Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. цель и задачи исследований 11
1.1. Почвенно-климатические условия 11
1.2. Агротехника посева зерновых культур 13
1.3. Технические средства для заделки семян в почву 19
1.3.1. Сеялки 19
1.3.2. Комбинированные посевные машины 21
1.4. Типы сошников, их конструкции, преимущества и недостатки 32
1.4.1. Сошники посевных машин 32
1.4.2. Конструкции лаповых сошников для подпочвенно-разбросного посева 35
1.4.2.1. Виды распределителей семян и принцип их работы 44
1.5. Выводы, цель и задачи исследований 50
2. Теоретические исследования процесса распределения семян зерновых культур лаповым сошником для подпочвенно-разбросного посева 53
2.1 Устройство и работа лапового сошника 53
2.2 Обоснование геометрических размеров и формы лапы сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур 57
2.3. Обоснование геометрии направителя-распределителя семян 62
2.3.1. Семяпровод 64
2.3.2. Движение семени по криволинейной поверхности 69
2.3.3. Траектория полета семян после схода с поверхности направителя-распределителя 78
2.3.4. Расчетная ширина полосы рассева семян 85
2.4. Выводы 88
3. Программа и методика экспериментальных исследований 91
3.1. Программа экспериментальных исследований 91
3.1.1. Программа лабораторных исследований 91
3.1.2. Программа полевых испытаний 92
3.2. Методика экспериментальных исследований 92
3.2.1. Методика лабораторных исследований 93
3.2.1.1. Методика исследования физико-механических свойств семенного материала 93
3.2.1.2. Методика определения дальности распределения семян в зависимости от формы поверхности направителя-распределителя 99
3.2.1.3. Описание лабораторной установки 100
3.2.1.4. Методика исследования равномерности распределения семян по ширине засеваемой поверхности в зависимости от наличия направляющих буртиков на поверхности направителя-распределителя 104
3.2.1.5. Методика проведения полнофакторного эксперимента по оптимизации параметров распределительного устройства сошника 106
3.2.2. Методика полевых испытаний 112
4. Результаты экспериментальных исследований 117
4.1. Результаты лабораторных исследований 117
4.1.1. Определение физико-механических свойств семян зерновых культур 117
4.1.2. Результаты исследования дальности распределения семян в зависимости от формы поверхности направителя-распределителя 120
4.1.3. Результаты исследования равномерности распределения семян по ширине засеваемой полосы 121
4.1.4. Результаты полнофакторного эксперимента по оптимизации параметров распределительного устройства сошника 124
4.2. Результаты полевых испытаний 130
4.3 Выводы 136
5. Экономическая эффективность внедрения экспериментальной сеялки для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур 139
5.1. Определение годового экономического эффекта 139
5.2 Выводы 142
Общие выводы 143
Библиографический список 145
Приложения 160
- Конструкции лаповых сошников для подпочвенно-разбросного посева
- Обоснование геометрических размеров и формы лапы сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур
- Методика исследования физико-механических свойств семенного материала
- Результаты исследования равномерности распределения семян по ширине засеваемой полосы
Введение к работе
Получение высоких и стабильных урожаев всегда будет актуальной задачей для сельскохозяйственного производства. В настоящее время для выполнения поставленных задач, наряду с химизацией, мелиорацией и оснащением сельского хозяйства новой высокопроизводительной техникой, следует особое внимание уделить машинам, отвечающим зональным агротехническим требованиям и выполняющим за один проход несколько технологических операций.
Внедрение в практику почвозащитной технологии, основу которой составляют специальные машины почвозащитного комплекса, наиболее целесообразно в засушливых эрозионно-опасных районах страны, к которым, в частности, относится и зона Среднего Поволжья. Специфические почвенно-климатические условия зоны приводят к ежегодному недобору сельскохозяйственной продукции в связи с тем, что 22 % сельскохозяйственных угодий подвержены ветровой и водной эрозии.
Большой вклад в работу по исследованию преимуществ и целесообразности внедрения почвозащитной системы земледелия с учетом конкретных почвенно-климатических условий Среднего Поволжья внесли А.И. Бараев, В.А. Бахмутов, В.Г. Гниломедов, С.А. Ивженко, А.А. Киров, А.Б. Коганов, И.Т. Ковриков, Н.П. Крючин, А.В. Мачнев, Г.Н. Синеоков, А.Н. Семенов и др. Однако необходимо признать, что проблема получения стабильно высоких урожаев при любых погодных условиях пока еще не решена. В результате проведения целого ряда мероприятий по изучению качественных показателей работы серийных машин почвозащитного комплекса было установлено, что, несмотря на бесспорные достоинства, они так же обладают и значительными недостатками, которые выражаются в несоответствии качественных и технико-экономических показателей их работы к основным агротехническим требованиям.
В настоящее время ведется работа по устранению технологических и технических недостатков комплекса машин для безотвальной обработки
почвы. Особое внимание при этом уделяется машинам и механизмам, производящим посев зерновых культур.
Бесспорное лидерство среди посевных машин, использующих безотвальный метод, в зоне Среднего Поволжья получила стерневая сеялка-культиватор СЗС-2,1. Но применение её в производстве обнаружило целый ряд недостатков, серьёзно ухудшающих качество работы, особенно при повышенной влажности почвы (более 18 %), вследствие налипания почвы на рабочие органы и значительного её перемещения, что приводит к бороздо- и валообразованию, выносу влажных слоев на поверхность поля. Однако наряду с недостатками было выявлено, что применение сеялок-культиваторов является более эффективным по сравнению с обычными способами посева, так как позволяет устранять разрывы между отдельными технологическими операциями, сокращает сроки сева, а зерновые культуры лучше используют первый весенний максимум почвенной влаги.
В идеальном случае площадь питания растения должна иметь форму круга. При этом подразумевается, что растение располагается в центре круга определенной площади и получает питательные вещества равномерно со всех направлений. Однако у большинства применяемых в настоящее время способов посева форма площади питания представлена вытянутым прямоугольником, что приводит к неравномерному использованию плодородной почвы и создаёт предпосылки к снижению урожайности зерновых культур.
Попытки равномерно распределить семена по площади поля предпринимались и раньше, но широкое внедрение в практику подпочвенно-разбросного посева сдерживалось в основном двумя факторами: отсутствием работоспособных конструкций сошников, невозможностью равномерно распределить семена по всей площади поля. В последнее время ученые все чаще стали обращаться в своих исследованиях к вопросу создания посевных машин и рабочих органов к ним, способных осуществлять подпочвенно-разбросной посев.
Одним из основных недостатков существующих сошников для подпоч-венно-разбросного посева является недостаточная дальность рассева семян по ширине захвата сошника, что приводит к увеличению количества стыковых междурядий, и, как следствие, увеличению незасеянной площади поля и снижению равномерности распределения растений.
Сочетание же равномерного распределения семян по площади поля при посеве с оптимальной для данной зоны и культуры нормой высева позволило бы без дополнительных затрат обеспечить значительное повышение продуктивности сельскохозяйственных культур.
В целях предотвращения недобора урожая первостепенной задачей становится совершенствование технологического процесса сеялок-культиваторов, в частности, созданием сошников для подпочвенно-разбросного посева и их модернизацией с учётом зональных особенностей в земледелии Среднего Поволжья.
Настоящая диссертационная работа посвящена изысканию технических решений по созданию рабочих органов, способных обеспечить лучшую равномерность по глубине заделки семян и равномерное распределение их по площади питания.
Проделанная работа позволила положительно решить задачу повышения качества посева зерновых культур сеялками-культиваторами в зональных условиях, что дало возможность улучшить эффективность их использования, повысить урожайность зерновых культур и получить при этом значительный экономический эффект.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение качества посева зерновых культур за счет совершенствования технологического процесса распределения семян по площади питания и обоснования конструктивных форм и параметров распределительного устройства лапового сошника для подпочвенно-разбросного посева.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс распределения семян при подпочвенно-разбросном способе посева зерновых культур.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИИ. Закономерности распределения семян по площади питания при использовании лапового сошника с направителем-распределителем.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Получено математическое описание рабочего процесса распределения семян при использовании предложенного направителя-распределителя; выведены аналитические зависимости скоростей схода семян с рабочей поверхности направителя-распределителя от вида кривой, образующей форму его поверхности и начальной координаты семени на образующей; использованы параметрические уравнения криволинейного движения семени после схода с поверхности направителя-распределителя. Получены критериальные уравнения связи параметров направителя-распределителя и математические модели, адекватно описывающие его рабочий процесс.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. При исследовании использована усовершенствованная широкозахватная культиваторная лапа, оснащенная направи-телем-распределителем семян, имеющим поверхность, образованную вращением кривой третьего порядка, позволяющая осуществлять подпочвенно-разбросной посев. Разработана и обоснована конструктивно-технологическая схема широкозахватного лапового сошника для подпочвенно-разбросного посева (патент на полезную модель № 35689). Предложенные усовершенствования сошника позволили производить подпочвенно-разбросной посев с более равномерным распределением семян по поверхности поля, что обеспечило увеличение урожайности зерновых культур.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ: Производственный образец широкозахватного лапового сошника с направителем-распределителем семян испытан на полях крестьянско-фермерского хозяйства «Пушинка», ГОУ НПО ПУ №30 и ООО «Новое Время» Ивантеевского района Саратовской области. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и машиностроительными заводами при
разработке сеялок для подпочвенно-разбросного посева зерновых, а также в учебном процессе сельскохозяйственными учебными заведениями.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований доложены и одобрены на научно-технических конференциях кафедры «Теоретическая механика и ТММ» СГАУ им Н.И. Вавилова в 2002-2006 г, второй Международной научно-технической конференции (Самара, 2005 г), Международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию со дня рождения профессора Александра Григорьевича Рыбалко, Саратов, 11-12 июля 2006 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации в сборниках научных трудов и материалах научных конференций опубликовано 5 работ общим объемом 1,29 печатных листа, из них лично соискателю принадлежат 0,74 п.л., в том числе две работы - в изданиях, поименованных в «Перечень...» ВАК РФ, включающие статью объемом 0,44 п.л., полностью принадлежащую автору, и описание патента РФ на полезную модель.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 187 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 75 иллюстрации и 5 приложений. Библиографический список включает 150 наименований, в том числе 7 - на иностранных языках.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
теоретическое обоснование конструктивно-технологической схемы лапового сошника для подпочвенно-разбросного посева;
математические и вероятностно-статистические модели описывающие влияние основных конструктивных параметров направителя-распределителя на равномерность распределения семян по ширине захвата сошника;
результаты теоретической и экспериментальной оптимизации конструктивных параметров.
Конструкции лаповых сошников для подпочвенно-разбросного посева
Равномерность распределения семян по площади поля складывается из трех составляющих: равномерности их распределения по глубине, по ходу и ширине захвата сошника.
Равномерность распределения семян по глубине заделки в основном зависит от рельефа поля и характера крепления сошника на раме сеялки. Исследование этого вопроса наиболее полно провел В.Г. Гниломедов [30].
Равномерность распределения семян в основном будет зависеть от конструкции высевающего аппарата и от конструкции его привода [4, 20, 53, 55, 69,71,81,121,136]. Оценку влияния продольной равномерности распределения семян, обусловленную работой высевающего аппарата на равномерность распределения семян по площади поля провели Н.И. Любушко и М.Ф. Сенин. Используя полученную математическую зависимость безрядкового посева с реализацией ее на ПК, они установили, что равномерность распределения семян по площади поля при безрядковом посеве в основном зависит от равномерности поперечного рассеивания.
В существующих конструкциях лаповых сошников для подпочвенно-разбросного посева распределение семян осуществляется тремя способами: 1) за счёт применения активных распределителей; 2) за счёт использования энергии воздушного потока; 3) за счёт использования энергии свободного падения. Принцип работы распределителей первого типа заключается в том, что в подсошниковом пространстве установлен распределитель семян, совершающий либо вращательное (сошник В.И. Воробьева, сошник Б.И. Фрышева), либо колебательное движение (сошник Д.А. Смиловенко, сошник Ю.М. Во-рожеина) [27]. В данном случае увеличение ширины засеваемой сошником полосы достигается за счет придания семенному материалу дополнительной кинетической энергии полета самим распределителем. Применение активных распределителей требует наличия дополнительных элементов механизма привода. Это отрицательно сказывается на надежности всей конструкции и требует дополнительных энергетических затрат.
При использовании энергии воздушной струи дополнительная скорость поступательного движения сообщается семенному материалу уже в семяпроводе. Следовательно, увеличения ширины засеваемой сошником полосы при данном способе распределения можно добиться, применяя, простые по конструкции пассивные распределители. Принцип использования энергии воздушной струи применен в сошниках В.А. Бахмутова, М.Е. Гричушкина, В.И. Коновалова, B.C. Хераскова и др.[41, 64]. Однако установка пневматики значительно усложняет конструкцию самого посевного агрегата. Как показали исследования этих двух типов распределительных устройств, они обеспечивают повышение качества распределения семян по площади поля, но слишком усложняют конструкцию сеялки, так как требуют введения в конструкцию рабочих органов элементов механизма привода и других дополнительных элементов, применение которых делает конструкцию ненадёжной. Это приводит к снижению эксплуатационной надёжности всей сеялки [8].
Стремление к обеспечению надежности в работе посевных агрегатов явилось причиной того, что в абсолютном большинстве сошников для подпоч-венно-разбросного посева применяются распределительные устройства, которые осуществляют процесс распределения семенного материала за счет кинетической энергии семян, полученной ими в процессе свободного падения внутри семяпровода [39, 49, 60, 91,95,102, 103,140,141].
Запас кинетической энергии, которым обладают семена в момент взаимодействия с поверхностью распределителя в сошниках такого типа, будет обусловлен конструкцией семяпроводной системы и условиями движения семян в этой системе.
Исследованию процесса движения зернового потока в семяпроводах посвящены работы В.И. Александрова, В.В. Баранова, П.П. Карпуши, В.Е. Ко-маристова, и др. [16,45,54, 58, 77, 83,148].
В результате анализа аналитических и экспериментальных исследований по определению траектории и скорости движения семян в семяпроводной системе, можно сделать вывод, что величина скорости зерна в момент взаимодействия с распределителем будет зависеть от конфигурации и конструкции семяпроводной системы. Средняя же скорость семян зерновых на выходе из семяпровода будет составлять 3,4...4,5 м/с [60].
По способу распределения семян пассивные распределители можно разделить на две группы: однокомпонентные - состоящие только из разбрасывателя (делителя) и комбинированные - состоящие из делителя и распределяющей поверхности (отражателя). Разбрасыватели (делители) могут быть с прямолинейными (конусы, призмы) и криволинейными (в виде брахистохрон, полиномов, окружностей, парабол) образующими [30,31,39,43,60,65,66,68,91,95,104,137].
На основе теоретических и экспериментальных данных, полученных при исследовании распределительных устройств сошников для подпочвенно-разбросного посева, Ф.В. Грищенко разработал распределитель семян (рис. 1.21 а), форма поверхности которого представляет собой поверхность конуса, сопрягающуюся при вершине с поверхностью сферы. Сфероконический распределитель обеспечивает наилучшее распределение семян, когда угол наклона образующих конуса к горизонту составляет - 22.. .25.
Распределение семян по ширине захвата данного сошника осуществляется либо за счет их отскока от поверхности распределителя, либо за счет соскальзывания с его поверхности, на основании чего он делает вывод [39], что в технологическом процессе работы такого распределителя уже сразу заложена неравномерность распределения.
Обоснование геометрических размеров и формы лапы сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур
При рабочем движении сошников сеялки-культиватора происходит уплотнение, деформация, крошение и перемещение почвы по всем направлениям. Величина деформации зависит от состава почвы, её структуры после основной и предшествующей обработки, влажности и состояния стерневого покрова. На тяжёлых по механическому составу почвах при повышенной влажности происходит большее уплотнение, что ведет к потере их крошащей способности и сколам глыбами. На крошение и смещение почвы влияют ее влажность, форма рабочей поверхности сошников, скорость движения агрегатов, наличие и характер стерневого покрова. Наличие корневищ в почве и стерни на её поверхности увеличивает связность отдельных частиц. Излишнее же смещение почвенных частиц будет приводить к выносу влажных слоев почвы на поверхность поля, к обнажению борозды, усиленному нарушению стерневого покрова и ухудшению равномерности заделки и распределения семян в почве.
Основные положения в исследовании процессов обработки почв и проектировании почвообрабатывающих машин разработаны академиком В.П. Го-рячкиным [32]. Значительные исследования по этому вопросу проведены М.Х. Пигулевским [108, 109], B.C. Жегаловым [50], В.А. Желиговским [51, 52], М.Е. Мацепуро [93, 94], Г.Н. Синеоковым [131, 132], А.Т. Вагиным [21], В.Г. Гниломедовым [30] и др.
В своих работах авторы высказывают собственные мнения о характере и физической сущности перемещения почвы по рабочей поверхности лаповых сошников. Но все они рассматривают технологический процесс работы сошников для подпочвенно-разбросного посева как разновидность деформации почвы двух- или трехгранным плоским клином.
Многие авторы рассматривают процесс схода почвенных частиц с рабочего органа как подъем и сброс. Причем при большой глубине хода рабочего органа почвенные частицы рассматриваются как свободно падающие с верхнего обреза крыла сзади стрельчатой лапы, что наиболее характерно для машин основной безотвальной обработки почвы (плоскорезов, культиваторов-глубокорыхлителей и т.п.), а при малой глубине хода рабочего органа частицы почвы рассматриваются как тела, брошенные с верхнего обреза крыла лапы с начальной скоростью под углом к горизонту. При этом почва отбрасывается вперёд и в стороны, что характерно для машин поверхностной обработки почвы (культиваторов, сеялок-культиваторов и т.п.) [30].
Технологический процесс движения почвенного слоя по лапе рабочего органа будем рассматривать как перемещение выделенной частицы почвы (с её связями) по косому клину. На рис.2.4 показан отрезок крыла лапы сошника, движущийся с поступательной переносной скоростью Ц. в направлении оси Оу с указанием направления движения частицы почвы по поверхности скольжения. Пусть в начальный момент движения точка В клина совпадает с началом координат - точкой 0. Затем, двигаясь с постоянной переносной скоростью, De, клин за определённое время t пройдёт путь 0В — X)J. В то же время почвенная частица, находившаяся в начале координат, переместится по направлению R, отклонённому от нормали п на угол трения ф в точку В плоскости ОАС. Плоскость 0АС отклонена от нормальной плоскости 0AD на угол \/. При этом относительная скорость смещения частицы почвы по крылу лапы Uf будет направлена по линии ВВт, а абсолютная о - по направлению R до момента отрыва от крыла лапы. Проведенный анализ распределения скорости движения почвенной частицы позволяет сделать вывод, что для достижения устойчивой работы сошников и обеспечения наименьшего сопротивления, сгруживания и смещения почвы необходимо, чтобы их рабочая поверхность позволяла скользить без замедления. При этом относительная скорость скольжения в любой точке поверхности должна быть равной или превышать начальную скорость ur, а её конечная абсолютная величина должна быть равной абсолютной величине поступательной скорости и рабочего органа. В работах Д.А. Смиловенко [133] и М.К. Малева высота подъёма пласта или высота свода бороздообразователя hc определяется в зависимости от глубины хода сошника Н, по формуле Учитывая физико-механические особенности обыкновенного тяжелосуглинистого чернозёма и для обеспечения лучшей крошащей способности, принимаем высоту подъёма пласта, равной hc = 45...65 мм. Предлагаемая рабочая поверхность сошника для подпочвенно-разбросного посева (см рис.2.1 - 2.3), представляет собой сложный профиль. Выбор такой формы в первую очередь обусловлен тем, что в задачи исследований входило - разработать новую конструкцию широкозахватного лапового сошника на базе уже применяющихся в производстве конструкций куль-тиваторных лап с шириной захвата 420 мм. В связи с необходимостью увеличения высоты свода культиваторной лапы для обеспечения возможности использования в конструкции пассивного распределителя семян, к верхнему ребру каждой лапы с внутренней стороны приваривается дополнительная пластина. Важным условием при установке пластин является величина их наклона по отношению к углу постановки крыла лапы по дну борозды. Согласно проведенному анализу, он должен быть меньше или, в крайнем случае, равен углу (3.Р р. (2.3) При этом в любой точке рабочей поверхности будет соблюдаться необходимое условие скольжения почвы без замедления относительной скорости. Ниже представлена кинематическая схема работы лапового сошника (рис.2.5), из которой видно, что предлагаемая конструкция рабочей поверхности обеспечивает отсутствие зон замедления начальной относительной скорости почвенной частицы иг, в то же время геометрия крышки, защищающей камеру рассева, позволяет абсолютной величине конечной скорости на сходе с поверхности сошника \5К быть равной абсолютной величине поступательной скорости рабочего органа Ue.
Методика исследования физико-механических свойств семенного материала
Для того чтобы выявить целостность технологического процесса работы почвообрабатывающепосевных агрегатов при посеве зерновых культур и успешно решить поставленные задачи исследований, нами были разработаны: а) программа лабораторных исследований для проверки теоретических предпосылок и обоснования основных конструктивных параметров направи теля-распределителя лапового сошника для подпочвенно-разбросного посева зерновых культур; б) программа полевых испытаний сеялки, оборудованной эксперимен тальными сошниками, на посеве зерновых культур и сравнительная оценка агротехнических показателей ее работы по сравнению с серийной сеялкой СЗС-2,1. В программу лабораторных исследований входило: - выявление факторов, определяющих равномерность распределения семян с помощью пассивного направителя-распределителя: - исследования по определению физико-механических свойств семенного материала: а) семян пшеницы яровых сортов «НИКА» и «Саратовская 64»; б) семян ячменя сортов «Нутанс 642» и «Одесский »; в) семян овса сортов «Скакун» и «Льговский 1643»; - исследования по определению качества распределения семян по горизон тальной поверхности в зависимости от: а) формы поверхности направителя-распределителя; б) наличия направляющих буртиков распределителя; в) радиуса нижней части направителя-распределителя; г) эксцентриситета установки наконечника семяпровода от центральной оси направителя-распределителя; - исследования по обоснованию оптимальных параметров направителя распределителя лапового сошника для подпочвенно-разбросного посева зер новых культур с помощью планирования полнофакторного эксперимента. В программу полевых испытаний входило: - подготовка посевного агрегата СЗС-2,1 с экспериментальными лаповыми сошниками к работе, настройка его на заданную норму высева, установка заданной глубины заделки семян; - подготовка участка к проведению испытаний, определение его характеристик - влажности и твердости почвы в слоях 0... 5 см, 5... 10 см, 10... 15 см; - определение агротехнических показателей работы агрегата - глубины заделки семян, динамики появления всходов, равномерности распределения семян по площади поля; - определение урожая зерна с опытных посевов и проведение структурного анализа урожая. Исследования проводились в 2004...2006 годах на полях трех хозяйств Ивантеевского района Саратовской области: крестьянско-фермерского хозяйства «Пушинка», ГОУ НПО ПУ №30 и ООО «Новое Время». Результаты полевых испытаний экспериментального сошника с предлагаемым направителем-распределителем семян рассматривались в сравнении с результатами работы сошника сеялки-культиватора СЗС-2,1 (Приложение 5). В зависимости от цели и содержания исследования методы достижения результата могут быть различными. С учетом имеющихся сведений об изучаемом объекте, используются теоретический или экспериментальный методы исследования или комбинация этих методов. Агрегаты для подпочвенно-разбросного посева являются динамической системой, так как ее ответная реакция на определённый вид возмущения является однозначной. Анализ таких систем основывается на применении методов теории вероятностей и теории случайных функций, а наиболее целесообразным является статистический метод определения динамических характеристик, так как входные возмущения и выходные реакции имеют статистическую природу. В данной работе применялся метод вариационной статистики, решаемый при помощи многофакторного дисперсионного анализа, а математическая обработка результатов экспериментов проведена с использованием пакетов программ для ЭВМ - Microsoft Excel, Math-CAD, Марі [29,44, 82,101,112]. В основу лабораторных исследований были приняты основные положения ГОСТ 12041-82, ГОСТ 12036-85, а также частных методик некоторых авторов [33,34, 60,102]. При исследовании технологического процесса заделки семян экспериментальным лаповым сошником необходимо иметь данные по физико-механическим свойствам семян, которые оказывают существенное влияние на процесс высева. Среди основных показателей физико-механических свойств семян необходимо выделить следующие: 1. форма и линейные размеры (длина, ширина, толщина); 2. масса 1000 зерен в граммах; 3. коэффициент трения по поверхности направителя-распределителя; 4. коэффициент восстановления, после удара семян о поверхность направителя-распределителя; Форма и размеры семян определялись с помощью штангенциркуля путем обмера партий семян по 100 штук каждого сорта. Полученные результаты усреднялись с помощью построения вариационных кривых. Масса 1000 зерен определялась путем взвешивания партии семян из 500 штук на электронных весах ВЖ - 500 в пятикратной повторности (с точностью до ОД г) Определение коэффициента трения производилось с помощью установки ТМ21А. На наклонной плоскости (рис. 3.1) расположим навеску семенного материала с силой тяжести G . Разложим эту силу на составляющие: нормальную к плоскости - G COS а и параллельную плоскости - G sin а, которая является движущей силой. Нормальная реакция силы - N, которая по модулю равна N = Gcosa. При равномерном перемещении вниз движущая сила G sin а будет равна по модулю силе трения F .
Результаты исследования равномерности распределения семян по ширине засеваемой полосы
В соответствии с разработанной методикой экспериментальных исследований нами был реализован двухфакторный эксперимент. В качестве факторов, в большей степени, влияющих на параметр оптимизации были отобраны два основных: радиус нижней части направителя-распределителя - L и эксцентриситет установки наконечника семяпровода относительно центральной оси направителя-распределителя - є.
Для обоснования интервалов варьирования выбранных факторов нами было проведено два однофакторных эксперимента.
В первом случае, при фиксированном значении величины эксцентриситета установки наконечника семяпровода - 8 = 0,025 м исследовалось изменение ширины засеваемой сошником полосы от радиуса нижней части направителя-распределителя. Интервал варьирования для величины радиуса нижней части направителя-распределителя принимался - 0,125 L 0,135, м.
Нижний предел обуславливался выражением Верхний предел обусловлен конструктивными соображениями, согласно которых величина L = 0,35 В подходит не всем лаповым сошникам, имеющимся в производстве. В результате эксперимента была получена графическая зависимость (рис. 4.8), которая показывает, что ширина засеваемой сошником полосы линейно возрастает при увеличении радиуса нижней части направителя-распределителя в указанных пределах, при этом экспериментальная зависимость полностью подтверждает теоретическую (см. рис. 2.17). Следовательно, для проведения полнофакторного эксперимента интервал варьирования для радиуса нижней части направителя-распределителя -0,125 L 0,135,м. Экспериментальная и теоретическая зависимости ширины засеваемой сошником полосы от радиуса нижней части направителя-распределителя Во втором случае, при фиксированном значении величины радиуса нижней части направителя-распределителя - L= 0,135 м исследовалось изменение ширины засеваемой сошником полосы от эксцентриситета установки наконечника семяпровода. Интервал варьирования для эксцентриситета установки наконечника семяпровода относительно центральной оси направителя-распределителя - 0,015 Є 0,050, м. Нижний предел, выбран как минимально возможное значение исходя из конструктивных соображений (пункт 2.3.2). В результате эксперимента была получена графическая зависимость (рис. 4.9), которая показывает, что дальность полета семян после схода с направителя-распределителя резко уменьшается, если величина координаты начального попадания семени на поверхность направителя-распределителя превышает - 0,035 м, при этом экспериментальная зависимость полностью подтверждает теоретические предпосылки (см. рис. 2.19). Учитывая, что ширина выходного отверстия наконечника семяпровода -10 мм получаем, что максимально возможное значение эксцентриситета установки - 6= 0,025 мм. Следовательно, для проведения полнофакторного эксперимента интервал варьирования для эксцентриситета установки наконечника семяпровода относительно центральной оси направителя-распределителя - 0,015 є 0,025, м.
Полученные интервалы варьирования исследуемых факторов принимаются для проведения опытов полнофакторного эксперимента.
Опыты проводились с троекратной повторностью. Интервалы и уровни варьирования факторов представлены в таблице 9 П 2. План двухфакторного эксперимента в кодовом и натуральном масштабе представлен в таблице 10 П 2. Результаты полученных коэффициентов вариации во всех опытах эксперимента приведены в таблице 11 П 2.
Нами была рассчитана построчная дисперсия Sy. Величина критерия Кохрена составила G - 0,459. Табличное значение критерия GKp = 0,768 [26]. Поскольку выполняется условие О GKf дисперсию эксперимента можно считать однородной. Дисперсия опыта S - 10,426. 126
