Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях наиболее важной операцией при возделывании зерновых культур является посев. При этом соблюдение агротехнических требований является залогом больших урожаев зерновых культур и высокой рентабельности производства.
В сеялках рядового посева зерновых культур наиболее важными рабочими органами являются высевающие аппараты, при этом они должны обеспечивать равномерность подачи семенного материала в семяпровод с постоянной интенсивностью, что в результате приводит к снижению неустойчивости общего высева, неравномерности распределения семян по длине рядка при заданной норме высева с учётом площади питания растения конкретного сорта, дробления семян.
Существующие высевающие аппараты зачастую не отвечают предъявляемым к ним агротехническим требованиям в разрезе постоянства потока семян поступающих из высевающего аппарата в семяпровод без пульсации, в результате чего происходит повышение коэффициента вариации распределения семян по длине рядка, неустойчивости общего высева, дробления семян, что в конечном итоге сказывается на снижение урожайности культуры.
На основании вышеизложенного можно заключить, что исследования, направленные на повышение качественных показателей посева зерновых культур путем разработки сеялки с катушечным высевающим аппаратом секционного типа, являются актуальными и имеют важное экономическое и хозяйственное значение для АПК России.
Степень разработанности темы. Значительный вклад в развитие современных конструкций посевных машин и комплексов, высевающих аппаратов для посева семян зерновых культур внесли ученые С.В. Вдовкин, В.П. Горячкин, С.А. Ивженко, Ю.М. Исаев, С.В. Кардашевский, А.Н. Карпенко, Н.И. Кленин, Ю. В. Комаров, В.Е. Комаристов, Н.П. Крючин, М.Н. Летошнев, Н.П. Ларюшин, Г.Е. Листопад, А.Н. Морозов, В.А. Овчинников, А.М. Петров, И.М. Павлов, М.В. Сабликов, Ю.А. Савельев, А.Н. Семенов, А.Н. Цепляев, В.В. Шумаев, А.В. Мачнев, R.U. Tissen, G.V. Brook, R.H. Steen и др.
В настоящее время разработаны посевные машины с различными конструкциями высевающих аппаратов для посева семян зерновых культур. Среди них следует отметить известные высевающие аппараты, выполненные в виде катушки с ребрами, с винтовой катушкой, секционной катушкой и др. для посева семян зерновых культур. Среди зарубежных посевных машин нашли распространение сеялки таких фирм, как Amazone, Gaspardo, John Deere, при этом всем вышеперечисленным высевающим аппаратам присущи недостатки отечественных посевных машин, которые в итоге приводят к ухудшению качества посева, увеличенному расходу посевного материала, снижению урожайности культуры и повышению себестоимости получаемой продукции. Поэтому разработка высевающего аппарата секционного типа для сеялки, осуществляющей посев семян зерновых культур, является актуальной и практически значимой задачей для АПК России.
Работа выполнена по плану НИОКР ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, тема № 32 «Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства».
Цель работы – повышение качества посева семян зерновых культур сеялкой с катушечным высевающим аппаратом секционного типа.
Задачи исследований:
1. Обосновать и разработать конструктивно-технологическую схему и кон
струкцию высевающего аппарата с катушкой секционного типа зерновой сеялки
с учетом физико-механических свойств семян.
-
Выполнить теоретические исследования технологического процесса посева семян зерновых культур зерновой сеялкой с экспериментальным высевающим аппаратом.
-
Разработать и изготовить опытно-конструкторский образец высевающего аппарата с катушкой секционного типа для посева семян зерновых культур, провести лабораторные исследования по определению его оптимальных конструктивных и режимных параметров.
-
Провести лабораторно-полевые исследования сеялки, оснащенной высевающими аппаратами с катушками секционного типа, при посеве семян зерновых культур и определить технико-экономическую эффективность от ее использования.
Объект исследований. Технологический процесс высева семян зерновых культур экспериментальным высевающим аппаратом.
Предмет исследований. Оценочные показатели качества высева семян зерновых культур, конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата с катушкой секционного типа.
Научную новизну работы составляют:
теоретическое обоснование процесса высева семян зерновых культур высевающим аппаратом с катушкой секционного типа;
конструктивно-технологическая схема и конструкция высевающего аппарата с катушкой секционного типа для посева семян зерновых культур, разработанная с помощью 3D моделирования;
оптимальные конструктивные и режимные параметры экспериментального высевающего аппарата;
оценочные показатели качества посева семян зерновых культур.
Теоретическая и практическая значимость. Проведенные научные исследования послужили основой для разработки конструкции высевающего аппарата с катушкой секционного типа, для посева семян зерновых культур. Теоретически обоснованы объём секционной катушки с открытыми лотками в зависимости от числа секций и радиуса, траектория движения семени после выхода из высевающего аппарата, частота вращения катушки, угол наклона образующей открытого лотка катушки, диаметр открытого лотка, максимальная высота подъёма семени в зависимости от угла наклона образующей открытого лотка, дальность полёта семени после схода с катушки. Использование экспериментального высевающего аппарата позволяет снизить неравномерность распределения семян зерновых культур по длине рядка – до 22 %, неустойчивость общего высева до 1,8 %, при этом дробление семян снижено до 0,2 %, по сравнению с серийно выпускаемым высевающим аппаратом.
Методология и методы исследований. Теоретические методы основывались на принципах классической механики, математического анализа, синтеза, моделирования и др. Экспериментальные методы использовались при проведении лабораторных и лабораторно-полевых исследований с использованием теории многофакторного эксперимента, математической статистики и действующих ГОСТ 31345-2007, ГОСТ Р 52325-2005, СТО АИСТ 5.6-2010 и др. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием прикладных программ «Statistica 6.0», «MathCAD», программ 3D моделирования и др.
Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:
1. Конструкция высевающего аппарата с катушкой секционного типа
для посева семян зерновых культур.
2. Теоретические исследования технологического процесса высева семян
зерновых культур экспериментальным высевающим аппаратом.
3. Оптимальные конструктивные и режимные параметры высевающего аппарата
с катушкой секционного типа для посева семян зерновых культур (частота вращения
катушки, угол наклона образующей открытого лотка катушки, диаметр открытого лотка).
Реализация результатов исследований. Зерновая сеялка СЗ-5,4-0,6, оснащенная экспериментальными высевающими аппаратами для посева семян зерновых культур, внедрена в КФХ «АНТОНОВО» Пензенской области и принята ООО «Агро Комплект» Пензенской области к серийному производству, изготовлен опытный образец сеялки с катушечным высевающим аппаратом секционного типа.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность
результатов проведенных исследований подтверждается:
- применением известных способов оценки качества работы посевных машин
(неравномерность распределения семян зерновых культур по длине рядка, неустойчи
вость общего высева, дробление семян), сравнительными исследованиями эксперимен
тального высевающего аппарата с катушкой секционного типа и высевающего аппарата
серийной сеялки СЗ-5,4-0,6 в лабораторных и лабораторно-полевых исследованиях;
сходимостью теоретических и экспериментальных исследований разработанного экспериментального высевающего аппарата для посева семян зерновых культур;
использованием теории планирования многофакторного эксперимента и методов математической статистики;
применением программного обеспечения и стандартизированных средств измерений.
Основные положения работы докладывались и были одобрены на региональных, всероссийских и международных конференциях ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ (2014–2017 гг.), ФГБОУ ВО Самарская ГСХА (2016 г.), II туре Всероссийского конкурса научных работ среди студентов, аспирантов и молодых ученых вузов Минсель-хоза России в номинации «Технические науки» ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ (2016 г.), Пенза Агро (2016 г.) г. Пенза., ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (2016г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе получен патент РФ № 2 640 054, три статьи опубликованы в изданиях, рекомендуемых перечнем ВАК Минобрнауки РФ и три - без соавторов. Общий объем публикаций составляет 5,65 п.л., из них лично автору принадлежит 3,15 п.л.
Личный вклад автора в работу. По теме диссертации автором выполнены все этапы работы, заключенные в его личном участии в приведении обзора существующих посевных машин и высевающих аппаратов для посева семян зерновых культур, постановке цели и задач исследований, теоретическом обосновании технологического процесса посева семян зерновых культур высевающим аппаратом с катушкой секционного типа, проведении лабораторных и лабораторно-полевых исследований, получении экспериментальных данных, расчете экономической эффективности использования сеялки СЗ-5,4-0,6 с экспериментальными высевающими аппаратами.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка использованной литературы из 100 наименований и приложения на 14 страницах. Диссертация изложена на 139 страницах, содержит 25 таблиц и 50 рисунков.