ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ С АДАПТИРУЕМЫМИ К СЕМЕНАМ ЯЧЕЙКАМИ

Кобченко С.Н.¹, Кривдина О.А.²

¹ORCID: 0000-0002-2218-4598, доцент, кандидат технических наук, Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И.Иванова, ²Старший преподаватель, Курский институт кооперации (филиал) БУКЭП

ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ С АДАПТИРУЕМЫМИ К СЕМЕНАМ ЯЧЕЙКАМИ

Аннотация

Рассмотрена конструкция экспериментального дискового высевающего аппарата с адаптируемыми к семенам сахарной свёклы ячейками. Высеваемые семена сахарной свёклы имеют вариацию формы и размеров. Конструкция высевающего аппарата позволяет повысить стабильность заполнения ячеек дозирующего диска единичными семенами путём точной адаптации параметров ячеек к высеваемым семенам. Приведены результаты сравнительных испытаний. Практическое использование конструкции приведет к повышению точности высева семян сахарной свёклы и, как следствие, повышению урожайности.

Ключевые слова: высевающий аппарат, ячейка, адаптация, семена.

Kobchenko S.N.¹, Krivdina O.A.²

¹ORCID: 0000-0002-2218-4598, Associate professor, PhD in Engineering,  Kursk state agricultural academy named after I.I. Ivanov, ²Senior teacher, Kursk Institute of Cooperation (branch) BUKEP

THE SOWING DEVICE WITH THE ADAPTABLE TO SEEDS CELLS

Abstract

The design of the pilot disk sowing apparatus with adaptable to the seeds of sugar beet cells. Seeds of sugar beets have a variation of forms and sizes. The design of the seeding apparatus can improve the stability of the cells of the metering disc single seed by precise adaptation to the cell parameters were sown the seeds. The results of comparative tests. The practical use of design will lead to greater precision seeding of sugar beet and, as a consequence, increase productivity.

Keywords: the sowing device, cell, adaptation, seeds.

Получение стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур является одной из важных народнохозяйственных задач. Решение данной задачи невозможно без выполнения качественно и в срок всех технологических операций возделывания.

При посеве сахарной свёклы необходимо использование сеялок, обеспечивающих равномерное распределения семян вдоль рядка для получения оптимальной площади питания растений.

Для обеспечения между семенами заданных агротехническими требованиями интервалов в высевающих аппаратах сеялок используют различные виды дозирующих устройств (механические, пневматические и др.), предназначенные для отбора семян из бункера и доставки их к зоне высева в бороздку. Пневматические дозаторы конструктивно более сложные по сравнению с механическими, так как требуются дополнительные устройства для создания разрежения или повышенного давления. В механических высевающих аппаратах в качестве дозирующих устройств используются вертикально установленные диски с семенными ячейками цилиндрической формы неизменного размера.

Семена сахарной свёклы имеют вариацию размеров и формы. При работе дискового дозатора ячейки постоянного размера не могут в полной мере соответствовать геометрическим параметрам семян, поэтому ячейку заполняют два и более семени. Точность высева снижается. Например, количество высеянных по два и более семени сахарной свёклы одной ячейкой достигает 8…11% [1]. Это приводит к появлению загущенных всходов.

Точная адаптация геометрических параметров ячеек к высеваемым семенам остается сложной задачей. Высевающие аппараты с вертикально-дисковыми дозаторами имеют такую конструктивную особенность как проточка в виде прямоугольного паза расположенного по оси цилиндрических ячеек. Проточка является конструктивно необходимым элементом и предназначена для установки пластинчатого выталкивателя в зоне высева семян. Проточка фактически увеличивает размеры ячейки. Часть заполнившего ячейку семени размещается в объеме проточки. Это способствует размещению второго семени в оставшемся свободном объёме ячейки.

Исследованиями [2, 3] установлено, что при не благоприятных сочетаниях размеров семян и ширины проточки, превышение фактической длины ячейки над её диаметром может достигать 40% (при отсутствии проточки длина ячейки равна диаметру ячейки). Такое увеличение размеров ячейки способствует заполнению её несколькими семенами из-за образованного проточкой дополнительного объёма.

Нестабильное заполнение ячеек единичными семенами обусловлено, в основном, не точной адаптацией геометрических параметров ячеек к высеваемым семенам. Добиться стабильного заполнения ячейки диска одним семенем возможно только при полном соответствии размеров ячейки размерам попавшего в неё семени. Конструктивно это можно обеспечить адаптацией размеров ячеек диска размерам высеваемых семян непосредственно в процессе работы аппарата. При этом, если размер каждой ячейки точно соответствует попавшему в неё семени, то вероятность появления двойников будет обусловлена семенами находящимися над ячейкой. Такие семена будут удалены отражателем без нарушения единичного заполнения ячеек.

Точная адаптация параметров ячейки к семени исключает заполнение ячеек не удаляемыми двойниками, т.е. двумя рядом расположенными непосредственно в ячейке семенами. Тем самым, получаем заполнение ячеек только единичными семенами и повышение равномерности высева по сравнению с механическими дисковыми аппаратами, имеющими семенные ячейки постоянного размера.

Способ адаптации размерных параметров семенных ячеек к попавшим в них семенам, не реализован в полном объеме не в одной из существующих конструкций дисковых механических высевающих аппаратов и является существенным резервом повышения качества их работы.

Способ адаптации ячеек к семенам частично реализован в конструкции вертикально-дискового механического высевающего аппарата (а.с. №1443835). Этот аппарат оснащен адаптивным элементом, который позволяет изменять глубину ячейки в соответствии с размером попавшего в неё семени. Конструктивная схема экспериментального высевающего аппарата приведена на рисунке.

Рис. 1. - Высевающий аппарат с адаптивным  элементом:

1 – высевающий диск; 2, 3 - жесткая и пружинная части адаптивного элемента; 4 - отражающий ролик-; 5 - семенной бункер.

В кольцевую проточку диска 1 помещен адаптивный элемент в виде сектора 2 с пружинной частью 3 длиной L, установленный на глубину Н относительно поверхности диска в рабочей зоне отражающего ролика 4. Адаптивный элемент закреплён у задней стенки бункера 5.

Работает высевающий аппарат следующим образом. Из бункера 5 семена отбираются ячейками вращающегося диска 3. Жесткая часть 2 адаптивного элемента исключает перемещение семян ниже в прорезь диска. Под действием поверхности жесткой части адаптивного элемента семя перемещается в ячейке и, согласно принципа Лагранжа-Дирихле, для достижения минимума потенциальной энергии располагается плашмя. Пусть в ячейку попало два семени. Пружинная часть 1 адаптивного элемента приподнимает оба семени и отражающий ролик 4 удаляет верхнее. В ячейке остаётся одно семя. Если в ячейке одно крупное семя, то ролик вдавливает его глубже в ячейку, сжимая пружинную часть адаптивного элемента. Семя остается в ячейке. Затем семена, расположенные поодиночке в ячейках, транспортируются диском к зоне высева.

Возникающая сила F давления пружинной части адаптивного элемента на семя должна соответствовать условию F < [F], где [F] - допускаемое усилие давления на семя. Превышение этого усилия приведёт к разрушению высеваемого семени. Для обычных семян сахарной свёклы разрушающая нагрузка примерно 60 Н, для дражированных от 6 до 18 Н.

Сила давления пружинной части адаптивного элемента на семя определяется по формуле

                                                                (1)

где E - модуль упругости материала пружинной части адаптивного элемента, Н/мм²; D - диаметр пружинной части адаптивного элемента, мм; ΔH - диапазон вариации глубины ячейки, мм; L - длина пружинной части адаптивного элемента, мм.

Рассмотрим два варианта крепления пружинной части адаптивного элемента: Вариант 1 - крепление пружинной части адаптивного элемента одним концом; Вариант 2 - крепление пружинной части одним концом и подвижная опора на противоположном конце.

Для первого варианта крепления длина L пружинной части адаптивного элемента, выполненная из круглой проволоки диаметром D, определяется по формуле

,                                               (2)

где [σ] - допускаемое напряжение материала адаптивного элемента на изгиб, H/мм².

Для второго варианта крепления получена зависимость между параметрами

,        (3)

где [F] - допускаемое усилие деформации пружинной части адаптивного элемента, Н; a - удаление точки приложения силы F от защемленного конца адаптивного элемента (a = L – b), мм; J - осевой момент инерции площади сечения пружинной части адаптивного элемента, мм⁴.

В частном случае, когда сила F приложена к середине (a=b=0,5·L) пружинной части адаптивного элемента  круглого сечения выражение (3) примет вид

.                                         (4)

Полученные зависимости (1-4) позволяют определить необходимые параметры конструкции высевающего аппарата, исходя из конкретных значений входящих в них величин.

Расчеты показали, что высев обычных и дражированных семян сахарной свёклы можно осуществлять при длине более 25 мм и диаметре 0,4 мм пружинной части адаптивного элемента. Возникающие при этом усилия не превысят 2 Н. Процессы отражения повторных семян и сохранение в ячейках одиночных семян будут происходить без их повреждения. Лабораторные исследования показали, что разница в дроблении семян сахарной свёклы экспериментальным аппаратом и контрольным типа ССТ-12В не существенна с 95% вероятностью.

Несмотря на то, что конструкция экспериментального аппарата позволяет выполнять адаптацию ячейки к семени только по одному параметру – глубине, при высеве семян сахарной свёклы в ходе полевых экспериментов было получено снижение количества двойников в 1,7-3 раза в сравнении с посевами аппаратами типа ССТ. Снижение коэффициента вариации между семенами по длине рядка составило 12-17%.

Литература

1. Курындин А.В. Обоснование параметров высевающего диска / А.В. Курындин, А.К. Нанаенко // Техника в сельском хозяйстве, 1999.- №4. - С.10.
2. Кобченко С.Н. Особенности обоснования размеров ячеек высевающего диска с проточкой // Достижения науки и техники АПК, 2010.- № 5,- С.66-67.
3. Кобченко С.Н. Оценка адаптивности ячеек высевающего диска с проточкой // Вестник Курской ГСХА, 2010.- № 3,- С.74-76.

References

1. Kuryndin A.V. Obosnovanie parametrov vysevajushhego diska / A.V. Ku-ryndin, A.K. Nanaenko // Tehnika v sel'skom hozjajstve, 1999. - №4. - S.10.
2. Kobchenko S.N. Osobennosti obosnovanija razmerov jacheek vysevajushhego diska s protochkoj // Dostizhenija nauki i tehniki APK, 2010.- № 5, - S.66-67.
3. Kobchenko S.N. Ocenka adaptivnosti jacheek vysevajushhego diska s protoch-koj // Vestnik Kurskoj GSHA, 2010. - № 3, - S.74-76.