Разработка дозирующего модуля сеялки пунктирного высева СПВ-870

Введение. Получение желаемых результатов при возделывании сельскохозяйственных культур завит от многих факторов, важнейшим из которых является качественный посев в рациональные агротехнические сроки [1]. Поэтому совершенствование существующих и создание новых средств механизации посева, в первую очередь, направлено на повышение качества выполнения работ [2].

В технологиях возделывания пропашных культур качественный посев характеризуется заделкой семян на необходимую глубину с рациональным шагом распределения семян в ря- ду. Для выполнения этих условий необходимо качественно дозировать семена [2, 3, 4]. Учитывая, что даже семена одного сорта или гибрида имеют значительную изменчивость формы и размеров [5, 6, 13], процесс их дозирования является крайне сложным и не стабильным. Особенно это проявляется при дозировании клиновидных и вытянутых по форме семян (например некоторые сорта и гибриды подсолнечника и кукурузы). Поэтому создание высевающего аппарата, качественно дозирующего семена пропашных культур сложных форм и различных по размерам, является важной технической задачей.

Рисунок 1 – Дозирующий модуль сеялки пунктирного высева СПВ-870

В Центре инжиниринга и трансфера АЧИИ ФГБОУ ВО Донской ГАУ был разработан и запатентован дозирующий модуль к сеялке пунктирного высева СПВ-870 [7–9] (рисунок 1), работающий с использованием нагнетающего воздушного потока при дозировании и транспортировании в борозду семян пропашных культур, который изготавливается ООО «Таганрогсельмаш» в г. Таганроге Ростовской области.

Дозирующий модуль имеет следующие отличительные особенности: дозирование семян в два ряда, универсальность, возможность дозировать семена различных пропашных культур, односемянное дозирование семян, экономный высев семенного материала, качественное дозирование семян (количество нулевых подач менее 2%, двойных менее 4%, транспортирование семян воздушным потоком в борозду, что позволяет использовать разные схемы компоновки рабочих органов и различные виды сошниковых групп, качественное дозирование семян на рабочих скоростяхдо 15 км/ч, травмирование семян не более 0,5%, минимальная необходимая мощность на провод модуля, что поз- воляет значительно снизить коэффициент буксования опорно-приводного колеса, удобен в эксплуатации (имеется люк для разгрузки семян, прозрачные высевающие диски, после посева легко очищается сжатым воздухом, удобно расположен на сеялке), менее подвержен воздействию пыли (в работе продувается чистым воздухом), не требует калибровки семян, одним высевающим диском можно осуществлять высев семян различных культур (близкие по размерам), рациональные затраты на создание давления воздуха в аппарате (необходимое давление 1700–3500 Па).

Дозирующий модуль (рисунок 2) состоит из корпуса 1 с патрубком 2 для подачи воздуха в корпус и горловиной 10 для подачи семян, приводного вала 3, заборного устройства 4, высевающего диска 5, прокладки 6, крышки 7, сбрасывателей верхнего 12 и нижнего 13. Модуль устанавливается при помощи кронштейна 14, хомутов 17 и планок 18 на брус рамы сеялки.

Рисунок 2 – Дозирующий модуль

• 1    – корпус;

• 2    – патрубок;

• 3    – приводной вал;

• 4    – заборное устройство;

• 5    – высевающий диск;

• 6    – прокладка;

• 7    – крышка;

• 8    – дозирующий элемент;

• 9    – нагнетательная камера;

• 10    – горловина;

• 11    – корпус подшипника;

• 12    – сбрасыватель верхний;

• 13    – сбрасыватель нижний;

• 14    – кронштейн;

• 15    – люк выгрузной;

• 16    – гайка-барашек М8;

• 17    – хомут;

• 18    – планка;

• 19    – отсекатель

  Методика исследования. Проводилось лабораторное исследование, направленное на выявление качественных показателей выполнения технологического процесса разработанного дозирующего модуля. Исследование проведено в рамках государственных испытаний в ФГБУ «Северо-Кавказская МИС» в 2019 году [10, 11, 12]. Стендовые испытания проведены по ГОСТ 31345-2017 (рисунок 1).

Дозирующий модуль работает следующим образом: из семенного бункера семена, через горловину 10 (рисунок 2) поступают в нагнетательную камеру 9 корпуса 1, где образуют сектор заполнения дозирующих элементов 8. Одновременно в нагнетательную камеру 9 корпуса 1 дозирующего модуля по патрубку подачи воздуха 2 от вентиляторной установки подается воздух.

При вращении высевающего диска 5 (рисунок 2) семена под действием бокового давления высеваемого слоя и разности давлений воздуха в нагнетательной камере и атмосферного заполняют дозирующие элементы 8. Се- мена (рисунок 3), захваченные дозирующими элементами, перемещаются навстречу потоку Б семян из бункера, при этом воздействуют на рядом расположенные семена, что улучшает их ворошение в нагнетательной камере и придает им скорость, близкую к скорости движения дозирующих элементов.

Заполненные дозирующие элементы 8 (рисунок 2) перемещают семена по направлению к заборному устройству 5 (рисунок 4). При этом щетки сбрасывателей верхнего 12 и нижнего 13 (рисунок 2) удаляют лишние семена.

Для выхода семян из дозирующего элемента в заборное устройство выступ уплотнительной прокладки 6 (рисунок 4) закрывает последовательно каждое отверстие выхода воздуха 3 из дозирующего элемента, устраняя утечку воздуха через дозирующий элемент и силу, удерживающую семя в дозирующем элементе. Потоком воздуха семя 4 подаётся в трубку 5 заборного устройства. Попадание лишних семян в заборное устройство устраняется отсекателем 1 (рисунок 3).

А – нагнетающий воздушный поток;

Б – семена;

В – воздушный поток с семенами;

• 1    – отсекатель;

• 2    – сбрасыватель верхний;

• 3    – сбрасыватель нижний

Рисунок 3 – Функциональная схема дозирующего модуля

Исследование проводилось следующим образом. Сеялка навешивалась на трактор, а на пневмосемяпроводы дозирующих модулей устанавливались улавливатели семян. В трансмиссии сеялки устанавливалось необходимое передаточное отношение, обеспечивающее необходимую норму высева семян. В дозирующих модулях устанавливались комплекты высевающих дисков с соответствующими культуре дозирующими элементами и устанавливались в необходимых положениях верхние и нижние сбра- сыватели лишних семян. При помощи ВОМ приводилась в действие вентиляторная установка сеялки для создания необходимого избыточного давления в дозирующих модулях. Одновременно опорно-приводное колесо сеялки приводится с заданной скоростью движения посевного агрегата. Предварительно заполнив все дозирующие элементы модулей, имитировалось прохождение заданного расстояния сеялки по полю, после чего подсчитывались высеянные семена.

• 1    – высевающий диск;

• 2    – крышка;

• 3    – отверстие для выхода воздуха;

• 4    – семя;

• 5    – трубка заборного устройства;

• 6    – выступ уплотнительной прокладки

Рисунок 4 – Функциональная схема заборного устройства

Режимы работы и показатели качества рующими модулями при лабораторном иссле-выполнения технологического процесса дози- довании приведены в таблице.

Режимы работы и показатели качества выполнения технологического процесса

Показатель	Значение показателя
Состав агрегата	СПВ-870+МТЗ-80
Культура	Подсолнечник		Кукуруза
Режим работы
Рабочая скорость, км/ч (м/с)	8,0 (2,22)	10,2 (2,83)	8,0(2,22)         10,2 (2,83)
Количество дозирующих элементов в высевающем диске	20
Частота оборотов ВОМ, мин-1	1000
Давление в модуле, МПа	0,002		0,0028
Передаточное отношение	0,266…0,932
Показатели качества выполнения технологического процесса
Высевающая способность модуля, шт./м	2,55–8,67	2,58–8,3	2,67–8,03	2,23–7,24
Заданная норма высева семян шт./м	3,84
Фактическая норма высева семян шт./м	3,88	3,81	3,86	3,90
Отклонение фактической нормы высева от заданной, %	1,0	0,8	0,4	1,6
Неравномерность высева между рядами, %	0,52	2,44	1,10	1,04
Неустойчивость общего высева, %	0,91	0,85	0,43	0,96
Дробление семян, %	0,44	0,48	0,20	0,18

Результаты исследованийи их обсуждение. Стендовые исследования сеялки пунктирного высева СПВ-870 проведены при высеве семян подсолнечника, кукурузы на стенде конструкции ФГБУ «Северо-Кавказская МИС».

Показатели качества работы дозирующих модулей приведены в таблице, из данных которой следует, что высевающая способность сеялки на семенах подсолнечника (минимальная – 2,55 шт./м, максимальная – 8,67 шт./м) соответствует требованиям ТУ (3–7 шт./м) на оптимальной скорости (8,0 км/ч) и повышенной

(10,2 км/ч). Высевающая способность на семенах кукурузы (соответственно 2,67 и 8,03 шт./м) укладывается в допустимый предел.

При заданной хозяйственной норме высева (3,84 шт./м) на обеих культурах и режимах получено очень высокое качество работы дозирующих модулей. Отклонение фактической нормы от заданной на семенах подсолнечника составило 0,8%; 1,0%, на семенах кукурузы 0,4%; 1,6%, что значительно ниже предельного значения по ТУ (10%).

Неравномерность высева между сошниками на семенах подсолнечника на обоих режи- мах (0,52%; 2,44%) и кукурузы (1,04%; 1,1%) укладывается в требования ТУ (не более 3%). По основному агротехническому показателю – неустойчивости общего высева машина на семенах подсолнечника (0,85%; 0,91%), на семенах кукурузы (0,43%; 0,96%) также соответствует ТУ (не более 3%).

Дробление семян подсолнечника (0,44%; 0,48%) и кукурузы (0,18%;0,20%) укладывается в допустимые нормы (0,5% и 0,2% соответственно).

Выводы. При лабораторном исследовании дозирующие модули сеялки СПВ-870 продемонстрировали высокое качество дозирования семян подсолнечника и кукурузы на режимах работы, соответствующих рабочей скорости движения 8,0 и 10,2 км/ч. На режимах работы, соответствующих рабочим скоростям более 10,2 км/ч, исследования не проводились, так как максимальная рабочая скорость, обеспечиваемая стендом – 10,2 км/ч.

В целом, исследование подтвердило заявленные характеристики и качество работы дозирующих модулей сеялки СПВ-870. Поэтому представленный дозирующий модуль, использующий нагнетающий воздушный поток для высева семян пропашных культур, может быть использован в сельскохозяйственном производстве.