Анализ конструкций пропашных сеялок

Введение. Главная задача точного посева – рациональное размещение семян по площади поля, обеспечивающее наиболее благоприятные условия для произрастания растений. При этом к посеву, как к технологическому процессу, предъявляются три основных требования: высев заданного количества семян на единицу площади поля; равномерное размещение их по площади поля; заделка их на необходимую (одинаковую) глубину [1]. Удовлетворив предъявляемые требования, создают оптимальную густоту стояния растений на площади поля, то есть создаются условия, при которых необходимые факторы жизнедеятельности агрофитоценоза (такие как уровень питания, освещенность, водный и воздушный режимыи другие) были в равной степени доступны всем растениям. От качества и своевременности по- сева в значительной степени зависит развитие растений, влияющее на качественные и количественные показатели урожая [2].

Пунктирный посев семян сельскохозяйственных культур производится пропашными сеялками различных конструкций. Большое их разнообразие, используемое в сельскохозяйственном производстве, делает затруднительным выбор сеялки для проведения качественного посева в различных производственных условиях. Поэтому выявление конструктивных особенностей посевных машин, влияющих на качество работы, является актуальной задачей. Выявленные технические решения также позволят определить направления развития пропашных сеялок [3–5].

Сеялки точного высева по типу подразделяются на механические и пневматические.

В нашей стране для посева пропашных культур наибольшее распространение получили пневматические сеялки, поэтому на их конструкциях и сконцентрируем внимание. Для качественного анализа пневматические пропашные сеялки будем классифицировать по следующим признакам: по виду использования воздушного потока в пневматической системе сеялки (вакуумные и избыточного давления), по расположению высевающего аппарата (установленные над сошником, на секции, на раме сеялки), по виду использования сошников (наральниковые и дисковые), по работе на разных фонах (по подготовленному и неподготовленному фону), по способу агрегатирования в транспортном положении (навесные, полуприцепные, прицепные), по количеству засеваемых рядов (6, 8, 12, 16 и более рядов). Данная классификация представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Классификация пневматических пропашных сеялок

Основными частями конструкций пропашных сеялок являются: несущая рама, посевные секции, опорно-приводные колеса, трансмиссия, пневматическая система, туковысевающая система, маркерные устройства, прицепное устройство, вспомогательные механизмы [6].

Сборочными единицами посевной секции являются: высевающий аппарат, предназначенный для односемянного или группового дозирования семян; семенной бункер для размещения семенного материала; сошник для образования борозды; подвеска секции, обеспечивающая соединение секции с рамой сеялки и копирование рельефа поля; заделывающая система, предназначенная для отведения комков, разрезания растительных остатков, открытия борозды, укладки семян и удобрений в борозду, закрытия семян и удобрений почвой, улучшения контакта семян и удобрений с почвой, разрыхления и выравнивания поверхности почвы.

На современном этапе развития посевной техники не существует универсальной конструкции пропашной сеялки, оптимально подходящей для посева семян пропашных культур по различным фонам поля с рациональным распределением семян, поэтому в современном сельскохозяйственном производстве используется широкое разнообразие конструкций.

Методика исследований. Проводилось аналитическое исследование конструкций пропашных сеялок, используемых в сельскохозяйственном производстве при посеве семян пропашных культур. Анализировались назначение посевных машин, устройство, краткие технические характеристики, достоинства и недостатки.

Результаты исследований и их обсуждение. Представителем группы вакуумных пневматических пропашных сеялок (рисунок 1) с аппаратами, установленными над наральни-ковыми сошниками, является отечественная навесная восьмирядная сеялка МС-8 производства ОАО «Миллеровосельмаш» (Россия). Она предназначена для точного (пунктирного или пунктирно-гнездового) посева кукурузы, подсолнечника, сорго, сои и бахчевых культур с одновременным внесением в почву минеральных удобрений соответствующими приспособлениями (рисунок 2).

Рисунок 2 – Сеялка МС-8

Сеялка агрегатируется с тракторами класса 1,4…2,0 при наличии у последних рамки автосцепки СА-1, вала отбора мощности с задним расположением хвостовика и частотой его вращения 1000 мин-1 (Протокол № 11-15-10 (4030152) от 14 октября 2010 года приёмочных испытаний сеялки пропашной МС-8).

Краткая техническая характеристика сеялки представлена в таблице.

Сеялка МС-8 представляет собой навесную машину, состоящую из рамы, симметрично относительно прицепного устройства расположенных 8 посевных секций, также симметрично расположенных 4 туковысевающих аппаратов, маркерных устройств. Привод семявысевающих и туковысевающих аппаратов осуществляется от опорно-приводных колес посредством трансмиссии, цепных передач и редукторов.

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    удобная компоновка загрузочных бункеров, что позволяет осуществлять разные виды загрузок (ручная, механизированная);

• •    наличие транспортного устройства, позволяющего при транспортировке на дальние расстояния использовать дороги общего пользования;

• •    полозовидный сошник равномерно распределяет семена по глубине;

• •    малая высота падения семян до дна борозды для сохранения их распределения в ряду посева.

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    использование полозовидного сошника не позволяет производить посев по увлажненным почвам и на рабочих скоростях более 8 км/ч;

• •    вакуумный высевающий аппарат не обеспечивает качественное дозирование на скоростях выше 8 км/ч.

Представителем вакуумных пневматических пропашных сеялок с аппаратами, установленными на секциях с наральниковыми или дисковыми сошниками, является навесная восьмирядная сеялка MAGICSEM модели 4100 производства фирмы «MaterMacc» (Италия).

Машина предназначена для точного высева семян пропашных культур и заделки их в почву с использованием сошников двух типов: двухдискового или килевидного, в зависимости от качества подготовки почвы перед посевом и её состояния (рисунок 3).

Сеялка агрегатируется тракторами, снабженными гидравлической навеской и валом отбора мощности, обеспечивающим частоту вращения 540 мин-1. Для увеличения продольной устойчивости трактора впереди, на кронштейнах, закрепляются грузы массой 200–400 кг.

Рисунок 3 – Сеялка MAGICSEM модели 4100

Сеялка представляет собой навесной агрегат, состоящий из основной рамы, высевающих секций, опорно-приводных колес, вентилятора с приводом от ВОМ трактора для создания разряжения в пневмосистеме навесного устройства, гидрофицированных маркеров, трансмиссии привода высевающих аппаратов и подставок для хранения машины (Протокол № 11-28-04 (6240142) от 18 ноября 2004 года испытаний импортного образца пропашной сеялки точного высева MAGICSEM модели 4100).

Техническая характеристика сеялки MAGICSEM представлена в таблице.

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    использование полимерных материалов облегчает конструкцию сеялки;

• •    удобный люк для разгрузки высевающего аппарата;

• •    возможность использования килевидного и дискового сошника;

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    отсутствие ресивера, что увеличивает пульсацию в пневмосистеме;

• •    отсутствие туковысевающих аппаратов для внесения удобрений;

• •    большая высота падения семени, что ухудшает распределение семян в ряду посева;

• •    отсутствие шлейфа, выравнивающего поверхность почвы после прохождения сошника.

Представителем вакуумных пневматических пропашных сеялок с аппаратами, установленными над наральниковыми (полозовидными) сошниками, является отечественная навесная восьмирядная сеялка ТС-G-8 производства ЗАО «Техника-Сервис» (Россия). Она предназначена для точного высева калиброванных и отсортированных семян пропашных культур и заделки их в почву с одновременным внесением минеральных удобрений (рисунок 4).

Сеялка ТС-G-8 представляет собой навесной агрегат, состоящий из основной рамы, высевающих секций, опорно-приводных колес, сцепки для навески сеялки с переходной штангой, туковысевающих аппаратов, вакуумного насоса (вентилятора) с приводом, высевающих аппаратов, воздуховодов и тукопроводов, подставок для хранения машины (Протокол № 11-38-04 (1080022) от 26 ноября 2004 года приемочных испытаний сеялки навесной пневматической для пропашных культур ТС-G-8).

Рисунок 4 – Пропашная сеялка ТС-G-8

Сеялка агрегатируется с тракторами класса 1,4…2,0 при наличии у последних рамки автосцепки СА-1, вала отбора мощности с задним расположением хвостовика и частотой его вращения 1000 мин-1.

Техническая характеристика сеялки ТС-G-8 представлена в таблице.

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    высевающий аппарат, установленный на сошник, уменьшает высоту падения семян до борозды, что уменьшает трансформацию распределения семян в почве;

• •    использование полимерных материалов облегчает конструкцию сеялки;

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    отсутствие шлейфа, рыхлящего поверхность почвы после прохождения катка;

• •    отсутствие ресивера, что увеличивает пульсацию в пневмосистеме;

• •    использование полозовидного сошника не позволяет производить посев по увлажненным почвам;

• •    вакуумный высевающий аппарат не обеспечивает качественное дозирование на скоростях выше 8 км/ч.

Представителем группы вакуумных пневматических пропашных сеялок с аппаратами, установленными на секциях с двухдисковыми сошниками с опорными катками, является полу-прицепная двенадцатирядная сеялка Maestrо, производства фирмы «GASPARDA» (Италия), с пневматическими высевающими аппаратами вакуумного типа. Посевная машина предназначена для посева свеклы, сои, кукурузы, подсолнечника и других пропашных культур с близкими по размерам семенами (рисунок 5).

Сеялка состоит из центральной рамы; двух плавающих секций, позволяющих наиболее плавно копировать рельеф поля; маркерного устройства; 12 высевающих секций, состоящих из бункера, высевающего аппарата, двух-диского сошника и заделывающего устройства; 8 опорных колес и 2 колес для транспортировки; рабочего и транспортного прицепного устройства, которые позволяют уменьшать транспортные габариты [7].

Техническая характеристика сеялки Maes-trо представлена в таблице.

Рисунок 5 – Сеялка точного высева Maestrо

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    двухдисковый сошник, позволяющий повысить рабочую скорость;

• •    наличие транспортного устройства, позволяющего при транспортировке на дальние расстояния использовать дороги общего пользования;

• •    две плавающие полурамы улучшают копирование рельефа поля.

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    вакуумный высевающий аппарат не обеспечивает качественное дозирование на скоростях выше 8 км/ч;

• •    малый объем бункеров увеличивает количество заправок в смену;

• •    отсутствие ресивера, что увеличивает пульсацию разряжения в пневмосистеме.

Представителем пневматических пропашных сеялок избыточного давления с аппаратами, установленными на секциях с дисковыми сошниками с опорными катками, является прицепная двенадцатирядная сеялка Great Plains YP-625A производства США. Она предназначена для посева подсолнечника, кукурузы и остальных пропашных культур с функцией двойного высева (рисунок 6).

Рисунок 6 – Сеялка Great Plains

Сеялка состоит из рамы, опорных колес, четырех туковых ящиков, вентилятора избыточного давления с гидроприводом, дисковых сошников, колтеров и очистителей борозд.

Приводные колеса снабжены специальным протектором, который имеет минимальный коэффициент буксования. Сошники AIR-PRO позволяют устанавливать междурядья до 20 см. Колтеры необходимы для облегчения проникновения сошников в почву [8].

Техническая характеристика сеялки YP-625A представлена в таблице.

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    возможность использования для стерневого посева;

• •    волнистые колтеры, установленные перед сошником, облегчают его прохождение по неподготовленной почве;

• •    двухдисковый сошник, позволяющий повысить рабочую скорость;

• •    высевающий аппарат избыточного давления обеспечивает равномерное распределение семян;

• •    двухстрочный высев позволяет увеличить количество растений на гектар при возделывании культуры на силос.

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    прицепной тип машины уменьшает коэффициент использования сменного времени;

• •    громоздкость конструкции;

• •    незначительная ширина захвата.

Представителем группы пневматических пропашных сеялок избыточного давления с аппаратами, установленными на раме с секциями дисковых сошников, является полуприцепная восьмирядная сеялка EDX 6000-ТС производства фирмы AMAZONE (Германия). Машина предназначена для точного высева семян кукурузы, рапса, подсолнечника, сорго, сои и т.д. с одновременным внесением минеральных удобрений. Наиболее подходит для работы на больших по площади полях с легкими песчаными почвами (рисунок 7).

Рисунок 7 – Сеялка EDX 6000-TC

Устройство сеялки состоит в следующем: Т-образная складная рама значительно усложнила конструкцию, но позволяет уменьшить транспортные габариты до 3 м, центральный туковый бункер с функцией самозагрузки, центральный семенной бункер, барабанный дозатор семян, восемь высевающих секций, два опорных колеса, распределитель удобрений [9].

Техническая характеристика EDX 6000-TC представлена в таблице.

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    централизованный туковый и семенной бункеры;

• •    загрузочный шнек тукового бункера, предназначенный для удобства загрузки;

• •    двухдисковый сошник, позволяющий повысить рабочую скорость;

• •    высевающий аппарат избыточного давления обеспечивает равномерное распределение семян на повышенных скоростях;

• •    прицепной тип агрегата и складная рама увеличивают транспортную скорость.

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    близко расположенные рабочие органы секции увеличивают вероятность залипания на глинистых, влажных почвах;

• •    разная длина семяпроводов приводит к трансформации распределения семян в бороздке рядка посева;

• •    большая длина агрегата уменьшает маневренность;

• •    большая масса требует для агрегатирования более мощный трактор.

Представителем группы пневматических пропашных сеялок избыточного давления с аппаратами, установленными на секциях с дисковыми сошниками с опорными катками, является прицепная восьмирядная сеялка ТеmpoF производства фирмы VADERSTAD (Швеция), предназначенная для посева семян фасоли, гороха, кукурузы, подсолнечника, с одновременным внесением минеральных удобрений и микрогранул пестицидов (рисунок 8).

Устройство сеялки: центральная складная рама; прицепное устройство; центральный туковый бункер для удобства заполнения; восемь высевающих секций, позволяющих качественно дозировать семена; четыре опорных колеса; бункер микроудобрений для стартовых доз удобрений и пестицидов; комкоотвод; вентилятор избыточного давления [10].

Техническая характеристика TempoF представлена в таблице.

Достоинства данной конструкции сеялки:

• •    двухдисковый сошник, позволяющий повысить рабочую скорость;

• •    высевающий аппарат избыточного давления обеспечивает равномерное распределение семян на повышенных скоростях;

• •    централизованный туковый бункер;

• •    бункеры микроудобрений для стартовых удобрений и пестицидов.

Недостатки в конструкции сеялки:

• •    отсутствие шлейфа, выравнивающего поверхность после прохождения сошника;

• •    большая масса требует для агрегатирования более мощный трактор;

• •    прицепной тип машины уменьшает коэффициент использования сменного времени.

Для качественного анализа тенденций развития посевных машин были рассмотрены семь наиболее оригинальных серийных моделей сеялок точного высева из разных групп, представленных в классификации на рисунке 1.

Рисунок 8 – Сеялка пропашная TempoF

Краткая техническая характеристика анализируемых сеялок

Показатель	Значение
Марка сеялки	МС-8	MAGICSEM	ТС-G-8	Maestrо	GreatPlains	EDX 6000-ТС	TempoF
Тип сеялки	навесная	навесная	навесная	полуприцепная	прицепная	полуприцепная	прицепная
Число посевных секций, шт.	8	8	8	12	12	8	8
Ширина междурядий, см	до 70	до 75	до 70	до 70	до 76 (сдвоенные ряды)	до 80	до 70
Ширина захвата, м	5,6	6,0	5,6	8,4	4,6	6,4	5,6
Скорость, км/ч: рабочая транспортная	до 9 до 15	до 9 до 15	до 8,6 до 15	до 9 до 15	до 9 до 15	до 15 до 40	до 15 до 20
Максимально возможная производительность за час основной работы, га/ч	5,0	5,4	4,8	7,6	4,1	9,6	8,4

Современные навесные, полуприцепные, прицепные пневматические пропашные сеялки обеспечивают количество рядов посева от восьми до двенадцати с междурядьями до 80 см и шириной захвата от 4,6 м до 8,4 м при рабочих скоростях до 15 км/ч. Максимально возможная производительность их за час основной работы составляет от 4,1 га/ч до 9,6 га/ч.

Выводы. Установлены следующие направления развития посевных машин:

• •    повышение качества дозирования семян за счет уменьшения высоты падения семян (сеялка МС-8, сеялка ТС-G-8);

• •    повышение качества дозирования семян за счет использования в дозирующих устройствах сеялок избыточного давления (сеялки Great Plains YP-625A, EDX 6000-ТС, ТеmpoF);

• •    использование воздушного потока для транспортировки семян в почву (сеялки EDX 6000-ТС, ТеmpoF);

• •    централизация тукового (сеялки EDX 6000-ТС, ТеmpoF) и семенного бункеров (сеялка EDX 6000-ТС);

• •    использование дисковых сошников (сеялки Maestrо, EDX 6000-ТС, Great Plains YP-625A, ТеmpoF);

• •    применение полимерных материалов (сеялки MAGICSEM, ТС-G-8, Maestrо, Great Plains YP-625A, EDX 6000-ТС, ТеmpoF);

• •    развитее конструкций машин, работающих на стерневых фонах (сеялка Great Plains YP-625A).

Указанные направления развития посевных машин обеспечивают повышение качества высева семян, надежности и долговечности посевных машин и их производительности, для чего в их конструкцию введены скоростные рабочие органы (аппараты избыточного давления, дисковые сошники) с целью увеличения рабочих скоростей до 15 км/ч (сеялки EDX 6000-ТС, ТеmpoF).