Содержание к диссертации
Введение
1 Механизация посева терескена и прутняка 10
1.1 Значение культур терескен и прутняк в с.-х. производстве 10
1.2 Технология посева семян терескенаи прутняка 15
1.3 Анализ существующих высевающих аппаратов 16
1.4 Анализ экспериментальных пневмомеханических высевающих аппаратов 30
1.7 Цель и задачи исследования 36
Теория пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян 37
Теоретические основы технологического процесса разделения трудносыпучих семян 38
Теоретические основы технологического процесса разделения конгломерата семян на отдельные составляющие 43
Определение скорости протаскивания слоёв семян за счёт их смещения... 47
Теоретическое определение параметров отверстия для подачи семян в семяпровод 56
Определение параметров механизмов, создающих необходимую скорость Выводы 64
Методики проведения экспериментальных исследований пневмовинтового высевающего аппарата для высева
Программа исследований посева трудносыпучих семян 65
Общая методика экспериментальных исследований 67
Методика определения физико-механических свойств трудносыпучих семян 71
Методика определения коэффициентов трения трудносыпучих семян 71
Методика определения угла естественного откоса 78
Методика определения размерновесовых характеристик трудносыпучих семян 79
Методика определения скорости витания семенного материала 81
Методика определения прочностных характеристик семян терескена
Методика определения усилия разрыва связанных групп 90
Методика определения параметров воздушной системы 91
Методика лабораторных исследований пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян 95
Методика полевых испытаний секции с разработанным пневмовинтовым высевающим аппаратом 98
Методика планирования многофакторного эксперимента 99
4 Результаты экспериментальных исследований 106
4.1 Коэффициенты трения покоя и движения трудносыпучих семян 106
4. Угол естественного откоса 111
4.5 Скорость витания семенного материала 116
4.6 Механические свойства трудносыпучих семян 117
4.7 Усилие разрыва связанных групп 119
4.8 Определение параметров воздушной системы 120
4.9 Экспериментальные определения основных параметров 121
пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян 121
4.10 Оптимизация конструктивных параметров 127
Выводы 135
5 Основные технико-экономические показатели использования пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян 139
5.1 Затраты на изготовление высевающего аппарата 139
5.2 Экономическая эффективность, полученная в результате использования разработанного высевающего аппарата для трудносыпучих семян 142
Список условных обозначений 1
- Технология посева семян терескенаи прутняка
- Теоретические основы технологического процесса разделения конгломерата семян на отдельные составляющие
- Методика определения физико-механических свойств трудносыпучих семян
- Скорость витания семенного материала
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Около 60% земель сельскохозяйственного использования занимают пастбища, которые являются одним из основных источников корма практически весь год. Они обладают первостепенными качествами: способностью к природному восстановлению и самовоспроизводству кормовой базы, поддержанию плодородия почвы. Знаток пастбищных растений к.с.-х.н. В.А. Парамонов обращает особое внимание на необходимость использования терескена и прутняка как перспективных растений для выращивания на пастбищах в аридных районах страны.
Особенность строения семян терескена и прутняка создаёт проблемы при их высеве. Они покрыты ворсинками, что увеличивает их парусность и одновременно приводит к образованию связанных групп, делает их трудносыпучими, усложняет их разделение на отдельные особи. Следовательно, нужны специальные машины, учитывающие их специфику и отвечающие агротехническим требованиям.
Степень разработанности темы. Разработке конструкции высевающего аппарата, способного производить высев трудносыпучих семян, посвящены научные работы Крючина Н.П., Ларионова Ю.В., Вдовкина С.В. и др.
Но предлагаемые ими высевающие аппараты предназначены для высева семян с низкой сыпучестью и повышенной влажностью, в нашем же случае используются трудносыпучие семена, образующие связанные группы, что обуславливает различие физико-механических свойств посевного материала. Некоторые из аппаратов обладают большой конструкционной сложностью, высокой металлоёмкостью и низкой эксплуатационной надёжностью.
Цель исследования – разработка и исследование пневмовинтового высевающего аппарата для посева трудносыпучих семян травяных культур, образующих связанные группы таких, как терескен и прутняк, с качественным распределением по площади питания при заданной норме высева.
Задачи исследования:
-
Исследовать физико-механические свойства семян терескена и прутняка применительно к высеву пневмовинтовым высевающим аппаратом.
-
Разработать и исследовать пневмовинтовой высевающий аппарат для трудносыпучих семян, образующих связанные группы.
-
Теоретическими и экспериментальными исследованиями обосновать конструктивные и кинематические параметры пневмовинтового высевающего аппарата, образующих связанные группы.
-
Определить экономическую эффективность механизированного способа посева разработанным пневмовинтовым высевающим аппаратом для трудносыпучих семян, образующих связанные группы.
Научную новизну работы составляют:
- пневмовинтовой высевающий аппарат для трудносыпучих семян, образующих связанные группы;
аналитические зависимости точности высева пневмовинтовым высевающим аппаратом для трудносыпучих семян, образующих связанные группы, от скорости потока воздуха в пневмосистеме, разряжения в семяпроводе, угловой скорости вращения ротора и диаметра семяпровода;
теоретические основы технологического процесса разделения трудносыпучих семян, теоретические основы технологического процесса разделения конгломерата семян на отдельные составляющие, определение скорости протаскивания слоёв семян за счёт их смещения, теоретическое определение параметров отверстия для подачи семян трав в семяпровод, определение параметров механизмов, создающих необходимую скорость движения воздуха в пневмопроводе;
оптимизация кинематических и статических параметров пневмо-винтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян, обеспечивающая точность высева семенного материала, что обуславливает экономию семян.
Теоретическая и практическая значимость работы. Заключается в создании и исследовании конструкции пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян терескена, защищённого патентом РФ на полезную модель; теоретическом и экспериментальном обосновании конструктивных и кинематических параметров высевающего аппарата, применительно к высеву трудносыпучих семян, с качественным их распределением по площади питания.
Методология и методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе методов оптимизации, теории вероятностей, теории планирования эксперимента. Экспериментальные исследования проводились c использованием стандартных и частных методик c последующей обработкой на ЭВМ c соответствующим программным обеспечением.
Основные положения, выносимые на защиту:
Конструкция разработанного пневмовинтового высевающего аппарата для посева трудносыпучих семян, образующих связанные группы, защищённого патентом РФ на полезную модель.
Теоретическое определение зависимостей конструктивных и кинематических параметров пневмовинтового высевающего аппарата для посева трудносыпучих семян, образующих связанные группы.
Результаты лабораторных исследований пневмовинтового высевающего аппарата для посева трудносыпучих семян, образующих связанные группы.
Экономическая оценка использования, разработанного пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян.
Степень достоверности и апробация результатов. Подтверждение степени достоверности основных положений, рекомендаций и выводов обосновано теоретическими и экспериментальными исследованиями, проводимыми в лабораторных и полевых исследованиях. Вычислениями с использованием программ на ЭВМ, выявленными положительными резуль-
татами производственных опытов, разработкой и внедрением в производство в сельскохозяйственных предприятиях пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян, образующих связанные группы.
Результаты исследований по теме работы были представлены на Международных научно-практических конференциях ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ» (2011…2015 гг.).
По материалам исследований опубликовано 11 печатных работ, 6 из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент РФ на полезную модель № 135223. Получен грант в конкурсе НП ВЦТТ «У.М.Н.И.К.» (весенний отбор 2013-2014 гг.). Автор награждён золотой медалью на XVI Российской агропромышленной выставке «Золотая Осень-2014». Указанная тема разрабатывалась по заказу Министерства сельского хозяйства РФ, успешно прошла апробацию, а аппарат рекомендован к внедрению в производство.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из оглавления, введения, пяти глав основной части, заключения, списка условных обозначений, списка литературы и приложений. Работа представлена на 180 страницах машинописного текста, содержит 31 таблицу и 71 иллюстрацию, 10 приложений. В списке литературы 126 источников, из которых 4 на иностранных языках. Общий объём опубликованных работ составляет 3,15 п.л., из них 2,18 п.л. принадлежит автору.
Технология посева семян терескенаи прутняка
Высевающие системы пневматического типа принципиально делятся на два типа: без наддува и с использованием наддува. Система типа с наддувом в своей конструкции имеет бункер герметизированный, сообщающийся с магистральным трубопроводом непосредственно через камеру приёма высеивающего аппарата. При равенстве давлений над семенами в бункере и в зоне захвата воздухом дозируемый поток семян полностью отбирается от высевающего аппарата и транспортируется по пневмосети к сошникам. В системах без наддува с негерметизированным бункером для полного захвата семян предусмотрены промежуточные устройства: эжекторные питатели и шлюзовые затворы [3,55].
Усовершенствование катушечных аппаратов привело к использованию одной катушки для формирования нескольких потоков семян.
Такие аппараты нашли свое применение в сеялках «Flexi-Coil 1100», 1600 и «Great Plains». Катушки сменные крупножелобчатые для семян зерновых культур и цилиндрические с рифлёными участками для мелких семян. Норма высева в сеялках «Flexi-Coil 1100» и 1600 регулируется вариатором импульсного действия.
В сеялках «Аккорд» фирмы «Вайсте» (ФРГ), «Лайта-Аккорд» (Венгрия), «Коннор-ШИ» (Австралия), а также в комбинированных агрегатах «Кантоне» (Италия) применяются высевающие аппараты с общим дозатором и распределителем пневматического действия. В качестве дозатора высевающего аппарата сеялок «Аккорд» и «Лайта-Аккорд» использован крупногабаритный высевающий аппарат катушечного типа с желобками, расположенными по винтовой линии [3,4,6,55].
Распределитель потока семян, поступающего из дозатора, состоит из центробежного вентилятора, подъёмного трубопровода и распределительной головки (рис. 1.3.9) с мундштуками для индивидуальных или групповых семяпроводов. - направитель; 2 - коллектор; 3 - выходные
Семена из бункера катушкой подаются в пневматический распределитель. Воздушный поток захватывает их и подаёт по подъёмному трубопроводу в распределительную головку, отсюда вследствие резкого изменения направления движения потока и отражения от конусной крышки семена через мундштуки попадают в семяпроводы, по которым транспортируются к сошникам со скоростью 15 м/с и выбрасываются в открытые борозды.
В зависимости от ширины захвата распределительная головка сеялок «Аккорд» (рис. 1.3.10) имеет 21-29 индивидуальных мундштуков (4-6 м) или 8 групповых (6; 7; 12 м). Каждый групповой мундштук соединён семяпроводом большого диаметра с дополнительной распределительной головкой, обслуживающей от 8 до 15 сошников. Таким образом, один высевающий аппарат достаточно точно распределяет семена (по данным фирмы, 95%) по 120 сошникам (например, при ширине захвата сеялки 12 м).
В сеялках «Амазон» семена из бункера подаются вертикальным шнеком в семенную камеру, расположенную высоко над поверхностью поля, и горизонтальными шнеками подводятся ко всем катушечно-штифтовым аппаратам, которые дозируют и сбрасывают семена в прозрачные пластмассовые семяпроводы. Благодаря высокому расположению высевающих аппаратов и большому углу наклона семяпроводов, достигнута устойчивая подача семян к боковым сошникам 6-метровой сеялки. Высевающие аппараты сеялок СУП-48 (рис. 1.3.11) с шириной захвата в и 6,1 м расположены на обычной высоте. Дозирование семян осуществляется узкими штифтово-катушечными аппаратами, а транспортирование к сошникам по почти горизонтально расположенным семяпроводам с помощью потока воздуха, создаваемого вентилятором и равномерно распределённого по всем 48 (СУП-48) семяпроводам [47,55,62,70,113].
При изыскании конструкции высевающего аппарата проведено исследование и анализ экспериментальных высевающих аппаратов, способных производить высев несыпучих и трудносыпучих семян сельскохозяйственных культур.
Пневматический высевающий аппарат (рис.1.4.1) включает корпус 1, в котором на приводном валу устанавливается и фиксируется высевающий диск 2 с присасывающими отверстиями и ворошитель 3 с дополнительными лопастями 4 равной длины, максимально возможной в пределах семенной камеры 5корпуса 1. Рабочие грани дополнительных лопастей 4 обращены в направлении вращения ворошителя 3 и под углом к плоскости высевающего диска 2. - корпус; 2 - высевающий диск; 3 - ворошитель;
Формы рабочих граней дополнительных лопастей 4 различны и изменяются циклично. Причём в каждом цикле они последовательно выполнены в форме вогнутой, плоской и выпуклой поверхности. При этом угол между касательной плоскостью, проходящей через ось симметрии каждой дополнительной лопасти 4, и плоскостью высевающего диска 2 равен 45. Кроме того, к высевающему диску 2со стороны, противоположной семенной камере 5 примыкает вакуумная камера 6. В верхней части корпуса 1 на выходе из семенной камеры 5 расположен сбрасыватель лишних семян 7.
Пневматический высевающий аппарат работает следующим образом. Семена из бункера поступают в семенную камеру 5, где под действием разрежения, создаваемого в вакуумной камере 6, они захватываются присасывающими отверстиями высевающего диска . Ворошитель , вращаясь вместе с приводным валом, придает семенам начальную скорость, что облегчает процесс присасывания семян. Кроме того, дополнительные лопасти 4 ворошителя создают подпор семян к плоскости высевающего диска . Причём за счёт различной формы рабочих граней дополнительных лопастей 4 относительно высевающего диска , сила подпора семян циклично изменяется, способствуя более активному их ворошению в семенной камере 5 и предотвращая возникновение семенных сводов и заклиниваний, что ведёт к повышению качества поштучного присасывания семян к отверстиям высевающего диска . При дальнейшем вращении высевающего диска семена попадают в зону действия сбрасывателя лишних семян 7, а затем в зону сброса, в нижней части корпуса 1, где происходит отсечка вакуума и они, под действием силы тяжести, падают в борозду, подготовленную сошником [81].
Недостатками известного пневматического высевающего аппарата являются сложность конструкции, низкая эксплуатационная надежность, неспособность к высеву трудносыпучих семян, образующих связанные группы.
Известен также высевающий аппарат (рис. 1.4.2) для высева трудносыпучих семян, образующих связанные группы. Он содержит высевающий валик 1, на ступице которого закреплены упругие иглы , горизонтально расположенный барабан . На боковой поверхности барабана выполнены загрузное окно 4 и высевное окно 5. Нижняя кромка 6 загрузного окна 4 выполнена по образующей барабана на уровне горизонтальной диаметральной плоскости последнего. А ближняя к кромке 6 кромка 7 высевного окна 5 выполнена на нижней образующей барабана . На внутренней поверхности последнего между кромкой 6 загрузного окна 4 и высевным окном 5 выполнены радиальные пальцы 8, расположенные рядами по образующим барабана 3. Ряды пальцев 8 расположены с интервалом друг относительно друга, а промежутки между пальцами одного ряда перекрываются в направлении окружного склона поверхности барабана 3 пальцами соседнего ряда. При этом ряд пальцев 8 перед высевным окном 5 выполнен с интервалом относительно кромки 7 последнего. Загрузное окно 4 сообщено с семенным бункером 9, а высевное окно - с семяпроводом 10.
Теоретические основы технологического процесса разделения конгломерата семян на отдельные составляющие
Технологический процесс высева трудносыпучих семян, образующих связанные группы, с использованием пневмовинтового высевающего аппарата связан тесным с взаимодействием рабочих органов с посевным материалом. Следовательно, исследование процесса высева трудносыпучих семян и разработка конструкции высевающего аппарата сельскохозяйственной машины должно обосновываться опытными данными по физико-механическим свойствам применяемых материалов. Многие ученые, такие как Горячкин В.П., Листопад Г.Е., Гудков А.Н. и др. [17,29,30,36,62] указывали на этот принцип исследования.
Профессор Веденяпин Г.В. объяснял, что научная абстракция — общий метод теоретического исследования. В приложении к технике теоретическое исследование заключается в анализе и синтезе закономерностей и открытии новых закономерностей при помощи математического аппарата. Используя известные математические выражения законов природы, устанавливают и объясняют новые объективные закономерности путём логического развития, принятия новых предпосылок и допущений. Теория, или научно обобщенная система знаний, должна соответствовать практике, иначе принятые исследователем положения и построения в лучшем случае будут гипотетическими, предположительными, а иногда и просто досужим вымыслом. Очень часто только эксперимент (научно поставленный опыт) является единственным надежным способом решения поставленной задачи. Роль экспериментальных исследований в развитии науки огромна. Они дают исходные данные для дальнейшего развития существующей теории или построения новой и помогают контролировать жизненность теоретических выводов. В этом смысле опыт — процесс изменения природы человеком, основа познания, «критерий истины»: человек может познавать природу, лишь воздействуя на неё. В большинстве случаев в области техники нельзя обосабливать теоретические и экспериментальные исследования, так как в основе теоретического исследования лежит опыт, а обобщение опытных данных развивает теорию. Исследование, состоящее из экспериментальной и теоретической части, называется комплексным. Под экспериментальным исследованием обычно подразумевается комплексное исследование [17].
Данных по физико-механическим свойствам, характеризующим свойства семян трудносыпучих культур, мало, а имеющиеся являются устаревшими, т.к. проводились давно, грешат неточностью и малодостоверны. При разработке высевающего аппарата для трудносыпучих семян использовались семена терескена и прутняка, свойства которых в значительной мере отличались от свойств зерновых, зернобобовых и пропашных культур.
Рабочая программа исследований была основана на теоретических исследованиях, рассмотренных во второй главе.
Программа экспериментальных исследований пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян, образующих связанные группы, предполагает решение поставленных задач: Разработка пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян, образующих связанные группы и проведение лабораторных опытов, проводились на кафедре «Процессы и машины в АПК» ФГБОУ ВПО «Волгоградский ГАУ». Полевые исследования проводились в период с 2012-2014гг. на полях колхоза «Заветы Ленина», СПК «Перегрузненский» Волгоградской области Октябрьского района. 3.2 Проведение поисковых опытов
Первостепенной задачей поисковых опытов было изыскание конструкторской схемы высевающего аппарата и его рабочих органов, способного разделять связанные группы, подавать семенной материал в семяпровод и направлять в бороздку, подготовленную сошником.
Были разработаны требования к рабочим органам высевающего аппарата, которые исключали бы повреждение семенного материала и осуществляли подачу несыпучих и трудносыпучих семян в бороздку равномерным слоем. Следовательно, искомый высевающий аппарат должен принципиально отличаться от известных.
Проведено патентное исследование, направленное на изыскание аналогов или прототипов высевающего аппарата для трудносыпучих семян. Идея о том, что семена подаются вертикальным ворошителем и пневмоподающим устройством близка к поставленной задаче высева трудно сыпучих семян.
Принцип работы и конструкция пневмомеханического высевающего аппарата для трудно сыпучих семян разработана и запатентована.
Проводились поисковые опыты в лаборатории кафедры «Процессы и машины в АПК» ВолГАУ Результаты наблюдений записывались и анализировались.
Во время проведения поисковых опытов выявлялись качественные показатели работы пневмомеханического высевающего аппарата для трудносыпучих семян: конструкция ворошителя - дозатора для подачи семян, количество лопастей и форма ротора по разделению связанных групп при подаче в высевную щель, распределение семенного материала в семяпроводе, его размеры, работа эжектора и его конструкция [84].
Профессор Веденяпин Г.В. указывал: «В начале любого исследования надо определить цель и выбрать предмет исследования. Установление законов развития явления неотделимо от их общественной полезности. Определив цель и выбрав предмет исследования, исполнитель должен полностью изучить материалы исследований, проведенных ранее в этом же направлении, и критически проанализировать их» [17].
Полученные при исследовании результаты с последующим выполнением математического анализа обработаны на компьютере, что позволило провести соответствующую корректировку параметров конструкции высевающего аппарата.
В работе секции высевающего аппарата для трудносыпучих семян оценивались качественные показатели по методике испытания сельскохозяйственной техники. Далее рассчитывалась экономическая эффективность по методике оценки [31,32,33,34].
Кроме этого, разработаны частные методики проведения опытов для определения других исследований, показанные ниже. При помощи методов математической статистики проводилась обработка опытных данных и оценивались результаты исследований [13,19,24,27,35,40,56,57,99,109].
Методика определения физико-механических свойств трудносыпучих семян
Варьирование наблюдается по всем размерам, но размер по длине превышает размеры по ширине и толщине семян терескена и прутняка от 0,5 мм до 1,5 мм, тем самым видно, что семена имеют эллипсоидную форму семян, где а Ь 1. Для выбора диаметра семяпровода нужно ориентироваться на полученные результаты размеров семян, так как длина семени прутняка и длина семени терескена практически одинакова. Следовательно, диаметр семяпровода будет приближенно равен размерам длины семени. 20 15 10 5 0 / гч \ 0 Терескен Терескен без ворсин -Прутняк
Для выяснения массы семян терескена серого и прутняка простёртого использовались электронные весы. Взвешивалось по 1000 зерновок терескена и прутняка, далее строились кривые зависимостей этих размеров от их соотношения частоты встречи.
Данные подвергались обработке и заносились в П.Г таблицу ГЛ. По полученным данным построили график (рис. 4.4.1) вариационных кривых распределения массы семян терескена и прутняка.
Из полученных данных массы 1000 зерновок выяснили, сколько весит одно семя терескена: Мюоо = 4,62 г; а = 0,94, а интервал варьирования будет равен Miooo = 4,62 ± 1,96 а = 2,7... 6,4 г; масса одного семени Mi= 0,0027... 0,0064 г.
Масса семян терескена и прутняка практически одинакова. Масса 1000 зерновок терескена равна 4,62 г, а масса 1000 зерновок прутняка 4,22 г, разница их масс составляет 0,4 г.
Отсюда следует, что работа, совершаемая рабочими органами при транспортировке трудносыпучих семян будет мала. Также зависимость от используемой культуры, будь то прутняк или терескен, будет несущественна ввиду низкой массы используемых семян.
Для транспортировки семенного материала из высевной щели по семяпроводу в борозду, подготовленную сошником используется эжектор. С помощью него создается разряжение в семяпроводе, благодаря которому трудносыпучие семена засасываются из высевной щели. Проходят через сам эжектор и подхватываются воздушным потоком, поступившим через подводную трубку, направляются на дно борозды.
Для того чтобы знать необходимую скорость потока воздуха при транспортировке семенного материала, нужно исследовать в первую очередь скорость витания семян.
Аэродинамические свойства семенного материала характеризуются сопротивлением, которое оказывает их движению воздушная среда. Для выяснения критической скорости витания семян нами использовалась лабораторная установка.
Данные обрабатывались и заносились в П.Д таблицы Д.1 …Д.2. Также построены вариационные кривые распределения скорости витания семенного материала, показанные на рисунке 4.5.1.
По зависимости можно судить, что скорость витания семян терескена изменяется от 0,4 м/с до 0,58 м/с, среднее значение равно 0,51 м/с. Прутняка же скорость витания колеблется от 0,77 м/с до 0,96 м/с, среднее значение равно 0,85 м/с.
Также по ним можно судить, что изменчивость мала, т.к. коэффициент вариации как по терескену, так и по прутняку не превышает 10% и изменяется от 8,5% до 9,74% соответственно.
Из полученных данных можно судить о том, что скорость потока воздуха, подводимого в эжектор, будет немного больше, чем скорость витания семян, так как существует трение о стенки эжектора и семяпровода. Для окончательного определения необходимой скорости потока воздуха необходимо провести исследования применяемого эжектора. ?n \
Вариационные кривые распределения скорости витания терескена и прутняка 4.6 Механические свойства трудносыпучих семян Принцип действия разработанного высевающего аппарата для трудносыпучих семян основан на принудительном ворошении семенного материала обрезиненным винтовым ворошителем, забором семян ротором и подаче в высевную щель. Следовательно, может произойти повреждение семенного материала. Зная, что кинематические параметры аппарата в большей степени влияют на процесс повреждения семенного материала, необходимо исследовать прочностные свойства трудносыпучих семян для выяснения оптимальных параметров работы высевающего аппарата.
Также в аппарате для минимизации повреждения семян ротор и дно высевающего аппарата изготовлены с применением резины, которая деформируется под нагрузкой, тем самым забирая на себя некоторое усилие, направленное на семя, предотвращая потери семян в повреждении.
При помощи маятникового копра определяли процент повреждения семенного материала при воздействии на него ударных нагрузок рабочих органов высевающего аппарата. Удар был направлен на центр семени, где обеспечивалось оптимальное приближение к процессу воздействия рабочих органов на семя во время работы высевающего аппарата.
Кинематические параметры разработанного высевающего аппарата должны минимизировать или в лучшем случае исключать повреждение семенного материала.
Экспериментальные данные обрабатывались и вносились в П.Ж таблицу Ж.1. По ним построен график зависимости рисунок 4.6.1 процента повреждения семени от скорости воздействия бойка.
Чтобы правильно судить о полученных данных, в проведённом эксперименте проведена полиноминальная аппроксимация. Достоверность коэффициента аппроксимации равна R2 = 0,9898 для терескена и R2 = 0,9976 для прутняка. Аппроксимированная кривая на полученном экспериментальном графике точно описывает кривую зависимости процента повреждения семени от скорости бойка.
Из анализа полученных данных видно, что при увеличении скорости воздействия бойка на семя процент повреждения увеличивается, при этом когда скорость бойка достигает 1,5 м/с количество поврежденных семян резко увеличивается, следовательно, максимальное значение скорости вращения ротора не должно превышать 1,5 м/с. 30 25 20 15 10 5 0 Терескен Прутняк
При высокой частоте вращения ротора процент повреждённых семян будет высоким, а при снижении частоты вращения повреждений семенного материала можно, в лучшем случае, избежать. Отсюда следует, что наименьшее повреждение семенного материала достигается при низких частотах вращения рабочих органов разработанного пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян. Семена терескена покрыты ворсинками, создающими трудности при высеве их из семенного бункера. Ворсинки семян сцепливаются между собой, образуя связанные группы, которые при севе необходимо разделять для экономии семенного материала и точности высева.
Опытные результаты представлены в П.Е таблицы ЕЛ. Используемый в разработанном высевающем аппарате для трудносыпучих семян винтовой шнек, имеющий обрезиненную поверхность в совокупности с ротором, изготовленным из резины, разделяет связанные группы семян и подает их непрерывным потоком в высевную щель. 14 12 10 8 6 420 ф терескен
Скорость витания семенного материала
На основании полученных экспериментальных данных построили график зависимости, а полученные данные занесли в П.И таблицу И.1.
Из графика рисунок 4.8.1 видно, что зависимость скорости потока воздуха от разряжения в семяпроводе растет с увеличением значений. Отсюда следует, что чем больше скорость подаваемого воздуха в эжектор, тем выше разряжение вначале семяпровода.
Чтобы правильно судить о полученных данных, в эксперименте проведена полиноминальная аппроксимация. Достоверность коэффициента аппроксимации равна R2 = 0,9933. Аппроксимированная кривая на полученном экспериментальном графике практически точно описывает кривую зависимости скорости потока воздуха от разряжения.
Из наблюдений следует, что оптимальная скорость воздушного потока достигается при разряжении 1,4 кПа, процесс высева устойчивый и стабилен.
Нестабильный и неустойчивый процесс высева наблюдается при разряжении ниже 1,2 кПа, что соответственно скорости потока воздуха до 1,5 м/с. В эжекторе не создаётся достаточного разряжения для захвата семян из высевной щели, процесс высева останавливается. Это приводит к забиванию высевной щели и повреждениям семенного материала.
Если разряжение в семяпроводе выше максимального оптимального значения 1,6 кПа, то скорость семян в семяпроводе соответственно увеличивается. Образуется турбулентный поток воздуха, внутри семяпровода образуются завихрения. Соударение семян, вследствие турбулентности приводит к нестабильному высеву, что снижает качество процесса. Это также приводит к раздуванию семян при выходе из семяпровода, следовательно, семенной материал выдувается потоком воздуха из борозды, подготовленной сошником.
Экспериментальные определения основных параметров пневмовинтового высевающего аппарата для трудносыпучих семян При испытании процесса высева разработанного высевающего аппарата для трудносыпучих семян проводились лабораторные исследования, вследствие которых были определены оптимальные статические и кинематические параметры работы высевающего аппарата для трудносыпучих семян. Точность высева Те в процентном соотношении из расчёта нормы высева на погонный метр была принята за критерий оптимизации.
На процесс высева трудносыпучих семян пневмовинтовым высевающим аппаратом будут влиять следующие параметры: угол наклона высевающего аппарата относительно горизонта; уровень наполнения семенного ящика семенным материалом; скорость воздушного потока в семяпроводе V«, м/с; разряжение Р, кПа, создаваемое в начале семяпровода при помощи эжектора для захвата семян; угловая скорость Wp, с"1 вращения ротора; параметры семяпровода - диаметр dc, мм, так как от него и зависит диаметр высевной щели, они герметично сопряжены и для распределения порции семян поочередно.
На основе экспериментов получили оценку влияния факторов на работу аппарата. Основными значимыми являются: скорость воздушного потока в семяпроводе V«, м/с; разряжение Р, кПа, создаваемое в начале семяпровода при помощи эжектора для захвата семян; угловая скорость Wp вращения ротора и диаметр семяпровода dc, мм. Эти факторы подвергались изменениям -варьировались [56,57]. Полученные данные были обработаны и занесены в П.К таблице К.1...К.4.
Результатом экспериментальных данных являлась точность высева в процентном соотношении, из рассчитанной нормы высева на метр погонный, от зависимости скорости воздушного потока в семяпроводе V«, м/с, подаваемого через конусообразную подводную трубку в эжектор.
Из полученных данных (рис 4.9.1) следует, что оптимальная скорость воздушного потока достигается 1,8 м/с. Процесс высева стабильный точность высева достигает 90 %. Это значение является оптимальным для терескена и для прутняка ввиду их близкой схожести по исследованным ранее характеристикам физико-механических свойств, таких как скорость витания, коэффициенты трения и размерновесовые характеристики.
При значениях выше 2,6 м/с образуется турбулентный поток воздуха, внутри семяпровода образуются завихрения. Соударение семян вследствие турбулентности, приводит к нестабильному высеву, что снижает качество процесса и процент точности высева. Это затрудняет проход семян, а при выходе семенного материала из семяпровода происходит раздувание их из борозды, подготовленной сошником.
А при уменьшении ниже 1,25 м/с процесс транспортировки ухудшается ввиду малой сыпучести используемых семян. Семяпровод забивается семенным материалом, это приводит также к забиванию высевной щели и остановке процесса высева.
Для проверки зависимости между точностью высева от скорости потока воздуха полученные кривые были описаны уравнениями:
Далее провели полиноминальную аппроксимацию, по полученному квадрату коэффициента достоверности аппроксимации проверили её достоверность: у терескена и у прутняка = 0,8654. Аппроксимированные кривые достаточно точно описывают полученные при экспериментах кривые зависимостей.
Из зависимости (4.9.2) точности высева от разряжения Р, кПа в начале семяпровода следует, что оптимальное разряжение наблюдается при 1,4кПа, процесс высева стабильный, точность высева достигает 93%. При оптимальном значении создаётся достаточная сила всасывания семенного материала из высевной щели для дальнейшей транспортировки через эжектор в воздушный поток, подводимый при помощи подводной трубки.
При меньшем разряжении, соответствующему 1,2 кПа в начале семяпровода, процесс высева ухудшается. Ввиду нехватки достаточной силы всасывания семян, при последующем снижении разряжения процесс высева полностью останавливается. Это приводит к потерям семенного материала из-за забивания высевной щели.
При увеличении разряжения, чем 1,6 кПа, семенной материал слишком быстро забирается из высевной щели, не успевая проходить забивается в семяпроводе. Для проверки зависимости между точностью высева от разряжения вначале семяпровода полученные кривые были описаны уравнениями: y=-125x2+335x-140 для терескена и y=-125x2+335x-135 для прутняка. Далее провели полиноминальную аппроксимацию, по полученному квадрату коэффициента достоверности аппроксимации проверили ее достоверность: у терескена и у прутняка = 0,8462. Аппроксимированные кривые достаточно точно описывают полученные при экспериментах кривые зависимостей.
При изменении частоты вращения ротора также наблюдается изменение процесса высева. По зависимости точности высева от угловой скорости Wp вращения ротора (рис. 4.9.3) можно выявить оптимальные значения угловой скорости вращения ротора, который равен 3,66 с"1. Процесс стабильный скорость вращения ротора обеспечивает достаточное наполнение высевной щели семенным материалом, точность высева достигает 96%.