Обоснование конструктивно-технологической схемы сеялки для посева крупноплодных семян

Для ссылок:

Казаков, И. В. Обоснование конструктивно-технологической схемы сеялки для посева крупноплодных семян [Электронный ресурс] / И. В. Казаков// Лесохоз. информ. : электрон. сетевой журн. – 2019. – № 2. – С. 89–96.

URL:

С овременные сеялки для посева крупноплодных семян в лесных питомниках не могут осуществлять поштучный высев желудей с равномерным размещением в посевной строке и не обеспечивают нормативный выход стандартных сеянцев дуба с единицы площади [1, 2]. Сельскохозяйственные сеялки для высева лука-севка не приспособлены для работы в лесных питомниках и не в полной мере отвечают требованиям посева желудей при выращивании посадочного материала дуба [3–5]. В связи с этим выбор и обоснование конструктивно-технологической схемы сеялки для посева крупноплодных семян в лесных питомниках представляет научный и практический интерес для лесного хозяйства [6–8].

Согласно конструктивным схемам существующих лесных сеялок, разрабатываемая сеялка для посева крупноплодных семян должна включать: семенной бункер – 1 , высевающий аппарат – 2 , семяпровод – 3 , сошник – 4 , загортачи – 5 и прикатывающие катки – 6 (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема сеялки для посева крупноплодных семян

Семенной бункер 1 должен иметь коробчатую форму с вертикальными боковыми стенками и наклонными передней и задней стенками под углом не менее угла естественного откоса желудей, а его объем должен быть достаточным для обеспечения семенами при работе на посевной ленте длиной не менее 100 м.

Высевающий аппарат 2 , с учетом анализа существующих устройств, предлагается выполнить в виде цепи с закрепленными на ней ячейками для захвата желудей из бункера и подачи их в семяпровод. Цепь целесообразно установить на передней стенке семенного бункера. С целью поштучного захвата различных по размерам желудей, ячейки должны иметь устройство для регулирования их размера. Для обеспечения общепринятой в лесных питомниках 5-строчной схемы посева на сеялке необходимо установить 5 высевающих аппаратов. Привод высевающих аппаратов должен осуществляться от опорно-приводных колес с помощью цепной передачи и набора сменных звездочек. Норму высева семян рекомендуется регулировать путем изменения скорости движения высевающих аппаратов [9, 10].

Для равномерной подачи семян в посевную бороздку семяпровод 3 должен иметь форму и размеры, соответствующие траектории движения желудей, исключающей их соударение об его стенки, причем нижняя часть семяпровода должна располагаться в непосредственной близости от дна посевной бороздки. Сошник 4 должен обеспечивать ширину бороздки в пределах 6–8 см и глубину около 4–7 см.

Загортачи 5, предназначенные для заделки желудей почвой, следует выполнить в виде отвалов и расположить непосредственно на механизмах подвески прикатывающего катка.

С целью обеспечения необходимой плотности почвы в зоне заделки желудей и исключения возможного их травмирования, механизм подвески прикатывающих катков 6 должен включать пружину с регулируемым усилием ее поджатия.

Для стабильной глубины хода сошников впереди них необходимо установить выравниватель поверхности посевной ленты, подобный аналогичным известным конструкциям.

Так в общем виде должна выглядеть конструктивно-технологическая схема сеялки для посева крупноплодных семян.

Технологический процесс работы сеялки заключается в следующем. При поступательном движении агрегата выравниватель осуществляет дополнительную планировку поверхности посевной ленты, а опорно-приводные колеса с помощью цепных передач обеспечивают привод высевающих аппаратов 2 . При этом ячейки захватывают желуди из бункера 1 и по семяпроводу 3 направляют их в посевную бороздку, образуемую сошником 4 . Загортачи 5 сдвигают с боков бороздки почву и засыпают желуди. Прикатывающий каток 6 уплотняет почву на всей ленте, обеспечивая необходимую плотность в зоне заделки семян.

Важным элементом конструкции сеялки является шаг расстановки ячеек высевающего аппарата и передаточное отношение привода, от которых зависит норма посева желудей. Поступательная скорость движения агрегата (Vmp) и диаметр опорно-приводного колеса (Dк) также оказывают влияние на норму посева семян. На рис. 2 представлена кинематическая схема привода высевающего аппарата сеялки от опорно-приводных колес через цепную передачу, где lR – шаг расстановки ячеек высевающего аппарата.

Поступательная скорость движения сеялки (Vc) равна скорости трактора: Vc = Vmp.

Окружную скорость опорно-приводного колеса (Vокр) с учетом коэффициента скольжения (S) рассчитывают по формуле:

Vокр = Vc(1 – S).               (1)

Скорость движения цепи высевающего аппарата (Vц), на котором расположены ячейки для забора желудей, определяется следующим образом [5]:

П П • 1 ц

V =

• 180°’ 60sin

Z

где:

n – частота вращения вала высевающего аппарата;

lц – шаг цепи высевающего аппарата;

Z – число зубьев звездочки привода высевающего аппарата.

Рис. 2. Кинематическая схема привода высевающего аппарата сеялки для крупноплодных семян

Между скоростью движения цепи высевающего аппарата и поступательной скоростью сеялки существует соотношение:

Vц = кVmp = кVc,             (3)

где к – кинематический параметр, величину которого можно рассчитать на основании приведенных ниже положений.

Рациональная кинематика механизма высевающего аппарата обеспечивает поштучно-равномерный посев желудей, с минимальным отклонением расстояния между ними в посевной бороздке [5, 7].

Интервал времени между последовательно высеваемыми желудями (t) составит:

t = ! . = ]ж,                     (4)

V V mp c где lж – принятый шаг размещения желудей в посевной бороздке.

При изменении скорости движения сеялки (Vc) интервал времени (t) будет изменяться. Так, при увеличении скорости трактора (Vтр) интервал времени посева (t) уменьшается, однако при этом шаг размещения желудей (lж) сохраняется. То есть шаг посева желудей составит:

Скорость цепи высевающего аппарата с учетом поступательной скорости трактора, почвенных условий и конструктивных параметров механизма привода примет вид:

lж = Vmpt.

₌ V mp (1 - S) • ¹ ц ц              180 °

И о • D K • sin _Z

.

Интервал времени между двумя последовательными подачами желудей высевающим аппаратом (t´) составит:

Кинематический параметр к будет равен:

к =

1 ц (1 - S)

И о - D ,

180 °

• cosec

Z

t '= XT                  ⁽⁶⁾

ц где lя – шаг расстановки ячеек на цепи высевающего аппарата.

Условие минимального отклонения шага высева желудей lж: t = t'.

С учетом этого выражения формула (5) примет вид:

Рациональный шаг расстановки ячеек определим по формуле:

рац я

1,A(1 - S)

И о^к

180 °

• cosec-----

Z

l_я жmp _V

mp

l l яя

V mp • к  к

.

Отсюда можно записать:

lярац = к . lж,                     (7)

где lряац – рациональный шаг расстановки ячеек на цепи высевающего аппарата.

Так как скорость цепи высевающего аппарата пропорциональна поступательной скорости агрегата, то рациональный шаг расстановки ячеек от нее не зависит. Это обстоятельство важно для практических расчетов, так как позволяет определить рациональное передаточное отношение привода от опорно-приводного колеса к валу высевающего аппарата для различных скоростей агрегата:

И рац = W^{1 - S)} • cosec180 ° .     (12)

0       D.'L            Z

Из формулы (6) и с учетом t=t´, получим:

lя = t . Vц.

Формула (2) для определения скорости цепи высевающего аппарата с учетом известных выражений [8, 11] примет окончательный вид:

_ п4ц • 60 • V mp (1 - S)

, ц         n • 180°

И о • ^{n D} • s'n _Z

где Ио – общее передаточное отношение привода от опорно-приводного колеса к валу цепи всевающего аппарата.

Как видно из формулы (12), рациональное передаточное отношение привода И ^р _о ^ац не зависит от скорости трактора V_mp, определить этот параметр можно при проектировании привода сеялок для посева крупноплодных семян.

Таким образом, обоснована конструктивно-технологическая схема сеялки для посева крупноплодных семян с равномерным их распределением в посевной бороздке и предложены аналитические зависимости для определения режимов ее работы: скорости цепи высевающего аппарата, шага расстановки ячеек, рационального передаточного отношения привода от опорно-приводного колеса к валу высевающего аппарата. Полученные аналитические зависимости рекомендуется использовать при разработке сеялок для посева крупноплодных семян и обосновании их параметров и режимов работы.