Обоснование длины и угла наклона рассеивателя семян узкорядного дискового сошника

Равномерное распределение семян по площади питания является одной из наиболее сложных задач при посеве зерновых культур [1, 2, 4].

Наиболее широкое распространение получили рядовой, узкорядный способы посева, их недостатком является избыточное количество семян в рядке при плохом использовании междурядий. В конструкции существующих дисковых сошников на распределение семян по площади питания непосредственное влияние оказывают такие детали, как воронка (или делительная воронка) и рассеиватель, который выполнен в виде цельнометаллической пластины в междисковом пространстве. Однако данные конструкции не обеспечивают необходимую равномерность. Авторами разработан и запатентован дисковый сошник, оснащенный клавишным рассеивателем семян, который состоит из набора упругих пластин по всей ширине междискового пространства [3]. Была выдвинута гипотеза о том, что снижение послеударной скорости полета семян уменьшает их перекатывание, что приводит к более равномерному распределению по дну бороздки.

Целью работы является обоснование рациональных параметров клавишного рассеивателя дискового сошника - длины и угла наклона.

Условия и методы исследований

Для определения длины и угла наклона рассеивателя семян при безрядковом способе посева дисковым сошником был изготовлен экспериментальный образец. На рисунке 1 представлены общий вид и основные размеры рассеивателя модифицированного узкорядного дискового сошника для полосового безрядкового посева зерновых культур.

Рисунок 1 – Общий вид рассеивателя семян и обозначения его параметров: l – длина клавиши рассеивателя; h – ширина клавиши рассеивателя; b – толщина клавиши рассеивателя;

α – угол наклона клавиши рассеивателя

В почвенном канале на лабораторной установке, высевающей аппарат, настраивали на заданную норму высева перед каждым экспериментом. Затем в междисковом пространстве дискового сошника устанавливали рассеиватель семян с различными параметрами по длине пластин (L расс ) и от угла наклона рассеивателя (α).

Далее лабораторная установка воспроизводила процесс посева. Так как сзади сошника отсутствовал загортач, то семена оставались в поле зрения не заделанными в почву.

В качестве критерия оптимизации принято расстояние между растениями, которое определяется как среднее кратчайших расстояний между соседними растениями.

Математической сущностью критерия равномерности распределения семян по площади при безрядковом посеве является среднее значение кратчайших расстояний между соседними растениями [5]:

_у -^.

где у i – i -тое значение кратчайшего расстояния между двумя растениями; n – количество растений на данной площади.

В наилучшем случае при размещении 400 растений на одном квадратном метре расстояние между растениями будет составлять 5 см, т.е. одно растение имеет площадь питания 25 см2.

Далее нашими исследованиями обоснована марка материала рассеивателя семян – алю-миниево-марганцевый сплав 3004 (ГОСТ 4784-75) толщиной (h) 3·10-4 м. Ширина клавиши (b) составляет 0,001 м.

При обработке экспериментальных данных использовали эмпирические методы, такие как наблюдение, измерение общих количественных соотношений и установление закономерностей развития совокупности явлений. При решении экстремальных задач применялся эксперимент, который был «активен», т.е. обработка результатов происходила в начале работы – при планировании эксперимента.

Во-первых, необходимо было определить зависимость равномерного распределения семян по дну бороздки, образованной профилеобразователем, от длины клавиши рассеивателя (L расс ). Длина варьировалась: 0,07 – 0,08 – 0,09 – 0,10 – 0,11 м. На каждой длине клавиши рассеивателя проводили эксперименты трехкратной повторности с определением средней длины между семенами.

Во-вторых, был проведен однофакторный эксперимент по определению оптимального угла наклона набора клавиш рассеивателя семян. Исходя из конструктивных особенностей узкорядного дискового сошника, угол наклона клавиши варьировали в пределах а = 125 ... 145 ° .

Результаты исследований и их обсуждение

Результаты исследования по обоснованию угла наклона клавиши рассеивателя следующие:

Таблица 1

Уровни и интервал варьирования фактора

Уровни и интервал варьирования фактора	Фактор
	угол наклона набора клавиш рассеивателя семян, αо
+2	125
+1	130
0	135
-1	140
-2	145
ε	5

Таблица 2

Выходные данные однофакторного эксперимента

Номер опыта	Уровень фактора
	+2	+1	0	-1	-2
	y 1	y 2	y 3	y 4	y 5
1	4,5	4,6	4,9	4,5	4,6
2	4,4	4,6	4,8	4,4	4,6
3	4,5	4,5	5,0	4,5	4,5
4	4,3	4,4	5,2	4,3	4,4
5	4,5	4,3	4,9	4,5	4,3

Рисунок 2 – Зависимость среднего расстояния между семенами (ΔL) от угла наклона рассеивателя ( α )

Анализ рисунка 2 показывает, что оптимальное значение угла наклона рассеивателя а=133 ° при среднем расстоянии между семенами 0,047 м.

Проведен однофакторный эксперимент для определения зависимости равномерного распределения семян от длины клавиши рассеивателя (L расс ). В таблице 3 представлены результаты проведенных экспериментов. Длина клавиши варьировалась в пределах 0,05 … 0,13 м.

Таблица 3

Результаты проведения экспериментов

Длина клавиш, м	Среднее расстояние между семенами, м			Среднее значение
	выход 1	выход 2	выход 3
0,05	0,034	0,035	0,036	0,035
0,06	0,035	0,037	0,036	0,035
0,07	0,036	0,037	0,038	0,037
0,075	0,038	0,038	0,038	0,038
0,08	0,040	0,042	0,041	0,041
0,085	0,040	0,042	0,044	0,042
0,09	0,044	0,048	0,052	0,048
0,095	0,048	0,048	0,048	0,048
0,1	0,052	0,051	0,050	0,051
0,105	0,052	0,048	0,05	0,05
0,11	0,047	0,049	0,048	0,048
0,12	0,044	0,046	0,048	0,046
0,13	0,043	0,045	0,044	0,044

В результате проведенных опытов получена графическая зависимость среднего расстояния между семенами от длины клавиши рассеивателя, которая представлена на рисунке 3. Область рациональных значений составляет 0,09 м - 0,11 м.

Рисунок 3 – Зависимость среднего расстояния между семенами (ΔL) от длины рассеивателя (L расс )

Из рисунка 3 видно, что наиболее рациональными являются клавиши длиной L расс = 0,1^0,11 м при угле наклона рассеивателя а=133 ° , где среднее расстояние между семенами равно 0,047…0,049 м.

Выводы

В результате экспериментальных исследований модернизированного узкорядного дискового сошника обоснованы следующие параметры рассеивателя семян:

• - угол наклона рассеивателя (а) - 133 ° ,

• – длина клавиши рассеивателя (L расс ) – 0,1…0,11 м.