CC BY
13
2. Bespalova, O. N. Sovershenstvovanie tehnologii i sredstv mehanizacii poseva semyan arbuza punktirno-gnezdovym sposobom [Tekst]: avtoref. dis. kand. tehn. nauk / O. N. Bespalova. -Volgograd, 2015. - 19 s.
3. Zhdanov, Yu. M. Tehnologii i sredstva mehanizacii agrolesomeliorativnyh rabot [Tekst] / Yu. M. Zhdanov I. M. Bartenev. - Volgograd: VNIALMI, 2011. - 192 s.
4. Kulik, K. N. Polezaschitnoe lesorazvedenie: znachenie, sostoyanie, puti vyhoda iz krizisa [Tekst] / K. N. Kulik, A. S. Manaenkov, A. Yu. Rakov // Vestnik Rossijskoj akademii sel'skohozyajst-vennyh nauk. - 2012. - №1. - S. 24-27.
5. Leonov, B. I. Fiziko-himicheskie aspekty biologicheskogo dejstviya jelektrohimicheski aktiviro-vannoj vody [Tekst] / B. I. Leonov, V. I. Priluckij, V. M. Bahir. - M.: VNIIIMT, 1999. -244 s.; il.20.
6. Motorin, V. A. Razrabotka i obosnovanie parametrov tehnologii i tehnicheskih sredstv poseva proraschennyh semyan tykvy [Tekst]: avtoreferat dis. ... kandidata tehnicheskih nauk : 05.20.01 / V. A. Motorin. - Volgograd, 2013. - 22 s.
7. Novosel'cev, A. I. Spravochnik po lesnym pitomnikam [Tekst] / A. I. Novosel'cev, N. A. Smirnov. - M.: Lesn. prom-st', 1983. - 280 s., il.
8. Tehnologiya ispol'zovaniya orositel'noj vody s izmenjonnym redoks-potencialom [Tekst]: monografiya / N. N. Dubenok, S. Ya. Semenenko, E. I. Chushkina, M. N. Lytov, A. N. Chushkin. -Volgograd: OOO "SFERA", 2016. - 228 s.
9. Ustanovka dlya jelektrohimicheskoj aktivacii vody [Tekst] : patent № 2573004 Rossijskaya Federaciya, MPK C02F 1/46. / A. L. Konyushkov, S. Ya. Semenenko, A. N. Lagutin, E. I. Chushkina, M. N. Kuznecova // Izobreteniya. Poleznye modeli. -2016. - №2.
10. Ustrojstvo dlya jelektroaktivacii vody [Tekst] : patent № 2628782 Rossijskaya Federaciya, MPK C02F 1/46. / S. Ya. Semenenko, R. M. Bessarabov, V. G. Abezin, N. N. Dubenok, S. M. Grigo-rov, M. V. Mazepa, A. N. Chushkin // Izobreteniya. Poleznye modeli. -2016. - №34.
11. Jelektrohimicheskaya aktivaciya: istoriya, sostoyanie, perspektivy [Tekst] / Pod red. d. t. n., prof. Bahira V. M. - M.: AMTN RF, VNIIIMT, 1999. - 256 s. : il.
12. Thomas, E. Die Planung von Grassversuchen (Produktionsexperimenten) mit Hilfe des Modul-Konplxes FEVE / E. Thomas, M. Schrunpf // Feldvesuchswesen. 1989. - T.6. - №2. - S. 83-89.
E-mail: [email protected]
УДК. 631. 331
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ПОЧВОЗАЩИТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОСЕВА СЕМЯН ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР В ОСТРОЗАСУШЛИВЫХ ЗОНАХ ЮФО
RESOURCE-SAVING SOIL-PROTECTIVE TECHNOLOGY OF SHORT CROPS SOWING SEEDS
IN THE SEVERELY DRY ZONES OF THE SOWTH FEDERAL AREA
А.Н. Цепляев1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.В. Харлашин1, кандидат технических наук, доцент В.А. Цепляев1,2, кандидат технических наук, первый заместитель председателя
1 1 12 A.N. Tseplyaev , A.V. Kharlashin , V.A. Tseplyaev '
1Волгоградский государственный аграрный университет
2Комитет сельского хозяйства Волгоградской области, г. Волгоград
1 Volgograd State Agrarian University 2Committee ofAgriculture of the Volgograd Region, Volgograd
При возделывании пропашных культур (кукуруза, подсолнечник, бахчевые) хозяйства сталкиваются с серьёзной проблемой - изреженные всходы после посева, особенно в засушливые годы. В основном это происходит из-за несовершенства самой технологии посева, что в итоге приводит к нерациональному использованию площади поля, снижению урожайности и рентабельности производства культуры. Несмотря на то что в хозяйствах стремятся повысить полевую всхожесть пропашных культур за счет применения высококачественных, подготовленных к посеву и обрабо-
танных специальными препаратами семян с соблюдением оптимальных сроков посева или используют гнездовой и пунктирно-гнездовой способы посева, данные мероприятия не приводят к желаемым результатам, так как повышается себестоимость продукции. Посев пропашных культур проросшими семенами с соблюдением агротехнических требований позволит обеспечить получение дружных, ранних и равномерно распределённых по длине рядка всходов, существенно сократить (до 15.. .18 дней) вегетационный период и, соответственно, получить раннее созревание урожая. Преимущество предлагаемой нами технологии заключается в том, что проросшие семена являются индикатором того, что посевной материал обладает довольно высокой всхожестью и если механизировать процесс посева проросшими семенами, то можно добиться результатов, указанных ранее. Но использовать существующие сеялки для предложенной нами технологии невозможно, так как их рабочие органы будут повреждать большое количество ростков.
When cultivating tilled crops (corn, sunflower, melons), the farms face a serious problem - the sprouting of seedlings after sowing, especially in dry years. This is mainly due to the imperfection of the technology of sowing, which ultimately leads to irrational use of the field area, a decrease in yield and profitability of crop production. In spite of the fact that the farms are trying to increase the field germination of row crops by applying high quality seeds prepared for sowing and treated with special preparations with the optimal seeding time or using cluster and nesting methods of sowing, these measures do not lead to the desired results, so as the cost of production is increased. The sowing of row crops with sprouted seeds with observance of agro-technical requirements will ensure the receipt of amicable, early and evenly spaced rows of shoots, substantially reduce (up to 15 ... 18 days) the vegetation period and, accordingly, receive an early maturation of the crop. The advantage of our technology is that the germinated seeds are an indicator that the seed material has a relatively high germination capacity and if the seeding process is mechanized by sprouted seeds, then the results indicated above can be achieved. But the use of existing seeders for our proposed technology is impossible, since their working organs will damage a large number of germs.
Ключевые слова: посевная секция, высевающий аппарат, сошник, диск, проросшие семена, урожайность.
Key words: sowing section, sowing apparatus, vomer, disc, sprouted seeds, yield.
Введение. На качество технологического процесса посева проросшими семенами будут оказывать влияние все рабочие органы посевного агрегата: механизмы сошниковой группы, высевающий аппарат и семяпровод.
От работы высевающего аппарата во многом зависит качество работы сеялки в целом, так как он, взаимодействуя с посевным материалом, производит штучный или групповой отбор семян из общей массы через определённые промежутки времени.
Материалы и методы. Ранее нами осуществлялась разработка конструкции и проводились исследования по обоснованию оптимальных параметров высевающего аппарата ложечного типа для высева проросших семян пропашных культур, который показал хорошие результаты при работе в составе сеялки на производственных испытаниях. При проведении полевых опытов мы пришли к выводу, что качественный посев проросшими семенами с соблюдением агротехнических требований возможен только при правильной совместной работе всех рабочих органов сеялки. Было замечено, что механизмы сошниковой группы не обеспечивали укладку проросших семян во влажную почву, и это приводило к резкому снижению полевой всхожести. К тому же выброс семян из ячеек на разработанном нами высевающем аппарате происходил с большой скоростью, что приводило к удару их о стенки уловителя и, соответственно, к отрыву ростков, что снижало полевую всхожесть [3, 5, 7].
Результаты и обсуждение. Схема посевной секции, устанавливаемой на сеялку, показана на рисунке 1. Она состоит из высевающего аппарата 4, семяпровода 12, сошника 6, риджеров 7, диска 9, регулируемой тяги 11, уплотнителя 13, загортачей 14, при-
катывающего катка 15 и шлейфа 16 (рисунок 1). Диск 9 выполнен без заточки кромки, имеет толщину 6-8 мм и закреплен на поводке 10 впереди риджеров. Риджеры 7 расположены под острым углом к направлению движения впереди сошника по обе его стороны, выполнены в виде пластин и закреплены на поводках 8, причем последние соединены регулируемой тягой 11 с поводком диска 10.
Рисунок 1 - Схема посевной секции сеялки: 1 - кронштейн; 2 - дополнительный кронштейн; 3 - параллелограммный механизм; 4 -приводной вал; 5 - высевающий аппарат; 6 - сошник;
7 - риджеры; 8 - поводок риджера; 9 - диск; 10 - поводок диска;
11 - регулируемая тяга; 12 - семяпровод; 13 - уплотнитель; 14 - загортачи;
15 - прикатывающий каток; 16 - шлейф
На рисунке 2 показана схема высевающего аппарата, позволяющего производить посев пропашных культур поросшими семенами и обеспечивающего выброс семени из ячейки без удара о рабочие поверхности. Высевающий аппарат состоит из корпуса 1, к нижней части которого закреплен семенной ящик 2. Внутри семенного ящика 2 расположен диск 3, к которому жестко прикреплены державки 4, с установленными на конце ложечками 5 имеющими форму и размеры высеваемых семян. Ложечка 5 по центру имеет отверстие. Диск 3 установлен на валу 6 посредством ступицы 7 и опирается на подшипниковые узлы, расположенные на корпусе 1. На конце вала 6 находится приводная звёздочка. На корпусе 1 установлен уловитель 8 посредством удерживающих планок 9, в нижней части которого находится высевное окно. Внутри уловителя 8 в его средней части находится щёточный барабан с приводом от вала 6.
Работает секция следующим образом. Перед посевом заблаговременно с учётом погодных условий семена пропашных культур замачивают и проращивают в помещении при оптимальной температуре, чтобы в день посева длина ростков не превышала 10 мм. В семенные ящики каждого высевающего аппарата 5 засыпают проросшие семена и заливают их водой (рисунок 1). Сошники 8 устанавливают на заданную глубину заделки семян, чтобы последние попадали во влажную почву. С помощью регулировочной тяги 11 устанавливают величину счищаемого верхнего сухого слоя почвы.
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 2 (50} 2018
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
3
9
Рисунок 2 - Высевающий аппарат: 1 - корпус; 2 - семенной ящик; 3 - диск; 4 - державка; 5 - ложечка;
6 - вал; 7 - ступица; 8 - уловитель; 9 - удерживающая планка;
10 - щёточный барабан
При посеве от опорных колёс сеялки через привод вращение передаётся на диск 3 и ложечки 5 движутся вместе с ним через водно-семенную смесь по окружности. Каждая ложечка, вращаясь вместе с диском, отбирает из семенного ящика по одному семени и транспортирует его к уловителю 8. Проходя через уловитель, на ложечку с семенем воздействует вращающийся щёточный барабан 10. В результате семя сбрасывается в высевное окно уловителя.
Далее семя падает в семяпровод 12 (рисунок 1) и направляется к сошнику 6. Ри-джеры 7, двигаясь впереди сошника, счищают верхний сухой слой почвы, установленный регулировочной тягой 11. Диск 9, расположенный впереди риджеров 7, перекатывается по поверхности поля - по сухому слою, за счет собственного веса и веса поводка погружается в него и незаточенной кромкой упирается во влажный слой из-за его
большей плотности по сравнению с сухим. Таким образом, диск, перекатываясь по поверхности поля, как бы следит за уровнем начала расположения влажного слоя почвы под сухим. Ввиду изменения глубины расположения влажного слоя почвы по длине гона диск 9 будет изменять свое положение («утопать» или «всплывать»), поводок 10 будет поворачиваться, и, соответственно, через регулировочную тягу 11 это перемещение будет передаваться поводку 8 с риджерами 7. Тем самым будет происходить коррекция положения риджеров 7 по высоте и перед сошником будет счищаться только сухой слой почвы.
Сошник 6 проделывает бороздку гарантированно во влажной почве, семя из семяпровода направляется на дно бороздки, после чего ее стенки частично осыпаются, и к тому же ещё влажная почва с боков рядка перемещается к середине принудительно уплотнителем 13 и образуется над семенем уплотненный влажный слой (рисунок 1). В последующем загортачами 14 рядок присыпается почвой до достижения заданной глубины заделки семян, прикатывающим колесом 15 зона рядка уплотняется - образуется уплотненный слой, шлейфом 16 мульчируется и образуется мульчирующий слой.
Исходя их заданного шага посева необходимо определить общее количество ложечек на диске и передаточное отношение между приводным колесом и диском.
На рисунке 3 показана схема работы высевающего аппарата в составе сеялки для посева проросших семян. При движении сеялки со скоростью и по полю высевающий аппарат, вращаясь с угловой скоростью т, должен выбрасывать в высевное окно семена через одинаковые промежутки времени.
о
со ! (О II
777-777-777-777-
Рисунок 3 - Схема работы высевающего аппарата
В момент времени *0 - положение сеялки I (рисунок 3) высевающий аппарат выбрасывает семя, через время * сеялка проходит путь а, соответствующий шагу посева (положение II), а диск поворачивается на угол в, выбрасывая следующее семя в высевное окно. Время * определим по формуле:
а /14
* = -. (1) V
Угол поворота диска за время прохождения сеялкой пути а (в радианах):
а ' а ...
р = а)' * =-. (2)
V
\г о л'п
Угол р - в градусах, учитывая, что а = ^ :
Р = —, (3)
V
где п - частота вращения диска.
ИЗВЕСТИЯ
№ 2 (50) 2018
Учитывая, что выброс семян должен быть через одинаковые промежутки времени, ложечки на диске должны располагаться равномерно и их количество определится по формуле:
2 = 360 = 60.,. (4)
33 п ■ а
Так как привод высевающего аппарата осуществляется от опорного колеса сеялки, то теоретический шаг посева можно определить по формуле:
(5)
а =
7
где Бк - диаметр приводного колеса сеялки, м; 1 - передаточное отношение между колесом и диском, 7 - количество ложечек на высевающем диске.
Отсюда определим передаточное отношение привода:
• а. 7
1 = —^т. (6)
ж■ Бк
Для того чтобы семена западали в ложечки, их форма и размеры должны соответствовать параметрам семян пропашных культур, большинство которых по форме представляют собой эллипсоид и имеют 2 размера: длину - L(; и диаметр - ас. Чтобы запавшие семена не выпадали из ячеек ложечек, на них предусмотрены водовыпускные отверстия, диаметр которых необходимо определить.
В момент захвата семени ложечкой возможен случай, когда оно начнёт выпадать и разворачиваться относительно центра последней. При этом условии семя не будет захвачено, а ложечка останется незаполненной.
На рисунке 4 представлена схема, на которой показан момент захвата семени ложечкой, и оно стремится из неё выпасть, поворачиваясь относительно точки О.
У
N шх 2тсох
тсо (Я+г)
Рисунок 4 - Схема сил, действующих на семя в момент начала выпадения
из ложечки
ИЗВЕСТИЯ'
№ 2 (50) 2018
Тогда можно рассматривать систему сил, действующую на семя: mg - сила тяжести семени; та2 -(Я + г) - центробежная сила инерции; 2та х - сила Кориолиса; Тв -сила сопротивления воды; N - нормальная сила, действующая на семя со стороны ложечки; тх - тангенциальная сила инерции; F - сила трения семени о ложечку, равная ¥ = /с - N [1, 4], где /с - коэффициент трения движения семени о поверхность ложечки (рисунок 4).
Спроектируем все силы, действующие на семя на соответствующие оси, и получим систему двух уравнений:
^X = 0, т х + N - Тв + 2тах = 0,
YJY = 0, ¥ - mg - та2 - (я + г) = 0.
(7)
(8)
где: т - масса семени, кг; Я - радиус диска, м; г - величина большой полуоси ложечки, м; ш -угловая скорость вращения диска, с-1.
Получим дифференциальное уравнение движения семени в случае его выпаде-
ния из ложечки:
(
х + х
2а ,
--к
1С
= -£-а2 1С
Я + г
~77
(9)
Решив уравнение 1, получим уравнение, позволяющее определить скорость относительного движения семени при начале выпадения его из ложечки [7, 8].
х — и —
1с
+ а
Я + г
7/7
£
В
Г
- е-В'
+ а
Я + г
7/7
В
(10)
где В - постоянный коэффициент В =
2а --к
.
\
, к - коэффициент сопротивления воды. Для
„-вг -I
практических расчетов можно определить время г, если учесть, что е = 1.
Однако необходимо свести задачу к тому, чтобы исключить выпадение семени из ложечки, а значит, нужна дополнительная сила, исключающая его поворот. Для этого нужно, в крайнем случае, чтобы относительная скорость, с которой семя выпадает из ложечки, равнялась скорости, с которой семя подтягивается к отверстию за счёт потока воды [2, 6, 9, 10]. Соответственно, для обеспечения заданного расхода воды через отверстие определили его радиус:
г V2
г0 =
Л
(а2 1
^ (3г - ас) - 4 Ьса]
V 3 4 J
к
£ + а Я + г £ + а2 Я + г Л
—+ а —:— --+ а -
е ~ Вг + /с /с
/с
В
В
(11)
vv JJ
где ас - диаметр семени, м; Ьс - длина семени, м; к'с - коэффициент обратный времени, за которое через отверстие в ложечке протекает заданный объём воды для удержания семени, с-1.
Заключение. Теоретическими исследованиями определены количество ложечек на диске, передаточное отношение привода сеялки. Получено уравнение радиуса отверстия ложечки, рассматривая которое, мы делаем вывод о том, что он зависит от размеров семян и их фрикционных свойств, размеров самой ложечки, угловой скорости вращения диска и применительно к семенам пропашных культур составляет 2,5.. .3 мм.
Библиографический список
1. Бать, М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах. В 2 т. [Текст]/ М.И. Бать, Г.Ю. Джакелидзе, А.С. Кельзон. - М.: «Наука», 1984. - Т. 2. - 502 с.
2. Башта, Т.М. Гидравлика гидромашины и гидроприводы [Текст]/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.
3. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных [Текст] / Г.В. Веденяпин. - М.: Колос, 1973. - 196 с.
4. Воронков, И.М. Курс теоретической механики [Текст]/ И.М. Воронков. - М.: «Наука», 1966. - 596 с.
5. Кукта, Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин [Текст]/ Г.М. Кукта. -М.: Машиностроение, 1964. - 284 с.
6. Угинчус, А.А. Гидравлика и гидравлические машины [Текст]/ А.А. Угинчус. - М.-Л: Государственное энергетическое издательство, 1953. - 359 с.
7. Харлашин, А.В. Разработка и обоснование параметров дисково-ложечного высевающего аппарата для посева проросших семян бахчевых культур [Текст] : дисс. канд. техн. наук. -Волгоград, 2010. - 158 с.
8. Цепляев, А.Н. Теоретические исследования по определению кинематических параметров ложечки дисково-ложечного высевающего аппарата [Текст]/ А.Н. Цепляев, А.В. Харлашин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2010. - №2(18). - С. 148-155.
9. Чугаев, Р.Р. Гидравлика [Текст]/ Р.Р. Чугаев. - Л.: Энергия, 1970. - 552 с.
10. Штеренлихт, Д.В. Гидравлика [Текст]/ Д.В. Штеренлихт. - М.: КолосС, 2008. - 656 с.
Reference
1. Bat', M. I. Teoreticheskaya mehanika v primerah i zadachah. V 2 t. [Tekst]/ M. I. Bat', G. Yu. Dzhakelidze, A. S. Kel'zon. - M.: "Nauka", 1984. - T. 2. - 502 s.
2. Bashta, T. M. Gidravlika gidromashiny i gidroprivody [Tekst]/ T. M. Bashta, S. S. Rudnev, B. B. Nekrasov. - M.: Mashinostroenie, 1982. - 423 s.
3. Vedenyapin, G. V. Obschaya metodika jeksperimental'nogo issledovaniya i obrabotki opy-tnyh dannyh [Tekst] / G. V. Vedenyapin. - M.: Kolos, 1973. - 196 s.
4. Voronkov, I. M. Kurs teoreticheskoj mehaniki [Tekst]/ I. M. Voronkov. - M.: "Nauka", 1966. - 596 s.
5. Kukta, G. M. Ispytaniya sel'skohozyajstvennyh mashin [Tekst]/ G. M. Kukta. - M.: Mashinostroenie, 1964. - 284 s.
6. Uginchus, A. A. Gidravlika i gidravlicheskie mashiny [Tekst]/ A. A. Uginchus. - M. -- L: Gosudarstvennoe jenergeticheskoe izdatel'stvo, 1953. - 359 s.
7. Harlashin, A. V. Razrabotka i obosnovanie parametrov diskovo-lozhechnogo vysevay-uschego apparata dlya poseva prorosshih semyan bahchevyh kul'tur [Tekst] : diss. kand. tehn. nauk. -Volgograd, 2010. - 158 s.
8. Ceplyaev, A. N. Teoreticheskie issledovaniya po opredeleniyu kinematicheskih parametrov lozhechki diskovo-lozhechnogo vysevayuschego apparata [Tekst]/ A. N. Ceplyaev, A. V. Harlashin // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obra-zovanie. - 2010. - №2(18). - S. 148-155.
9. Chugaev, R. R. Gidravlika [Tekst]/ R. R. Chugaev. - L.: Jenergiya, 1970. - 552 s.
10. Shterenliht, D. V. Gidravlika [Tekst]/ D. V. Shterenliht. - M.: KolosS, 2008. - 656 s.
E-mail: [email protected]
