Определение конструктивных показателей свекловичной сеялки для равномерного распределения семян

Сахарная свёкла в Российской Федерации является основным источником получения сахара. По мере развития сельскохозяйственной науки технология её возделывания постоянно совершенствуется. После освоения технологии посева сахарной свёклы на конечную густоту насаждения, исключающей ручной труд, основным препятствием при её возделывании является засорённость [1-4]. В 60–90 гг. XX века из-за отсутствия высокоэффективных гербицидов для борьбы с сорняками применяли разноглубинные междурядные обработки.

По мере развития свекловичного производства в условиях северо-востока Центрально Черноземной зоны РФ в перспективе возможно проведение исследований с применением высокопроизводительных широкозахватных (24 и 36 рядных) посевных машин и пропашных культиваторов, с использованием зарубежных регуляторов роста и высокопродуктивных отечественных гибридов сахарной свёклы [3, 5, 9].

Вместе с тем, большое значение для формирования урожая и повышения всхожести имеет механизация процесса высева семян, которая, в конечном итоге, определяет эффективность применения агротехнологических мероприятий и внесение необходимого количества удобрений [1, 3, 7-10].

Основной задачей посева сахарной свёклы является равномерная заделка семян на определённую глубину с равномерным распределением их в рядке и обеспечения расстояния между всходами в рядке 16–20 см. Семя должно попасть в подготовленное ложе, находящееся на границе влажного осажденного и рыхлого верхнего слоев почвы. Для достижения поставленной цели предлагается высевающий аппарат в котором высевающий диск имеет обратное вращение, а задняя стенка сошника выполнена в виде параболы соответствующей траектории движения семян тем самым обеспечит распределение семян в непосредственной близости от его задней стенки тем сым снижая риски засыпания ложе борозды до попадания туда гранул [11-13].

Рисунок 1. Схема высевающего аппарата

Figure 1. Seeder apparatus diagram

Траектория движения гранулы напрямую зависит от угловой скорости высевающего диска, а та в свою очередь зависит от геометрических характеристик ячеек высевающего диска.

Материалы и методы

Угловая скорость диска при этом будет равняется [11]:

„   ^2п9а ^Поб   -1

« д =---------, с               ⁽¹⁾

nр где ^ - скорость движения агрегата, м/с; пр -количество рядов на диске.

Рисунок 2.  К определению траектории полета дражжированного семени

Figure 2. To determine the flight path of pelleted seed

Рассмотрим движение семян на участке АВ (рисунок 2), (движение семян в ячейке барабана, считая семя материальной точки. Дуга и корпуса не дает возможность выпадения семян из ячейки. Изображая семя в произвольном положении, рисунок 2, и действующие на него силы P = mg , N и F

F_q = m®² R

где R – радиус дика высевающего аппарата, м; m – масса семени; ω – угловая скорость диска, рад/с [14-18].

Сила трения семени о поверхность корпуса определяется по выражению 3:

Ftp = N(3)

Сила инерции Кориолиса равна [17-20]:

Fk = 2m I® |V; |sin(®, V )

Так как угол между векторами ω и V ч равен 90º, и V ч =ωR , то получим:

F = 2 m®2 R(5)

Для определения N спроецируем силы на ось y ∑Fiy=0i

N + F_K — mg cos a = 0

N = mg cos a — F_K = mg cos a — 2 m rn R = m ( g cos a — 2 ® R ) (6)

V x = 7 Ax + C i ^ v - = Qc;

Тогда:

F_TP = fm ( g cos a — 2 ® R )

<

dV m—X = F — Fmp + mg sin a dt dVy m —- = FK + N — mg cos a dt K

J V_xdx = j 7 Ax + Cdx _ J V - dy = J Qcddy '     27( ^A x + C i ) 3

’ x =      3 A     ⁺ C ³

_ y = C 2 y + C 4

или dV m —- = F — FTP + mg sin a dr ц ТР

2 -j ((2 ®²R — 2 fg cos a + 4 f ®R + 2 g sin a ) x + Q )³

3      (2 ® 2 R — 2 fg cos a + 4 f ® R + 2 g sin a     ⁺ C з

y = c 2 y + c 4

dV mVx    = F — FTP + mg sin a dVy mV —- = FK + N — mg cos a ydy K

С учетом уравнений (2), (5)–(7) получим:

m V —x = m®2R — fm(g cos a — 2®R) + mg sin a x dx dV mVy-p- = 2 m®R + m (g cos a — 2®R) — mg cos a qq^

Сократив на m и преобразовав получим:

V ^x = ®2R — fg cos a + 2 f ®R + g sin a x dx dV

V —y = 2®R + g cos a — 2®R — g cos a y dy                                            (11)

V ² = 2 ® ² Rx — 2 xfg cos a + 4 xf ® R + 2 gx sin a + Q

V 2 = 4 x ® R + 2 gx cos a — 4 x ® R — 2 gx cos a + C₂

В результате скорость семени в ячейке диска будет определятся суммой проекций

[ V 2 = (2 ® ² R — 2 fg cos a + 4 f ® R + 2 g sin a ) x + Q

^{( x} ) 1 72                                                    (12)

I V -     C 2

Обозначим

A = 2®¹ R — 2 fg cos a + 4 f ®R + 2 g sin a , тогда система примет вид:

[ V x ² = Ax + C i

y       2

при С 4 =0 . При x=0, α=7º, y=0

Результаты и обсуждение

С учетом основных характеристик сеялки была выявлена траектория движения гранулы после выхода из семявысевающего аппарата и до укладки её на дно борозды сделанную сошником. В свою очередь это позволяет нам в дальнейшем спроектировать конструкцию сошника

Заключение

Для посева сахарной свёклы и обеспечения равномерной заделки семян на определённую глубину с равномерным распределением их в рядке, а также снижения рисков возникающих при движении гранулы после выхода из семявысевающего аппарата и до укладки её на дно борозды была рассчитана криволинейная поверхность сошника.

Результаты исследований, представленные в статье, получены в рамках реализации Соглашения № 075–11–2019–041 от 22 ноября 2019 г. между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и ОАО «Миллеровосельмаш» на выполнение НИОКТР по теме «Создание высокотехнологичного производства многофункциональных комплексов для посева и возделывания пропашных и овощных культур в системе «точного» и «нулевого» земледелия на базе интеллектуальных мехатронных модулей». НИОКТР выполняется в организации Головного исполнителя (ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ).