Влияние конструкции патрубков сошников на продольную равномерность распределения семян

Влияние конструкции патрубков сошников на продольную равномерность распределения семян

В «Государственной программе устойчивого развития села на 2011;2015 гг.» для решения производственных задач предусмотрено к 2015 г. довести валовой сбор зерна до 12 млн. тонн [1]. Получение такого количества зерна при неизменных площадях возделывания возможно только путем повышения урожайности культур. Для получения наивысшего урожая зерновых культур с единицы площади требуется оптимальная величина площади питания, обеспечение которой является одной из важных проблем агротехники. Величина и форма площади питания определяется способом размещения растений и нормой высева.

Анализ источников. В полевых условиях растения вступают в определенные отношения друг с другом, выражающиеся не только в различной интенсивности фотосинтетических процессов в зависимости от площади питания, в неодинаковом уровне обеспеченности питательными веществами и влагой, но и в прямом воздействии одних растений на другие путем выделения веществ, подавляющих рост. Для повышения фотосинтетической деятельности растений необходимо обеспечить такое их размещение, которое способствовало бы оптимальному притоку энергии света во всей массе растений вглубь посевов [2].

Распределение семян зерновых культур по площади при рядовом посеве принято оценивать одним показателем — равномерностью высева отдельными аппаратами (поперечная неравномерность). Для сеялок с механизмами пневматического транспортирования семян он не должен превышать 5% для зерновых, 6% - для зернобобовых, 10% - для трав. При этом в действующих в настоящее время нормативных документах не уделяется должного внимания продольному распределению посевного материала. В то же время экспериментальные исследования доказали, что снижение расстояния между семенами в рядке до 10 мм или увеличение его свыше 60 мм приводит к нежелательным последствиям, выраженным в образовании загущенных или разреженных посевов, что в итоге приводит к недобору урожая на 10−20% [3].

Равномерное распределение посевного материала по длине рядка (результат совместной работы всех рабочих органов сеялки), которое зависит от стабильности подачи семян высевающим аппаратом, характера движения в семяпроводах и сошниках, конструкции и материала последних, колебаний рабочих органов во время движения сеялки или почвообрабатывающе-посевного агрегата и других факторов. При этом большинство исследователей считает, что семяпроводы и сошники являются дополнительными факторами, а основную роль играет высевающий аппарат [4, 5]. Однако увеличивать качество продольной равномерности представляется возможным только в сошниках сеялок, поскольку при движении семян от высевающего аппарата к сошнику на семена воздействует много внешних факторов, создавая беспорядочное поступление его к сошниковой группе. В настоящее время имеются единичные варианты сошников, которые своими конструктивными исполнениями могут обеспечить увеличение продольной равномерности распределения семян зерновых культур [6].

С целью определения влияния конструкций патрубков сошников на продольную равномерность высева семян были проведены сравнительные исследования сошников сеялки СПУ-3Д первого и второго ряда, сошников комбинированных почвообрабатывающее-посевных агрегатов MegaSeed фирмы Rabe и MSC фирмы Kvernelend. Схемы данных сошников представлены на рис. 1.

а б в г Рис. 1. Схема сошников: а — 1-го ряда сеялки СПУ-3Д; б — 2-го рядка сеялки СПУ-3Д; в — агрегата MegaSeed; г — агрегата MSC; 1 — патрубки; 2 — мундштук

Методы исследования. Согласно ГОСТ 31 345–2007 «Сеялки тракторные. Методы испытаний», оценку распределения зерновых культур вдоль рядка предусматривается производить на стенде. Устойчивость высева необходимо оценивать при учетной длине ленты не менее 2,5 м и при числе повторностей не менее трех. Для проведения экспериментальных исследований по определению закономерности распределения семян вдоль рядка была применена лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 2. Установка состоит из двух основных составляющих: ленточного транспортера и высевающей системы сеялки СПУ-3. Рабочие элементы смонтированы на раме 1 установки. Транспортер включает бесконечную прорезиненную ленту 2, ведущий 3 и ведомый 4 шкивы и поддерживающие ролики 5. Привод ленты осуществляется от электродвигателя 6 через клиноременные передачи и многоступенчатый редуктор 7. Сошниковые патрубки 10 поочередно закреплялись на кронштейне 9 установки. Включение ленты производится поворотом рычага 8 за счет натяжения приводного ремня. По семяпроводу 11 к патрубку поступают семена от распределителя сеялки (в сошнике агрегата MSC семена после патрубка попадают в мундштук 2 (рис. 1).

Перед началом эксперимента на ленту транспортера наносили консистентную смазку для фиксации высеваемого материала на поверхности ленты в месте выпадения из патрубка и для предотвращения скатывания семян с ленты. Скорость ленты транспортера и норму высева посевного материала устанавливали с учетом движения сеялки по полю со скоростью 10 км/ч. Экспериментальные исследования проводили на высеве пшеницы. Все опыты осуществлялись в трехкратной повторности.

Высев на ленту производили пневматической сеялкой СПУ-3, высевающая система которой подобна той, что применяется в большинстве зерновых сеялок и в почвообрабатывающе-посевных агрегатах как отечественного, так и импортного производства.

Основная часть

Эксперименты производили с нормой высева 180 кг/га и осуществляли высев в течении 10 секунд для обеспечении установившегося режима работы. После этого включали привод транспортера и проводили высев на липкую ленту. После проведения высева на участке в 3,0 м прекращали подачу материала. Замеряли расстояние между семенами с помощью линейки с точностью 1 мм. Также определяли средний интервал между семенами x_ср, стандартное отклонение у и коэффициент вариации х (табл. 1) по общепринятой методике [7].

Таблица 1. Сравнительные результаты лабораторных испытаний патрубков сошников

Анализ данных, приведенных в табл. 1 показывает, что наименьшую среднюю продольную неравномерность распределения семян обеспечивает патрубок сошника комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата MegaSeed, которая составляет 96,0%, в то же время по повторностям данный показатель колеблется от 92,2 до 114%. По полученным данным можно посчитать, что среднее число семян на контрольном участке по повторностям равно 149 штук. Следовательно, неустойчивость общего высева семян по опытам колеблется в пределе от -9,4 до +11,4%, что почти в 4 раза больше допустимой нормы.

Для построения гистограммы (частотного графика) полученные в результате замеров значения расстояний между семенами сгруппировали в 14 классов с интервалом 5 мм, вычислили частоту и частость полученных интервалов (табл. 2).

Таблица 2. Частота и частность полученных интервалов между семенами

Из табл. 2 видно, что сошник агрегата MegaSeed обеспечивает лучшую равномерность распределения семян в рядке по сравнению с тремя остальными. Он распределяет 56,6% семян с расстоянием между отдельными зернами от 10 до 60 мм и лишь 3,4% - с интервалом более 60 мм. Для сошников сеялки СПУ-3Д эти показатели соответственно равны 52,9 и 6,0%, для сошников агрегата MSC — 51,6 и 5,0%. На рис. 3 изображены графики, характеризующие равномерность распределения семян в рядке по четырем исследуемым сошникам.

а б.

в г Рис. 3. Вариационные кривые распределения семян в рядке: а — сошником сеялки СПУ-3 1-го ряда, б — сошником сеялки СПУ-3 2-го ряда, в — сошником агрегата MegaSeed, г — сошником агрегата MSC

По поученным графикам видно, что большую частость появления интервалов между семенами от 0 до 5 мм обеспечивают сошники агрегатов MegaSeed и MSC, чем сошники сеялки СПУ-3Д. В остальном кривые частостей интервалов между семенами изменяются незначительно. Для всех четырех исследуемых сошников характерным является то, что большая частота интервалов находится в диапазоне от 0 до 20 мм (20 мм является тем необходимым расстоянием между семенами, которое соответствует норме высева в 180 кг/га при ширине междурядий 12,5 см). Это обусловлено тем, что при работе катушечного дозатора, обеспечивающего высев для 24 сошников, происходит пульсация посевного материала из желобков, которая не сглаживается до выхода семян с патрубков сошников.

Заключение

Результатами лабораторных испытаний установлено, что сошник комбинированного почвообрабатывающе-посевного агрегата MegaSeed, имеющий патрубок в виде прямолинейной трубы круглого сечения, обеспечивает лучшую продольную равномерность распределения семян по длине рядка по сравнению с тремя остальными испытываемыми сошниками, имеющими в конструкции патрубка загибы. Среднее значение коэффициента вариации для сошника данного агрегата составляет 96%, причем в интервале от 10 до 60 мм распределено 56,6% семян. Имеется необходимость в дальнейшем изучении факторов, влияющих на продольную равномерность распределения семян, и поиске способов ее увеличения.

• 1. Государственная программа устойчивого развития села на 2011;2015 гг. — Минск, 2011 — 99 с.
• 2. Точный посев зерновых и пропашных культур: сб. научн. тр./ ВИСХОМ; редкол.: Е. А. Беляев (гл.ред.) [и др.] - М., 1984. — 106 с.
• 3. Лепешкин, Н. Д. Обоснование рациональной системы высева зерновых пневматических сеялок / Н. Д. Лепешкин, А. Н. Юрин, Ю. Л. Салапура // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межведомственный тематический сборник / НАН Беларуси. — Минск, 2009. — Вып. 43, т.1. — С. 110−117.
• 4. Семенов, А. Н. Зерновые сеялки / А. Н. Семенов. — М.-Киев: Изд-во машиностроительной литературы, 1959. — 318 с.
• 5. Салапура, Ю. Л. Экспериментальное исследование элементов пневматической системы высева / Ю. Л. Салапура // Механизация и электрификация сельского хозяйства: межведомственный тематический сборник / Национальная академия наук Беларуси, Республиканское унитарное научно-исследовательское предприятие «Институт механизации сельского хозяйства НАН Беларуси». — Минск, 2008. — Вып. 42. — С. 75−81.
• 6. Сеялка зернотравяная с поливом: пат. 7069 Респ. Беларусь, МПК (2009) А 01 С 7/00 / А. В. Клочков, А. С. Анищенко; заявитель УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия». — № u20100404 заявл. 10.04.23; опубл. 11.02.28 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. — 2011. — № 1. — С. 159−160.
• 7. Лурье, А. Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов / А. Б. Лурье — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1981. — 382 с.