WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

Бажев Олег Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОШНИКОВОЙ ГРУППЫ

ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ РАВНОМЕРНОЙ ЗАДЕЛКИ СЕМЯН

НА ЗАДАННУЮ ГЛУБИНУ ПРИ ПОСЕВЕ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск 2008

Работа выполнена на кафедре «Тракторы и автомобили, сельскохозяйственные машины, механизация животноводства и ремонт машин» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Омский государственный аграрный университет»

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Шевченко Анатолий Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Докин Борис Дмитриевич,

кандидат технических наук, доцент

Воробьев Виталий Иванович

Ведущая организация – ФГУ Сибирская машиноиспытательная станция

Защита диссертации состоится « » 2008 года в____часов на заседании диссертационного совета ДМ.006.059.01. при Государственном научном учреждении Сибирском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства СО РАСХН по адресу: 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск -1, а/я 460, ГНУ СибИМЭ.

Отзывы на автореферат просим направлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « » 2008 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета В.С. Нестяк

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Концепция национального проекта «Развитие Агропромышленного комплекса» направлена на ускоренное развитие животноводства. Актуальность проблемы определяется вкладом животноводства в общий объем сельхозпроизводства по обеспечению населения мясомолочными продуктами. Для дальнейшего развития животноводства подтаежной зоны Западной Сибири первостепенное значение имеет создание прочной кормовой базы. Решающее значение в ликвидации дефицита белковых веществ имеют многолетние травы, доля которых в виде чистых и смешанных посевов должна составлять 70 %. Однако увеличение посевных площадей сдерживается нехваткой семян. Одним из критериев качества при посеве, влияющих на продуктивность, является равномерность распределения семян по глубине. Несмотря на необходимость равномерной заделки семян на минимальную глубину, рабочие органы посевных машин к настоящему времени не получили широкого распространения из-за ряда недостатков: неравномерность распределения семян по глубине и отсутствие на сеялках регулируемых рабочих органов. Поэтому направление исследований, по обоснованию параметров сошниковой группы, которая позволит более равномерно распределять семена по глубине заделки в почву при посеве селекционными пневматическими сеялками, является актуальным.

Актуальность выбора направления подтверждается программой НИР ФГОУ ВПО ОмГАУ на 2004-2008 гг. в рамках государственной темы № 01.2.00.102130 «Совершенствование технологических процессов зональных сельхозмашин, повышение их агроэкологической эффективности».

Цель исследований Повышение качества посева семян многолетних трав за счет равномерного распределения по глубине заделки их в почву.

Объект исследования Процесс рядового посева семян многолетних трав пневматической селекционной сеялкой ССНП-16 с экспериментальной сошниковой группой.

Предмет исследования Закономерности, влияющие на равномерность заделки семян по заданной глубине в технологическом процессе взаимодействия элементов сошниковой группы с почвой.

Научная новизна Разработана конструктивно-технологическая схема качественного посева семян многолетних трав на заданную глубину.  Определены закономерности, позволяющие  установить взаимосвязи и характер взаимодействия образуемого слоя дневной поверхности почвы с рабочими элементами сошниковой группы. Разработана программа для ЭВМ, позволяющая определять рациональные значения элементов сошниковой группы. Обоснованы методика и результаты исследования по изысканию параметров сошниковой группы, позволяющие проводить оптимизацию, реализуя их рациональные значения. Новизна технических решений подтверждена двумя Роспатентами.

На защиту выносятся:

- конструктивно-технологическая схема сошниковой группы;

- закономерности взаимодействия рабочего органа с почвой;

- методика и результаты экспериментальных исследований.

Практическая значимость. Применение устройства обеспечивает:

- равномерное распределение семян на заданную глубину;

- снижение расхода семян при посеве на 0.3 млн. зёрен / га;

- повышение урожайности семян многолетних трав на 18-25%;

- величина возможного экономического эффекта из расчета на одну сеялку

составляет 72 тысяч рублей за сезон по ценам 2008 года;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке учебно-методических пособий, а также проектно-конструкторскими организациями при разработке новых рабочих органов посевных машин.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях ОмГАУ, СибНИИСХ г. Омск (2006, 2007 г.), на Международной научно-практической конференции молодых ученых СО РАСХН «Молодые ученые – аграрной науке» (г. Омск, 4-5 июля 2007 г), на Международной научно-практической конференции (г. Иркутск, 17 апреля 2008 г).

Материалы диссертационной работы рассмотрены на расширенном заседании научно-методической секции ученого совета ГНУ СибИМЭ 15.11.07г.

Реализация результатов исследований. Переоборудованная сеялка ССНП - 16 с экспериментальными сошниками в 2006 гуду прошла приемочные испытания в отделе Cеверного земледелия Сибирского Научно-исследовательского института сельского хозяйства. На полях ОПХ им. Фрунзе СибНИИСХ используется переоборудованная сеялка, с помощью которой засевается до 5 га ежегодно.

Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь научных статей, в том числе статья в изданиях ВАК. Получено два патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав, Выводов, Списка использованной литературы и Приложений.

Содержание работы изложено на 148 страницах, включает 12 таблиц, 56 рисунков и 11 приложений на 21 странице.

Список использованной литературы включает 135 наименований, в том числе 6 источников на иностранном языке.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, кратко изложены научные положения, выносимые на защиту и их позиции.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрены основные агротехнические требования к заделке семян в почву сошниками сеялок, дан анализ конструкции различных типов сошников, проанализированы способы посева. Проведен анализ современных и перспективных технических решений по посеву семян мелкосеменных культур. На основании проведённой работы сделан вывод, что в условиях северной зоны Западной Сибири при посеве многолетних трав на семена оптимальным является ранневесенний посев широкорядным способом. В своих исследованиях И.Т. Ковриков, Г.М. Бузенков, Е.П. Огрызков, Б.Д. Докин, В.А. Домрачев, В.С. Нестяк, А.А.Кем, В.И.Воробьев, В.П.Косьяненко, В.И. Лынов, А.П. Шевченко и другие доказали, что соблюдение обоснованной глубины, при проведении посева, дает прибавку урожая от 10 до 26,5 % за счет улучшения условий развития растений.

На основе анализа материалов научных источников сформулирована рабочая гипотеза. Равномерности распределения семян на заданную глубину можно достичь, за счет фиксированного положения по высоте почвообрабатывающего, посевного и прикатывающего органов сошниковой группы относительно друг друга.

Для реализации поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

1. Уточнить физико-механические свойства серых лесных почв в подтаежной зоне Омской области.

2. Разработать конструктивно-технологическую схему, обеспечивающую равномерность заделки семян по глубине.

3. Обосновать основные параметры сошниковой группы и оценить качество ее работы в полевых условиях.

4. Оценить экономическую эффективность применения серийной сеялки ССНП-16 с предложенной сошниковой группой.

Во второй главе «Теоретическое обоснование параметров сошниковой группы» разработана конструктивно-технологическая схема сошниковой группы (рисунок 1). Обоснование рациональных параметров которой основано на анализе уравнений движения частицы почвы по рабочим поверхностям элементов сошниковой группы, в основу которых положена теория В.П. Горячкина и его последователей.

На основе закономерностей взаимодействия образуемого слоя дневной поверхности почвы с элементами сошниковой группы, определялись ее рациональные параметры: Lл - длина и - ширина лапы-бритвы, - угол наклона боковых пластин семяпровода, - расстояние от торца лапа бритвы до оси катка, - диаметр и - ширина катка.

Рисунок 1 – Конструктивно-технологическая схема. Условные обозначения: h – глубина заделки семян; 1 – лапа-бритва; 2 – киль в сечении; 3 – боковые пластины сошниковой воронки; 4 – каток; 5– семена.

Рабочий процесс начинает лапы-бритва. Взаимодействие лапы с частицей почвы показано на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема взаимодействия лапы-бритвы с частицей почвы

Положение частицы определяем системой уравнений:

, (1)

где N - реакция опоры, Н; G – вес частицы, Н; М – момент, действующий на частицу со стороны соседних частиц, Н м; Vх – скорость частицы, м/с;

Fтр – сила трения, Н; Fdх – движущая сила; R – радиус частицы почвы, м.

Определяем движущую силу, учитывая n-ное количество частиц:

(2)

Допуская, что вектор скорости Vx равен скорости сеялки, получим зависимость силы от скорости. Движущая сила выразится как импульс силы, а приращение скорости примет значение

, (3)

где Сх1 - коэффициент учитывающий состояние почвы – влажность;

d t- приращение времени; dVх- приращение скорости; Lл - длина лапы-бритвы. Из математической модели (3) определим длину лапы-бритвы.

Время прохождения частицы до торца лапы - tk определим из квадратного уравнения устанавливающего зависимости времени перемещения частицы от скорости Vx = Vcosа и пути Lx.

(4)

Определяем hпт – высоту слоя почвы на торце лапы, м. Допуская, что

объем почвы Q1 на кромке лезвия равен объему Q2 на торце лапы из равенства

(5)

определяем (6)

где hпт – высота слоя почвы на торце лапы, м;

hmp – высота слоя на поверхности лапы, м;

Vх, V'x – скорость частицы на поверхности и торце лапы, м/с.

Полученное значение высоты слоя почвы hnm, с учетом приращения скорости исключает сгруживание, что влияет на размеры сечение холма почвы. Частицы взаимодействуют с килем сошника, изменяя траекторию движения от торца лапы-бритвы до поверхности катка. На величину расстояния от торца лапы-бритвы до оси катка будет влиять движущая сила, которой обладает частица почвы.

Схема взаимодействия (а) и график (б) приведены на рисунке 3.

Принимаем, что скорость движения потоков одинакова. Руководствуясь рисунком 3, определим составляющие скорости Vx и Vy. Vx = V0 /cosu, V'y = V0 tgu.

а б

Рисунок 3 - Схема (а) и график (б) взаимодействия частицы почвы с килем

Киль сошника делит поток частиц на два потока. Скорость потока в промежутке импульса принимает постоянное значение. Потоки почвы огибают киль сошника и взаимодействуют с боковыми пластинами семяноправителя которые, присыпая упавшие семена, образуют над ними холм из частиц почвы.

Проинтегрируем полученную зависимость Vх dt по dtk

(7)

На этом расстоянии сила Fд движущая частицу, изменит направление и будет действовать по оси X как импульс под углом, равным углу наклона боковых пластин.

Схема взаимодействия (а) и график (б) приведены на рисунке 4.

S=V(t)

0 1,5 1,7 1,9 2,1 V.м/с

V.м/с

а б

Рисунок 4 – Схема (а) и график (б) взаимодействия частицы

с боковой пластиной

В результате дальнейших преобразований определим угол наклона боковых пластин и выразим математически силу, движущую частицу.

(8)

где k – коэффициент восстановления скорости частицы после удара;

g – ускорение силы тяжести, м/сек2;

= – соответствуют углу естественного откоса почвы, град;

и - принятое упрощение.

Под действием этой силы частицы образуют холм. Диаметр катка определим в зависимости от размера холма. Размеры холма получим, рассматривая процесс его прикатывания под действием касательных напряжений. Каток катится без проскальзывания, волочения и пробуксовки, действуя на холм силой инерции произвольной точки М по классической формуле. Величина силы зависит от изменения скорости произвольной точки М в соответствии с рисунком 5.

М V, м/сек 2

2 1,9

1,7 1 3

1,5 1

1,3

1,1

1

0 1 2 3 4 Р(пол)

а) а б

Рисунок 5 – Схема (а) и график (б) изменение скорости произвольной точки М

Определяем ускорение. Разрушение катком, образованного из частиц почвы холма, будет происходить в направлении действия касательных напряжений. Схема (а) и график (б) действия касательных напряжений приведены на рисунке 6.

, H

Fd

min max

0 S см2

а б

Рисунок 6 – Схема (а) и график (б) действия касательных напряжений

Выразим перемещение точки М системой линейных уравнений. Допустим, что величины системы трех линейных уравнений есть коэффициенты при известных членах. Составим из коэффициентов определитель третьего порядка.

(9)

Решив матрицу, определим касательные напряжения, и взаимозависимость их с движущей силой и площадью сечения холма почвы.

При - происходит прикатывание. При - наблюдается

сгруживание и вдавливание. Ширину катка определяем с учетом угла скалывания, коэффициента трения и плотности прикатанного слоя почвы.

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.