Работа вибрационного аппарата пропашной сеялки в условиях, приближенных к производственным

Введение. Лабораторные исследования высевающих аппаратов проводятся в условиях, значительно отличающихся от производственных условий работы сеялки. Поэтому показатели работы аппаратов в производственных условиях, как правило, ниже показателей, полученных в процессе лабораторных их исследований. В связи с этим для объективной оценки достоинств и недостатков известных и вновь разрабатываемых высевающих аппаратов необходимо предусматривать проведение их исследований в условиях, максимально приближенных к производственным.

При подготовке сеялки к работе одной из основных операций является регулировка высевающих аппаратов на заданную норму высева семян. Она должна обеспечить равномерный высев семян по ширине захвата сеялки и по ходу ее движения в пределах всего засеваемого поля. Для существующих отечественных сеялок с аппаратами непрерывного высева настройка на заданную норму высева семян является продолжительной и трудоемкой операцией [1].

Для вибрационного аппарата наиболее простым считается способ регулирования нормы высева семян различных сельскохозяйственных культур путем изменения длины продолговатых высевных отверстий [2].

Цель исследований . Разработать эффективный способ настройки вибрационного аппарата на заданную норму высева семян и определить оценочные показатели его работы в условиях, максимально приближенных к производственным.

Задачи исследований:

• 1.    Установить возможность настройки вибрационного аппарата на норму высева за счет регулировки длины продолговатых отверстий.

• 2.    Разработать номограмму выполнения настройки на норму высева семян подсолнечника.

• 3.    Исследовать влияние наклона вибрационного аппарата сеялки в поперечно- и продольновертикальной плоскости на оценочные показатели его рабочего процесса.

Методика и результаты исследований. Исследования, определяющие влияние длины продолговатых высевных отверстий на средний расход семян и его равномерность, проводились на эффективном режиме работы вибрационного высевающего аппарата.

Результаты этих исследований представлены в виде графических зависимостей. На рисунке 1 даны графические зависимости, устанавливающие влияние длины высевного отверстия на средний расход семян подсолнечника через отверстие Х, г/мин (рис. 1, а ), коэффициенты неравномерности Н, % и неустойчивости высева Н пр , % (рис. 1, б ).

Анализ графика (рис. 1, а) показывает, что между расходом семян через высевное отверстие и его длиной наблюдается прямо пропорциональная зависимость, которая подтверждает возможность регулирования нормы высева семян подсолнечника в широком диапазоне ее изменения за счет длины высевных отверстий.

Рис. 1. Влияние длины высевных отверстий на средние значения: а – высева семян подсолнечника через высевное отверстие X ; б - коэффициент неравномерности H и неустойчивости Н пр высева

Изменение длины высевных отверстий с 9,0 до 20 мм обеспечивает регулирование среднего расхода семян через отверстие в пределах от 13 до 134 г/мин, что при скорости посевного агрегата 7,2 км/ч и ширине междурядья, приходящего на одно отверстие 0,7 м, изменяет норму высева от 1,5 до 16 кг/га.

Увеличение длины высевных отверстий с 9,0 до 12,0 мм приводит к резкому снижению коэффициента неустойчивости, а с 14 мм – коэффициента неравномерности высева. При дальнейшем увеличении их длины коэффициенты Н и Н пр изменяются незначительно, а их величины колеблются соответственно в пределах 2,7–3,4 и 1,5–2,2 %.

Проведенные исследования с целью установления зависимости среднего расхода семян через высевное отверстие послужили основой для разработки номограммы (рис. 2). Номограмма позволяет с наименьшими затратами труда и времени настроить вибрационные аппараты сеялки на заданную норму высева семян.

Рис. 2. Номограмма для установки сеялки на норму высева семян

Пользоваться номограммой необходимо в следующей последовательности. Задавшись нормой высева семян (млн шт/га) при известной массе 1000 шт. семян определяют их расход (кг/га). Зная скорость посевного агрегата (км/ч), устанавливают расход семян (г/мин). Расход семян позволяет определить длину высевного отверстия в миллиметрах. При известной ширине междурядья в миллиметрах можно определить количество семян в одном погонном метре рядка. Следовательно, начало пользования номограммой начинается с заданной нормы высева семян (млн шт/га).

Наряду с приведенной выше номограммой, изображенной в виде графических зависимостей, нами разработана программа в электронном виде с использованием компьютера.

В полевых условиях можно проконтролировать точность установки высевающих аппаратов на заданную норму высева семян. Для этого отсоединяют один из семяпроводов от сошника и в рабочем состоянии проезжают 8-10 м пути. Семена из отсоединенного семяпровода будут располагаться на поверхности поля в виде рядка. Подсчитывая количество семян на одном метре рядка в 2-3 местах, устанавливают правильность настройки высевающих аппаратов на норму высева семян. В случае необходимости её корректируют.

Каждый высевающий аппарат сеялки должен формировать равномерный поток семян при стабильный норме высева в пределах всего засеваемого поля независимо от его рельефа. В производственных условиях сеялки при копировании рельефа засеваемого поля могут принимать наклонное положение в продольно и поперечно-вертикальных плоскостях. Причем эти наклонные положения могут чередоваться или сохранять постоянный угол в течение длительного времени при работе на склонах. В последнем случае показатели работы высевающих аппаратов могут заметно ухудшиться. Поэтому методика лабораторных исследований универсального вибрационного высевающего аппарата предусматривает его исследования с учетом наклонных положений. В данной работе рассматриваются результаты исследований при наклонах аппарата сеялки в поперечно-вертикальной плоскости. Такое положение сеялка вместе с высевающими аппаратами принимает при движении посевного агрегата поперек засеваемого склона.

Исследования аппарата проводились на эффективном режиме его работы при поперечных наклонах в диапазоне от горизонтального положения до наклона в 8 градусов с интервалом в 2 градуса. Норма высева семян при исследованиях соответствовала средним ее значением при возделывании подсолнечника как силосной культуры 10-15 кг/га.

Основными изучаемыми параметрами рабочего процесса вибрационного аппарата являлись средний расход семян через отдельное высевное отверстие Х г/мин, коэффициент средней неравномерности высева семян отдельным высевным отверстием Н, % и коэффициент неустойчивости высева всеми отверстиями Н пр , %.

Дополнительными характеристиками, оценивающими рабочий процесс аппарата, служили норма высева семян (Q, кг/га) и количество семян, размещенных на одном погонном метре рядка (шт/м.п.).

Все основные и дополнительные показатели рабочего процесса аппарата фиксировались для каждого угла его наклона.

Результаты исследований влияния угла наклона вибрационного аппарата в поперечно-вертикальной плоскости на основные показатели, характеризующие его рабочий процесс, представлены в виде графических зависимостей на рис. 3, а дополнительные на рис. 4.

На рисунке 3, а показана зависимость среднего расхода семян через высевное отверстие Х , г/мин, от угла наклона аппарата α, (градусы). Средний расход семян при изменениях угла наклона аппарата составляет 64,1 г/мин, при среднеквадратичном отклонении о = 0,81 г/мин. Допустимые колебания среднего расхода семян для вероятности 0,95 определяют по уравнению

/о,95 = X + t p—^ , ⁽¹⁾

где fy - коэффициент распределения (критерий Стьюдента);

п - количество значений изучаемого параметра.

Рис. 3. Влияние наклона вибрационного аппарата в поперечно-вертикальной плоскости на его оценочные показатели: а – средний расход семян через высевное отверстие; б – коэффициент средней неравномерности высева через высевное отверстие; в – коэффициент неустойчивости высева семян всеми высевными отверстиями

Допустимый диапазон колебаний среднего расхода семян согласно уравнения (1) для вероятности 0,95 изменяется в пределах от 63,1 до 65,1 г/мин. Как видно из графика, представленного на рис. 3, а , колебания значений Х не выходят за пределы допустимого.

На рисунке 3, б представлена зависимость коэффициента средней неравномерности высева семян через высевное отверстие Н, % от угла наклона аппарата. Согласно агротехническим требованиям, значение этого коэффициента не должно превышать 6 %. Колебания же его при исследованиях не превышали 4 %.

На рисунке 3, в показана графическая зависимость коэффициента неустойчивости высева Н пр от угла наклона аппарата. Согласно агротехническим требованиям, этот показатель не должен превышать 3 %. Следовательно, и по этому показателю изменение коэффициента Н пр не выходит за пределы допустимого.

На рисунке 4 изображены графические зависимости, определяющие дополнительные параметры, характеризующие рабочий процесс аппарата при меняющемся угле его наклона.

Рис. 4. Влияние наклона вибрационного аппарата в поперечно-вертикальной плоскости на его оценочные показатели рабочего процесса: а – средний расход семян через высевное отверстие; б – норма высева семян; в – количество семян на погонном метре рядка

На рисунке 4, б представлен график изменения нормы высева семян (Q, кг/га) от угла наклона аппарата. Этот график построен согласно известной математической зависимости между средним расходом семян через высевное отверстие ( Х , г/мин) и нормой их высева (Q, кг/га) при известных скорости движения посевного агрегата и ширине захвата сеялки, приходящей на одно высевное отверстие. Эта зависимость имеет вид

$ - ^Х/1,67 •Ь^Ум' (2)

где b - ширина захвата сеялки, приходящая на одно высевное отверстие, м;

У м - скорость посевного агрегата, км/ч;

• 1,67 – переводной коэффициент.

При расчетах приняты b = 0,7 м, а скорость посевного агрегата У м = 7,2 км/ч. Ширина захвата сеялки, приходящая на одно высевное отверстие, в данном случае равна ширине междурядья при посеве силосных культур – подсолнечника и кукурузы.

Значения Х, которые подставляются в уравнении (2), берутся из графика для каждого угла наклона аппарата. При анализе графической зависимости средняя норма высева Q=7,61 кг/га, а среднеквадратическое отклонение о = 0,098 кг/га. При этих значениях Q и о был определен доверительный интервал возможных колебаний нормы высева по уравнению (1) для вероятности 0,95. Допустимые колебания нормы высева находятся в диапазоне от 7,49 до 7,73 кг/га. Как видно из графика на рис. 4, б , изменения нормы высева в зависимости от угла наклона аппарата не выходят за пределы этих границ.

На рисунке 4, в показана графическая зависимость изменения количества семян, размещенных на одном погонном метре рядка п_с , шт/м.п. от угла наклона аппарата.

При среднем значении п_с — 6,41 шт/м.п. и среднеквадратическом отклонении о = 0,082 шт/м.п. диапазон допустимых значений п_с , шт/м.п., определяемый уравнением (1), при уровне вероятности 0,95 находится в пределах от 6,31 до 6,51 шт/м.п. Как показывает график, колебания значений п_с , шт/м.п. не выходят за границы указанного диапазона.

Результаты исследований вибрационного аппарата по определению оценочных показателей рабочего процесса в зависимости от его наклона в поперечно-вертикальной плоскости позволяют отметить следующее.

Наряду с поперечно-вертикальными колебаниями рамы сеялки, а следовательно, и высевающих аппаратов, в реальных условиях эксплуатации испытывают и продольно-вертикальные колебания. Эти колебания оказывают влияние на оценочные показатели работы вибрационных высевающих аппаратов, особенно при постоянном их наклоне в течение определенного времени.

Методика, определяемые параметры и результаты исследований влияния наклона вибрационного аппарата в продольно-вертикальной плоскости на оценочные показатели рабочего процесса аналогичны полученным при исследовании его наклона в поперечно-продольной плоскости.

По результатам исследований максимальное значение коэффициента неравномерности высева Н, % от угла наклона аппарата не превышает 3,7 %, что значительно ниже его допустимого значения, равного 6 %.

Значение коэффициента неустойчивости высева Н пр , % от угла наклона высевающего аппарата в продольно-вертикальной плоскости также удовлетворяет агротребованиям, которые ограничивают его величину, равную 3 %.

Дополнительные оценочные показатели рабочего процесса вибрационного аппарата от его угла наклона в продольно-вертикальной плоскости не выходят за пределы, предъявляемыми агротребованиями.

Выводы

• 1.    Установлена прямо пропорциональная зависимость среднего расхода семян через высевное отверстие от его длины, что позволяет регулировать норму высева в пределах от 1,5 до 25 кг/га при изменении их длины до 25 мм при ширине 12 мм.

• 2.    При увеличении длины высевных отверстий от 9 до 12 мм наблюдается значительное улучшение работы высевающего аппарата, оцениваемого коэффициентом неустойчивости, а с 14 мм – неравномерности высева.

• 3.    При средних нормах высева 10–15 кг/га коэффициенты неравномерности и неустойчивости высева примерно в два раза ниже величин, определяемых агротребованиями, которые предъявляются к аппаратам непрерывного высева.

• 4.    Разработанная номограмма обеспечивает сокращение до минимума затрат труда и времени на настройку вибрационного аппарата на заданную норму высева семян и позволяет проконтролировать правильность этой настройки в полевых условиях.

• 5.    Вибрационный аппарат при высеве семян подсолнечника с учетом копирования рельефа засеваемого поля обеспечивает формирование равномерного и стабильного потока семян, удовлетворяющего агротехническим требованиям, предъявляемым к аппаратам непрерывного высева.

Проведенные исследования вибрационного аппарата на эффективном режиме показывают, что оценочные его показатели в условиях, приближенных к производственным, удовлетворяют агротехническим требованиям, предъявляемым к высевающим аппаратам непрерывного высева, и его можно рекомендовать для использования в технологическом процессе пропашной сеялки, которая является одним из вариантов многофункциональной машины.