ЗАВИСИМОСТЬ ДАЛЬНОСТИ ПОЛЕТА ЗЕРНА ОТ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖАТЕЛЯ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ РАЗБРОСНОМ ПОСЕВЕ

Комаров Ю.В.¹, Тимофеев С.В.²

¹Кандидат технических наук, ²аспирант, ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ

ЗАВИСИМОСТЬ ДАЛЬНОСТИ ПОЛЕТА ЗЕРНА ОТ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖАТЕЛЯ ПРИ ВНУТРИПОЧВЕННОМ РАЗБРОСНОМ ПОСЕВЕ

Аннотация

В настоящее время  одним из ключевых факторов стоимости получаемого сельском хозяйстве  продукта, является его энергоёмкость. А если быть более точным - количество энергии, которое тратится на производство единицы продукции. К сожалению, наши производители по этому показателю имеют существенное отставание от своих западных коллег. Конечно, существенное влияние оказывает географическое положение и климатические условия расположения большинства наших сельскохозяйственных производителей. Однако нельзя отрицать недостатки в используемых ими технологиях и технических устройствах

В условиях рыночной экономики наиважнейшими факторами эффективности хозяйствования становятся экономическая целесообразность и конкурентность производимой продукции.

Современной наукой и передовой практикой доказано, что при создании необходимых условий для роста и развития сельскохозяйственные растения обладают большими резервами повышения урожайности. Одной из причин низкой конкурентоспособности отечественного сельскохозяйственного производства являются чрезмерные издержки на возделывание культур, объясняемые отставанием в научно-техническом вооружении, применением устаревших технологий и высокоэнергоемких технических средств.

В работе приведены теоретические предпосылки к определению дальности полета зерен пшеницы с приближением к реальным условиям посредством дополнительных факторов, влияющих на дальность полета и позволяющие определить конструктивные параметры отражателя зерна для внутрипочвенного разбросного посева.

Ключевые слова: внутрипочвенный разбросной посев, сошник, отражатель, дальность полета зерна.

Komarov Yu.V.¹, Timofeev S.V.²

¹PhD in Engineering, ²Postgraduate Student, FSBEI of Higher Education “Saratov State University”

DEPENDENCE OF GRAIN FLIGHT RANGE ON THE CONSTRUCTION PARAMETERS OF THE REFLECTOR DURING WITHIN SOIL SURFACE PLANTING

Abstract

At present, one of the key factors in the cost of products related to agriculture is its energy output ratio. To be more precise this key factor is the amount of energy spent on producing a unit of production. Unfortunately, our producers significantly lag in terms of this indicator in comparison with their Western counterparts. Of course, the geographical position and climatic conditions of the location of the majority of our agricultural producers have a significant influence. However, one cannot deny the shortcomings in the technologies and technical devices that are used.

The most important factors of economic efficiency in the context of a market economy are economic feasibility and the competitiveness of the products.

Modern science and best practice have shown that when creating necessary conditions for growth and development, agricultural plants have large reserves of increasing yields. One of the reasons for low competitiveness of domestic agricultural production is the excessive cost of cultivating crops due to the lag in scientific and technical equipment, the use of obsolete technologies and highly energy-intensive technical means.

The work contains theoretical prerequisites for determining the range of flight of wheat grains with the approach to real conditions by means of additional factors influencing the flight range and allowing to determine the design parameters of the grain reflector within the soil surface planting.

Keywords: within the soil surface planting, coulter, reflector, grain flight range.

Получение высоких и стабильных урожаев в настоящее время является самой главной задачей сельхозпроизводителей. Для достижения этой задачи необходимо обеспечить растениям оптимальную площадь питания, равномерно распределив их по всей засеваемой площади при посеве, а так же обеспечить семенам полное использование почвенной влаги для улучшения условий роста и развития растений. На достижение именно этих условий направленно применение ресурсосберегающих технологий с использованием комбинированных посевных агрегатов и применением подпочвенно-разбросного способа посева, который в последнее время получает все большее распространение. В связи с этим актуальной проблемой является разработка новых рабочих органов в виде сошника для подпочвенно-разбросного посева, которые применяются в комбинированных посевных агрегатах [1], [2].

В настоящее время для осуществления подпочвенно-разбросного способа посева используются сошники, выполненные в виде закрытых стрельчатых лап, с установленными внутри отражателями семян различной конструкции. А стремление обеспечить надежную работу и простату эксплуатации посевных агрегатов привело к тому, что среди большинства разработанных и предложенных конструкций сошников для подпочвенно-разбросного посева используются пассивные отражательные элементы, в которых семена распределяются  за счет энергии свободного падения [2].

Отражатели семян пассивного действия получили свое широкое распространение, благодаря тому, что они отличаются простатой конструкции, легкостью в их изготовлении и креплении к сошнику, и высокой надежностью в применении, а высокая равномерность распределения семян таких распределителей обуславливается лишь геометрической формой поверхности самого отражательного элемента

Однако зачастую, использование конструкций с отражательным элементом пассивного действия не позволяют добиться распределения семян по всей ширине засеваемой полосы [3]. Это связанно с тем, что при внутрипочвенном разбросном способе посева дальность полета семян после удара об отражательный элемент ограничена подсошниковым пространством, которое зависит от размеров и конструктивных параметров стрельчатой лапы.

В связи с этим при конструировании отражательных элементов необходимо обеспечить такие конструктивные параметры отражателя, что бы обеспечить оптимальную дальность полета семян после удара об отражательный элемент. В противном случае, превышение дальности полета семян приведет к неравномерному распределению семян, уменьшению площади питания каждого отдельного растения, что в итоге приведет к конкуренции растений за питательные вещества, увеличению гибели растений в период вегетации и как следствие, к снижению полевой всхожести и ухудшению урожайности. Недостаточная дальность полета семян, так же приведет к неравномерному распределению семян по всей ширине засеваемой полосы, что так же приведет к снижению урожайности и ухудшению всхожести семян.

В связи с этим, целью проведения наших лабораторных исследований стало определение дальности полета семян от различных углов плоского отражательного элемента, для определения оптимальных конструированных параметров отражательных элементов для подпочвенно-разбросного способа посева зерновых.

 Для этого, нами была разработана и изготовлена лабораторная установка (рис.1).

Рис. 1 – Схема лабораторной установки

 

Лабораторная установка состоит из основания 7, штатива 4, на котором с помощью креплений 3 зафиксирован семяпровод 2, с установленным на нем, механизмом подачи семян 1. Под семяпроводом установлен плоский стальной отражатель 5 с возможностью регулировки угла наклона к горизонту. Для измерения дальности полета зерна использовалась измерительная рамка 6 с размерами  0,6 х 0,5м, имеющая поперечные перегородками через каждые 0,02м. Для фиксации зерен после отскока использовалась прозрачная пленка, смазанная клейким материалом, и закрепленная поверх измерительной рамки. Значения дальности полета семян зафиксированных на прозрачной пленке замерялась линейкой с миллиметровыми делениями [4], [5].

Опираясь на ранее проведенные исследования [6] для проведения лабораторных исследований  были использованы углы наклона плоского отражателя к горизонту от 30 до 65 градусов.

Лабораторным испытаниям подвергались семена следующих зерновых культур: пшеница, просо, ячмень, овес.

При проведении лабораторных испытаний производились два вида эксперимента.

Высев по одному зерну.

Высев небольшими навесками, из расчета нормы высева под площадь измерительной рамки.

Такие способы высева обусловлены тем, что при теоретическом обосновании конструктивных параметров отражательных элементов зачастую рассматривается единичный удар зерна об отражательный элемент, с последующим описанием траектории падения зерна [1]. Однако, на практике процесс высева характеризуется не единичным высевом семян, а высевом постоянным потоком, при котором предположительно происходит взаимодействие семян друг с другом и поэтому дальность полета будет отличаться от единичного удара зерна.

Для обработки экспериментальных данных были составлены  вариационные ряды распределения случайных величин, с последующим преобразованием их в статистические ряды, нахождением математического ожидания и коэффициента вариации. Полученные статистические ряды были выровнены теоретическим законом распределения и проверены на сходимость экспериментального и теоретического закона распределения по критерию Пирсона [7], с последующим построением вариационных кривых распределения семян по дальности отскока для каждого угла отражательного элемента, представленных ниже (рис. 2, рис. 3).

Рис. 2 – Вариационные кривые распределения семян для высева по одному зерну (пшеница)

Рис. 3 – Вариационные кривые распределения семян для высева по норме высева (пшеница)

 

Из графиков видно, что дальность отскока зерна при высеве по норме высева меньше чем дальность при высеве по одному зерну, что подтверждает наши предположения. Такие различия в значениях дальности полета объясняется взаимодействием семян при высеве постоянным потоком. Аналогичная тенденция наблюдается и у других исследуемых культур.

Поскольку при посеве наиболее часто используется стрельчатая лапа шириной 30 сантиметров, следовательно, максимальная дальностью полета семян не должна превышать 15 сантиметров, а, с учетом расстановки и перекрытия стрельчатых лап в сеялке, максимальная дальность отскока будет составлять 12 сантиметров. Исходя из вышеизложенного, в максимальную дальность попадают углы от 45 до 65 градусов, то есть для достижения равномерного распределения посевного материала по всей засеваемой полосе необходимо, чтобы при конструировании отражательного элемента был использован интервал вышеперечисленных углов..

 Использование требуемых углов  можно добиться лишь в том случае, если поверхность отражательного элемента будет иметь полусферическую поверхность с плавным изменением углов отражения в  необходимых пределах, что и было предложено нами в виде сферического отражателя [8].

В итоге, исходя из данных проведенных нами лабораторных исследований, можно сделать вывод о том, что при использовании пассивных отражательных элементов, с учетом выбора оптимальных углов отражения можно добиться требуемой дальности полета семян для распределения посевного материала по всей ширине засеваемой сошником полосы. А равномерное распределение семян по засеваемой площади поля, обеспечивается за счет комбинирования требуемых углов отражения в геометрической форме отражательного элемента.

Список литературы / References

1. Астахов В.С. Посевная техника: анализ и перспективы развития / В.С. Астахов // Тракторы и сельхозмашины.– 1999. – №1. – С. 6–8.
2. Гужин И.Н. Совершенствование технологического процесса распределения семян зерновых культур с обоснованием параметров сошника для подпочвенного разбросного посева: автореф. дисс. на соиск. учен. канд. техн. наук : 13.09.03 / Гужин Игорь Николаевич; ФГОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия»– Пенза, 2003. – 20 с.
3. Комаров Ю.В. Анализ конструкций для подпочвенного разбросного посева семян / Ю.В. Комаров, С.А. Романчиков, С.В. Тимофеев // Научная мысль. – 2015. – №3. – С. 96–101.
4. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. – Изд. 3-е, доп. – Москва: «Колос», 1973. – 199 с.
5. ГОСТ 427–75. Линейки измерительные металлические. Технические условия. – Введ. с 24.10.75. – Москва: Изд-во стандартов, 1994. – 8 с.
6. Плотников Ю.А. Коэффициенты восстановления при ударе семян основных культур, рекомендуемых для внутрипочвенного разбросного посева / Ю.А. Плотников, Д.А. Ларин // Известия Самарская ГСХА. – 2006. – №3. – С. 111 – 113.
7. Шлапак В.П. Оценка надежности машин по статистической информации / В.П. Шлапак., В.Н. Буйлов. – Учеб. пособие по дисциплине «Надежность технических систем» для выполнения курсовой работы. – Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2006. – 96 с.
8. Пат. 155560 Российская Федерация, МПК А01С 7/20 (2006.01). Сошник для разбросного посева / Тимофеев С.В., Романчиков С.А., Комаров Ю.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова». - № 2014153280/10; заявл. 28.01.2015; опубл. 10.10.2015, Бюл. № 28. – 3 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Astahov V.S. Posevnaya tekhnika: analiz i perspektivy razvitiya [Sowing techniques: analysis and development prospects] / V.S. Astahov // Traktory i sel'hozmashiny [Tractors and agricultural machinery]. – 1999. – №1. – P. 6–8. [in Russian]
2. Guzhin I.N. Sovershenstvovanie tekhnologicheskogo processa raspredeleniya semyan zernovyh kultur s obosnovaniem parametrov soshnika dlya podpochvennogo razbrosnogo poseva [Improvement of the technological process for seed distribution of cereals with the justification of the opener parameters for subsurface seeding]: abstract. diss. … of PhD in Technics : 13.09.03 / Guzhin Igor' Nikolaevich; FGOU VPO «Samarskaya gosudarstvennaya sel'skohozyajstvennaya akademiya» – Penza, 2003. – 20 p. [in Russian]
3. Komarov Y.V. Analiz konstrukcij dlya podpochvennogo razbrosnogo poseva semyan [Analysis of structures for subsoil scattered seed sowing] / Y.V. Komarov, S.A. Romanchikov, S.V. Timofeev // Nauchnaya mysl [Scientific thought]. – 2015. – №3. – P. 96–101. [in Russian]
4. Vedenyapin G.V. Obshchaya metodika ehksperimental'nogo issledovaniya i obrabotki opytnyh dannyh [General procedure for experimental research and processing of experimental data]. / G.V. Vedenyapin. – 3nd ediyion. – Moskva: «Kolos», 1973. – 199 p. [in Russian]
5. GOST 427–75. Linejki izmeritel'nye metallicheskie. Tekhnicheskie usloviya [Rulers measuring metal. Technical conditions]. – Vved.  10.75. – Moskva: Izd-vo standartov, 1994. – 8 p. [in Russian]
6. Plotnikov Y.A. Koehfficienty vosstanovleniya pri udare semyan osnovnyh kul'tur, rekomenduemyh dlya vnutripochvennogo razbrosnogo poseva [Shock recovery ratio for the impact of seeds of the main crops recommended for subsurface seeding] / Y.A. Plotnikov, D.A. Larin // Izvestiya Samarskaya GSHA [News by Samara State Agricultural Academy]. – 2006. – №3. – P. 111 – 113. [in Russian]
7. Shlapak V.P. Ocenka nadezhnosti mashin po statisticheskoj informacii [Evaluation of reliability of machines on statistical information] / V.P. Shlapak., V.N. Bujlov. – ucheb. posobie po discipline «Nadezhnost' tekhnicheskih sistem» dlya vypolneniya kursovoj raboty. – Saratov: FGOU VPO «Saratovskij GAU», 2006. – 96 p. [in Russian]
8. Timofeev S.V., Romanchikov S.A., Komarov Yu.V. Soshnik dlya razbrosnogo poseva[Opener for subsurface seeding]Patent RF, no. 155560,2015. [in Russian]