Введение к работе
Актуальность темы. В 2017 г. зерновые и зернобобовые культуры засеяны на площади 47,3 млн. га., из которых 27,7 млн. га засеяны пшеницей, урожайность которой в значительной степени зависит от качества проведенного посева.
Качественным посевом считается равномерное распределение семян по длине рядка, глубине заделки, а также обеспечение необходимого количества семян в заданном слое в соответствии с агротехническими требованиями. Достичь этого можно применением в зерновых сеялках двухдисковых сошников. Однако сеялки с рабочими органами двухдискового типа имеют недостатки, к которым относится образование не горизонтального, относительно поверхности почвы, дна борозды, осыпание стенок борозды, при этом укладка семян ведется на неуплотненное ложе. От этого урожайность культуры снижается. Поэтому следует провести исследования по разработке конструкции комбинированного сошника зерновой сеялки с направителем семян и рыхлителем, отвечающего агротехническим требованиям к посеву.
Степень разработанности темы. В развитие современных конструкций рабочих органов посевных машин и комплексов большой вклад внесли А.А. Будагов, Г.М. Бузенков, В.П. Горячкин, В.А. Желиговский, Е.С. Зыкин, С.А. Ивженко, М.В. Каримов, Н.П. Крючин, В.И. Курдюмов, Н.П. Ларюшин, А.Б. Лурье, Н.И. Любушко, В.А. Овчинников, М.В. Сабликов, М.Н. Чаткин, М.К. Шайхов, W. Kutchenraiter, R. B. Schilling, K. Steinert и другие ученые.
В России спросом пользуются модели сеялок: Amazone Primera DMC, Amazone Citan 6000, С-6ПМ2, СЗ-5,4 и другие. По результатам анализа работы сошников зерновых сеялок установлено, что при посеве сошники образуют посевную бороздку неправильной формы и при этом размещение семян ведется неравномерно по длине рядка и глубине заделки. Следовательно, сошники сеялок не полностью обеспечивают необходимое качество посева.
Работа проводилась по плану НИР ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, тема № 32 «Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства».
Цель исследований – повышение качества посева семян зерновых культур сеялкой разработкой и применением комбинированного сошника.
Задачи исследований:
1. Обосновать и разработать конструктивно-технологическую схему и конструкцию
комбинированного сошника для сеялки, осуществляющей посев семян зерновых культур
с учетом физико-механических свойств семян озимой пшеницы сорта «Санта».
-
Выполнить теоретические исследования технологического процесса работы комбинированного сошника сеялки для посева семян зерновых культур.
-
Разработать и изготовить опытно-конструкторский образец комбинированного сошника сеялки для посева семян зерновых культур, провести его лабораторные исследования по влиянию основных конструктивных и режимных параметров комбинированного сошника на качество посева семян зерновых культур и определить рациональные значения этих параметров.
4. Провести лабораторно-полевые исследования экспериментальной сеялки
с комбинированными сошниками для посева семян зерновых культур и выполнить
оценку экономической эффективности её применения.
Объект исследований – технологический процесс посева семян зерновых культур комбинированным сошником.
Предмет исследований – оценочные показатели качества посева семян зерновых культур, конструктивные и режимные параметры комбинированного сошника.
Научную новизну работы составляют:
– конструктивно-технологическая схема и конструкция комбинированного сошника;
– теоретические зависимости для установления закона движения семени в момент выброса его из рыхлителя в параметрическом и аналитическом виде, определение угла наклона касательной к кривой загиба нижней части рыхлителя, определение показателя кинематического режима и ширины пятки рыхлителя комбинированного сошника;
– оптимальные значения конструктивных и режимных параметров экспериментального комбинированного сошника, оказывающие влияние на качественные показатели посева семян зерновых культур;
– значения оценочных показателей посева семян зерновых культур экспериментальной сеялкой, оснащенной комбинированными сошниками.
Новизна технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение № 2640052 «Сошник».
Теоретическая и практическая значимость. На этапе теоретических исследований установлены зависимости, позволяющие определить основные параметры комбинированного сошника (закон движения семени в момент выброса его из рыхлителя в параметрическом и аналитическом виде, определение угла наклона касательной к кривой загиба нижней части рыхлителя, определение показателя кинематического режима и ширины пятки рыхлителя комбинированного сошника), влияющие на качественные показатели посева.
По результатам научных исследований разработан экспериментальный комбинированный сошник сеялки для посева зерновых культур, который позволит снизить неравномерность распределения семян по длине рядка в сравнении с серийной сеялкой СЗ-5,4-06 с 39,5% до 26,8%, при этом количество семян, заделанных в заданном слое, составило (84,5…84,9%), а неравномерность распределения семян по глубине заделки (24,7%), что позволило получить повышение урожайности пшеницы озимой сорта «Санта» в среднем на 11% по сравнению с базовым вариантом сеялки СЗ-5,4-06 для посева семян зерновых культур.
Реализация результатов исследований. В ООО «Агро Комплект» Пензенской области изготовлена сеялка с экспериментальными комбинированными сошниками прошедшая производственную проверку и внедренная в КФХ «Хабибуллин».
Методология и методы исследований. За основу теоретических исследований взяты общепринятые законы классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились на основе сравнительных лабораторно-полевых исследований качества посева семян зерновых культур сеялкой, оснащенной экспериментальными комбинированными сошниками с использованием стандартных методик (ГОСТ 31345-2007, СТО АИСТ 5.6-2010). Анализ и обработка результатов исследований выполнялись с использованием программ Statistica 6.0 RUS, Microsoft Office и др.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
1. Конструкция комбинированного сошника для зерновой сеялки, отличитель
ным признаком которого является наличие направителя семян и рыхлителя.
2. Теоретические зависимости по определению закона движения семени
в момент выброса его из рыхлителя в параметрическом и аналитическом виде,
определение угла наклона касательной к кривой загиба нижней части рыхлителя,
определение показателя кинематического режима и ширины пятки рыхлителя комбинированного сошника;
3. Оптимальные конструктивные и режимные параметры комбинированного сош
ника для сеялки, осуществляющей посев семян зерновых культур (показатель кинема
тического режима, угол наклона касательной к кривой загиба нижней части рыхлителя,
ширина пятки рыхлителя, сопротивление перемещению комбинированного сошника).
4. Численные значения показателей, характеризующих качество посева семян
зерновых культур сеялкой с комбинированными сошниками (неравномерность рас
пределения семян по длине рядка, неравномерность распределения семян по глубине
заделки, количество семян, заделанных в заданном слое).
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследований подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, использованием сертифицированных средств измерения и контроля данных, практической реализацией конструкторской разработки в лабораторных и лабораторно-полевых исследованиях.
Основные положения диссертационной работы докладывались и были одобрены на региональных, всероссийских и международных научно-практических конференциях ФБГОУ ВО Пензенский ГАУ (2014-2017), ФГБОУ ВО Самарская ГСХА (2015-2016), ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА (2016), ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (2016-2017), выставке инновационных разработок и технологических стартапов в рамках VII Всероссийского молодежного форума "Сельское хозяйство – территория возможностей" г. Москва (2015); в отчетах на выполнение НИОКР по программе «У.М.Н.И.К.» (2015-2017).
Личный вклад соискателя состоит в непосредственном исполнении всех этапов работы, а именно обзоре и анализе существующих средств для посева семян зерновых культур, постановке проблемы, формулировке научной цели и задач исследований, выявлении перспективных направлений улучшения качества посева семян зерновых культур, теоретическом обосновании технологического процесса посева семян, оказывающего влияние на повышение качества посева, разработке программы экспериментальных исследований и методик их проведения, выявлении оптимальных параметров комбинированного сошника сеялки, предназначенной для посева семян зерновых культур в лабораторных и лабораторно-полевых исследованиях, а также определении технико-экономической эффективности от использования разработанных технических решений.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе получен патент РФ № 2640052, две статьи опубликованы в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК Минобрнауки РФ и четыре – без соавторов. Общий объем публикаций составляет 4,95 п.л., из них лично автору принадлежит 2,95 п.л.
Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованной литературы из 125 наименований и приложения на 26 с. Диссертация изложена на 163 с., содержит 42 табл. и 68 рис.