованиям.
3. За счет повышения урожайности и снижения эксплуатационных затрат на сопоставимые объемы работ годовой экономический эффект составил 479297,7рублей (в ценах сентября 2012 года) на одну сеялку.
