Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 11
1.1 Технологии подготовки семян к посеву. Агротехнические требования к новому технологическому материалу в виде капсул. Целесообразность его применения 11
1.2 Обзор и анализ методов изготовления капсул и брикетов 16
1.3 Краткий обзор и анализ научных и патентных исследований в области уплотнения материалов при изготовлении брикетов, и капсул, совершенствовании технических средств для посева 37
Выводы 55
2 Теоретические исследования 57
2.1 Теоретический подход к обоснованию состава компонентов исходной смеси для изготовления семенных капсул и питательной их ценности 57
2.2 Обоснование параметров семенной капсулы и процесса изготовления капсулированных семян 61
2.3 Теоретическое обоснование давлений и усилий при двухстороннем прессовании компонентов смеси в закрытых пресс-формах 68
2.4 Теоретическое обоснование работы внешних сил и внутренних сопротивлений при пластической деформации компонентов смеси, затрат мощности на реализацию процесса изготовления семенных капсул 72
2.5 Обоснование конструктивно-технологической схемы высевающей системы капсулированных семян 74
Выводы 77
3 Программа и методика экспериментальных исследований 79
3.1 Программа экспериментальных исследований 79
3.2 Методика определения физико-механических свойств исходной смеси и семенных капсул 80
3.3 Методика определения реологических свойств исходных смесей 81
3.4 Определение прочностных свойств семенной капсулы 85
3.5 Методика определения показателей процесса прессования 87
3.6 Проведение сравнительной эксплуатационно-технологической оценки посевных агрегатов 90
4 Результаты экспериментальных исследований 96
4.1 Результаты исследований по определению прочностных свойств семенных капсул 96
4.2 Удельная работа прессования многокомпонентных смесей 99
4.3 Физико-механические свойства семенных капсул 102
4.4 Сравнительные эксплуатационно-технологические показатели и показатели качества посева семенных капсул 103
4.5 Исследование динамики роста растений 106
Выводы 108
5 Технико-экономические исследования 110
5.1 Методика и результаты исследований по обоснованию экономической эффективности применения технологий приготовления и посева капсулированных семян 110
Выводы : 112
Заключение 113
Список литературы 115
Приложения 128
- Краткий обзор и анализ научных и патентных исследований в области уплотнения материалов при изготовлении брикетов, и капсул, совершенствовании технических средств для посева
- Теоретическое обоснование давлений и усилий при двухстороннем прессовании компонентов смеси в закрытых пресс-формах
- Проведение сравнительной эксплуатационно-технологической оценки посевных агрегатов
- Методика и результаты исследований по обоснованию экономической эффективности применения технологий приготовления и посева капсулированных семян
Введение к работе
Актуальность темы. Дальнейшее повышение урожайности сельскохозяйственных культур тесно связано с технологической и технической модернизацией отрасли, биологизацией земледелия на основе широкого применения отходов животноводства и птицеводства.
Внесение отходов, содержащих в своем составе основные химические элементы (азот, фосфор, калий) и микроэлементы, необходимые для роста и развития растений, улучшает динамику биологических процессов в почве. Наилучший эффект достигается при локальном внесении удобрений в зону развития корневой системы растений в процессе посева.
В связи с этим экономически целесообразно, при высокой стоимости минеральных удобрений создание нового посевного материала в виде капсул, изготавливаемых методом прессования и содержащих в своем составе, в определенных соотношениях: навоз КРС, птичий помет, дефекат и т.д., в количествах и с питательной ценностью, необходимых для нормального развития растений в конкретных почвенных условиях. Капсулирование семян позволяет, по мнению ученых и практиков, защитить их от низких температур, стимулировать рост и развитие растений. Посев такими семенами рекомендуется проводить раньше агротехнического срока для данного региона, что способствует повышению урожайности и более раннему созреванию растений.
Производство капсулированных семян не требует закупки сложного оборудования, компонентов исходных смесей для их приготовления и открывает возможности утилизации отходов животноводства и птицеводства, использования семян отечественной селекции.
Вместе с тем, к настоящему времени ни в отечественной, ни в зарубежной практике на рынках не представлено специализированных машин для посева капсулированных семян.
Поэтому разработка и дальнейшее совершенствование технологических процессов изготовления и высева семенных капсул, создание высевающих систем для их посева является актуальной научной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.
Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук» (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии) в соответствии с заданиями Россельхозакадемии 09.04.06.05 «Разработать исходные требования на модернизацию пропашной сеялки для высева капсулированных семян и конструкторскую документацию для изготовления опытного образца», 09.03.05.08 «Разработать техническую документацию модернизации пропашных сеялок с введением в их конструкцию компонентов нового поколения», 09.01.03.05 «Обосновать технологические режимы использования современных комплексов машин, в т.ч. зарубежного производства для возделывания и уборки картофеля и сахарной свеклы» и межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ.
Степень разработанности темы. Общая теория формирования твёрдых брикетов и гранул из сыпучих материалов разработана в достаточной степени в нанотехнологиях, порошковой металлургии, в производствах керамики, медицине в процессах связанных с уплотнением бурых углей, торфа, растительных материалов, отходов промышленности, переработке овощей и фруктов и т.д.
Конструктивно-технологические схемы устройств для прессования материалов многообразны, однако применительно к производству семенных капсул шарообразной формы из отходов животноводства и птицеводства наиболее приемлемым и экономически целесообразным является метод холодного двухстороннего прессования в закрытых пресс-формах, пуансонами со значительной кривизной поверхности. Требование по форме семенной капсулы в виде шара обусловлено особенностями новой высевающей системы (патент РФ №2475012).
Общепринятой технологии изготовления капсулированных семян не существует, имеются отдельные разрозненные по целям и задачам публикации в литературных источниках, слабо отражающие обоснованность научных подходов и конструкторских решений.
Это обуславливает необходимость теоретического обоснования процесса прессования исходных смесей с компонентами на основе отходов животноводства и птицеводства, существенно отличающихся по свойствам от ранее исследуемых материалов в сельском хозяйстве.
Цель исследований – обосновать режимы и параметры технологического процесса прессования смеси навоза КРС и птичьего помета, обеспечивающие получение семенных капсул с требуемыми свойствами и разработать устройство для их посева.
Задачи исследований:
изучить физико-механические и реологические свойства, химический состав отходов животноводства и птицеводства, дать оценку возможных их соотношений в составе смеси при изготовлении семенных капсул и питательной ценности, сформулировать основные требования к параметрам капсулы;
теоретически обосновать давление и усилия при двухстороннем прессовании компонентов смеси в закрытых пресс-формах для обеспечения заданных характеристик и формы семенной капсулы в виде шара;
выявить теоретически работу внешних сил и внутренних сопротивлений при пластической деформации компонентов смеси, затраты мощности на реализацию процесса, временные характеристики этапов технологического процесса, производительность оборудования;
разработать конструктивно-технологические схемы устройства для прессования компонентов смеси и высевающей системы для посева капсулированных семян;
изучить физико-механические и прочностные свойства семенных капсул, провести экспериментальные исследования и обосновать режимы и параметры процесса прессования для получения семенных капсул с требуемыми свойствами;
определить затраты на изготовление и посев семенных капсул.
Научную новизну диссертационной работы составляют:
конструктивно-технологические схемы устройства прессования, семенной капсулы с внутренним каналом в форме усеченного конуса, высевающей системы для посева капсулированных семян;
теоретические зависимости для определения давления и усилия двухстороннего прессования компонентов смеси на основе отходов животноводства и птицеводства в закрытых пресс-формах, обеспечивающие заданные характеристики и форму семенной капсулы в виде шара;
теоретическое обоснование работы внешних сил и внутренних сопротивлений при пластической деформации смеси, затрат мощности на реализацию процесса, временных характеристик процесса и производительности оборудования.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретические зависимости, полученные в ходе исследований, позволяют обосновать параметры и режимы работы устройств для прессования многокомпонентных смесей, определить энергозатраты на осуществление процесса с учётом возникающих в процессе прессования пластической деформации, напряжений, физико-механических и прочностных свойств семенной капсулы.
Применение капсулированных семян открывает новые направления утилизации отходов животноводства и птицеводства, развития технических средств для посева нового технологического материала.
Полученные результаты исследований рекомендуются для широкого применения в сельскохозяйственном производстве, предприятиям и организациям, занимающимся утилизацией отходов, ВУЗам – при подготовке агроинженеров.
Объект исследований – процессы прессования смеси навоза и птичьего помета, высева капсулированных семян, конструктивные элементы высевающих систем и устройств для прессования.
Предмет исследований – закономерности формирования семенных капсул из отходов животноводства и птицеводства, высева капсулированных семян.
Аналитические исследования выполнены с использованием методов земледельческой механики, сопротивления материалов, теоретической механики, математики. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных, лабораторно-полевых и эксплуатационных условиях в соответствии с ОСТами, ГОСТами и частными методиками. Обработка экспериментальных исследований выполнена с использованием статистических методов с применением компьютеров.
Положения, выносимые на защиту:
результаты теоретических исследований по обоснованию параметров и режимов процесса прессования многокомпонентных смесей на основе отходов животноводства и птицеводства, определению энергозатрат на реализацию процесса;
результаты экспериментальных исследований;
технико-экономическое обоснование эффективности применения капсулированных семян и затрат на их производство и посев.
Степень достоверности и апробация результатов.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается:
применением современной контрольно- измерительной и вычислительной техники;
объёмом экспериментальных исследований;
согласованностью теоретических и экспериментальных исследований.
Основные материалы диссертации доложены и одобрены
на заседаниях Бюро механизации, электрификации и автоматизации РАСХН (2010-2012 гг.);
на заседаниях Учёного совета ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии (2010-2012 гг.);
на областных семинарах и совещаниях (2010-2012гг.), выставке «День Москвы в Тамбовской области» (2010 г.);
на XV Международной научно-практической конференции 18-19 сентября 2009 года «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции. Новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства». ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии, г. Тамбов;
на XVI Международной научно-практической конференции 20-21 сентября 2011 года «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции. Новые технологии и техника нового поколения для растениеводства и животноводства». ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии, г. Тамбов.
По теме диссертационной работы опубликовано 8 статей общим объёмом 2,8 печатных листа, из них лично автору принадлежат 1,9 п.л., в том числе 3 статьи в изданиях, поименованных в «Перечне ведущих журналов и изданий» ВАК РФ, 4 статьи опубликованы в сборниках научных трудов, материалах научно-практических конференций и журналах, 1 – в описании патента РФ.
Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка литературы и приложений.
Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц, 49 рисунков, 6 приложений. Список используемой литературы включает 151 наименование.
Краткий обзор и анализ научных и патентных исследований в области уплотнения материалов при изготовлении брикетов, и капсул, совершенствовании технических средств для посева
Современный уровень теоретических разработок процессов уплотнения дисперсных масс и пористых материалов базируется на ряде фундаментальных работ отечественных исследователей: Балынина Ю.М. [40], Баландина П.П. [43], Ждановича Г.М. [54], Хасанова О.А. [26, 44-47], Романа O.K. [55], Виноградова Г.Л. [36] и др. в области порошковой и чёрной металлургии; Наумовича В.М. [52], Дидуха Б.И. [56], Гениева ГЛ. [57] и др. в области прессования торфа, деформации грунтов, динамики пластических и сыпучих сред; Горячкина В.П. [58], Алфёрова С.А. [59], Долгова И.А. [60], Особова В.И. [61], Пустыгина М.А. [62] - в области уплотнения растительных материалов; Ковалёва Н.Г. [63], Капустина В.П. [64], и др. - в области упрочнения навозных масс.
В качестве основных параметров процесса прессования исследователи определяют: давление прессования, усилие прессования, пористость, плотность смеси и изделия, скорость прессования, время прессования, работа и мощность процесса и т.д. Единых сложившихся научных подходов в процессе обзора не обнаружено.
При этом в большинстве своём полученные аналитические зависимости базируются на результатах экспериментальных исследований тех или иных материалов и сред в узких диапазонах изменения варьируемых факторов.
Нет единых мнений по стадийности процессов уплотнения. Кривая процесса уплотнения и изменения плотности трактуется также неоднозначно.
В обзорной информации Кокорина В.Н., Хасанова О.А., Двилиса Я.С., Качаева А.А. подробно приводятся основные результаты и научные подходы к изучению и совершенствованию процесса упрочнения материалов различной природы, отличающихся по свойствам от отходов животноводства и птицеводства [26, 27].
При проведении патентных исследований выявлены способы и устройства для изготовления брикетов и капсул.
Способы заключаются в прессовании торфа под давлением в формующем элементе. В качестве формующего элемента используют стальную матрицу, как правило, круглого сечения, в которой происходит прессование торфа влажностью 5...25 % при удельном давлении прессования 7,8...46,8 МПа под воздействием нагрузки, в т.ч. переменной. Отмеченные способы и устройства не предусматривают образование семенного материала в виде капсул [25].
Способ получения капсулированного посадочного материала и устройство согласно патента РФ №2361382 [65], включающий последовательное нанесение на семена связующего вещества и наполнителей, нанесение на семена связующего вещества и наполнителей на смоченные связующим веществом семена производят в торообразной рабочей камере путем вибрационного воздействия на нее с частотой 14...20 Гц и амплитудой 1...4 мм, при этом по мере увеличения размера капсул интенсивность подачи связующего вещества и наполнителей увеличивают, а состав наполнителей последовательно изменяют [25].
Устройство для получения капсулированного посадочного материала, содержит рабочую камеру, патрубки для загрузки исходных материалов и выгрузки капсулированного посадочного материала, вибровозбудитель, выполненный в виде вала с верхним и нижним дебалансами, соединенного с приводом, раму, упругие элементы и герметизаторы, отличается тем, что рабочая камера выполнена торообразной формы, вдоль рабочей камеры под углом 10-35 к её дну установлен перфорированный лист с диаметром отверстий на 10-20% меньше размера исходных семян, над перфорированным листом расположена форсунка для смачивания семян связующим веществом, при этом верхний и нижний дебалансы смещены один относительно другого на угол 65-85.
Устройство для изготовления семенных капсул-семяносителей согласно патента РФ №2081538 [66] представлено на рисунке 13.
Устройство содержит два бункера 1 для подачи питательной смеси, между которыми размещен шиберный бункер 2 для семян с сеялкой 3. Под бункерами расположены полые барабань, 4, на поверхности которых на одинаковом расстоянии друг от друга размещены полусферические ячейки 5, имеющие отверстия 6.
На барабаны 4 надеты резиновые кольца 7, закрывающие ячейки 5 снаружи. Барабаны 4 установлены на полых валах 8, закрепленных на станине (не показана). Каждый из валов 8 имеет заглушку 9 для разделения потока воздуха и отверстия 10 и 11. Полость каждого из барабанов 4 разделена лопастями 12 на камеры I, II, III. При этом отверстия 10 сообщаются с камерой 1, а отверстия II с камерой П. Бункеры I снабжены крышками и имеют отверстия 13 для нагнетания воздуха. Под барабанами 4 размещены емкости 14 с водой. Для удаления готовых капсул 15 имеется транспортер 16. Вращение барабанов 4 осуществляется от двигателя через шкив 17, а сеялки 3 при помощи звездочки 18. Стабилизация вращения осуществляется шестернями 19. Пневмонасос 20 служит для нагнетания и отсасывания воздуха.
Устройство работает следующим образом.
Питательная смесь при помощи собственного веса и нагнетаемого через отверстий 13 воздуха из бункеров 1 поступает через щели между бункером 2 и барабанами 4 и ячейки 5. Под действием веса питательной смеси резиновые кольца в ячейках 5 прогибаются, а под действием пневмонасоса 20, отсасывающего воздух через отверстия 6 из ячеек 5 и через отверстия 10 из камер 1, приобретают форму полусферы. Из сеялки 3 поштучно подаются семена и попадают между соприкасающимися поверхностями барабанов 4. Обе половинки капсулы 15 обжимаются поверхностями барабанов 4. Нагнетаемый пневмонасосом 20 воздух в камеры II через отверстия II и ячейки 5 через отверстия 6 позволяет еще плотнее обжать капсулу 15 и вытолкнуть ее из ячеек 5. Готовая капсула попадает на транспортер 16. Поверхность резиновых колец 7 промывается в емкостях 14 с водой. Далее цикл работы устройства повторяется.
Средство поштучной подачи семян выполнено в виде бункера-накопителя 1, выпускное отверстие которого закрыто дозировочным барабаном 2. На цилиндрической поверхности барабана 2 с постоянным круговым и продольным шагом выполнены углубления ячейки 3, имеющие размеры, незначительно превышающие размеры семян. Форма ячеек для семян соответствует форме последних и допускает укладку только одной зерновки в каждую ячейку.
Формующие валики 5 и оснащены наклонными планками 6, клиновидный зазор в направлении вращения валиков.
Формующее устройство состоит из двух обрезиненных валиков 5, на упру-гоэластичной цилиндрической поверхности которых с постоянным угловым и продольным шагом (равным этим параметрам у дозировочного барабана) выполнены полусферические ячейки 7. Диаметры формующих валиков 5 одинаковы и равны диаметру дозировочного барабана 2, поверхность которого контактирует с цилиндрической поверхностью одного из формующих валиков. Межосевое расстояние формующих валиков меньше их диаметра на величину сжатия и уплотнения материала капсул в формах, образуемых при совмещении полусферических ячеек. Оба формующих валика и дозировочный барабан расположены в подшипниках на корпусе 3 установки и кинетически связаны между собой находящимися в зацеплении тремя зубчатыми колесами, имеющими одинаковое количество зубьев. Формующие валики установлены с возможностью регулирования межосевого расстояния. Такая кинематическая связь обусловливает синхронное вращение барабана и валиков и обеспечивает строгое совмещение расположенных на их поверхностях ячеек. Корпус установки является несущей конструкцией для закрепления всех элементов, ограждает вращающиеся детали, изолирует рабочую зону от внешней среды и заканчивается в нижней части выпускным патрубком 9 для капсул. Сборно-выводящее приспособление состоит из ленточного транспортера 1О
и расположенного над ним бункера 11с распределительной заслонкой 12 для порошкообразной защитной смеси. Работа установки осуществляется следующим образом.
Зубчатые передачи 13 между формующими валиками и дозировочным барабаном обеспечивают синхронное их вращение, однонаправленное перемещение контактирующих цилиндрических поверхностей и совмещение смежных ячеек. Находящиеся в накопительном бункере 1 семена заполняют ячейки 3 дозировочного барабана 2 и при вращении последнего перемещаются в зону контакта его с формующим валиком. Вращение формующих валиков 5 обусловливают адгезионный захват и увеличение пастообразного наполнителя из патрубков 4 в направлении вращения. Клиновидный зазор, образованный по ходу перемещения пасты между поверхностью формующего валика 5 и планкой 6, способствует созданию давления и заполнения пастой полусферических ячеек.
Дальнейшее вращение формующих валиков 5 приводит к совмещению ячейки одного из них с заполненной семенем-зерновкой ячейкой дозировочного барабана 2 и обеспечивает вдавливание и адгезионное приклеивание семени к наполнителю. Последующее совмещение ячеек обоих формующих валиков 5 приводит к наложению находящихся в ячейках полусфер наполнителя и закрытию семени внутри образовавшейся сферической формы. Прохождение заполненной формы через зону сжатия обусловливает деформацию эластичного материала формующих валиков и вызывает уменьшение объёма формы и уплотнение материала капсулы с семенем. При выходе из зоны формования исчезают сжимающие нагрузки, и происходит восстановление первоначального состояния эластичного материала формующих валиков, сопровождающееся увеличением размеров ячеек. Отмечаемые при этом относительные смещения поверхностей ячеек при сохранении формы и объёма капсул обеспечивают разрушение адгезионных связей между ними, полное отделение капсулы от поверхности ячеек и свободное выпадение её из рабочей зоны.
Теоретическое обоснование давлений и усилий при двухстороннем прессовании компонентов смеси в закрытых пресс-формах
Процесс изготовления семенных капсул шарообразной формы основан на прессовании смеси требуемого состава встречно движущимися пуансонами, с профилем дуги окружности равной радиусу семенной капсулы. Встречное движение пуансонов осуществляется внутри матрицы, представляющей собой полый цилиндр со стенками значительной толщины, способным выдерживать давления, создаваемые в процессе приложения нагрузок.
Верхний пуансон содержит кроме того стержень конической формы для формирования внутреннего канала, используемого для ввода семян.
Процесс прессования сыпучих тел и порошков сложен и в сельскохозяйственном производстве слабо изучен. В связи с этим предлагаемые для расчётов процесса аналитические зависимости основаны, как правило, на аппроксимации результатов экспериментальных исследований, различного рода зависимостями.
Для большого числа материалов, используемых в сельскохозяйственном производстве, подобных исследований вообще не проводилось.
Анализ результатов научных исследований в области прессования различных материалов, выполненных рядом авторов в сложных областях промышленности [26...62], позволил сформулировать ряд допущений для упрощения теоретических исследований:
- поверхность разъёма верхней и нижней формообразующих частей представляет собой упругую полуплоскость;
- перепад величины давления прессования по высоте капсулы отсутствует при равенстве гидравлических периметров встречно движущихся формообразующих поверхностей;
- при одинаковых условиях пристенного трения на поверхностях коэффициенты трения/і и/2 равны;
- изменение давления, обусловленное массопереносом прессуемой смеси в направлении перпендикулярном оси прессования отсутствует;
- скорость движения смеси в различных слоях низменна.
Для тел шарообразной формы и конечных размеров, испытывающих нагрузку во всех направлениях, согласно теории напряжений, нормальные напряжения о-, = т2 = т3 [114, 115, 116, 117].
Рассмотрим схему устройства для изготовления семенных капсул и действующих сил при прессовании смеси в закрытой пресс-форме, рисунок 24.
По правилу сложения сил, рисунок 24, уравнение равновесия согласно [118, 119] запишется в виде: где РСв - усилие прессования, затрачиваемое на развитие деформации смеси верхним пуансоном со сферической поверхностью радиуса RK, Н; Рк - усилие прессования, затрачиваемое на создание семенного канала капсулы и дальнейшее развитие деформации смеси конусом в зоне семенного канала, Н; Рсн - усилие прессования, затрачиваемое на осуществление деформации смеси нижним пуансоном со сферической поверхностью RK, Н; р ,ртр - усилие прессования, затрачиваемое на преодоление силы трения смеси по боковым пассивным поверхностям матрицы, соответственно, Н;
Составляющие уравнения (15) определяются следующими зависимостями:
С учётом основных положений теории напряжений [114, 115, 116, 117] и параметров устройства уравнение (20) запишется в следующем виде:
Полученные теоретические зависимости позволяют определять силу прессования на прессштемпеле с учётом прочностных свойств семенных капсул при сжатии, физико-механических свойств исходного материала, параметров капсулы, пуансонов и матрицы.
Проведение сравнительной эксплуатационно-технологической оценки посевных агрегатов
Эксплуатационно-технологическую оценку проводят в соответствии с ГОСТ Р 52778-2007. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки [138].
Для посева капсулированных семян с размерами капсул 18-20 мм разработана механическая сеялка. Она изготавливается на базе восьмирядных сеялок СУПН-8 с измененной кинематикой механизма привода и высевающим диском согласно патента РФ № 2475012С1 [122]. На сеялке устанавливаются 8 секций рабочих органов. Каждая из секций состоит из механизма подвески, высевающего аппарата с бункером для капсул, сошника, загортачей, прикатывающего колеса, механизма регулировки глубины хода сошника, рисунок 34.
На корпус модернизированного аппарата монтируется сошник новой конструкции, расстояние, между щеками которого обеспечивает беспрепятственное падение капсулы любого размера на дно борозды.
Исходя из размеров капсулы, изготовлен высевающий диск с определенным количеством ячеек расположенных по его боковой поверхности необходимого диаметра и глубины. Для исключения травмирования капсул и упорядоченного их заполнения в ячейки изменяется профиль ролика-отражателя модернизируемого аппарата, соразмерно с профилем боковой поверхности высевающего диска.
В начале этапа проведены стендовые испытания высевающих аппаратов, как на стендах с липкой лентой (общепринятая практика), так и на специально разработанных, рисунки 35, 36.
Перед началом полевых испытаний сеялка настраивается на норму высева капсул и глубину их заделки, и предварительно на капсулированной площадке определяется величина интервального размещения, рисунок 37.
В полевых условиях при вскрытии борозды выявляется фактическая глубина заделки капсул, а также фактический интервал размещения капсул по длине рядка, рисунок 38. При необходимости выполняются корректировки регулировочных параметров. Окончательно проверка качества посева выявляется уже по всходам, рисунок 39.
Методика и результаты исследований по обоснованию экономической эффективности применения технологий приготовления и посева капсулированных семян
Специализированных сеялок точного высева капсулированных семян кукурузы ввиду новизны технологического материала не разработано ни в нашей стране, ни за рубежом. Имеется производственный опыт использования для высева этих семян картофелесажалок с различной рядностью от двух до шести как зарубежных фирм-изготовителей, так и отечественные. Недостатками картофелесажалок являются их небольшая производительность, которая практически исключает преимущество нового посевного материала по применению его для раннего посева кукурузы в северных областях, а также их высокая стоимость.
Для экспериментальных исследований изготовлена 8-ми рядная сеялка на базе ССТ-12. Выбор рядности обусловлен снижением стоимости проведения экспериментальных исследований для апробации возможностей высева капсулированных сеялок, как сахарной свеклы, так и других пропашных культур, например кукуруза, подсолнечник с размерами капсул 15...30 мм.
На сеялке устанавливаются 8 секций рабочих органов. Каждая из секций состоит из механизма подвески секции, высевающего аппарата, семенного бункера с побудителем, сошника, загортачей, прикатывающего колеса, механизма регулировки глубины хода сошника. Исходя из размеров капсулы, изготавливается комплект высевающих дисков из любого материала (алюминий, полимер и т.п.) с определенным количеством ячеек, расположенных по его боковой поверхности, необходимого диаметра и глубины.
Стендовые и полевые испытания экспериментального образца сеялки показали её работоспособность и высокую равномерность распределения капсул по длине рядка. Производительность, например, посевного агрегата с трактором МТЗ-80/82 и 8-ми рядной сеялкой составит 15... 18 га в смену.
Исходя из рекомендуемой продолжительности агротехнического срока посева сахарной свеклы для ЦЧР равным 5 дней, по нашим расчетам посевная площадь в 100га будет засеяна одним агрегатом с экспериментальной сеялкой, двумя агрегатами с 6-ти рядной картофелесажалкой и четырьмя агрегатами с 2-х рядной картофелесажалкой.
Технико-экономический расчёт произведён в соответствии с методиками [149, 150, 151]. Экономический эффект образован за счёт: повышения производительности агрегата; снижения эксплуатационных затрат; повышения урожайности сахарной свеклы.
Результаты расчёта экономической эффективности представлены в таблице 10. Ориентировочные затраты на изготовление семенных капсул из навоза КРС и птичьего помёта рассчитаны согласно [149, 150, 151], таблица 11.
Исходные данные для расчётов определены в ходе экспериментальных исследований.
Снижение эксплуатационных затрат при использовании посевного агрегата, с предложенным устройством для высева семян, на посеве сахарной свеклы в сравнении с 6-ти рядной картофелесажалкой составит более 470 тыс. руб., а в сравнении с 2-х рядной более 900 тыс. руб.
Затраты средств на изготовление 1 т семенных капсул ориентировочно составляет 3105 руб.
