Обоснование конструктивно-технологических параметров сферического дискового сошника зерновой сеялки для посева в почву повышенной влажности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Большаков Евгений Владимирович

• Большаков Евгений Владимирович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Большаков Евгений Владимирович

Введение

Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1. Анализ существующих и перспективных технологий

посева зерновых культур

1.2. Обоснование целесообразности посева зерновых культур

в почву повышенной влажности

1.3. Анализ теоретических исследований взаимодействия дискового рабочего органа с почвой

1.4. Основные характеристики современных зерновых сеялок, анализ и классификация сошниковых рабочих органов

1.5. Физико-механические свойства почвы повышенной влажности, влияющие на посев зерновых культур

1.6. Цель и задачи исследования

1.7. Выводы по главе

Глава 2. Теоретическое обоснование конструктивных и

технологических параметров бороздообразующего

сферического дискового рабочего органа для посева в

почву повышенной влажности

2.1. Тяговое сопротивление сферического дискового сошника

2.2. Математическая модель бороздообразующего сферического дискового рабочего органа сошника

2.3. Кинематические зависимости поверхности сферического

диска

2.4. Обоснование динамических параметров бороздообразующего рабочего органа

2.4.1. Теоретическое обоснование параметров почвенного сегмента в результате взаимодействия

бороздообразующего рабочего органа с почвой

2.4.2. Определение силы сжатия почвенного пласта и тягового

усилия сферического дискового рабочего органа

2.5. Обоснование параметров установки семянаправителя

2.6. Выводы по главе

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа экспериментальных исследований

3.2. Методика экспериментальных исследований

3.2.1. Выбор факторов и обоснование уровней их варьирования

3.2.2. Априорное ранжирование факторов

3.2.3. Факторы и параметр оптимизации

3.3. Описание лабораторно-полевого почвенного канала с экспериментальной установкой рабочих органов

3.4. Подготовка и проведение лабораторно-полевого эксперимента

3.4.1. Методика определения влажности и увлажнения почвы в экспериментальных исследованиях

3.4.2. Методика формирования почвы определенной твердости

и методика определения твердости

3.4.3. Методика определения липкости почвы

3.5. Описание лабораторно-полевой экспериментальной установки

3.6. Описание опытного образца сеялки с экспериментальными бороздообразующими рабочими органами

3.7. Методика полевых исследований

3.7.1. Характеристика участков и условий испытаний

3.7.2. Методика энергетической оценки сеялки

3.7.3. Методика агротехнической оценки

3.7.3.1. Методика определения размеров посевной бороздки

3.7.3.2. Методика определения гребнистости

3.7.3.3. Определение показателей залипания и забивания сошников

3.7.3.4. Методика определения распределения семян по глубине

3.7.3.5. Методика определения распределения семян по

площади питания

3.8. Методика оценки урожайности

3.9. Выводы по главе

Глава 4. Обработка и анализ результатов экспериментальных

исследований

4.1. Обработка результатов факторного эксперимента

4.2. Анализ результатов лабораторного эксперимента по определению липкости почвы

4.3. Анализ результатов полевого эксперимента по определению удельного тягового сопротивления и залипаемости рабочего органа

4.4. Обработка результатов полевых исследований

4.4.1. Энергетическая оценка опытного образца сеялки

4.4.2. Агротехническая оценка экспериментальных бороздообразующих сферических дисковых

рабочих органов

4.5. Выводы по главе

Глава 5. Оценка экономической эффективности внедрения

опытного образца сеялки

Выводы по главе

Общие выводы

Список использованной литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование конструктивно-технологических параметров сферического дискового сошника зерновой сеялки для посева в почву повышенной влажности»

Введение

Основными зерновыми культурами в Оренбургской области являются яровая пшеница, ячмень, озимая пшеница, рожь и другие засухоустойчивые культуры. В 2022 году посевная площадь в нашей области составила 4,4 млн. га. Более половины посевной площади - 2 млн. 595 тыс. га или 58,8% -отведено под зерновые и зернобобовые культуры.

Одним из направлений повышения урожайности зерновых и зернобобовых культур являются технологии, позволяющие накапливать, сохранять и рационально использовать почвенную влагу. Оренбургская область характеризуется недостаточным увлажнением почвы при производстве сельскохозяйственных культур, в частности, зерновых. На основе анализа результатов исследований ученых и наших наблюдений за запасами продуктивной влаги в почве, количеством и вероятностью выпадения атмосферных осадков в весенний период 2011-2021гг. нами была обоснована целесообразность посева зерновых культур в почву повышенной влажности в условиях зоны рискованного земледелия. Посев в почву повышенной влажности способствует более раннему, интенсивному и дружному прорастанию семян, что в дальнейшем сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур.

В период весеннего ожидания перехода почвы в физически спелое состояние с поверхности поля испаряется влага в количестве 25 т/га на каждый процент уменьшения абс.влажности, которая для регионов недостаточного увлажнения является главным фактором, определяющим урожай. Нежелательные последствия могут быть сведены к минимуму, если в технологическом процессе возделывания зерновых культур применить стерневой посев в более ранние, агрономически допустимые сроки в почву повышенной влажности.

Переход к технологии посева зерновых в ранние сроки сдерживается отсутствием сошниковых рабочих органов, способных работать на почве повышенной влажности.

Внедрение стерневого посева зерновых культур в более ранние, агрономически допустимые сроки позволит обеспечить повышение урожайности на 10...15 %, а также снизить переуплотнение и эрозию почвы.

На практике используют стерневые сеялки семейства СЗС для посева зерновых культур, однако на почве повышенной влажности они не обеспечивают соблюдение агротехнических требований к посеву зерновых. Последствия некачественной работы стрельчатых лаповых сошников в дальнейшем усугубляются появлением в широких междурядьях большого количества сорной растительности. Одновременно с ухудшением агротехнических показателей работы сошников повышается их удельное сопротивление.

В связи с вышеизложенным, очевидна актуальность и целесообразность разработки бороздообразующих рабочих органов сошников для стерневого посева с учетом почвенно-климатических условий региона и обоснование их конструктивно-технологических параметров.

Решению этого вопроса и посвящена диссертационная работа.

Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1. Анализ существующих и перспективных технологий посева зерновых культур

При традиционной технологии возделывания зерновых культур выполняются не менее четырех операций: основная обработка почвы, ранневесеннее закрытие влаги, предпосевная культивация, посев. В связи с многократным проходом тяжелой сельскохозяйственной техники по полю, происходит переуплотнение почвы, снижение ее водопоглощающей способности, а также ухудшение плодородия [1,2].

Нулевая обработка почвы с оставлением на ее поверхности стерни и других пожнивных остатков способствует снегозадержанию и увеличению запасов влаги на 25...30 %, что позволяет к весенним полевым работам накопить дополнительно 30.80 мм продуктивной влаги [3,4,5].

При нулевой обработке комбинированным орудием отсутствует разрыв во времени между предпосевной культивацией и посевом, что дает возможность культурным растениям опередить в своем росте сорную растительность [6,7,8]. Поэтому необходимо обоснованно, чередуя с традиционной технологией возделывания, применять посев по стерне, который позволяет совместить операции по обработке почвы и посеву с внесением удобрений, уменьшить тем самым вредное воздействие движителей на почву, снизить эрозию и сохранить ее верхний плодородный слой [9,10,11,12].

Внедрение минимальной и нулевой технологий возделывания зерновых обеспечивает экономию дизельного топлива, повышение урожайности и производительности труда [13,14,15]. Ввиду недостатка влаги в почве для Оренбургской области нулевая обработка не нашла широкого применения из-за недостаточного формирования мульчирующего слоя, поэтому более целесообразным является применение минимальной

обработки почвы с сохранением стерни.

7

1.2. Обоснование целесообразности посева зерновых культур в почву повышенной влажности

Из анализа запасов продуктивной влаги в почве по данным агрометеонаблюдений Оренбургского НИИ сельского хозяйства [16,17] в Оренбургской области за 17 засушливых лет было выявлено, что с учетом точности модели влагонакопления в почве [18] к началу оптимального срока посева зерновых культур (в первой декаде мая) в посевном горизонте 0-20 см влажность почвы выше нормативной физической спелости наблюдалась 6 раз (в 1969, 1970, 1981, 1983, 1984, 1986 гг.) (рисунок 1.1).

тдг, %

26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

а)

СТч СТЧ СТч

со о\ СО СО СЮ

ФЮФГ^Г^Г^Г^СЮСЮСОООСООСОООООООО

□ 50-100 0 б)

Рисунок 1.1 - Запасы продуктивной влаги почвы по слоям, в % абс.влажности: а - в период после схода снега, б - перед посевом.

Поэтому для начала посевных работ возникает необходимость ожидания перехода почвы в физически спелое состояние, что ведет к испарению продуктивной почвенной влаги с полей и, как следствие для засушливой зоны Оренбургской области, к потере урожая (рисунок 1.2).

Д\У, мм 50 45 40

35 30 25 20 15 10 5 0

-

т тИ 1 , ■ п.

Л У. ц/га 12

по

СЛОЯМ,

см

. по-ю

10

|1п Г

Г|г гШп 1™г ■

горизо нтам.

а)

Г- С4, О <М «Ч О О —' О! ГГ Т -о СС С-

ОООГ-Г-Г-Г^ОСОООСОСОООСЭООС'ХЭО

б)

г-- с- О С) С. О - Г-1 л ^ ^ О !-- ос С-1 'О'О'О^^^с^осооооооооооаоссоооо

Рисунок 1.2 - Испарение почвенной влаги и её влияние на урожай зерновых

культур: а - испарившаяся перед посевом (в период 3я дек.апреля - 1я

дек.мая) продуктивная почвенная влага ДW, мм; б - прогнозируемая потеря

урожайности вызванная испарением продуктивной почвенной влаги ДУ, ц/га

8

Так, прогнозируемая возможная потеря урожая зерновых культур, обусловленная испарением продуктивной влаги с почвенного горизонта 0-100 см, составляет до 10,5 ц/га (1987 г.), а в среднем 1,78.3,14 ц/га.

В процессе возделывания зерновых культур в зоне недостаточного увлажнения, актуально решить две задачи. Первая: с целью получения дополнительного урожая существенно снизить потери почвенной влаги при испарении. Вторая: с целью сохранения выращенного урожая и завершения уборочных работ до наступления осенних дождей проводить посев только в оптимальные агротехнические сроки, даже если почва будет иметь повышенную влажность. Одним из путей решения этих взаимосвязанных задач является проведение весенних полевых операций не только на физически спелой, но и на почве повышенной влажности [19].

Решение этих задач затрудняется повышенной липкостью при переувлажненном состоянии почвы. Повышенная липкость свидетельствует об избытке влаги в почве, которая в летний период развития растений будет большим дефицитом. Посев в почву повышенной влажности связан с залипанием рабочих органов посевных машин. Поэтому целесообразно изыскать возможность создания таких рабочих органов зерновых сеялок, которые позволят выполнить посев в почву повышенной влажности, и тем самым ранними всходами покрыть поверхность поля, что позволит уменьшить физическое испарение почвенной влаги.

В случаях наступления поздней весны, затяжного таяния снегов или дождливой, прохладной весны, стремясь провести сев зерновых в оптимальные агротехнические сроки и избегая потерь урожая в поздний осенний период, также требуется проводить сев в почву повышенной влажности.

Одним из условий, обеспечивающих рациональное использование осенне-зимних запасов почвенной влаги, является ранний посев [20]. Ранний посев позволяет две трети непроизводительного перехода влаги из почвы в

атмосферу преобразовать в транспирацию, являющейся важным фактором жизнедеятельности растений и формирования урожая возделываемой культуры.

Ученые Богомягких В.А., Таранин В.И., Жидков Г.А. в своей работе [21] отмечают, что яровые сильные и твердые сорта пшеницы необходимо сеять в возможно более ранние и сжатые сроки. Агротехникой посевных работ необходимо обеспечить благоприятные условия для раннего и наиболее полного образования всходов. Ранний сев позволяет смягчить пагубное влияние весенних засух на развитие растений яровой пшеницы.

Канд.техн.наук А.Ф.Жук (ВИМ) и инж. В.В.Покровский [22] также указывают, что сохранению и рациональному использованию зимних запасов влаги способствуют более ранние сроки начала полевых работ. А обработка почвы под посев комбинированными агрегатами сохраняет почвенную влагу и способствует дружному появлению всходов.

Проанализировав весенние атмосферные осадки в период с 1 по 31 мая 2011-2021гг. в Оренбургской области (рисунок 1.3) было установлено, что осадки во время весенних полевых работ приводят к повышению влажности посевного слоя почвы, а значит, и к увеличению периода перехода почвы в физически спелое состояние, что влияет на сдвиг фактических сроков проведения посевных работ на более поздние календарные сроки.

Это способствует косвенным потерям урожайности, вызванным сдвигом уборочных работ в неблагоприятный осенний период.

/га, мм Р

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Май

% Ряд 1 - среднее кол-во осадков, мм —± - РядЗ - число дней с осадками

—%— Ряд2 - вероятность осадков -»»♦«-»» Ряд4 - опт им сроки посева

Рисунок 1.3 - Распределение вероятности и количества выпадения атмосферных осадков в Оренбургской области в период с 1 по 31 мая за

2011-2021 гг.

Для определения оптимальных агротехнических сроков для посева в почву повышенной влажности в Оренбургской области нами была проанализирована средняя фактическая влажность почвы в мае месяце с 2011 по 2021 гг. (рисунок 1.4) Так в первый период после схода снега до 5 мая наблюдалась переувлажненная почва с влажностью более 30 %, когда посевые работы не проводятся. Во второй период, ориентировочно с 5 по 15 мая, наблюдалась повышенная влажность почвы 28.30 % с последующим снижением до 24 %, когда становится возможным проведение посевных работ сеялками со специальными адаптивными рабочими органами. В третий период после 20 мая влажность почвы продолжает снижаться до 18 % с наступлением состояния физической спелости почвы, когда массово проводится посев сеялками с существующими рабочими органами.

Рисунок 1.4 - Определение оптимальных агротехнических сроков при посеве в почву повышенной влажности в Оренбургской области в период с 1 по 31 мая за 2011-2021 гг.

Проведение посева во второй период в почву повышенной влажности позволяет растениям более полно использовать продуктивную почвенную влагу и, как следствие для засушливой зоны Оренбургской области, повысить урожайность зерновых культур.

Одним из направлений решения проблемы посева в почву повышенной влажности является совмещение операций посева с предпосевной культивацией, что позволяет сократить число проходов агрегатов по полю и уменьшить их влияние на почву [23,24,25].

Внедрение такой совмещенной технологии посева сдерживается, в основном, тем, что до последнего времени отсутствовали такие конструкции сошниковых рабочих органов сеялок, которые способны работать на почвах повышенной влажности при выполнении агротехнических требований к качеству посева.

На тяговое сопротивление сеялки и процесс бороздообразования существенное влияние оказывает забивание сошников растительными остатками и залипание их почвой [26,27,28]. Так установлено, что с увеличением влажности почвы залипаемость двухдисковых сошников увеличивается и при влажности 24.26 % сошники серийных сеялок практически прекращают свою работу.

Определяющим условием для работы посевных машин весной в условиях почвы повышенной влажности является снижение уровня залипания поверхностей рабочих органов при обеспечении равномерного распределения семян по площади питания и глубине их заделки в почву [29,30,31].

Залипание рабочих поверхностей сошников приводит к изменению ими своей геометрической формы, нарушению формы бороздки, и, как следствие, к повышению тягового сопротивления и ухудшению качества посева.

В соответствии с этим необходимо разработать и применять адаптивные рабочие органы для посевных машин, позволяющих проводить посев как на физически спелых, так и на почвах повышенной влажности в оптимальные агротехнические сроки.

1.3. Анализ теоретических исследований взаимодействия дискового рабочего органа с почвой

Разработкой теории рабочих органов посевных машин занимались такие ученые, как В.П. Горячкин, М.Н. Летошнев, А.Н. Карпенко, М.В. Сабликов, В.А. Желиговский, Г.М. Бузенков, С.А. Ма, М.И. Герасимов [32,33,34,35,36,37,38,39] и др.

Дисковые рабочие органы почвообрабатывающих машин исследовали

B.Ф. Стрельбицкий, А.И. Аржаных, Г.Н. Синеоков, И.М. Панов,

C.Г. Мударисов [40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49]. Исследованием

комбинированных почвообрабатывающе-посевных машин и их рабочих органов занимались В.В. Юдкин, И.С. Имамов, Г.Р. Муртазин, В.А. Киров, Н.П.Крючин [50,51,52,53,54] и многие другие. Рабочий процесс дисковых сошников изучали А.М. Валге, Н.И. Любушко, А.М. Ширяев, В.В. Майонов [55,56,57,58,59] и др.

Исследованиями А.Н. Семенова, Н.М. Беспамятновой, П.М. Василенко, Л.В. Гячева, А.Б. Лурье, Ф.В. Грищенко, В.А.Милюткина

[60,61,62,63,64,65,66,67] и других установлено, что увеличение урожайности зерновых культур возможно получить путем достижения повышенной равномерности распределения семян по глубине и совмещения технологических операций предпосевной обработки почвы и посева.

В исследованиях В.И. Медведева, Ю.В. Константинова и А.П. Акимова [68] получены аналитические выражения для расчёта проекций главного вектора сил реакции почвы на лезвие и горизонтальной составляющей главного вектора сил трения почвы о боковые поверхности диска, которые позволяют определить проекцию на ось Ох главного вектора сил реакции физически спелой почвы на плоский диск.

Рисунок 1.5 - Схемы к определению суммарной силы трения о боковые поверхности и элементарных реакций почвы на фаски лезвия диска [68]

В своей статье Х.С. Гайнанов и П.И. Макаров [69] описали закономерности изменения режима движения лезвия дискового

ротационного рабочего органа на физически спелых почвах в зависимости от угла атаки.

Рисунок 1.6 - Схемы к обоснованию закономерностей движения почвообрабатывающих ротационных рабочих органов [69]

Г.Р. Муртазиным [70] выполнены экспериментальные исследования на предмет выявления закономерностей влияния диаметра D, радиуса кривизны R, угла атаки а, угла наклона в дискового рабочего органа на энергетические и агротехнические показатели его работы. Было установлено, что на физически спелых почвах составляющая минимального значения Rx тягового сопротивления диска имеет место при D=350....340 мм, угле а -более 18...20° и угле Р=8...14°. Минимальное значение тягового усилия соответствует D=325...340 мм, а=13...15° и в=6,5°. Исследования выполнены применительно к физически спелым почвам.

П.И. Макаров [71] осуществил теоретические исследования ротационных рабочих органов плугов и получил зависимость поперечного сечения S обрабатываемого пласта физически спелой почвы от радиуса диска R, угла атаки а и угла наклона к горизонту в:

S=R ^ша [2^тС cosв (С-зшС^С)], м2, (1.1)

где C = arccos

1 -

рад;

R ■ cosр a - глубина обработки, м; h - высота гребня дна борозды, м.

h

г

В исследованиях Г.З. Гайфулина и А.А. Курача [72] отмечено, что воздействие рабочих органов на почву сопровождается образованием уплотненных почвенных клиньев. У разных исследователей уплотненные почвенные ядра имеют разные характеристики. Поэтому в Целинном НИИМЭСХ ученые провели собственные экспериментальные исследования с плоским вертикально-горизонтальным деформатором (рисунок 1.7) на тяжелосуглинистом южном чернозёме, находящемся в физически спелом состоянии. В результате этих исследований были получены данные, свидетельствующие о том, что нижняя грань почвенного клина АВ не параллельна направлению движения и имеет отклонение в 7,1°. Полученные данные позволяют продолжить дальнейшее изучение процесса формирования почвенных клиньев на исполнительных поверхностях рабочих органов.

Рисунок 1.7 - Сечение почвенного клина на поверхности сдвигающей

В своих дальнейших исследованиях Г.З. Гайфуллин и А.А. Курач [73] рассмотрели процесс формирования уплотненного почвенного ядра на исполнительной поверхности кольцевого рабочего органа (рисунок 1.8). Определена сила подпора, действующая со стороны необработанного пласта и характеризующаяся механическими свойствами почвы. Выявлены закономерности изменения границ сгруживания суглинистых и супесчаных почв на поверхности кольцевого ротационного рабочего органа.

пластины [72]

Рисунок 1.8 - Схема к определению почвенного клина [73]

При взаимодействии с почвой кольцевого рабочего органа на его поверхности формируется почвенный клин, пространственное положение которого зависит от типа обрабатываемой почвы. Непосредственно рыхление обрабатываемого пласта осуществляется образовавшимся клином. Почвенный клин образуется из частиц диаметром менее 1 мм. Его плотность находится в пределах 2,2...2,4 г/см и в 1,8...2,1 раза выше по сравнению с необработанным пластом. Рабочая поверхность почвенного клина отклонена от нормали к поверхности образуемого дна борозды на угол внутреннего трения почвы.

Ж.Е. Токушевым [74] определены закономерности деформации почвы рабочими органами почвообрабатывающих машин, содержащие характеристики изменения плотности и давления технологической среды при движении в ней почворежущего инструмента (рисунок 1.9). Деформация почвенного пласта содержит два циклически повторяющихся процесса: уплотнение почвы и сдвиг призмовидной стружки. Уплотнение почвы рабочим органом происходит при перемещении и вдавливании ее частиц в еще недеформированный пласт. Установлено, что при деформации почвы путем сдвига ее движение по поверхности рабочего органа происходит со скоростью меньшей, чем поступательная. Впереди рабочего органа образуется уплотненная зона, размеры и плотность которой зависят от формы рабочей поверхности, а для плоского клина - от угла а.

Рисунок 1.9 - Схема к определению давления в почвенной среде при внедрении клинообразного рабочего органа [74]

Полученные исследователем зависимости позволяют оценить напряженно-деформированное состояние физически спелой почвенной среды в зоне контакта с исполнительной поверхностью рабочего органа.

В исследованиях Г.З. Гайфуллина, Ю.Ф. Лежнева, А.А. Курача [75] отмечается, что ротационные рабочие органы характеризуются неудовлетворительной способностью к заглублению. Способность к заглублению обеспечивается величиной угла ес между тыльной стороной рабочего органа и дном борозды в плоскости, проходящей перпендикулярно дну борозды и параллельно направлению движения (рисунок 1.10).

Рисунок 1.10 - К определению угла зазора ес и положения дна борозды

относительно горизонта по углу ф [75]

Для определения численных значений угла зазора ес используются

аналитические выражения составляющих вектора абсолютной скорости V

рассматриваемой точки лезвия дискового рабочего органа:

18

л

vx= vn- (1 - n ■ cos a ■ cos 0), м/с; vy= vn ■ sin a ■ cos a ■ sin 0, м/с; (1.2)

vz= -vn ■ n ' cos a ■ cos 0, м/с; где vn - скорость поступательного движения, м/с; a - угол атаки, рад;

0=arcsin[1+(h-a)R] - угол поворота рабочего органа, м; h - глубина погружения рассматриваемой точки лезвия, м; a - глубина обработки почвы, м; R - внешний радиус вращения диска, м; П - коэффициент скольжения.

Закономерности (1.2) позволяют определить положение дна борозды относительно горизонта по величине угла

Совместно с величиной угла наклона ус тыльной стороны плоского ротационного рабочего органа к горизонту определяется величина угла зазора s между тыльной стороной диска и дном борозды в рассматриваемый момент. Нормальная величина угла зазора s исключает залипание тыльной стороны ротационного рабочего органа при работе на почвах повышенной влажности.

Г.С. Юнусов [76] обосновал зависимости характера схода почвенных частиц со сферического диска от величины его диаметра с учетом радиуса кривизны и угла атаки рабочего органа, а также угла трения почвы о рабочую поверхность. Для определения минимального значения диаметра диска использована зависимость (рисунок 1.11)

N ■ tg (90o -т) = N ■ tgpT (1.4)

где п - угол между перпендикуляром к рабочей поверхности и направлением движения, град.

—

Рисунок 1.11 - Схема к определению минимального значения диаметра

диска [76]

Текущее значение диаметра определяется по зависимости:

2Кк{со$а -/ - ьта)

+ , м, (1.5)

где Як - радиус кривизны диска, м; а - угол атаки, рад; / -коэффициент трения почвы по рабочему органу.

Г.С. Юнусов [77] использовал аналитические зависимости значений координат произвольной точки рабочей поверхности и получил закономерности воздействия скорости точек поверхности сферического диска на почву (рисунок 1.12). Полученные аналитические выражения скоростей и ускорений различных элементарных участков рабочей поверхности диска позволяют перейти к структурному силовому анализу взаимодействия рабочего органа с почвой. Уделяется особое внимание структурным составляющим движения рабочей поверхности диска.

Рисунок 1.12 - Схема к определению уравнения движения дискового почвообрабатывающего органа [77] И.С. Имамов [51] установил аналитические зависимости для определения основных параметров поверхности гофрированных дисковых бороздообразующих рабочих органов зерновой сеялки (рисунок 1.13). Определил закономерности кинематических и энергетических показателей взаимодействия гофрированных дисковых ножей с почвой.

Кр

Рисунок 1.13 - Схема к обоснованию параметров угла ориентации рабочей поверхности гофрированного диска [51] Проблемы залипаемости исполнительных поверхностей рабочих органов решены применением гофров на плоском дисковом ноже. А точнее

положением и длиной гофра. Численное значение угла ориентации гофра на рабочей поверхности диска определяется по зависимости

в = аг

Я ,/Л

Л, - Я

& - Л,)

г

- агс81п

Я,

, рад, (1.6)

где X - кинематический параметр, определяющий соотношение окружной и поступательной скоростей движения диска, ^ -глубина хода диска, м; ^ - радиус диска, м. Как следует из аналитической зависимости (1.4), положение дуги гофра на диске определяется размером диска, глубиной хода и режимом качения. Влажность почвы здесь не учитывается.

И.С. Имамов [78] изучил процесс деформации почвы исполнительной поверхностью гофра дискового рабочего органа в наклонной плоскости. Использовал уравнения Канарёва Ф.М. [79], описывающие закономерности движения точек диска, в применении к поверхности гофра. Значение кривой I, по которой перемещается рассматриваемая почвенная частица, определяются по зависимости

Скорость перемещения почвенной частицы определена зависимостью

I' = V = 2[Ко соя во - Щ соя

а н яш ас

Г г

кЛ Ы

г 1 —г 2

^е 1 — в 2 |

\ м/с,(1.8)

где К12 - корни характеристического уравнения; X - время, с; 90 - угол отклонения, рад, при - начальное расстояние между

мгновенным центром вращения дискового ножа и местом расположения почвенной частицы, м; ан - угол отклонения нормальной силы я]1, действующей в продольно-вертикальной плоскости и направленной по нормали к АВ, рад (рисунок 1.14); асн - угол отклонения нормальной силы я1, действующей в плоскости,

проходящей через АВ и перпендикулярной к плоскости дискового ножа, рад.

Рисунок 1.14 - Схема определения сил, возникающих при взаимодействии частицы почвы с гофром дискового ножа [78]

Параметры, характеризирующие состояние почвы, отсутствуют. Рассматривается кинематика и силовой анализ в отдельно взятых плоскостях.

В.В. Чегулов [80] обосновал новую технологию поверхностной противоэрозионной обработки почвы, исследована кинематика и установлены силовые зависимости взаимодействия рабочих органов, выявлены энергетические характеристики ротационной бороны (рисунок 1.15). Так, исследователь отмечает, что при обработке поверхностного слоя почвы стрельчатыми лапами с углом крошения 18...220 велики энергозатраты за счет больших потерь на преодоление сил трения, так как резание происходит без скольжения. Для предпосевной обработки поверхностного почвенного слоя на склонах предлагает использовать ротационный рабочий орган, почва пропускается через полотно ножа без отбрасывания. Но для выполнения функции бороздообразования и закрытия бороздки при посеве необходимо использовать в качестве рабочего органа сплошной диск.

Была найдена зависимость для определения общей площади поперечного сечения пласта, обрабатываемого одним ротационным рабочим органом:

8 = Я1

— - агс;>т( 1 - )- (1 - д 1,ч/' 2 -<•/1

+ кгеф+Еф(к-кЛ

. м, (1.9)

где R - радиус ротора, м, у - угол афронтальности, рад; q=hг/R, ^ -высота гребня, м, h - глубина обработки, м, eф - ширина дна микроячейки, м, Eф - расстояние между дисками на валу, м.

Рисунок 1.15 - Схема пространственного расположения ножа ротационной

бороны [80]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Большаков Евгений Владимирович, 2024 год

/! // //

а)

б)

в)

Рисунок 2.18 - Расчетная схема установки семянаправителя относительно бороздообразующего сферического дискового рабочего органа в плоскостях: а - продольно-вертикальной, б - поперечно-вертикальной, в -горизонтальной

Имея необходимые значения конструктивных и технологических параметров бороздообразующего сферического дискового рабочего органа г, Я, а, задаем высоту установки семянаправителя ^ и расстояние между семянаправителем и диском на этой высоте ес. Приняв допущение о

траектории движения семян на небольшом отрезке от семянаправителя до оси дна семенной бороздки близкой к прямолинейной, определяем соотношения между параметрами установки семянаправителя относительно сферического диска. Такие параметры установки семянаправителя позволят обеспечить выполнение агротехнических требований по равномерности глубины заделки семян в почву.

Ширину сферического диска на высоте установки семянаправителя определяем по выражению:

Ьдс = V R2 - (г - hc)2-VR2 - г2, м. (2.136)

где hc - высота установки семянаправителя относительно дна борозды,м. Длина полухорды диска на высоте hc:

lc/2= V 2rhc-hc2, м. (2.137)

Боковое смещение семянаправителя относительно вертикальной оси диска:

Ьс = (Ьдс+ ec) cosa, м, (2.138)

где ec - расстояние между семянаправителем и диском на высоте hc, м. Продольное смещение семян за семянаправитель по длине:

аь = bc / tg^T, = hc/ tg^i, м. (2.139)

где Ьс - боковое смещение семянаправителя относительно вертикальной оси диска, м;

- угол установки семянаправителя в горизонтальной плоскости с учетом угла атаки a, рад;

- угол установки семянаправителя в продольно-вертикальной плоскости, рад.

Продольное смещение семянаправителя за вертикальную ось диска:

ac = 0,5 lc cosa - аь, м. (2.140)

Отсюда определим углы установки семянаправителя: Угол установки семянаправителя в продольно-вертикальной плоскости:

= arctg (Ьс / аъ) = arctg (Ь^Нг/ Ьс), рад. (2.141)

Угол установки семянаправителя в поперечно-вертикальной плоскости:

^2= аг^ (Ьс / (Ьдс + ее)), рад. (2.142)

Угол установки семянаправителя в горизонтальной плоскости с учетом угла атаки а:

^г = аг^ (Ь^^/ Ьд)= arctg (Ьс / аъ), рад. (2.143)

Угол установки семянаправителя в горизонтальной плоскости:

^3= - а, рад. (2.144)

Результаты расчета по теоретическим зависимостям представлены на графиках (рисунок 2.19).

Рисунок 2.19 - Зависимости углов установки семянаправителя в горизонтальной плоскости и от угла атаки диска а

Из графиков видно, что при увеличении угла атаки а с 5 до 35 град

угол установки семянаправителя в горизонтальной плоскости уменьшается

в интервале 54.48 град, а угол снижается значительно с 48 до 13 град.

Проведенные теоретические исследования позволили определить

диапазоны рациональных значений углов установки семянаправителя

относительно бороздообразующего сферического диска: в продольно-

83

вертикальной плоскости = 35.52 град, в поперечно-вертикальной плоскости = 28.43 град, в горизонтальной плоскости = 15.37 град, Также теоретически определены диапазоны рациональных значений продольного смещения семянаправителя за вертикальную ось диска ас = 35.210 мм, бокового смещения семянаправителя относительно вертикальной оси диска Ьс = 80.125 мм.

Процесс посева в соответствии с агротехническими требованиями определяется работой как бороздообразующего рабочего органа сошника, так и органа для подачи семян в посевную бороздку - семянаправителя. Эти рабочие органы действуют совместно.

2.6. Выводы по главе

Математическая модель взаимодействия бороздообразующего сферического дискового рабочего органа сеялки с почвой повышенной влажности позволила описать связь между конструктивными, технологическими и почвенно-климатическими параметрами.

На основе пространственного преобразования координат определены углы между векторами скорости, ускорения и нормалью в пространстве, с применением тригонометрических функций углов атаки, поворота диска, приведен метод силового анализа предлагаемого рабочего органа.

Математическая модель взаимодействия рабочего органа с почвой включает в себя зависимости площади поверхности конического сегмента скола почвы, силы сдвига (скола) почвы, силы сжатия почвы вдоль осей х, у, ъ и позволяет оценить удельное сопротивление сжатию почвы сферическим диском, удельное сопротивление по ширине захвата рабочих органов сеялки, силу инерции, действующую от почвенного сегмента на бороздообразующий сферический дисковый рабочий орган. Математическая модель реализована в программе для ЭВМ «Программа расчета геометрии сферического диска и динамики процесса его взаимодействия с почвой» (Приложение 6).

Теоретически обоснованные конструктивные и технологические параметры рабочего органа позволили спроектировать и изготовить лабораторно-полевую установку и опытный образец сеялки с предлагаемыми сферическими дисковыми рабочими органами.

Теоретические исследования на основе графоаналитического метода позволили установить рациональные значения углов установки и смещения семянаправителя относительно бороздообразующего диска с учетом угла его атаки для обеспечения укладки семян вдоль оси семенной бороздки.

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа экспериментальных исследований

Для подтверждения достоверности теоретических исследований были спланированы и проведены экспериментальные исследования. С целью определения влияния конструктивно-технологических и почвенно-климатических факторов на процесс взаимодействия сферического дискового сошника с почвой и определения рациональных значений конструктивных параметров с учетом условий работы был спланирован и проведен факторный эксперимент на лабораторно-полевом почвенном канале с экспериментальной установкой рабочих органов. Для оценки удельного тягового сопротивления по ширине захвата и свойств залипаемости предлагаемых рабочих органов проведены исследования работы лабораторно-полевой экспериментальной установки. Для оценки энергоемкости и агротехнических показателей проведены сравнительные полевые испытания опытного образца сеялки с экспериментальными бороздообразующими сферическими дисковыми рабочими органами сошников.

3.2. Методика экспериментальных исследований

3.2.1. Выбор факторов и обоснование уровней их варьирования

На основании изучения литературных источников и предлагаемой конструкции нами были отобраны и сгруппированы параметры, влияющие на энергоемкость и агротехнические показатели работы сошников зерновой сеялки.

Обоснованы и определены уровни почвенно-климатических параметров [135]. Механический состав почвы характеризуется содержанием в ней физической глины - частиц почвы диаметром менее 0.01 мм. Для территории Оренбургской области характерен широкий диапазон изменения

механического состава - от 20 % для супесчаных почв до 50 % для суглинистых.

Твердость почвы характеризует сопротивление почвы внедрению в нее твердого тела [136]. Для влажной почвы твердость составляет порядка 10 кПа, для сухой почвы - до 70 кПа.

Для необработанной почвы стерневого фона характерна плотность

-5

выше средней величины и составляет 1,4...1,6 г/см .

Абсолютная влажность почвы, может меняться от 15 до 28 % и выше [137,138].

Липкость почвы характеризует нормальные усилия, необходимые приложить, чтобы оторвать прилипшую к почве стальную пластину. Изменяется в диапазоне 0,05...0,55 кПа [138].

Диапазон изменения коэффициента трения почвы о сталь принимаем 0,45...0,80 [139].

Коэффициент внутреннего трения почвы изменяется в пределах 0,55...0,95 [139].

Профиль поля (гребнистость) характеризуется отношением длины профильной линии поверхности поля к длине горизонтальной линии на этом же участке. Для поля под стерневой посев изменяется в пределах от 1,07 до 1,15. [140, 141]

Обоснованы и определены уровни технологических параметров. Глубина посева семян определяется агротехническими требованиями возделывания культур, для зерновых культур изменяется в пределах 2... 8 см [140, 141].

Ширина междурядья должна обеспечивать необходимую площадь питания растения. Она определяется типом конструкции рабочего органа. При высеве стерневой сеялкой ширина составляет 23 см, при стандартном посеве зерновых - 15 см, при узкорядном посеве - 6...7 см. Принимаем диапазон изменения ширины междурядья 7...23 см [141,142].

Скорость движения, рекомендуемая для сеялки-лущильника - до 9 км/ч, для стерневой сеялки - до 7 км/ч [143], для раннего посева - в зависимости от проходимости агрегата по почве повышенной влажности -6...9 км/ч (1.6...2.5 м/с).

Устойчивость хода сошниковых рабочих органов характеризуется допустимым по агротребованиям отклонением фактической глубины заделки семян от установленной и составляет + 1 см для 80% заделанных семян [141, 142].

Обоснованы и определены уровни конструктивно-технологических параметров. Диаметр диска D необходимо принимать как можно большим, так как увеличивается расстояние от точки на кромке диска до мгновенного центра вращения 02, а, следовательно, окружная скорость кромки и сила отрыва почвенных частиц от рабочего органа. С другой стороны, увеличение диаметра диска D не желательно, так как при этом возрастает вертикальная составляющая сопротивления почвы Rz, стремящаяся вытолкнуть диск из почвы. Принимаем диапазон значений диаметра диска 350...550 мм [144, 145].

Радиус сферы R определяет способность диска к самоочищению, т.е. при увеличении R сферический диск трансформируется в плоский клин и нормаль к рабочей поверхности приближается к положению, параллельному оси вращения диска, а вектор инерционной силы выходит за конус трения. С уменьшением радиуса сферы диска, уменьшается угол резания, а с этим увеличивается степень крошения почвы. Берём диапазон значений радиуса сферы диска 400...800 мм [144, 145].

Толщина сферического диска принимается исходя из обеспечения свойств прочности и жесткости рабочего органа при необходимом уровне металлоемкости конструкции - 4...6 мм [146].

От угла атаки дисков зависит профиль и площадь сечения семенной бороздки в поперечно-вертикальной плоскости, а также расстояние и

характер отбрасывания почвенных частиц в соседнюю бороздку. С увеличением угла атаки дисков увеличивается площадь поперечного сечения бороздки и расстояние отбрасывания почвенных частиц в соседнюю бороздку, а значит, увеличивается и тяговое сопротивление рабочего органа. При уменьшении угла атаки ниже критической величины может произойти выглубление сферических дисков. Диапазон изменения угла атаки диска принимаем 5...350.

Угол наклона дисков влияет на процесс подрезания почвенного слоя, при индивидуальной установке каждого диска может быть предусмотрена его регулировка в диапазоне 0...100.

Угол установки наральника-семянаправителя в продольно-вертикальной плоскости составляет 35.. .55°.

Боковой угол установки наральника-семянаправителя в поперечно-вертикальной плоскости 25.450.

Горизонтальный угол установки наральника-семянаправителя 15. 400.

Продольное смещение наральника-семянаправителя относительно диска 30.200 мм.

3.2.2. Априорное ранжирование факторов

С целью сокращения объема лабораторных исследований нами было проведено априорное ранжирование факторов по экспертным оценкам специалистов [147, 148]. В результате изучения литературных источников была составлена таблица 3.1 перечня факторов и на её основе анкета опроса специалистов в области механизации сельского хозяйства (приложение 7), в которой перечислены факторы и предполагаемые уровни их варьирования.

Таблица 3.1- Перечень факторов при априорном ранжировании

№ Наименование факторов № Наименование факторов

Х1 Содержание физической глины в почве Х12 Глубина хода дисков

Продолжение таблицы 3.1

№ Наименование факторов № Наименование факторов

Х2 Твердость почвы Х13 Устойчивость хода по глубине

Х3 Плотность почвы Х14 Диаметр диска

Х4 Влажность почвы Х15 Радиус сферы диска

Х5 Липкость почвы Х16 Толщина диска

Х6 Коэффициент трения почвы о сталь Х17 Угол атаки дисков

Х7 Коэффициент внутреннего трения почвы Х18 Угол наклона дисков

Х8 Профиль поля Х19 Угол установки наральника (семянаправителя) в продольно-вертикальной плоскости

Х9 Глубина посева Х20 Боковой угол установки наральника (семянаправителя) в поперечно-вертикальной плоскости

Х10 Ширина междурядий Х21 Горизонтальный угол установки наральника (семянаправителя)

Х11 Скорость движения сеялки Х22 Продольное смещение наральника (семянаправителя) относительно диска

Специалисты указывали ранг каждого фактора по его влиянию на энергоемкость и агротехнические показатели работы сошника, а также дополняли анкету другими факторами и высказывали свое мнение об изменении уровней варьирования. При затруднении специалиста провести четкую границу между рангами двух и более факторов были введены так называемые связные ранги, когда несколько факторов имеют один ранг.

При обработке анкет опроса специалистов определяли среднее значение сумм рангов по каждому фактору [149, 150]:

к т

I I Лу

Ь = 1=1 г1__(3.1)

к

где Ау - ранг i-го фактора у j-го специалиста;

90

т - число опрашиваемых специалистов;

к - число факторов, выносимых в априорное ранжирование.

Сумма квадратов отклонений рангов определялась по формуле:

к т

3 = I ( I Лц - Ь)2 (3.2)

1=1 ¡=1

Обработанные данные априорного ранжирования факторов сводили в матрицу рангов (приложение 8). Затем нашли коэффициент конкордации (согласованности) мнений специалистов:

Б

=-т-, (3.3)

1/12-т2 (к3-к) - т I Т1

1=1

п

где Т = 1/12 I (tJ3 - (3.4)

¡=1

где п - количество одинаковых рангов в ьом ранжировании,

tJ - количество факторов, имеющих один ранг в j-ой повторности одинаковых рангов.

16601

Коэффициент конкордации W =-= 0,191 (3.5)

1/12402<223-22)-10445

После вычисления значения коэффициента конкордации определяли

Л

его значимость по критерию Пирсона % , так как величина т(к-1^ имеет %2-распределение с числом степеней свободы

Г = к - 1 = 22 - 1 = 21. (3.6)

Расчетный критерий Пирсона находили по формуле:

Б

% расч т

1/12 тк(к+1) - 1/(к-1) I Т1

1=1

16601

=-= 40,02 (3.7)

1/12-10-22-(22+1) - 1/(22-1) 145

Для уровня значимости 0,05 табличное значение критерия Пирсона

%2табл = 32,67. Так как расчетное значение %2-распределения больше

91

табличного при числе степеней свободы f=21, то с 95%-ной вероятностью можно утверждать, что величина коэффициента конкордации W=0,191 значительно отличается от нуля, т.е. согласованность мнения специалистов не является случайной.

После этого производили построение гистограммы рангов факторов [151] в порядке убывания их значимости (рисунок 3.1), отражающей коллективное мнение специалистов, принявших участие в априорном экспертном ранжировании.

Фактор Xi

2 3 4 1 17 7 6 9 12 5 15 10 14 11 13 19 18 8 21 22 16 20

С 20

у

м

м 40

а

60

р

а

н 80

г

о

100

в

120

24

25

30

33

48

48

51

53

54

61

61

63

63

71

88

94

96

98

102

105

107

109

Рисунок 3.1 - Гистограмма рангов факторов

Затем производили отсеивание менее значимых факторов.

Так как плотность почвы х9 коррелирует с твердостью х2, оставили только твердость почвы х2. Так как управлять значениями факторов -содержание физической глины в почве х1, коэффициентом внутреннего трения почвы х12, коэффициентом трения почвы о сталь х11 и липкостью х10 весьма затруднительно, то отсеиваем и эти факторы из эксперимента, а почву используем с одними и теми же физико-механическими характеристиками в течение всех экспериментов. Глубина хода дисков х5 будет установлена согласно агротехническим требованиям.

0

По следующим факторам гистограмма рангов убывает неравномерно и для дальнейших исследований были отобраны наиболее значимые факторы, предположив, что именно они максимально влияют на энергоемкость процесса взаимодействия бороздообразующего сферического дискового рабочего органа сошника с почвой повышенной влажности.

3.2.3. Факторы и параметр оптимизации

Таким образом, были определены факторы и заданы уровни их варьирования. Лабораторно-полевой факторный эксперимент проводили по центральному композиционному ортогональному плану второго порядка [152], состоящему из 27 опытов (приложение 9). Ядро плана состоит из 16 опытов, 10 опытов проводили в звездных точках и один - на основном уровне варьирования факторов, в т.н. центре плана. Расстояние от центра плана до звездных точек (звездное плечо) составляет 1,546 кодир.ед. [153].

Были выбраны следующие определяющие факторы: х2 - влажность почвы, 15.30 %; х3 - твердость почвы, 10 ... 70 кПа; Х4 - угол атаки дисков, 5. 35 град; х6 - диаметр диска, 350. 550 мм; х7 - радиус сферы диска, 650 .850 мм.

За параметр оптимизации приняли комплексный показатель -энергоемкость процесса посева. Он учитывает как затраты энергии - тяговое сопротивление бороздообразующего рабочего органа, так и полезный выход - площадь поперечного сечения сформированной посевной бороздки.

Энергоемкость процесса посева характеризуется удельным тяговым сопротивлением:

Ях

Руд =-, кПа, (3.8)

Бр

где Ях - тяговое усилие, действующее на рабочий орган, кН,

л

Бр - площадь поперечного сечения обработанного посевного слоя, м .

3.3. Описание лабораторно-полевого почвенного канала с экспериментальной установкой рабочих органов

Основу передвижного лабораторно-полевого почвенного канала (рисунок 3.2) составляют рама А с установленным на нем электрическим мотор-редуктором, подвижная платформа В, тензометрическая навеска С, установка сферических дисковых рабочих органов Д измерительно-регистрирующая тензометрическая система Е и эксперментальный состав почвы ^ а также необходимые вспомогательные оборудование и инструменты.

Рисунок 3.2 - Лабораторно-полевой почвенный канал с экспериментальной установкой бороздообразующих рабочих органов

Электродвигатель-редуктор соединен с подвижной платформой В тросом 19. Рама А лабораторно-полевого почвенного канала выполнена из двух продольных, двух основных и шести дополнительных поперечных брусьев. Продольные брусья 3 служат опорно-направляющими элементами для подвижной платформы В. Подвижная платформа тензометрической установки касанием через опорные колеса 2 установлена на направляющих.

Подвижная платформа В состоит из плоской площадки 1, опорных колес 2, стойки 4, горизонтального кронштейна 5, установленного на стойке 4 подвижно посредством установочного винта 7 и направляющих 6. На платформе В, расположенной на раме А установки, размещается балластный

груз, который необходим для достаточного обеспечения устойчивости в горизонтальной плоскости мобильной платформы экспериментальной установки. На конце кронштейна 5 установлен трехкомпонентный тензодатчик 8. К нижнему фланцу тензодатчика 8 с возможностью поворота вокруг его оси с помощью установочного кольца 10 зафиксирована горизонтальная балка 9 рамы, между стойками 11 которой крепится установка сферических дисковых рабочих органов В. Она включает в себя вал квадратного сечения, который своими концами установлен в подшипниках 12, находящихся в стойках 11 рамы модуля В. На валу установлены экспериментальные сферические диски 14, которые отделены от стоек 11 и между собой междисковыми втулками 13.

С целью измерения и регистрации исследуемых параметров на подвижной платформе В лабораторно-полевого почвенного канала размещены: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, тензоусилитель 17, ноутбук 18. Тензометрическое звено 8 расположено на навеске-тензометре С и соединено с АЦП 16 специальным кабелем 15. Тензорезисторы расположены на тензочувствительном элементе и соединены таким образом, что обеспечивается возможность регистрации сил реакции почвы Их, Яу и Кг, действующих на подпочвенную часть бороздообразующих сферических дисковых рабочих органов [154,155,156].

Устойчивость, необходимая для уравновешивания боковой силы реакции Яу, действующей со стороны почвы на установку В экспериментальных рабочих органов 14 в горизонтальной плоскости при работе модуля с углом атаки а, обеспечивается буртиками-ребордами опорных колес 2, а уравновешивание вертикальной силы Яг, выталкивающей рабочие органы из посевного слоя почвы, осуществляется балластной пластиной, расположенной под площадкой подвижной платформы 1.

3.4. Подготовка и проведение лабораторно-полевого эксперимента

В соответствии с планом эксперимента перед лабораторно-полевыми опытами с бороздообразующими рабочими органами необходимо задать определенную влажность и проконтролировать твердость почвы.

Почва внутри рамы почвенного канала взрыхляется вручную и ее слой на глубину 20 см извлекается и помещается в металлическую емкость (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Лабораторно-полевой почвенный канал с оборудованием: 1 - рама почвенного канала, 2 - подвижная платформа, 3 - приводной мотор-

редуктор, 4 - емкость для подготовки почвы

3.4.1. Методика определения влажности и увлажнения почвы в экспериментальных исследованиях

Абсолютная влажность почвы перед посевом меняется от 15 до 30 %.

Для задания требуемой влажности почвы в соответствии с планом эксперимента определяли исходную влажность почвы термостатно-весовым методом [157] с помощью аналитических весов ВЛР-200, набора разновесов Г-4-1111.10, бюксов и сушильного шкафа (рисунок 3.4).

Затем корректировали влажность почвы в соответствии с планом эксперимента (рисунок 3.5). Требуемое количество воды рассчитывали по формуле:

а)

Рисунок 3.4 - Определение влажности почвы термостатно-весовым методом: а - высушивание образцов почвы в муфельной печи, б - взвешивание на аналитических весах ВЛР-200 с помощью набора разновесов Г-4-1111.10.

Мг

М =

(Ш1 - Шо),

(3.9)

1 + Шо

где Мв - масса воды, добавляемой для создания требуемой влажности, кг; Мо - масса почвы с исходной влажностью, кг; Ш1 - требуемая влажность почвы, доли ед.; Шо - исходная влажность почвы, доли ед.

а)ШНЖН 6)1 - ШШ в)1

Рисунок 3.5 - Увлажнение почвы при подготовке лабораторно-полевого почвенного канала: а - мерная колба и лейка для увлажнения почвы, б -процесс увлажнения почвы, в - отстаивание почвы для равномерного

увлажнения

Для добавления воды в почвенный объем в соответствии с расчетом применена мерная колба емкостью 2 л с ценой деления 1 мл. Воду после замера объема переливали в лейку и равномерно распределяли по поверхности, переменно с перемешиванием всего объема почвы. Затем почвенной смеси давали отстояться. Увлажненную почвенную смесь в емкости закрывали влагонепроницаемым пологом на 1 час для выравнивания

влажности по всему почвенному объему. Затем проводили контрольный замер влажности и если влажность не отличалась от требуемой на 0,05%, то почву помещали в лабораторно-полевой почвенный канал для проведения опытов. Если влажность не совпадала, то доводили до необходимой влажности. Во избежание изменения влажности почвы подготовленный объем почвы в ящике основное время был постоянно накрыт пологом.

3.4.2. Методика формирования почвы определенной твердости и методика определения твердости

Требуемой твердости почвы в канале достигали следующим образом. Почву из емкости порциями распределяли слоями по 30 мм и динамометрическим почвоуплотнителем собственной конструкции (рисунок 3.6) уплотняли почву по всей поверхности слоя.

Рисунок 3.6 - Динамометрический почвоуплотнитель: а - схема устройства, б - общий вид: 1 - корпус-штанга, 2 - подвижный шток, 3 - рукоятка, 4 -динамометр, 5 - наконечник полусферический.

Данное приспособление состоит из корпуса-штанги 1, подвижного штока 2 с приваренной к нему рукояткой 3, динамометра 4 и наконечника полусферического 5. Динамометрический почвоуплотнитель позволяет создавать требуемую твердость по всему объему почвы равномерно, без эффекта «послойности», что становится возможным благодаря

использованию полусферического наконечника и сотового способа уплотнения через расстояние, равное диаметру полусферы d.

Уплотнение осуществляли одновременно с контролем величины вертикальной нагрузки. По мере уплотнения слоя на него размещали следующий слой почвы такой же толщины, выравнивали и аналогично уплотняли. И так до необходимого заполнения канала.

Для определения твердости почвы использовали тензометрический твердомер предложенной нами конструкции (рисунок 3.7). Он состоит из стержня 1 со сменным наконечником 2, тензопластины 3 и рукоятки 4. Тензопластина имеет форму скобы, на которой по известной методике [ 156] наклеены два тензорезистора марки ПБ-10-200 с базой 10 мм и сопротивлением 200 Ом и соединены по полумостовой схеме. Сигнал через блок резисторов-полумостов БРП подавался на тензоусилитель Топаз-3-01, и далее, через аналого-цифровой преобразователь ЛА-50ШВ, на ноутбук. Для контроля применяли микроамперметр М1792, предел измерения 0-200 мкА, класс точности 0,5, цена деления 2 мкА.

Рисунок 3.7 - Твердомер тензометрический 1 - стержень, 2 - сменный наконечник, 3 - тензопластина, 4 - рукоятка.

Данный прибор был протарирован с помощью динамометра ДПУ-0,01-2. Класс точности 2. Пределы измерений 10.100 Н. Цена деления 1 Н. Пределы допускаемой основной приведенной погрешности ±2%. С

помощью тарировочных графиков были найдены тарировочные коэффициенты (приложение 10).

Набор сменных наконечников с диаметрами 10, 15, 20 мм позволил проводить измерения на различных по твердости почвах.

Замеры проводили в 5-кратной повторности в различных местах участка.

Твердость почвы определяли по формуле:

-Рср X ^ ^ / П

T =- = -, Н/мм2 (3.10)

S л d2 / 4

где Рср - среднее значение силы внедрения наконечника в почву, Н;

pa - показание микроамперметра в ьтой повторности, дел; c - цена деления микроамперметра, Н/дел; п - количество повторностей измерения; S - площадь наконечника, мм2; d - диаметр наконечника, мм.

Контроль твердости и влажности почвы производили до начала и по окончанию проведения опытов.

После прохода лабораторно-полевой экспериментальной установки проводили измерение фактических глубины хода дисков ^ ширины захвата Ь рабочих органов, сечения Sp обработанной борозды в поперечно-вертикальной плоскости с учетом почвенного отвала, определяли степень крошения почвы рабочими органами путем замера крупных комков (свыше 5 см) на обработанной почве, степень залипания рабочих органов почвой [158].

3.4.3. Методика определения липкости почвы

При посеве в почву повышенной влажности сдерживающим фактором является залипание бороздообразующего рабочего органа сошника зерновой сеялки. Для исследования свойства липкости почвы [159] нами разработан и изготовлен прибор (рисунок 3.8). В качестве испытуемых были выбраны материалы, применяемые в сельскохозяйственном машиностроении. На исследуемый образец почвы 8 накладывали пластину 7 с предварительным усилием прижатия. К пластине 7 присоединен тросик 6. Плавно вращая рукоятку 3 прибора, кронштейн 4 поднимался и через динамометр 5 и тросик 6 действовал на пластину с определенным усилием. В момент отрыва пластины 7 от образца почвы 8 необходимо зафиксировать показание динамометра 5. Измерение проводили в трехкратной повторности и определяли среднее значение силы отрыва.

Рисунок 3.8 - Прибор для определения характеристик липкости почвы а - схема прибора, б - общий вид: 1 - основание, 2 - стойка с винтовым механизмом, 3 - рукоятка привода винтового механизма, 4 - кронштейн, 5 -динамометр, 6 - тросик, 7 - пластина (диск), 8 - образец почвы.

Липкость почвы определяли по формуле:

а)

(3.11)

где Ротр - сила, необходимая для отрыва диска от почвы, Н,

Б - площадь пластины (диска), м .

101

Определение свойства липкости почвы проводили по отношению к материалам, применяемым в рабочих органах в сельскохозяйственном машиностроении: стали, чугуну, полимерному материалу. В результате исследования образцов почвы были получены экспериментальные зависимости изменения липкости почвы от её влажности (рисунок 3.9).

Л. кПа

10 1Б 20 25 30 35 40 \У.%

Рисунок 3.9 - Зависимости липкости почвы от её влажности и материала

рабочего органа

Из анализа графиков следует, что с увеличением влажности почвы до 27.28 % липкость растет до определенного предела (сталь - 4,5 кПа, чугун - 6,3 кПа, полимерный материал - 1,9 кПа), а при дальнейшем росте влажности липкость уменьшается до минимальных значений 0,2...0,7 кПа. Максимальная липкость полимерного материала в 2,37 раза ниже максимальной липкости стали.

3.5. Описание лабораторно-полевой экспериментальной установки

Для проведения полевых исследований нами была спроектирована и

изготовлена лабораторно-полевая экспериментальная установка (рисунки

3.10, 3.11). Она содержит сошниковые рабочие органы, состоящие из

бороздообразующих сферических дисков 1, квадратного вала 2,

102

междисковых втулок 3; раму, включающую подшипники 4, боковые балки 5, балку догружателя 6, груз 7, поперечную балку 8, опорные колеса 9 с механизмом регулировки глубины хода; механизм задания угла атаки, состоящий из верхнего диска 10 и нижнего диска 11 с группами противоположных отверстий, болтовых соединений 12; сцепку, состоящую из тяги 13, прицепной серьги 14; высевающую систему, состоящую из бункера 15 с семенным и туковым отделениями, высевающих аппаратов 16 с приводом, семятукопроводов 17, семятуконаправителей 18 с выходными отверстиями в форме эллипса, держателей 19 с поворотными осями, кронштейнов 20; тензометрическую систему, состоящую из тензодатчика 21, размещенного на тяге 13, аналого-цифрового преобразователя 22, персонального компьютера (ноутбука) 23, соединенных между собой сигнальными кабелями. При этом квадратный вал 2 установлен в подшипниках 4 рамы. Верхний диск 10 механизма задания угла атаки крепится к поперечной балке 8 рамы, а нижний диск 11 соединен с тягой 13 сцепки. Кронштейны 20 высевающей системы крепятся к поперечной балке 8 рамы.

На верхнем диске 10 механизма задания угла атаки выполнены диаметрально противоположные отверстия, центры которых расположены на делительной окружности с определенным шагом. На нижнем диске 11 на делительной окружности такого же диаметра выполнена пара диаметрально противоположных отверстий. Такое расположение отверстий позволяет болтовыми соединениями 12 фиксировать верхний 10 и нижний 11 диски.

Для крепления балки догружателя 6 с грузом 7 к боковым балкам 5 и изменения плеча догружателя на боковых балках 5 выполнены отверстия. Для установки семятуконаправителей 18 по высоте на наклонной части кронштейнов 20 имеются отверстия. Для регулировки смещения семятуконаправителей 18 относительно сферических дисков 1 на горизонтальной части кронштейнов 20 выполнены отверстия.

15 16 17 20 12

Рисунок 3.10 - Конструктивная схема лабораторно-полевой экспериментальной установки

Лабораторно-полевая экспериментальная установка работает следующим образом. Усилие заглубления бороздообразующих сферических дисков 1 задавали установкой балки догружателя 6 в отверстия в боковых балках 5 и навешиваемым на балку догружателя 6 грузом 7. С помощью механизма регулировки глубины хода на опорных колесах 9 задавали глубину хода бороздообразующих сферических дисков 1.

Поворачивая верхний диск 10 относительно нижнего диска 11 на требуемый угол и фиксируя его болтовыми соединениями 12 в соответствующих отверстиях, задавали требуемый угол атаки бороздообразующих сферических дисков 1 .

Угол подачи семян регулировали поворотом держателей 19 вокруг поворотных осей относительно кронштейнов 20. Высоту семятуконаправителей 18 относительно дна борозды регулировали установкой осей держателей 19 в отверстия в наклонной части кронштейнов 20. Смещение семятуконаправителей 18 за сферические диски 1 обеспечивается установкой кронштейнов 20 на поперечной балке 8 при

помощи болтовых соединений в отверстиях горизонтальной части кронштейна 20.

При помощи прицепной серьги 14 лабораторно -полевую экспериментальную установку агрегатировали с тяговым энергетическим средством. При приводе лабораторно-полевой экспериментальной установки от тягового энергетического средства сферические диски 1, вращаясь вокруг оси, образуют бороздки в почве. Семена и туки под действием гравитационной силы движутся из бункера 15 через высевающие аппараты 16 по семятукопроводам 17. При помощи семятуконаправителей 18 с выходными отверстиями в форме эллипса, большая ось которого расположена по направлению движения, происходит равномерное внесение семян и удобрений на дно бороздок.

Установленный под углом атаки каждый последующий сферический диск 1 засыпает бороздку, образованную предыдущим сферическим диском 1. Для дополнительной заделки бороздок с семенами и прикатывания возможна установка загортачей и катков (на рисунке не показаны) путем крепления их к боковым балкам 5.

Рисунок 3.11 - Лабораторно-полевая экспериментальная установка: а - 3Э-модель сошников с борозлообразующими сферическими дисковыми рабочими органами, б - работа установки на опытном поле, в - образованние семенных бороздок бороздообразующими сферическими дисковыми

рабочими органами.

Сигнал от тензодатчика 21, пропорциональный усилию на тяге 13, по сигнальному кабелю поступал через аналого-цифровой преобразователь 22 на персональный компьютер (ноутбук) 23, где обрабатывался с помощью

специальных программ графического анализа, отображался на мониторе и сохранялся. Используя междисковые втулки 3 определенной длины задавали требуемое междисковое расстояние.

Тарировку тензометрического звена лабораторной установки проводили согласно общепринятой методике.

3.6. Описание опытного образца сеялки с экспериментальными бороздообразующими рабочими органами

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований взаимодействия сферических дисков с почвой повышенной влажности были определены рациональные конструктивно-технологические параметры сошниковых рабочих органов. На основании этих данных нами был спроектирован и изготовлен опытный образец сеялки с экспериментальными бороздообразующими сферическими дисковыми рабочими органами для ранневесеннего посева зерновых культур [144, 145].

Опытный образец сеялки (рисунок 3.12) изготовлен на базе и с применением базовых элементов сеялки СЗС-2,1М.

4 3 2 1_

б)

Рисунок 3.12 - Опытный образец сеялки: а - общий вид, б - конструктивная схема: 1 - рама, 2 - колесо пневматическое, 3 - вал квадратный, 4 -бороздообразующие сферические дисковые рабочие органы, 5 -семянаправители-наральники, 6 - брус, 7 - прикатывающий рабочий орган.

Опытный образец сеялки состоит из рамы 1 сварной конструкции, которая опирается спереди на самоустанавливающееся пневматическое колесо 2, а сзади - на прикатывающий рабочий орган 7. С помощью сницы сеялка прицепляется к трактору. На раме установлен зернотуковый ящик с катушечными высевающими аппаратами. Сферические дисковые рабочие органы крепятся к раме посредством узла крепления, с помощью которого регулируется угол атаки. Сферические дисковые рабочие органы 4 с разделяющими их междисковыми втулками вращаются на квадратном валу 3. Подшипниковые узлы крепятся на стойках, закрепленных на раме опытного образца сеялки, к которой приварен брус 6 с семянаправителями-наральниками 5. По семяпроводам семена подаются от высевающих аппаратов к семянаправителям-наральникам 5, установленным между дисками за валом.

Технические характеристики опытного образца сеялки:

Глубина высева, см............................

Рабочая ширина захвата, м ......................

Ширина междурядий, мм.......................

Количество высевающих аппаратов..............

Количество семянаправителей...................

Тип бороздообразующего рабочего органа ........

Угол атаки сошников, град .....................

-5

Емкость семенного бункера, дм ................

Емкость тукового бункера, дм3...................

Конструктивная масса, кг .......................

Удельное тяговое сопротивление, кН/м..........

Рабочая скорость движения, км/ч ...............

Производительность за час основного времени, га/ч

Степень сохранения стерни, не менее %..........

Обслуживающий персонал, чел..................

3

сферический дисковый

. 1.9 ... 2.4 . 5.8 ... 8.1 1.57 ... 2.27

4...12

10...30 . 275 . 140 . 850

2.8 155

9 18

50

1

Агрегатируется с трактором тягового класса, кН...................... 14

Опытный образец сеялки с экспериментальными бороздообразующими сферическими дисковыми рабочими органами выполнен путем модернизации сеялки СЗС-2,1М.

3.7. Методика полевых исследований

Производственные испытания опытного образца сеялки были проведены на полях ИП КФХ М.Ж. Кулахметова Адамовского района Оренбургской области.

3.7.1. Характеристика участков и условий испытаний

Испытания опытного образца сеялки проводили в соответствии с ГОСТ Р 54783-2011 «Испытания сельскохозяйственной техники. Основные положения» [160], ГОСТ 20915-2011 «Межгосударственный стандарт. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний» [161] и ГОСТ 31345-2017 «Межгосударственный стандарт. Техника сельскохозяйственная. Сеялки тракторные. Методы испытаний» [162] при посеве яровой пшеницы. Испытания опытного образца сеялки (рисунок 3.13а) проводили в сравнении с базовым вариантом - стерневой сеялкой СЗС-2,1М (рисунок 3.13б). В качестве мобильного энергетического средства задействован трактор ДТ-75М хоз.№ 12.

Рисунок 3.13 - Сравнительные полевые исследования: а - опытный образец сеялки с экспериментальными бороздообразующими сферическими дисковыми рабочими органами, б - базовая стерневая сеялка

Почва участков - чернозем южный среднемощный карбонатный, механический состав - суглинок средний.

Рельеф - поверхность поля ровная на слегка всхолмленной местности. Уклон полей от 2 до 5°.

Агрофон - стерня зерновых культур.

Микрорельеф - типичный для поля в весенний период оставленного с осени без обработки и без ранневесеннего закрытия влаги. Поверхность стерневого поля покрыта большим количеством следов от колес комбайнов, колесных тракторов и автомобилей. Присутствует значительное количество остатков соломы яровой пшеницы и прошлогодних сорняков. Условия испытаний определяли в соответствии с ГОСТ 20915-2011 [161].

Проведен посев пшеницы Саратовская-42: опытным образцом сеялки и серийной стерневой сеялкой СЗС-2,1М, агрегатируемыми с трактором ДТ-75М. В результате была проведена сравнительная оценка энергетических и агротехнических показателей экспериментального и базового вариантов.

3.7.2. Методика энергетической оценки сеялки

Энергетическую оценку технологического процесса посева опытным образцом сеялки проводили по результатам тяговых испытаний посевного агрегата в соответствии с ГОСТ 31345-2017 «Техника сельскохозяйственная. Сеялки тракторные. Методы испытаний» [162]. Для этого использовали следующее оборудование (рисунок 3.14): тензозвено на 20 кН, состоящее из кольца, двух пальцев и серег, через которое передается тяговое усилие от трактора к сеялке. Четыре тензорезистора ПКБ-20-200 расположены на внутренней поверхности кольца тензозвена и соединены по мостовой схеме [155, 156].

Тяговые усилия, возникающие в прицепном устройстве трактора, воспринимаются упругим стальным кольцом тензозвена, которое деформируется пропорционально действующим усилиям. Сигнал по кабелю

от тензозвена передается через теноусилитель Топаз-3-01 и аналого-цифровой преобразователь ЛА50-иББ на ноутбук. Эта и вспомогательная аппаратура, а также источник питания устанавливали в кабине трактора.

Рисунок 3.14 - Тензометрическая система, установленная на посевном агрегате: а - тяговое тензозвено, б - тензооборудование в кабине трактора,

в - электрическая схема тензосистемы

Тарировку тягового тензозвена производили на гидравлической

испытательной машине ГМС-50, были найдены тарировочные

коэффициенты (приложение 11).

Скорость агрегата определяли следующим способом. На опытном поле

с помощью 10-метровой рулетки отбивади зачетный участок длиной 100 м. В

3х-кратной повторности по секундомеру СОС-пр-2б-2 "Агат" замеряли

время хода посевного агрегата на зачетном участке. Фактическую скорость

движения посевного агрегата находили по формуле:

V = s / X, м/с, (3.12)

где s - длина зачетного участка, м;

X - время хода посевного агрегата, с.

На следующем этапе сбора данных, необходимых для получения

характеристик энергоемкости работы экспериментальных рабочих органов

110

на почве повышенной влажности, определяли фактическую рабочую ширину захвата сеялки, глубину посева, гребнистость поверхности поля.

Минимальное число замеров глубины обработки определяли по зависимости:

пшт =-^ (313)

С2

где с - среднее квадратическое отклонение;

t - половина доверительного интервала фактического значения измеряемой величины в долях с ; с с - среднеарифметическая величина среднего квадратического

отклонения с с = . (3 14)

л/ п

Точность измерения оценивали по формуле:

А = С0, (3.15)

х

х - среднеарифметическое значение измеряемой величины.

3.7.3. Методика агротехнической оценки

3.7.3.1. Методика определения размеров посевной бороздки

Для определения параметров сформированной семенной бороздки разработан и изготовлен измеритель размеров семенной бороздки собственной конструкции (рисунок 3.15а). Измеритель состоит из прозрачной опорной пластины 1 , выполненной из оргстекла, штангенглубиномера 2 по ГОСТ 162-90 с ценой деления 0,01 мм, уровня 3, шкалы 4 с ценой деления 1 мм.

Рисунок 3.15 - Измеритель размеров семенной бороздки: а - общий вид, б -

схема измерения параметров семенной бороздки: 1 - прозрачная опорная пластина, 2 - штанген-глубиномер, 3 - уровень, 4 -

шкала

Измерения параметров бороздки проводили следующим образом: после прохода лабораторно-полевой экспериментальной установки по полю на сформированную бороздку (рисунок 3.15б) накладывали измеритель размеров семенной бороздки. Измеритель устанавливали следующим образом: опорную пластину 1 измерителя устанавливали на края семенной бороздки, при этом центр шкалы 4 устанавливали соосно с серединой семенной бороздки и строго горизонтально (контролировали по уровню 3). Отпустив стопорный винт штангенглубиномера 2, проводили измерения глубины бороздки. Результаты записывали в журнал наблюдений.

Ширину посевной бороздки измеряли по шкале 4, причем общее значение ширины складывалось из суммы размеров влево и вправо от центра бороздки. Результаты также фиксировали в журнале наблюдений.

3.7.3.2. Методика определения гребнистости

Гребнистость поверхности поля определяли измерением высоты гребней после прохода машины в направлении, перпендикулярном ее движению [158]. Измерение выполняли по всей ширине захвата сеялки. Для этого за пределами ширины захвата сеялки забивали колышки и на них параллельно поверхности поля натягивали струну с метками через каждые 5 см (рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 - Профилирование поверхности поля с целью определения параметров гребнистости надсеменного почвенного слоя после прохода

опытного образца сеялки

Замеряли расстояние от струны до поверхности надсеменного слоя с интервалом в 50 мм и заносили в журнал учета полевых опытов. Также определяли расстояние от струны до дна бороздки максимальной глубины. Затем из каждого значения профилирования вычитали величину расстояния от струны до дна бороздки и получали текущее значение высоты очередного гребня.

Измерения выполняли с точностью 5 мм. Количество измерений определяли как трехкратное профилирование поверхности надсеменного слоя по всей ширине захвата сеялки, но не менее 100 значений.

3.7.3.3. Определение показателей залипания и забивания сошников

Залипание и забивание рабочих органов определяли как

характеристики, свидетельствующие о нарушении технологического

процесса посева зерновых культур [158]. При этом регистрировали:

113

влажность, твердость, засоренность (количество и видовой состав сорняков), предшественник, агрофон, технология возделывания предшественника, а также выровненность поверхности поля;

путь, пройденный машиной до забивания (залипания);

характер и место залипания (забивания);

скорость движения агрегата;

вес налипшей почвы, толщину налипшего слоя.

Во внимание принимали такое событие, когда налипшая масса надежно удерживалась на рабочей поверхности после перевода рабочих органов в транспортное положение в движении и последующего «стряхивания». При этом учитывали величину пути, пройденного агрегатом (рабочим органом) без залипания, а также после начала внешнего проявления залипания (по вспучиванию почвы перед рабочим органом, образования почвенных валиков и т д).

В соответствии с [163, 164] степень залипания почвой рабочих органов и забивания пожнивными растительными остатками определяли визуально. Различали три степени залипания (забивания) рабочих органов:

- частичное, когда налипшая почва и пожнивные и растительные остатки занимают до 40 % от общей поверхности рабочего органа;

- среднее, занимает свыше 40 до 60 % от общей поверхности рабочего органа;

- полное залипание (забивание), занимает свыше 60 % от общей поверхности рабочего органа.

Залипание и забивание рабочих органов считали только в том случае, если почва, пожнивные и растительные остатки устойчиво удерживались на поверхности рабочего органа после стряхивания. При этом учитывали путь, пройденный машиной до залипания (забивания), скорость движения, характер и место залипания (забивания) рабочих органов.

3.7.3.4. Методика определения распределения семян по глубине

Глубину заделки семян в полевых условиях проверяли следующим образом. Лопаткой осторожно раскапывали поперек движения посевного агрегата несколько рядков посева и измерителем, установленным строго горизонтально на краях борозды, измеряли расстояние от поверхности почвы до каждого из семян. Количество измерений определяли согласно принятой методике. Данные измерений записывали в протокол наблюдений. По полученному массиву данных вычисляли оценки математического ожидания глубины заделки семян и среднего квадратического отклонения. Это позволило определить вероятность попадания семян в различные зоны по глубине заделки семян (рисунок 3.17).

Рисунок 3.17 - Распределение семян по почвенным слоям Вероятность заделки семян в почвенные слои определены агротехническими требованиями.

1»

Р(а-Да<х<а+Да) = Ф(Да/^2а),

(3.16)

где а - заданная глубина заделки семян, мм;

Ф(х) = - функция Лапласа или функция

распределения вероятностей, определяемая по таблицам; а - среднее квадратичное отклонения глубины заделки семян.

Для зон с засушливым климатом, а к таковым относится Оренбургская область, важно знать вероятность попадания семян в верхний слой, где при недостатке влаги семена могут не взойти.

Р(0<х<а-Да) = 0,5 [Ф(а/^2а) - Ф(Да/^2а)] (3.17)

Контроль глубины заделки семян проводился по этиолированной части всходов высеянной пшеницы [164]. Оценка глубины заделки семян выполнялась через 14 дней после посева.

Места забора всходов выбрали на опытном участке методом рандомизации. Для непосредственного извлечения ростков (рисунок 3.18) поперек направления движения сеялки из полосы шириной 0,3 и длиной 5 метров почвенный слой на глубину 15 см извлекали и складировали рядом на поверхность поля.

Рисунок 3.18 - Извлечение из почвы взошедших всходов растений для

определения глубины посева