Введение к работе
Актуальность темы. Надежная и сбалансированная кормовая база является залогом успешного животноводства, она не может существовать без использования высокобелковых мелкосеменных культур (клевер, козлятник, люцерна и др.). К мелкосеменным культурам относится большинство многолетних и однолетних трав. В настоящее время в России животноводство обеспечено кормами не в полной мере ввиду низкого качества посева.
Посев семян мелкосеменных культур является одной из самых важных операций в современной технологии получения стабильных урожаев зелёного корма и качественных семян. Применение посевных машин с существующими высевающими аппаратами для посева семян мелкосеменных культур приводит к повышенному расходу семян при их неудовлетворительной равномерности распределения по длине рядка и высокому травмированию, что ведёт к снижению урожайности.
Поэтому работа, посвящённая повышению качества посева семян мелкосеменных культур разработкой и применением высевающего аппарата сеялки, является актуальной и имеет важное экономическое и хозяйственное значение для АПК России.
Степень разработанности темы. В настоящее время разработаны высевающие аппараты для высева мелкосеменных культур различных конструкций и типов.
Существующие конструкции катушечных высевающих аппаратов с прямыми желобками и различные приспособления к ним для посева семян мелкосеменных культур имеют такие недостатки, как неравномерность высева по длине рядка, неустойчивая норма высева, повышенный расход семян.
Катушечные высевающие аппараты с винтовыми желобками также не лишены недостатков. При посеве наблюдается незначительная пульсация, что особенно сказывается на равномерности посева мелкосеменных культур. Кроме того, при работе высевающего аппарата из-за смещения семенного материала винтовыми желобками к боковине семенной коробки происходит травмирование семян.
Катушечные высевающие аппараты с разновеликими желобками имеют следующий основной недостаток: когда мелкие семена попадают в крупные желобки, то наблюдается неравномерность посева и увеличение расхода семян.
Катушечный высевающий аппарат с шевронным расположением желобков способен высевать большое количество разных культур, при этом минимально травмировать семена, но, как и все катушечные аппараты, обладает недостатком – неравномерностью посева семян и невозможностью точной установки малых норм высева.
Шнековый высевающий аппарат при работе обеспечивает необходимую равномерность дозирования семян, при этом он применим при посеве различных культур. Недостатком данного высевающего аппарата является высокое травмирование посевного материала и достаточно сложная конструкция.
Из анализа приведённых данных по применению различных типов высевающих аппаратов можно сделать вывод о широком применении катушечных высевающих аппаратов для посева семян мелкосеменных культур, однако следует отметить, что они имеют общий существенный недостаток и не в полной мере обеспечивают выполнение агротехнических требований, а именно: эти высевающие аппараты дают неудовлетворительную равномерность распределения семян по длине рядка. Поэтому данный вопрос требует дальнейших теоретических обоснований и новых конструкторских решений.
Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (тема № 11 «Разработка рабочих органов машин для ресурсосберегающих технологий производства сельскохозяйственных культур») и инновационного проекта на конкурсе «У.М.Н.И.К.» (г. Пенза, 2012 г.) по теме «Разработка новых рабочих органов сеялок для посева мелкосеменных культур».
Цель работы – повышение качества посева семян мелкосеменных культур разработкой и применением высевающего аппарата сеялки, позволяющего улучшить равномерность распределения семян мелкосеменных культур по длине рядка.
Задачи исследований:
1. Обосновать конструктивно-технологическую схему высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур с учётом их физико-механических свойств.
2. Теоретически обосновать конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур.
3. Разработать и изготовить опытно-конструкторский образец высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур, провести лабораторные исследования по определению его оптимальных конструктивно-режимных параметров.
4. Выполнить исследования сеялки с экспериментальными высевающими аппаратами для посева семян мелкосеменных культур в лабораторно-полевых и производственных условиях, определить технико-экономическую эффективность применения результатов исследования в производстве.
Объект исследования – технологический процесс посева семян мелкосеменных культур высевающим аппаратом с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем.
Предмет исследования – конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур, оценочные показатели качества их посева.
Научная новизна:
- теоретическое обоснование процесса посева семян мелкосеменных культур высевающим аппаратом с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем;
- конструктивная схема и конструкция высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур;
- оптимальные конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур;
- оценочные показатели посева семян мелкосеменных культур.
Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение № 2468561 «Катушечный высевающий аппарат для высева мелкосеменных культур».
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты научных исследований послужили основой для разработки высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур. Использование высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем позволяет повысить равномерность распределения семян мелкосеменных культур по длине рядка до 80 %, увеличить урожайность зелёной массы до 25% и семян до 22%. Сеялка с экспериментальными высевающими аппаратами для посева семян мелкосеменных культур внедрена в ЗАО «Петровский хлеб» Пензенской области.
Методология и методы исследования. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы, а именно: метод сравнения, моделирования, наблюдения, эксперимент. Теоретические исследования выполнены 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 разработанных частных методик исследований. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись на ПЭВМ с использованием стандартных компьютерных программ MathCAD, Microsoft Excel и Statistica 7.0 RUS.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
1. Конструкция высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур.
2. Теоретическое обоснование процесса посева высевающим аппаратом с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем.
3. Оптимальные конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева семян мелкосеменных культур (частота вращения шайбы с мелкозубчатым профилем, угол наклона граней ячейки шайбы с мелкозубчатым профилем, диаметр ячейки шайбы с мелкозубчатым профилем).
Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности теоретических и экспериментальных данных обеспечена аргументированным обоснованием выводов, подтверждённых теоретическими и экспериментальными исследованиями, и практической реализацией разработки в лабораторных, лабораторно-полевых и производственных условиях.
Разработанный и изготовленный высевающий аппарат с катушкой в виде шайбы с мелкозубчатым профилем для посева мелкосеменных культур внедрён в ЗАО «Петровский хлеб» Пензенской области и ООО «КЗТМ» г. Кузнецка Пензенской области к серийному производству.
Основные научные положения, выводы и практические рекомендации диссертации доложены и одобрены на:
- научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2011 – 2013 гг.);
- международной конференции, посвящённой 105-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.);
- международной научно-практической конференции молодых учёных, аспирантов, магистров и студентов «Вклад молодых учёных в аграрную науку» ФГБОУ ВПО «Самарская ГСХА» (2013 г.);
- в отчётах на выполнение НИОКР по программе «У.М.Н.И.К.» (г. Пенза, 2012 г).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 работ, в т.ч. 3 статьи в изданиях, указанных в «Перечне … ВАК», получен патент на изобретение, без соавторов опубликовано 4 статьи. Общий объем публикаций составляет 2,55 п.л., из которых 1,31 п.л. принадлежит автору.
Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 108 наименований и приложения на 26 с. Работа изложена на 144 с., содержит 48 рис. и 17 табл.
