Повышение эффективности функционирования прицепного широкозахватного посевного комплекса совершенствованием его основных рабочих органов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат наук Гатауллин Ринат Габдуллович

• Гатауллин Ринат Габдуллович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Гатауллин Ринат Габдуллович

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования, предъявляемые к посевным машинно-тракторным агрегатам

1.2 Тенденции развития посевных машинно-тракторных агрегатов

1.3 Обзор основных рабочих органов посевных машин

1.4 Анализ конструкций современных энергосберегающих посевных комплексов

1.5 Постановка цели и задач исследования

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПРИЦЕПНОГО ШИРОКОЗАХВАТНОГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА

2.1 Моделирование технологического процесса широкозахватного прицепного пневматического посевного комплекса

2.2 Расчет пневмотранспортной сети проектируемого посевного комплекса

2.2.1 Предварительное определение расчетной рабочей скорости воздуха в магистральной пневмосети

2.2.2 Определение баланса расхода воздуха в пневмотранспорт-ной сети

2.2.3 Теоретическое обоснование диаметров труб пневмотранс-портной сети с учетом свойств перемещаемой аэросмеси

2.2.4 Обоснование потерь давления пневмотранспортной сети посевного комплекса в зависимости от расхода воздуха и нормы высева

2.3 Теоретические исследования влияния скорости движения посевного агрегата на устойчивость нормы высева дозирующей системой посевного комплекса

2.4 Выводы

3 ПРОГРАММА, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование

3.2.1 Опытный образец прицепного широкозахватного посевного комплекса

3.2.2 Приборы и оборудование, применяемые при проведении экспериментальных исследований

3.3 Методика проведения лабораторных исследований и обработки

экспериментальных данных

3.3.1 Методика исследований дозирующей системы посевного комплекса

3.3.2 Методика исследований аэродинамической характеристики радиального вентилятора для пневмотранспортной системы посевного комплекса

3.3.3 Методика исследований влияния весовой концентрации аэросмеси на изменения потерь давления и норму высева пнев-вмотранспортной сети посевного комплекса

3.3.4 Методика исследования поперечной неравномерности распределения семян посевным комплексом

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПРИЦЕПНОГО ШИРОКОЗАХВАТНОГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА

4.1 Исследования дозирующей системы посевного комплекса

4.2 Исследование параметров дозирующей системы опытного посевного комплекса методом планирования эксперимента

4.3 Результаты исследований аэродинамической характеристики радиального вентилятора для пневмотранспортной системы посевного комплекса

4.4 Результаты исследований влияния весовой концентрации аэросмеси на изменения потерь давления и норму высева пневмотран-спортной сети посевного комплекса

4.5 Исследования поперечной неравномерности распределения семян прицепным широкозахватным посевным комплексом

4.6 Выводы

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ПРИЦЕПНОГО ШИРОКОЗАХВАТНОГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА

5.1 Общая техническая характеристика прицепного широкозахватного посевного комплекса

5.2 Исследование и испытания прицепного широкозахватного посевного комплекса

5.2.1 Характеристика участка и состояние почвенного плодородия полей

5.2.2 Определение показателей качества выполнения технологического процесса

5.3 Выводы

6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИЦЕПНОГО ШИРОКОЗАХВАТНОГО ПОСЕВНОГО КОМПЛЕКСА

6.1 Технико-экономическая эффективность применения разработанного посевного комплекса

6.2 Энергетическая эффективность использования разработанного посевного комплекса

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Документы, подтверждающие техническую новизну посевного комплекса

Приложение Б

Результаты теоретических исследований и технические средства для

проведения исследований посевного комплекса

Приложение В

Результаты исследований технологического процесса основных рабочих органов посевного комплекса

Приложение Г

Техническая характеристика прицепного широкозахватного посевного комплекса

Приложение Д

Результаты исследований и испытаний прицепного широкозахватного посевного комплекса в производственных условиях

Приложение Е

Документы о внедрении результатов выполненных научных исследований

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности функционирования прицепного широкозахватного посевного комплекса совершенствованием его основных рабочих органов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Современные методы производства зерна требуют новых ресурсосберегающих технологий возделывания зерновых культур, что обуславливает создание посевных комплексов, позволяющих выполнять одновременно полную разделку почвы, проводить основную и предпосевную обработку, подготавливать хорошее семенное ложе и производить посев с последующей заделкой полосы посева мульчированным слоем, боронованием посевов с вычесыванием сорняков и, с заключительной стадией, - прикатыванием полосы посева [97].

Применяемая пахотная технология возделывания зерновых культур является затратной, так как требует несколько раздельных энергоемких операций, обуславливающих применение целого парка сельскохозяйственных орудий, машин и тракторов, значительных затрат топливо-смазочных материалов, затрат физического труда на обслуживание и управление этими агрегатами. Многократные проходы техники по полям приводят к уплотнению глубинных слоев почвы с последующим нарушением капиллярной системы водного питания растений. Это обстоятельство заставляет часто применять плоскорезы или чизельные плуги, обусловливающее дополнительные энергозатраты при возделывании зерновых культур. Поэтому, эти обстоятельства приводят к увеличению удельных затрат на единицу сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время в России, руководствуясь опытом Западной Европы, стали практиковать наиболее передовые энергосберегающие технологии - технологию прямого посева по стерне с помощью посевных комплексов, что привело к сокращению послеуборочной и предпосевной обработки полей. Однако, несовершенство конструкций посевных комплексов, в частности их основных рабочих органов, снижает эффективность технологического процесса высева семян и удобрений.

Степень разработанности темы исследования. В нашей стране весомый вклад в разработку и изучение высевающих аппаратов, систем и посевных машин внесли В.П. Горячкин, М.В. Сабликов, С.В. Кардашевский, Б.И. Журавлев, Г.М.

Бузенков, С. А. Ма, Н.И. Любушко, М.С. Хоменко, М.Ф. Романенко, В. А. Насонова, Н.П. Крючин, С. А. Ивженко, В.М. Гусев, В. А. Юзбашев, В.Н. Зволинский, Ю.П. Каюшников, Л.Ю. Шевырев, В.П. Голованов, П.Я. Лобачевский, Н.М. Бес-памятнова, Е.А. Давидсон, З.С. Рахимов и другие ученые [13, 31, 39, 46, 52, 53, 54,58, 59, 64, 67, 69-76, 90, 91, 122, 125]. Также, заслуживают внимания исследования в области пневмотранспорта, проведенные A.M. Дзядзио и Ф.Г. Зуевым [32, 43, 44]. Проанализировав труды данных ученых можно сделать вывод, что энергосберегающие технологии сева требуют создания современных более эффективных широкозахватных посевных комплексов с воздушным способом внесения семян и удобрения, имеющих наиболее простые, удобные в настройке и обслуживании совершенные основные рабочие органы - дозирующую и пневмотранспортную системы.

Отмечая достаточно высокую степень разработанности темы диссертационного исследования, следует констатировать, что в работах вышеуказанных авторов не рассматриваются вопросы моделирования процесса функционирования основных рабочих органов прицепного широкозахватного, снабженного электронной системой контроля высева, полевым навигатором с функцией учета обработанной посевной площади, посевного комплекса, позволяющие оптимизировать их основные конструкционно-технологические параметры, в частности, касающиеся пневмотранспортной системы и системы дозирования семян и удобрения.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является повышение эффективности функционирования прицепного широкозахватного посевного комплекса совершенствованием его основных рабочих органов.

Для решения данной цели определены следующие задачи исследования:

- обосновать и разработать конструкционно-технологическую схему прицепного широкозахватного посевного комплекса с воздушным способом внесения семян и удобрений, состоящего из бункерной части и сошниковой группы, оснащенного электронной системой контроля высева, полевым навигатором с функцией маркера и учетчика обработанной посевной площади;

- провести теоретические исследования по обоснованию конструкционно-

технологических параметров пневмотранспортной сети и дозирующей системы прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- экспериментально получить математические модели рабочего процесса прицепного широкозахватного посевного комплекса и определить рациональные конструкционно-технологические параметры его основных рабочих органов;

- провести испытания в производственных условиях прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- определить экономическую и энергетическую эффективность применения нового прицепного широкозахватного посевного комплекса.

Научную новизну работы составляют:

- аналитические зависимости по обоснованию конструкционно-технологических параметров пневмотранспортной сети с радиальным вентилятором и дозирующей системы прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- математические модели рабочего процесса прицепного широкозахватного посевного комплекса, позволяющие определить рациональные конструкционно-технологические параметры его основных рабочих органов, на технические решения которых получен патент Российской Федерации на изобретение.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Содержащиеся в диссертации научные положения и выводы позволяют на стадии проектирования и конструирования обосновать основные конструкционные и технологические параметры пневмотранспортной сети и дозирующей системы.

Результаты исследований использованы ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей» (г. Малмыж, Российская Федерация) при изготовлении опытного образца прицепного широкозахватного посевного комплекса «AGRAER-850H» производительностью до 8,5 га/ч, который используется в ООО «Бурец» Малмыжского района Кировской области во время полевых работ, при севе зерновых культур, а также материалы научных исследований используются в учебном процессе на инженерном факультете ФГБОУ ВО Вятская ГСХА.

Документы, подтверждающие о внедрении результатов выполненных науч-

ных исследований, приведены в приложении Е.

Методология и методы исследований.

В качестве объектов исследования выбраны технологический процесс посева зерновых культур с одновременным внесением минеральных удобрений, опытный образец прицепного широкозахватного посевного комплекса и его рабочие органы: пневмотранспортная сеть с радиальным вентилятором, дозирующая система и сошниковая группа.

При выполнении диссертационной работы использованы стандартные и частные методики с применением физического и математического моделирования, сертифицированных приборов и современной вычислительной техники с пакетом программ для обработки результатов экспериментов.

Положения, выносимые на защиту:

- конструкционно-технологическая схема прицепного широкозахватного посевного комплекса с воздушным способом внесения семян и удобрений, состоящего из бункерной части и сошниковой группы, оснащенного электронной системой контроля высева, полевым навигатором с функцией маркера и учетчика обработанной посевной площади;

- аналитические выражения по обоснованию конструкционно-технологических параметров пневмотранспортной сети и дозирующей системы прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- математические модели рабочего процесса прицепного широкозахватного посевного комплекса, позволяющие определить рациональные конструкционно-технологические параметры его основных рабочих органов;

- результаты испытаний в производственных условиях прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- экономическая и энергетическая эффективность применения нового прицепного широкозахватного посевного комплекса.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность основных выводов в заключение подтверждена результатами теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами испытаний посев-

ного комплекса в хозяйственных условиях.

Научные исследования проведены в ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока» согласно программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013...2020 годы по подразделу 24 «Фундаментальные проблемы и принципы разработки интенсивных машинных технологий и энергонасыщенной техники нового поколения для производства основных групп продовольствия» (номер государственной регистрации АААА-А16-116021950065).

Основные положения диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Международных научно-практических конференциях «Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации государственной программы развития сельского хозяйства» (г. Москва, 2015 г.), «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. Мосоловские чтения» (г. Йошкар-Ола, 2015, 2016 гг.), Международной научной конференции «Актуальные вопросы науки и образования» (г. Москва, 2015 г.).

По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе издана монография, опубликовано 3 статьи в рецензируемых научных журналах, 10 статей опубликовано в материалах международных конференций, получен патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованной литературы из 140 наименований и приложений. Работа содержит 178 страницу, в которой 48 рисунков, 27 таблиц и 6 приложений.

Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю - доктору технических наук, доценту Виктору Ефимовичу Саитову за участие в работе на разных ее этапах при решении отдельных задач, а также сотрудникам ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока» и ФГБОУ ВО Вятская ГСХА за содействие и всестороннюю помощь при выполнении данной работы.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Агротехнические требования, предъявляемые к посевным машинно-тракторным агрегатам

Посевному процессу, при возделывании зерновых культур, отводится особая роль, так как независимо от применяемой технологии посева требуется привлечение больших трудовых и материальных ресурсов. В свою же очередь, для снижения трудовых и материальных ресурсов необходимо использовать такую ресурсосберегающую комплектацию машинно-тракторного агрегата (МТА), которая бы позволяла производить одновременно несколько технологических операций. Кроме этого, некачественно выполненные предпосевные работы могут привести к снижению урожая зерновых культур до 40%, а нарушения агротехнических требований в процессе посевных работ приводят к более значительным потерям [90].

К предпосевной обработке почвы предъявляются следующие агротехнические требования [25]:

- поверхность поля после предпосевной обработки должна быть выровнена, а высота гребней или глубина борозд должна быть не более 4 см;

- на поверхности поля не допускается наличие комков почвы и камней размером более 10 см по наибольшей стороне или диаметру;

- обработанный слой должен быть разрыхленным и мелкокомковатым; в обработанном слое допускаются комки почвы размером по наибольшему диаметру до 2,5 см - не более 80%, а от 5 до 10 см - не более 10%;

- плотность обработанного слоя почвы должна быть 1___1,3 г/см2;

- допустимое отклонение от заданной глубины обработки почвы не более 1,0 см;

- сорные растения должны быть подрезаны, наличие неподрезанных сорных растений на поверхности поля не допускается;

- на поверхности поля, подготовленного для посева зерновых, возделываемых по специальной технологии в зонах, подверженных ветровой эрозии, должно

быть не менее 60% стерни и других растительных остатков;

- наличие необработанных полос или участков (огрехов) на поле, подготовленном для посева, не допускается.

Качество технологического процесса высева должно удовлетворять следующим агротехническим требованиям [19, 25, 45, 85]:

- отклонение от нормы высева семян ± 3. 5%, удобрений ± 10%;

- неравномерность высева между высевающими аппаратами: для механических сеялок ± 3. 4% и сеялок с пневмотранспортной системой ± 7. 8%;

- устойчивость высева ± 2%;

- при глубине посева среднее значение отклонения от глубины заделки, см: 3.4 ± 0,5 см; 4.5 ± 0,7 см; 6.9 ± 1см; 10.15 ± 2см и др.

В современных механических сеялках и сеялках с пневмотранспортной системой высева, применяются эффективные высевающие аппараты, позволяющие в достаточной мере соблюдать нормы высева в широком диапазоне и для различных видов высеваемых культур.

Что касается неравномерности высева, то, механические сеялки, по сравнению с сеялками оборудованными пневмотранспортной системой, имеют более равномерное распределение семян, обусловленное тем, что каждый сошник получает семена от индивидуального регулируемого высевающего аппарата. У сеялок с пневмотранспортной системой подачей семян в сошники практически невозможно влиять на неравномерность высева, ввиду того что эта неравномерность зависит только от конструктивных особенностей рабочих органов пневмотранс-портной системы, а также способа подачи семян дозатором в пневмотранспорт-ную систему.

Однако, в настоящее время, из-за своей высокой производительности, сеялки с пневмотранспортным распределением семян в сошники получают все большее применение в нашей стране. При этом отдается предпочтение, прежде всего, наиболее производительным, широкозахватным, ресурсосберегающим комбинированным прицепным посевным комплексам, производящими за один проход несколько технологических операций со скоростью 10.15 км/ч [50], и агрегатируе-

мых тракторами общего назначения высоких тяговых классов. Эффективность использования этих агрегатов при возделывании зерновых культур подтверждается исследованиями [5, 6-10,16, 56-59, 68, 69-76, 77, 83, 90-93, 108, 112, 116].

При разработке сеялок и посевных комплексов с пневмотранспортным распределением семян и удобрений в сошники, из физико-механических свойств перемещаемых материалов, особо учитывают аэродинамические свойства - скорость витания и коэффициент сопротивления семян зерновых культур и удобрения. Скорость перемещения воздушным потоком семян должна быть такой, чтобы не происходило выбивания зародыша семени при движении семян зерновой культуры в воздушном тракте пневмотранспортной системы посевной машины и не осаживался в конструктивных элементах пневмотранспортной системы перемещаемый посевной материал. Также учитывается упругость семян - коэффициент восстановления скорости движения после удара о твердую поверхность конструктивных элементов пневмотранспортной системы посевных машин.

Требования по обеспечению равномерной заделки семян на определенную глубину зависит от конструктивных особенностей рабочих органов сеялок и посевных комплексов.

В современных посевных комплексах применяется [90]:

- жесткое крепление сошников к раме;

- несколько сошников на одно копирующее колесо (групповое копирование);

- индивидуальное копирование сошников (каждый сошник имеет свое копирующее колесо).

Применение жесткого крепления сошников к раме ограничивается шириной захвата посевного комплекса, чем больше ширина захвата, тем хуже копируется рельеф поля отдельными сошниками. В итоге ухудшается равномерность заделки семян в почве. В связи с этим, для обеспечения равномерности заделки семян, используют сошниковую раму, разделенную на секции.

Групповое копирование также имеет свои недостатки конструктивным ограничением количества сошников на одно копирующее колесо и имеет лишь, на

наш взгляд, несущественные преимущества по обеспечению равномерности заделки семян в почве, по сравнению с жестким креплением сошников к раме.

Индивидуальное копирование сошниками рельефа поля является идеальным вариантом для обеспечения равномерности заделки семян по глубине, но удорожает стоимость посевной машины и усложняет ее техническое обслуживание в связи с увеличением конструктивных элементов в ее составе.

К качественным техническим показателям посевных машин также относится комплекс качеств, обусловливающих их высокий технический уровень как изделий машиностроения: неизменность технологических настроек в рабочем процессе, надежность выполнения технологического процесса, безопасность и т.д. Это является важным, так как, несовершенное качество посевных машин может снижать урожайность высеваемых зерновых культур до 30% [11, 86].

Таким образом, для высокой эффективности производства зерновых культур, создаваемая новая посевная техника должна удовлетворять исходным агротехническим условиям, иметь высокую производительность и высокий технический уровень.

1.2 Тенденции развития посевных машинно-тракторных агрегатов

Урожайность сельскохозяйственных культур непосредственно зависит от технологии посева, а также эффективности работы посевных агрегатов. В связи с этим, имеется значительный интерес в исследовании и совершенствовании посевных машин, а также их основных рабочих органов. Внедрение энергоресурсосберегающих технологий, при возделывании продуктов растениеводства, основывающихся на сокращении и совмещении технологических операций, изменило требования к посевным агрегатам [50, 56, 57, 58, 61, 77, 92]. Основной особенностью современных технологий является совмещение операций обработки почвы и посева. Современные посевные агрегаты должны соответствовать двойным требованиям: как к почвообрабатывающим, так и к посевным машинам.

К общеизвестным путям совершенствования посевных агрегатов относятся: повышение производительности; повышение качества высева семян и удобрения;

снижение энергоемкости процесса; снижение металлоемкости; удобство обслуживания, ремонта, контроля и управления; снижение трудоемкости процесса; исключение или уменьшение контакта с протравленными семенами и удобрением обслуживающего персонала; возможность выполнения посевным агрегатом нескольких операций за один проход и др.

Повышение производительности посевного агрегата обусловливается его рабочей шириной захвата и рабочей скоростью. Традиционные механические сеялки с шириной зернотукового бункера, равного рабочей ширине захвата уже изжили себя, так как широкозахватные составные агрегаты из таких сеялок имеют повышенную металлоемкость; их невозможно быстро «складывать» в походное положение при переездах по дорогам; имеют низкую рабочую скорость - 7. 10 км/ч; требуются частые остановки для заправки семенами и удобрением ввиду малой емкости бункеров; необходимо большое количество обслуживающего персонала для технического и технологического обслуживания [3, 46, 76, 125].

Некоторые исследователи [65, 66, 73] пришли к выводу, что, в силу целесообразности, максимальную рабочую ширину захвата механических сеялок необходимо ограничивать до 6 метров, а для создания широкозахватных посевных машин с повышенной рабочей скоростью следует изыскивать принципиально иную конструкцию. На наш взгляд, это ограничение обуславливается и неравномерностью высева по ширине посевного агрегата, так как сошниковый механизм традиционной механической сеялки не позволяет достаточно эффективно копировать рельеф засеваемого поля при ширине захвата более 6 метров, из-за его конструктивных особенностей, к примеру - относительно длинной жесткой рамы. То есть, на равномерность высева по ширине посевного агрегата влияет его адаптация к рельефу засеваемого поля.

На основе изучения существующих современных конструкций посевных машин [6-10, 31, 38, 39, 63, 69-77, 90, 91, 93], наиболее перспективными посевными машинами, на наш взгляд, являются посевные машины с пневмотранспортной системой высева семян и удобрения. Пневмотранспортная система современных посевных машин состоит из дозирующего устройства с механизмом привода,

пневмотранспортной сети с распределительными устройствами и вентилятора с приводящим механизмом [90, 91, 133, 135,136,137, 138, 139].

Дозирующее устройство обеспечивает непрерывную подачу количества семян и удобрения в пневмотранспортную сеть в соответствии с заданной нормой высева, а приводится через редуктор и высевную коробку от ходовых колес или от дополнительных колес, опирающихся на землю, либо на ходовое колесо.

Пневмотранспортная сеть обеспечивает непрерывный перенос аэросмеси семян (семян и удобрения) в сошники и состоит из магистральных, и дополнительных пневмопроводов, семяпроводов и распределительных устройств, для равномерного деления аэросмеси по семяпроводам.

В качестве генератора воздушного потока, для перемещения аэросмеси по пневмотранспортной сети, чаще всего используется центробежный вентилятор среднего (высокого) давления приводимый от гидродвигателя или от двигателя внутреннего сгорания, либо от ВОМа трактора.

Изыскание направления развития конструкций посевных комплексов требует обзора и анализа их основных рабочих органов.

1.3 Обзор основных рабочих органов посевных машин

Анализ и правильный выбор основных рабочих органов посевной машины является основой для создания нового энерго-ресурсосберегающего посевного агрегата с улучшенными техническими и технологическими характеристиками.

Посевные машины состоят из участвующих в посевном процессе основных и вспомогательных узлов. К основным узлам относят: бункера (секции) семян и удобрений, высевающие аппараты семян и удобрений, семяпроводы, сошники и устройства заделки борозд. К вспомогательным узлам относят устройства: по установке нормы высева, по регулировке глубины высева и т.д.

По компоновке узлов различают сеялки: моноблочные, раздельно-агрегатные и секционные.

Моноблочные и раздельно-агрегатные применяются для посева семян зерновых культур, а секционные для посева пропашных культур.

На моноблочных сеялках все узлы установлены на одной раме, зернотуко-вый бункер (ящик) располагается по всей ширине сеялки, а каждый сошник снабжен индивидуальным высевающим аппаратом. Обычно, у такого типа сеялок ширина захвата не превышает 6 метров, а в применении с мощными тракторами используют сцепки, создавая многосеялочные агрегаты.

Раздельно-агрегатные широкозахватные сеялки были созданы для агрегатирования мощными тракторами [88]. Их особенностью является то, что они состоят из прицепленных один за другим двух или трех отдельных блоков. Обычно это такая схема: бункер большой емкости с секциями семян и удобрений; почвообра-батывающе-посевной блок; каток (в требуемых случаях). Может быть и другая схема: почвообрабатывающе-посевной блок; бункер большой емкости с секциями семян и удобрений.

Раздельно-агрегатные широкозахватные сеялки, имеющие централизованное дозирование семян, также имеют и высевающую систему пневмотранспорти-рования семян (удобрения), и производятся многими зарубежными предприятиями. Подобного типа прицепные широкозахватные посевные комплексы выпускаются также и в России - «Кузбасс», «Томь» и «Агромастер» [87, 90, 107,135-139].

На рисунке 1. 1 представлены типы высевающих систем пневматических сеялок [90, 121]. Из рисунка следует, что могут применяться различные технологические схемы подачи семян в воздушный поток высевающих систем пневматических сеялок:

- системы с наддувом воздуха в герметичный бункер, где давление воздуха такое же, как в пневмотранспортной системе;

- системы без наддува воздуха, отличающиеся тем, что семена (удобрения) подаются в пневмотранспортную систему через питатели, шлюзовые затворы.

Применяются также эжекторные питатели, в которых семена перемещаются из-за разряжения в эжекторном устройстве.

Чаще всего применяются высевающие аппараты катушечного типа, но иногда могут быть использованы транспортеры ленточные, вибрационные или шне-ковые дозаторы.

Рисунок 1.1 - Типы высевающих систем пневматических сеялок

Схемы пневматических высевающих аппаратов (рисунок 1.2) по способу дозирования могут быть индивидуального, группового или общего высева, а распределительные системы различаются числом ступеней деления потока семян [90, 121].

Рисунок 1.2 - Схемы индивидуального (а), группового (б) и общего (в) высева одно- (б, г), двух- (в) и бесступенчатого (а) распределения

При индивидуальном высеве поток семян не делится. Одноступенчатая схема применяется при групповом и общем высеве, а двухступенчатая используется при общем высеве.

Наиболее ответственной частью пневмотранспортной системы пневматических посевных машин являются распределители, назначение которых равномерное распределение потока аэросмеси семян, движущегося от дозирующего устройства, распределителями первой ступени или между распределителями второй ступени, либо между сошниками. От правильно выбранной конструкции распределителей зависит травмированность семян, устойчивость транспортирования семян и поперечная (иногда и продольная) равномерность высева семян посевной машиной [54, 83, 88, 111, 122, 123, 125].

Можно выделить два типа распределителей - вертикального и горизонтального типа (рисунок 1.3) [88].

Рисунок 1.3 - Классификация распределителей пневмотранспортной системы посевных машин

Вертикальный распределитель состоит из горизонтального участка пневмопровода переходящий, через отвод, в вертикальный участок, на конце которого

установлен коллектор с радиально установленными патрубками, для подсоединения дополнительных воздуховодов или семяпроводов. В коллекторе могут быть установлены активные (вращающийся, вибрационный или вращающийся трубопровод) или пассивные (плоский, конусный или сферический) отражатели. Вертикальный участок распределителя может быть дополнен устройством воздействия на поток, улучшающий рабочий процесс распределителя, - турбулизатора-ми (конические, шиповидные или гребнистые), а также направителями потока (сетчатый конус, сужение или встроенный трубопровод).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гатауллин Ринат Габдуллович, 2017 год

МО —

т

ПЛ)

п„(') МО "«Л)

гЙ

Рисунок 2.1 - Общая структурная схема функционирования широкозахватного прицепного пневматического посевного комплекса

Согласно рисунку 2.1, при ближайшем рассмотрении широкозахватного пневматического посевного комплекса с наддувом воздуха в бункер и приводом

дозаторов семян и удобрения от опорно-приводного колеса бункера через высевную коробку передач, с технологической точки зрения модель функционирования представляет собой блок-схему из пяти подсистем: двухсекционного бункера (Б), дозирующего устройства (ДУ), радиального вентилятора (В), пневмотранспорт-ной системы (ПТС) и сошниковой группы (К) с расположенными на ней сошниками, одним первичным и четырьмя вторичными распределителями воздушного потока от ПТС (условно не показаны).

В данном пневматическом посевном комплексе входные ^ ^) параметры -масса семян М с ^) и удобрения Му (?), загруженные каждый в свою секцию бункера, воздействуют на секции бункера, выходными параметрами которых являются количество выходящих из секций семян чс ) и удобрения д у (?), а также, соответственно, их качества К с ) и Ку (?) (посевная годность семян, влажность, гранулометрический состав удобрения и др.).

При воздействии на дозирующее устройство ДУ четырех переменных Чс^), Чу (?), Кс ^) и Ку(?), выходными параметрами дозирующего устройства ДУ , и входными для пневмотранспортной системы (ПТС), являются: количество выходящих, из соответствующих дозаторов, количества семян ч]^ ) и удобрения Ч у ^), их качества К1С(1) и К1у (?), а также удельный расход энергии кДд (?) на привод дозирующего устройства. Настроечными параметрами ДУ являются: нормы высева семян Ис ^) и удобрения Иу (?), а также, соответственно, передаточные отношения дозаторов семян ¡пс ) и удобрения /пу ^).

Входными параметрами ПТС и выходными для радиального вентилятора В являются: скорость воздуха вентилятора ив ^) и сопротивление Арс пневмотранс-портной системы. Управляющее воздействие на вентилятор В - частота пв вращения его рабочего колеса.

К выходным параметрам ПТС и входным для сошниковой группы К посевного комплекса относятся: количество дсм () аэросмеси семян и удобрения,

качество К см (1) и скорость исм (1) аэросмеси, а также и удельный расход (1)

энергии. Кроме этого, выходными параметрами ПТС и входными для секций бункера Б можно отнести давление АРСС (1) наддува воздуха в секцию семян и давление АРсу (1) наддува воздуха в секцию удобрения, обуславливающих равномерную подачу высеваемого материала катушками дозирующего устройства ДУ в ПТС.

К выходным контролируемым переменным у({) сошниковой группы К относятся: фактические Ыфс (1) и Ыфу (1) нормы высева посеянного материала (соответственно, семян и удобрения), равномерность у(1) распределения семян, подрезание П с (1) сорняков, качество П0 (1) посева (относительная посевная всхожесть), фактическая глубина Нфс (1) заделки семян (удобрения), массовая Д (1) доля дробленых посевной машиной семян (обрушенных, с механическими повреждениями). К выходным переменным К также можно отнести объемный выход Qв0 () отработанного воздуха ПТС и удельный расход энергии Иуд (1) сошниковой группы. Настроечными факторам являются: рабочая ширина Вр захвата машины, ширина в п (1) междурядий, установочная Ну (1) глубина сошников и скорость )

агрегатируемого посевного комплекса.

Количество чсм (1) перемещаемого посевного материала, в виде аэросмеси, соответствует равенству:

Чсм (') = Чс (') + Чу (0 = чС(0 + чу (О. (2.1)

Удельный Ыуд (1) расход энергии дозирующей и пневмотранспортной системами посевного комплекса составляет:

Ыуд (1) = мДд (1) + мПд (1) + мКд (1). (2.2)

В результате проведенного анализа модели функционирования пневмот-ранспортной системы широкозахватного посевного комплекса с надувом воздуха в бункер и приводом дозаторов семян и удобрения через высевную коробку передач следует, что, при воздействии настроечных величин дозирующего устройства

N (1), Кс (1), /пс(г), Nу (1), Ку (1) и I (1), в том числе настроечных величин

пу\

и

Вр (1), вп (/), и) и Ну (1), основными контролируемыми выходными параметрами

являются: Ыфс (1), Ыфу (1), У), Пс (1), П0 (1), кфс (1) и Д(/). Данные параметры

характеризуют качественные показатели технологического процесса пневмот-ранспортной системы разрабатываемого посевного комплекса.

2.2 Расчет пневмотранспортной сети проектируемого посевного комплекса

2.2.1 Предварительное определение расчетной рабочей скорости воздуха

в магистральной пневмосети

Для эффективного пневмотранспортирования семян и удобрения в пнев-мотранспортной сети посевного комплекса необходимо предварительно правильно выбрать рабочую скорость воздуха ир в магистральной сети в зоне подачи высеваемого материала из дозаторов с учетом скорости витания ивит транспортируемых посевных материалов [14, 43,44, 48, 51].

В связи с тем, что в пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса предполагается установить пять вертикальных воздушных распределителя с коллекторами, имеющих большее сопротивление воздушному потоку по сравнению с горизонтальными участками сети, то определим рабочую скорость ир воздуха для вертикальных пневмотранспортных продуктопроводов по выражению [14]:

и = К -(10,5 + 0,57и ), м/с, (2.3)

р з \ 5 5 вит /55 Чу

где КЗ - коэффициент запаса, принимаемый Кз = 1,53;

ивит- средняя скорость витания частиц перемещаемого материала, м/с.

Исходные данные значений скоростей витания ивит для семян зерновых культур и удобрения [119], расчетные данные их средней скорости витания исрвит,

а также расчетные данные рабочей скорости ир воздуха для перемещения этих материалов представлены в таблице 2.1.

Зависимость рабочей скорости Ьр воздуха от средней скорости Ьсрвит высеваемых материалов согласно исходных данных приведенной таблицы 2.1 описывается регрессионной моделью:

Ьр = 0,819вЬср.вит +16,009, (2.4)

достоверность которой характеризуется коэффициентом корреляции г = 0,999, указывающий на прямо пропорциональную зависимость между коррелирующими признаками.

Таблица 2.1 - Исходные данные значений скоростей витания высеваемых материалов, расчетные данные их средней скорости витания и рабочей скорости воздуха

Высеваемый материал Скорость витания, Ьвит, м/с Средняя скорость витания, Ьср.вит , м/с Рабочая скорость воздуха, Ьр, м/с

мин. макс.

Пшеница 8,90 11,50 10,20 25,00

Ячмень 8,40 10,80 9,60 24,44

Рожь 8,40 10,50 9,45 24,31

Удобрение 3,70 11,00 7,35 22,48

Графическая зависимость рабочей скорости Ьр воздуха от средней скорости

иср.вит высеваемых материалов приведена на рисунке 2.2. 25,5

"р,

м/с 24,5

24,0 23,5 23,0 22,5 22,0

5 7,5 10 12,5 и„м/с 15

Рисунок 2.2 - Графическая зависимость рабочей скорости Ьр воздуха от средней скорости Ьср вит высеваемых материалов

Из сравнительного анализа графической зависимости следует, что высевае-

мые материалы имеют диапазон средней скорости витания исрвит от 7,35 до

10,20 м/с. В вертикальных воздушных распределителях наименьшая рабочая скорость воздуха ир = 22,48м/с требуется для удобрения, а наибольшая рабочая скорость воздуха ир = 25,0 м/с - для семян пшеницы.

Следовательно, для эффективного процесса пневмотранспортирования высеваемых материалов и последующих расчетов пневмотранспортной сети, необходимо принять наибольшее значение рабочей скорости воздуха ир = 25 м/с.

2.2.2 Определение баланса расхода воздуха в пневмотранспортной сети

Пневмотранспортная сеть разрабатываемого посевного комплекса [129] представляет собой разветвленную воздушную сеть, расчетная схема которой представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Расчетная схема пневмотранспортной сети разрабатываемого прицепного посевного комплекса: 1 - вентилятор; 2 - магистральный пневмопровод; 3 - дозаторы; 4 - гибкие трубы; 5 - первичный вертикальный распределитель (1 штука); 6 - вторичный вертикальный распределитель (4 штуки); 7 - гибкие семяпроводы (28 штук); 8 - трубы наддува воздуха в секции бункера; 9 - бункер

Для удобства, представленная на рисунке 2.3, расчетная схема разделена на участки I, II, III, IV и V с диаметрами d1, d2, d3, d4 и d5, с соответствующими длинами l1, l2, l3, l4 и l5, где в целях непрерывного и устойчивого пневмотранспорти-рования высеваемого материала расчетные расходы Q1, Q2, Q3, Q4 и Q5, а также скорость ир воздуха по всей пневмотранспортной сети - приняты постоянными

(const). Для наглядности вид на распределители первой и второй ступени, соединенных трубопроводами и отходящими от второй ступени семяпроводами, условно представлен как «вид сверху», а остальная, магистральная часть расчетной схемы - вид сбоку (продольный вид). В трубопроводах наддува, герметичных секций бункера, условно можно принять, что расхода воздуха не происходит, так как теоретически в секциях статическое давление равняется полному давлению, следовательно, систему наддува воздуха в секции бункера можно априори исключить из расчетных действий, при определении баланса воздуха в пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса.

Расход воздуха Q, на любом из расчетных I, II, III, IV и V участков сети, определяется по известной формуле [14, 32, 96]:

Q = 3600- F u, (2.5)

где Fi - площадь поперечного сечения круглой трубы расчетного участка пневмо-

г^ 2 2

провода, Fi =p-ri , м2;

ri - радиус трубы участка, ri = di /2, м;

ui - средняя скорость воздуха на расчетном участке, м/с.

Согласно рисунку 2.3 баланс расхода воздуха для пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса с одним первичным распределителем, четырьмя вторичными распределителями и двадцати восемью семяпроводами по числу сошников можно представить равенством расходов участков сети:

DQ+Q = Q = Q2 = Q3 = 4Q4 = 28Q5, (2.6)

где DQ- потери расхода воздуха на возможные утечки воздуха через неплотности воздушного тракта, DQ = 0,05...0,1QB, м3/ч;

0в - расход воздуха вентилятора, м3/ч;

01, Q2 и Q3 - расход воздуха на участках 1, 2 и 3 магистрального пневмопровода соответственно, м3/ч;

04 - расход воздуха в трубе, соединяющей первичный распределитель со вторичным, м3/ч;

05 - расход воздуха в семяпроводе сошника, м3/ч.

С учетом выражения (2.5) и принятой постоянной средней скоростью ир,

равенство (2.6) преобразуем в формулу баланса секундного расхода воздуха: я- гв -ьр = я • т* -ьр = я • т1 -ьр = я • Г32 - ьр = 4я • Г42 • ир = 28я • т52 • ьр . (2.7) Путем исключения постоянных Я и ир, из формулы (2.7), получаем:

тв = Т12 = т22 = Т32 = 4Т42 = 28Т52, (2.8)

где значения радиусов тв, т1, т2 и т3 приняты одинаковыми.

Далее из равенства (2.8), путем преобразований, можно определить неизвестные радиусы труб т4 и т5 при известном значении, например, на расчетном участке I с радиусом трубы т1:

Т4

Г Т1

, т5 =Л

4 2 \

^ = Т1 (2.9)

28 728'

На основании заданных диаметров d1 из ряда наиболее применяемых для

воздушных систем посевных машин и формул (2.8) и (2.9), определяем искомые

диаметры труб d4 и d5. Полученные результаты сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Заданные значения диаметра d1 и расчетные значения диаметров труб d4 и d5

Обозначение диаметра трубы Значения диаметров труб, мм

d1 70 100 130 160 190

d4 35 50 65 80 95

d5 13,23 18,90 24,57 30,24 35,91

Зависимость диаметров труб d4 и d5, от диаметра d1, согласно исходных

данных приведенной таблицы 2.2, описывается регрессионными моделями:

= 0,54, = 0,189^, (2.10)

достоверность которых характеризуется одинаковым коэффициентом корреляции г = 1, указывающий на прямо пропорциональную зависимость между коррелирующими признаками.

Графические зависимости диаметров труб и ¿5, от диаметра ¿1, приведены

Рисунок 2.4 - Графические зависимости диаметров труб d4 (.....) и d5 (-),

от диаметра di

Диаметр de выходного патрубка предполагаемого к использованию вентилятора в разрабатываемой пневмотранспортной системе составляет 0,135 м, то есть его радиус гв = 0,0675 м.

Согласно равенству (2.7) следует, что трубы на участках I, II и III имеют аналогичный диаметр и, соответственно, радиус. Тогда, на основании вычислений

по формулам (2.10), на участке IV диаметр трубы составит d4 = 67,5 мм, а на

участке V диаметр трубы будет иметь значение d5 = 25,5 мм (или, соответственно: 0,0675 м и 0,0255 м).

Таким образом, представленные равенства (2.8), (2.9) и (2.10) позволяют удобно и быстро рассчитать требуемые диаметры труб участков пневмотранс-портной сети, а расходы воздуха на этих участках труб - на основании уравнений баланса воздуха (2.6) и (2.7).

2.2.3 Теоретическое обоснование диаметров труб пневмотранспортной сети с учетом свойств перемещаемой аэросмеси

Вышеприведенное определение баланса расхода воздуха в пневмотранс-портной сети разрабатываемого прицепного посевного комплекса и определение диаметров труб было произведено на «чистом» воздухе, то есть без учета свойств перемещаемой в пневмотранспортной сети аэросмеси семян и удобрения. В связи с этим, считаем необходимым произвести проверочное теоретическое обоснование диаметров труб пневмотранспортной сети с учетом свойств перемещаемой аэросмеси: нормы высева семян и удобрений, коэффициента весовой концентрации смеси.

Коэффициент / весовой концентрации аэросмеси определяется по выражению [14, 32, 43,44]:

О

! = (2.11)

Ре О

где Ор - расчетная нагрузка пневмотранспортной сети, кг/ч;

рв - плотность стандартного воздуха, при нормальных условиях, рв = 1,2 кг/м3; О - расход воздуха в пневмотранспортной сети, м3/ч.

Расход воздуха 0 можно определить по выражению (2.5). Расчетная нагрузка пневмотранспортной сети определяется равенством [14]:

Ор = к-Отр, (2.12)

где к - коэффициент запаса, к = 1,1;

Отр - заданная производительность транспортирования, кг/ч.

Заданная производительность Отр пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса зависит от расчетной нормы высева семян Кс (кг/га), расчетной нормы высева удобрения Ыу (кг/га) и расчетной часовой (га/ч) производительности агрегата и может быть найдена по формуле:

Отр = (К + N )• К . (2.13)

Тогда, с учетом равенства (2.12) и формулы (2.13), получаем выражение

расчетной секундной подачи высеваемого материала в пневмотранспортную систему:

ц = = _ • • (N + N у) (214)

3600 3600 ' '

Для расчета диаметров d трубопроводов воздушной системы, с учетом секундной ц подачи материала в систему и коэффициента / весовой концентрации, исследователем Ф.Г. Зуевым предложена формула [43, 44]:

d = 1,03

q м, (2.15)

где ив - расчетная скорость воздуха в системе, м/с.

С учетом того, что расчетная скорость воздуха в пневмотранспортной сети нами обозначена в виде ир, то, преобразуя формулу (2.15) с помощью выражения

(2.14), получаем удобное равенство для расчета внутреннего диаметра ^ трубы в магистральном участке I пневмотранспортной сети разрабатываемого прицепного посевного комплекса:

k • Gmn

d1 = 1,03 -= 1,03.

k W4 • (Nc + N v)

c v ■, (2.16)

3600• mu.

p600• m ир у

Очевидно, что, согласно рисунку 2.3 и равенства расходов (2.6), для участков II и III пневмотранспортной сети диаметры труб d2и d будут аналогичными полученному по равенству (2.16) значению диаметра d1.

Для расчетных участков IV и V, искомые диаметры d^ d5, с учетом равенства расходов (2.6) и путем преобразования равенства (2.16) определятся так:

. kGmp kW4 •(N + Nv)

d4 = 1,03-тр-= 1,03--y—, м; (2.17)

4 ^ 4 3600• mu \ 14400• mu

d5 = 1,03 -тр-= 1,03--у-, м. (2.18)

5 "1,28 3600• /лир у 100800^

Подставляя исходные данные, расчетную часовую производительность агрегата Wч = 8,5 га/ч, суммарную норму высева N + Nу )= 250 кг/га, коэффициент

весовой концентрации (1 = 1,5 в равенства (2.16), (2.17) и (2.18), получаем расчетные диаметры участков I, II, III, IV и V разрабатываемой пневмотранспортной сети: 2 3 = 0,1355 м = 135,5 мм; d4 =0,0678 м = 67,8 мм; =0,0256м =25,6 мм.

Далее, полученные расчетные значения диаметров на «воздухе» и на аэросмеси, а также принятые стандартные значения диаметров труб сводим в одну таблицу 2.3, для сравнительного анализа.

Таблица 2.3 - Сравнение диаметров труб пневмотранспортной сети

Участки Обозначение Диаметр рас- Диаметр расчет- Принятый диа-

диаметра четный на «воз- ный на аэросмеси, метр стандарт-

духе», мм мм ных труб, мм

I d1 135,0 135,5 135,0

II d2 135,0 135,5 135,0

III dз 135,0 135,5 130,0

IV d4 67,5 67,8 65,0

V d5 25,5 25,6 25,0

Из анализа таблицы 2.3 следует, что расчетные диаметры труб на «воздухе» и на аэросмеси имеют незначительные отличия в десятых долях миллиметра. Это позволяет сделать вывод о возможности использования, с допустимой погрешностью, для практических расчетов выведенных выражений по расчету диаметров труб в сечениях пневмотранспортной сети разрабатываемых посевных комплексов. Принятый стандартный диаметр труб также имеет незначительные отклонения от расчетных данных диаметров, что позволит добиться в последующем эффективного функционирования разрабатываемого посевного комплекса.

Следует отметить, что для устойчивого пневматического транспортирования высеваемого материала в посевных комплексах и правильного подбора вентилятора необходимо также учитывать потери давления в пневмотранспортной сети, обусловленные различными факторами.

2.2.4 Обоснование потерь давления и нормы высева пневмотранспортной сети посевного комплекса в зависимости от весовой концентрации

аэросмеси

Пневмотранспортная сеть разрабатываемого посевного комплекса пред-

ставляет собой достаточно сложную нагнетательную сеть разветвленных воздуховодов, что усложняет процесс расчета общей потери давления в воздушной сети, для последующего подбора генератора воздушного потока - вентилятора.

Общая потеря давления в воздушной сети чаще всего определяется суммированием потерь давления на линейных участках с потерями на местные сопротивления (дозаторы, отводы, распределительные головки и т.п.), при транспортировании чистого воздуха, а затем добавляются еще и расчетные потери на перемещение воздухом высеваемого материала - семян и удобрения [14, 32].

Исследователем М.П. Калинушкиным, при исследованиях вентиляторов в ЦАГИ [51], было установлено, что механические примеси воздуха за счет создаваемого ими эффекта дросселирования сети влияют на полное давление вентиляторов. При этом, чем больше концентрация механических примесей в перемещаемом воздухе, тем больше полное давление развиваемое вентилятором и, соответственно, сопротивление сети.

В рассматриваемой нами пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса, с гидравлически шероховатыми стенками труб, течение воздушного потока является турбулентным, обусловленное относительно высокой скоростью перемещения аэросмеси (ир = 25 м/с, Яе > 41946 ). Следовательно, характеристику пневмотранспортной сети можно представить в виде уравнения характеристики сети [14]:

Лр = КПТС О", (2.19)

где ЛРс - потери давления, Па;

К ПТс - коэффициент сопротивления пневмотранспортной сети (зависит от геометрических размеров сети, ее протяженности); О - расход воздуха, м3/ч;

п - показатель степени, зависящий от характера течения воздушного потока (для турбулентного потока и гидравлически шероховатого воздухопровода, п = 2).

Соответственно, из уравнения (2.19) коэффициент Кс сопротивления пнев-мотранспортной сети определится по формуле:

AP

J^ — c КПТС - q2 •

(2.20)

Расход воздуха Q, путем преобразования выражения (2.11), выразим равенством:

в

Q

m-Рв

(2.21)

Тогда, с учетом равенств (2.12) и (2.21), уравнение (2.19) можно представить в новой форме:

DPC - Kптс

G

- K

ПТС

KG,

тр

(2.22)

Я Рв ) \ Я Ре )

Принимая во внимание расчетную часовую производительность и сумму норм высева семян и удобрения N + Лу) посевного комплекса, согласно формуле (2.13), полученное равенство (2.22) представим в виде выражения:

DPc - K птс

'1,1-W4 -(Nc + N у )

m-рв

(2.23)

Таким образом, с учетом расчетной часовой производительности W4 и суммы норм высева семян и удобрения (Nc + Ny ) посевного комплекса, по выражению (2.23), можно определить потери давления DPc в пневмотранспортной сети

разрабатываемого посевного комплекса.

Из выражения (2.23), путем преобразований, можно определить и расчетную норму высева (кг/га):

м-рв-

Nc + Nу -

AP„

K

птс

1,1- W4

(2.24)

Для последующего аналитического определения неизвестного коэффициента КПТС сопротивления сети, нами были проведены частичные предварительные

эксперименты по исследованию, предполагаемого к установке на разрабатываемый посевной комплекс, радиального вентилятора, согласно ГОСТ 10921-90 [20].

2

2

2

Для этого, с целью выявления развиваемых им полного давления Pu и расхода Qe воздушного потока, опыты проводились на номинальной частоте пв вращения

3600 мин-1 рабочего колеса вентилятора, непосредственного установленного на выходной конец коленчатого вала бензинового двигателя HONDA GX690. Принятое номинальное значение частоты вращения колеса вентилятора обусловлено паспортной номинальной частотой вращения коленчатого вала двигателя HONDA GX690, равная 3600 мин-1. В результате этих опытов были выявлены следующие номинальные значения: полное давление Pv=APc = 4160 Па; расход воздушного

потока Q = 2880 м3/ч. Далее, в соответствии с формулой (2.20), был определен коэффициент сопротивления сети, который соответствовал значению: K ПТС = 5,016-10 -4.

Однако, при подаче высеваемого материала в пневмотранспортную сеть посевного комплекса с расчетной нормой высева (Nc + Ny), значение весовой концентрации /л смеси будет изменяться, следовательно, значения сопротивления APc и коэффициента КПТС сопротивления сети также будут иметь иную величину.

В связи с этим, для определения зависимостей потерь давления DPc и нормы высева (Nc + Ny), от весовой концентрации смеси /, были приняты следующие исходные данные:

- коэффициент весовой концентрации аэросмеси / равный значениям: 0,825, 1,100, 1,375, 1,650, 1,925 и 2,200;

- норма высева Nc + Ny, кг/га, в виде значений: 150, 200, 250, 300 и 350

(диапазон составлен учетом наиболее применяемых норм высева зональных условий применения разрабатываемого посевного комплекса);

- расчетная часовая производительность посевного агрегата: W4 = 8,5 га/ч.

С учетом выражений (2.11), (2.12), (2.13), (2.20), (2.22) и (2.23), были определены Gр, DPc, а также и КПТС, расчетные значения которых и исходные данные

представлены в приложении Б (таблица Б.1), а полученные графические зависимости приведены на рисунке 2.5.

Графические зависимости потерь давления ЛРс с нормами высева семян и удобрения (Nc + Nу) от коэффициента / весовой концентрации аэросмеси, при достоверности г =1, описываются регрессионными моделями:

ЛРс =25,455/2 + 677,63/ + 3305,7, (2.25)

Nc + Nу = 181,82/. (2.26)

5200

с»

АР, Па

4900

4600

4300

4000

3700

АРс

480

Яс+Щ

кг/га 410

340

270

200

130

0,5 1,0 1,5 2,0 ц 2,5

Рисунок 2.5. - Графические зависимости потерь давления ЛРс в пневмот-ранспортной сети и нормы высева N + Nу) от коэффициента / весовой концентрации аэросмеси

Из анализа монотонно-восходящих графических зависимостей на рисунке 2.5, следует, что наименьшее значение сопротивления пневмотранспортной сети ЛРс =3882,1 Па, соответствует норме высева Nc + N у = 150 кг/га и коэффициенту

весовой концентрации аэросмеси равной / = 0,825, а наибольшее значение Ар = = 4919,7 Па - при норме высева ЛС + Лу = 400 кг/га и коэффициенте весовой

концентрации аэросмеси / = 2,2. Коэффициент сопротивления сети, соответ-

_"2 _"2

ственно, имел значения КПТС = 2,34 -10 и КПТС = 2,97 -10 .

На наш взгляд, наиболее практичным для применения является диапазон коэффициента / весовой концентрации не превышающий значения 2. При / = 2

сопротивление сети составляет АРС = 4762,8 Па, а максимально возможная расчетная норма высева семян и удобрения пневмотранспортной сетью разрабатываемого посевного комплекса ЛС + Лу = 363,64 кг/га, что удовлетворяет хозяйственным зональным условиям применения данного посевного комплекса.

При / > 2 увеличивается сопротивление пневмотранспортной сети обусловленное чрезмерным дросселирующим эффектом на вентилятор подаваемой смеси семян и удобрения, в итоге приводящий к смещению кривой сопротивления сети в сторону меньших расходов воздуха вентилятора и выходу вентилятора из номинального рабочего режима, что недопустимо из экономических условий эксплуатации вентилятора и может привести к забиванию аэросмесью пневмотранс-портной сети, преждевременному износу или, даже, к быстрому выходу из строя приводящего вентилятор двигателя внутреннего сгорания.

Таким образом, аналитические исследования и анализ зависимости потерь давления АРС в пневмотранспортной сети и нормы высева (ЛС + Лу) от коэффициента / весовой концентрации аэросмеси позволили предварительно определить максимальную расчетную норму высева семян и удобрения (363,64 кг/га) пневмотранспортной сетью разрабатываемого посевного комплекса, при сопротивлении сети АРС =4762,8 Па и коэффициенте весовой концентрации смеси / = 2 . Аналитически определенное значение максимальной расчетной нормы высева семян и удобрения удовлетворяет хозяйственным зональным условиям применения разрабатываемого посевного комплекса, но окончательные выводы о максимальной норме высева пневмотранспортной системой посевного комплекса

можно сделать лишь после экспериментального подтверждения полученных значений.

2.3 Теоретические исследования влияния скорости движения посевного агрегата на устойчивость нормы высева дозирующей системой посевного

комплекса

Условием качественной работы нового посевного агрегата является сохранение неизменности заданной нормы высева при различных заданных технологических скоростях его передвижения по полю.

В связи с этим, требуется предварительная теоретическая проверка влияния скорости передвижения агрегата на устойчивость нормы высева дозирующей системой разрабатываемого посевного комплекса.

Ввиду того, что привод дозирующей системы разрабатываемого посевного комплекса осуществляется от опорно-приводного колеса бункера, то число оборотов пок опорно-приводного колеса, на площади один гектар (Sp = 10000 м2), имеет важное значение для дальнейших расчетов [22]:

= £, (2.27)

где £ - площадь засеваемая за один оборот опорно-приводного колеса бункера, м2.

Площадь £ определяется по следующей формуле:

£ = 3,14 • К •В^Е = 3,14 • К •В^Ь^пр, (2.28)

где К - коэффициент диаметра колеса, К = 0,94 ; В - диаметр колеса, м; В - рабочая ширина захвата, м; Ь- ширина междурядий, м;

пр - число рабочих (высевающих) органов, культиваторных стрельчатых лап, шт.

Для разрабатываемого нами посевного комплекса определена также другая, частная, расчетная формула:

пк

"о. = —, (2.29)

I • I

вк п

где пкат - число оборотов высевной катушки семян или удобрения, об/га; 4к- постоянное передаточное отношение высевной коробки передач, ¡вк = 1,027; 1п - изменяемое передаточное отношение привода вала дозатора семян или удобрения.

Изменяемое передаточное отношение 1п привода вала дозатора семян или удобрения определяется следующим выражением:

" = ^ =---, (2.30)

" Я2 Кп-Ы кат -20

где Я1- число зубьев сменной ведущей звездочки;

Я2 - число зубьев сменной ведомой звездочки; N - расчетная норма высева семян или удобрения, кг/га;

Кп - постоянный коэффициент цепной передачи от опорно-приводного колеса бункера до распределительного вала высевной коробки передач, Кп =14,564;

- масса семян или удобрения высеваемая за один оборот сменной высевной катушки, кг.

Подставляя выражение (2.30) в формулу (2.29) и, проведя преобразования, получаем:

20 • п •К М

П = кат п кат (231)

ОК I • —

вк

Далее, определяем расчетное время I прохождения посевным комплексом длины 1г гона при посеве 1 га поля:

$ р

гр = ± = в, (2.32)

Р иР иР

где ир - скорость посевного комплекса, м/с.

Для дальнейшего удобства расчетов, изменяя единицу измерения скорости

ир в км/ч, преобразуем равенство (2.32):

3600 •

р

В _ 3,6• 5Р

г =-^ = --р. (2.33)

р 1000 ир ир • В

Соответственно, скорость и посевного комплекса из равенства (2.33) определится в виде формулы:

3,6 • 5р

и =—В. (2.34)

гр В

Из равенства (2.33) или формулы (2.34) можно определить площадь 5р , которую посеет посевной комплекс при скорости и , за время г :

С ир'рВ

5р (235)

Далее, подставляя формулу (2.35) в равенство (2.27) с учетом (2.28), путем соответствующих преобразований, получаем равенство частной формы позволяющее определить обороты опорно-приводного колеса бункера, при посеве на площади 1 га:

5р ир •гр

Пок = 5 = 11,304• КБ ■ (2 36)

Теперь, приравниваем выражения (2.31) и (2.36):

Ур'гр = 20 • Пкат'КпЫкат (2 37)

11,304 • КБ 1вк• N '

и, одновременно подставляя значения постоянных Кп = 14,564 и Iвк = 1,027, путем соответствующих преобразований, получаем итоговую частную формулу по определению скорости ир посевного комплекса:

ь = 11,304 • К^В^ 20 • пкат •Кп-Ыкат = 3206^ Ишт

р г р • ¡вк • N гр^ ■ 1 ■ ;

Соответственно, из равенства (2.38), можно определить и время гр движения посевного комплекса на скорости ир:

{ = 3206 • К^^пкат •Мкат (2 39)

Р Ур-- ' '

Для проверочных расчетов разрабатываемого посевного комплекса были приняты следующие исходные конструктивные данные: диаметр опорно-приводного колеса бункера - в = 1,4 м; рабочая ширина захвата - в = 8,54 м; ширина междурядий (между сошниками) - в = 0,305 м; число рабочих (высевающих) органов, культиваторных стрельчатых лап - 28 шт.; катушка из нержавеющей стали Р800 с полезным объемом 800 см3 (как для семян пшеницы (Мкат = 0,656кг),

так и для удобрения (Мкат = 0,957кг)); изменяемое передаточное отношение гп привода вала дозатора семян (или дозатора удобрения): 0,5 (21 =13; Я2 = 26); 1,0 (Я = 26; Я2 = 26); 2,0 (= 26; Я2 = 13).

Также, была принята рабочая скорость ир передвижения посевного комплекса, в виде трех разных значений: 8, 10 и 12 км/ч.

В результате предварительных аналитических действий были определены:

число оборотов опорно-приводного колеса бункера - пок=28334 об/га; длина 1г гона, на участке поля 1га, равная 1171 м;

Остальные принятые исходные и полученные расчетные данные были сведены в таблицу 2.4, а их графические зависимости представлены на рисунке 2.6.

Зависимости нормы высева —с семян пшеницы, нормы высева Nу удобрения и оборотов пкат высевных катушек дозаторов семян и удобрения, от передаточного отношения ¡п привода вала дозатора семян (или удобрения), согласно исходных данных приведенной таблицы 2.4, описываются регрессионными моделями:

N = Щ08п, (2.40)

-у = 278,41гп + 0,6, (2.41)

пШт = 29071, + 0,5, (2.42)

достоверность которых характеризуется коэффициентом корреляции г = 1, указывающий на прямо пропорциональную зависимость между коррелирующими

признаками.

Таблица 2.4 - Исходные и расчетные данные по исследованию устойчивости нормы высева дозирующей системой разрабатываемого посевного комплекса

Исходные Катушка Р800, Катушка Р800, Скорость посевного

данные материал - пшеница, материал - удобре- комплекса,

( Кат = 0,656кг ) ние, ( Мшт = 0,957кг) ир, км/ч

8,0 10,0 12,0

1п V ^2 Норма Число Норма Число Среднее время

высева, оборотов высева, оборотов движения посевно-

Кс, кг/га катушки, Ку, кг/га катушки, го комплекса,

пкат, об/га пкат, об/га *Р, с

0,5 13/26 95,54 146 139,38 146 527 422 351

1,0 26/26 191,08 291 278,75 291 527 422 351

2,0 26/13 382,16 582 557,51 582 527 422 351

8 10 , км/ч 12

Рисунок 2.6 - Графические зависимости нормы высева семян N (— • —), удобрения Иу (-) и числа оборотов катушки пкат (----) от передаточного

отношения ¡п сменных звездочек; времени *Р движения агрегата (— • • —) от его скорости ир:

Стабильность среднего времени * движения посевного комплекса, при изменениях его скорости ир в пределах от 8 до 12 км/ч и передаточного отношения

гп привода вала дозатора семян (или дозатора удобрения) от 0,5 до 2,0, свидетельствует об устойчивости нормы высева дозирующей системы разрабатываемо-

го посевного комплекса, но окончательные выводы о данной устойчивости можно сделать лишь после проведения экспериментальных исследований.

2.4 Выводы

На основании системного анализа общей структурной модели функционирования широкозахватного прицепного пневматического посевного комплекса выявлены конструкционно-технологические параметры основных рабочих органов (двухсекционного бункера с наддувом воздуха в секции семян и удобрения (

Б), дозирующего устройства ( ду ), радиального вентилятора (В), пневмотранс-портной системы (ПТС) и сошниковой группы (K) с расположенными на ней сошниками, одним первичным и четырьмя вторичными распределителями воздушного потока). Установлено, что при воздействии настроечных величин дозирующего устройства Nc (/), Кс (/), п(^), Nу (/), Ку (/) и ¡пу(/), в том числе

настроечных величин Вр (/), вп(/), Ц/) и ^(/), основными контролируемыми выходными параметрами являются: Nфс (/), Nфу (/), П/), Пс (/), По (/), hфс (/) и Д(/).

Данные параметры характеризуют качественные показатели технологического процесса пневмотранспортной системы широкозахватного посевного комплекса с наддувом воздуха в бункер.

В результате анализа средней скорости витания ивит высеваемых материалов (пшеница, ячмень, рожь и удобрение), для эффективного пневмотранспорти-рования семян и удобрения в пневмотранспортной сети разрабатываемого посевного комплекса, предварительно аналитически определена рабочая скорость воздуха ир = 25 м/с, в магистральной сети в зоне подачи высеваемого материала из

дозаторов.

Получены аналитические выражения, позволяющие определить расход воздуха на любом из участков пневмотранспортной сети прицепного посевного комплекса, равно как и диаметры труб этих участков, а также получены значения диаметров труб; получены графические зависимости диаметра трубы соединя-

ющей выходной коллектор первичного распределителя с отводом вторичного распределителя, и диаметра ^ трубы семяпровода от диаметра ^ магистрального пневмопровода.

Проведено проверочное теоретическое обоснование и получены аналитические выражения, позволяющие определить диаметры труб участков пневмотранс-портной сети с учетом свойств перемещаемой аэросмеси: нормы высева N + Nу)

семян и удобрений, коэффициента / весовой концентрации смеси. В результате этого, окончательно подобраны трубы со стандартными размерами для участков пневмотранспортной сети.

Проведено аналитическое обоснование и получены аналитические выражения по определению потерь давления АРс пневмотранспортной сети посевного комплекса и нормы высева N + Nу) семян и удобрения в зависимости от коэффициента / весовой концентрации аэросмеси с построением графических зависимостей. Установлено, что наименьшее значение сопротивления пневмотранс-портной сети АРс = 3882,1 Па, получается при норме высева Nc + Nу = 150 кг/га и коэффициенте весовой концентрации аэросмеси равной / = 0,825, а наибольшее значение АРс = 4919,7 Па - при норме высева Nc + Nу = 400 кг/га и коэффициенте весовой концентрации аэросмеси / = 2,2. При этом, коэффициент сопротив-

_"2 _"2

ления сети, соответственно, составил КПТС = 2,34 -10 и КПТС = 2,97 -10 . Аналитически определенное значение 363,64 кг/га максимальной расчетной нормы высева семян и удобрения удовлетворяет хозяйственным зональным условиям применения разрабатываемого посевного комплекса.

На основании аналитических исследований влияния скорости движения посевного агрегата на устойчивость нормы высева дозирующей системой посевного комплекса были получено частное аналитические выражение по определению скорости ир движения посевного агрегата с учетом: норм высева Мс семян и (или)

удобрения Nу, числа оборотов пкат высевной катушки семян и (или) удобрения,

массы семян или удобрения Мкат высеваемой за один оборот сменной высевной катушки и диаметра Б опорно-приводного колеса бункера. Аналитически установлено, что изменение рабочей скорости ир посевного агрегата в пределах от 8

до 12 км/ч не оказывает влияния на расчетную норму высева.

Таким образом, проведенный анализ научных работ и теоретические изыскания привели к практическим рекомендациям выполнения поставленных задач исследований и позволили определить методику исследований.

3 ПРОГРАММА, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

На основании анализа научно-технической литературы, проведенных теоретических обоснований и, исходя из поставленных задач, определена следующая программа экспериментальных исследований:

- провести исследования дозирующей системы прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- исследовать аэродинамическую характеристику радиального вентилятора для пневмотранспортной системы прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- исследовать влияние весовой концентрации аэросмеси на изменения потерь давления и норму высева пневмотранспортной сети посевного комплекса;

- оценить поперечную равномерность распределения семян прицепным широкозахватным посевным комплексом;

- дать характеристику участка и состояние почвенного плодородия полей для исследования разработанного прицепного широкозахватного посевного комплекса в производственных условиях

- определить показатели качества выполнения технологического процесса разработанным прицепным широкозахватным посевным комплексом в производственных условиях;

- определить технико-экономическую эффективность применения внедренного прицепного широкозахватного посевного комплекса;

- оценить энергетическую эффективность использования разработанного посевного комплекса.

Для выполнения программы исследований были разработаны и изготовлены опытный образец прицепного широкозахватного посевного комплекса и оборудование.

3.2 Экспериментальные установки, приборы и оборудование 3.2.1 Опытный образец прицепного широкозахватного посевного комплекса

Для проведения исследований ресурсосберегающей технологии возделывания зерновых культур в ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей», расположенном в г. Малмыже Кировской области (Российская Федерация), с учетом недостатков посевных комплексов отечественного и зарубежного производства, описанных в разделе 1 данной работы, был сконструирован и изготовлен прицепной широкозахватный посевной комплекс «АОКАЕЯ-850Н» (патент № 2535752 РФ, приложение А) [129]. Схема данного прицепного широкозахватного посевного комплекса представлена на рисунке 3.1, а его общий вид, с рабочими органами в транспортном положении, приведен на рисунке 3.2.

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Рисунок 3.1 - Схема прицепного широкозахватного посевного комплекса «АОЯАЕЯ-850Н» производства ОАО «Малмыжский завод по ремонту дизельных двигателей»: 1 - рама; 2 - радиальный вентилятор; 3 - двигатель внутреннего сгорания; 4 - гидромотор; 5 - топливный бак бензинового двигателя; 6 и 8 -загрузочные люки; 7 - двухсекционный бункер; 9 - загрузочный шнек; 10 - приемная воронка; 11 и 13 - распределители (коллектора); 12 и 15 - гидроцилиндры; 14 - пневмошланги; 16 - опорно-прикатывающие колеса; 17 - трехрядные пружинные бороны; 18 - подпружиненные сошники; 19 - сошниковая рама; 20 и 21 - опорные колеса; 22 - высевная коробка передач; 23 - пневмотранспортная труба; 24 - катушечные дозаторы

Рисунок 3.2 - Общий вид прицепного широкозахватного посевного комплекса «А0ЯАЕК-850Н» с рабочими органами в транспортном положении

Энергосберегающий прицепной посевной комплекс [97, 100], с расчетной производительностью 8,5 гектар в час, состоит из прицепляемого к задней подвеске трактора К-700А (тяговый класс 5), закрепленного на раме 1, двухсекционного бункера 7 на двух опорных колесах 21. Позади рамы 1 этого бункера 7 прицеплена сошниковая рама 19 с регулируемыми передними 20 опорными и задними 16 опорно-прикатывающими колесами, подпружиненными сошниками 18, выполненными в виде стрельчатых лап, и трехрядными пружинными боронами 17 (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Общий вид бункера (а) и сошниковой группы (б) прицепного широкозахватного посевного комплекса «А0ЯАЕЯ-850Н»

Сошниковая рама 19 сделана по аналоги с посевным комплексом «Агратор-8500» и имеет ширину захвата 8540 мм. Она оборудована гидроцилиндрами 12 и 15 для складывания рамы 19 в походное положение и на поворотных участках поля при посеве, а также для регулирования заглубления сошников 18 при посеве. На раме 19 также находятся воздушные коллектора (распределители) 11 и 13, гофрированные пневмошланги 14 для подачи семян и удобрения воздушным потоком из бункера 7 в сошники 18 с помощью радиального вентилятора 2, расположенного в передней части двухсекционного бункера 7. Привод радиального вентилятора 2 осуществляется от двигателя 3 внутреннего сгорания «HONDA GX-690». Спиральный корпус вентилятора 2 непосредственно закреплен на двигатель 3 со стороны выходного конца коленчатого вала. Рабочее колесо вентилятора 2 непосредственно закреплено на выходном конце коленчатого вала двигателя 3. Сбоку бункера 7 закреплен складывающийся в походное положение загрузочный шнек 9 с приемной воронкой 10, привод которого осуществляется от гидромотора 4. С противоположного бока бункера 7 снизу расположена высевная коробка передач 22. Бункер 7 имеет две раздельные секции - переднюю для зерна и заднюю для удобрения с загрузочными люками 6 и 8. Внизу каждой секции, соответственно, имеются катушечные дозаторы 24 семян и удобрения, которые сообщаются с пневмотранспортной трубой 23. Их катушки расположены поперек продольной оси бункера 7, что позволяет подавать струю зернового материала перпендикулярно воздушному потоку пневмотранспортной системы сеялки. В связи с этим улучшается расслоение зерновой струи (как и струи удобрения) воздухом обуславливающее более легкие условия транспортированию высеваемого материала в сошники 18. Кроме этого, каждый из дозаторов 24, с торцевой части, сообщается со своей секцией через гофрированные пневмошланги, натянутые на нижнюю часть загнутых в верхней части, в виде отводов, металлических труб и проходящих вертикально внутри секций бункера 7 для выравнивания давления (баланса) воздуха между верхней частью этих, заполненных высеваемым материалом, секций, и катушечной частью дозаторов 24. Установленные под секциями бункера 7 дозаторы 24 получают вращение с применением электромуфты от

опорного колеса 21 бункера 7 по схеме: цепная передача-электромуфта-цепная передача-высевная коробка передач-дозаторы. Спереди бункера 7 установлен топливный бак 5, для двигателя «HONDA GX-690».

Энергосберегающий прицепной широкозахватный посевной комплекс «AGRAER-850H» работает следующим образом.

Для осуществления рабочего процесса секции бункера 7 поочередно заполняются зерном и удобрением. Для этого загрузочный шнек 9 устанавливается в загрузочное положение. Автотранспортное средство осуществляет разгрузку зерна либо удобрения в воронку 10, откуда зерно, либо удобрение, загрузочным шнеком 9 доставляется через люки 6 и 8 в соответствующую секцию бункера 7. После загрузки секций бункера 7 загрузочный шнек 9 возвращается в походное положение и надежно закрепляется сбоку бункера 7. Далее тракторист-машинист запускает двигатель 3 и устанавливает обороты его коленчатого вала до требуемой частоты вращения рабочего колеса вентилятора 2. При движении посевного комплекса по полю подпружиненные сошники 18 и трехрядные пружинные бороны 17 заглубляются с помощью гидроцилиндров 12 и 15. После этого тракторист-машинист включает электромуфту привода высевной коробки передач 22, которая передает вращение катушкам дозаторов 24. Из дозаторов 24 семена (удобрения) просыпаются в пневмотранспортную трубу 23, где подхватываются воздушным потоком, нагнетаемым вентилятором 2 и, далее, проходя по коллекторам 11 и 13 и гофрированным пневмошлангам 14, поступают в почву через сошники 18, выполненные в виде стрельчатых лап. Подпружиненные бороны 17 выравнивают посевную полосу и вычесывают соломистые остатки и срезанные стрельчатыми лапами сошников 18 сорняки, а опорно-прикатывающие колеса 16 прикатывают посевы.

Норму высева семян и внесения удобрений устанавливают с помощью сменных катушек дозаторов и сменных звездочек высевной коробки передач, а также задают скоростью движения посевного комплекса. Оптимальная скорость воздушного потока, нагнетаемого радиальным вентилятором в пневмотранспорт-ную систему, задается с помощью регулирования оборотов двигателя внутреннего

сгорания «HONDA GX-690» от 2500 до 3650 мин-1. Регулировка глубины высева производится при помощи специальных регулировочных сменных клипс, позволяющих изменять высоту передних опорных колес 5 и высоту задних прикатывающих колес 6.

3.2.2 Приборы и оборудование, применяемые при проведении экспериментальных исследований

Для проведения экспериментальных исследований и испытаний разработанного посевного комплекса использовались стандартные приборы и оборудование, приведенные в приложении Б (таблица Б.1), а также собственного изготовления.

Для замера параметров воздушного потока в нагнетательной трубе пнев-мотранспортной системы посевного комплекса использовали трубки Пито-Прандтля, датчики статического давления и микроманометр ММН. Относительную влажность воздуха регистрировали гигрометром МВК, температуру воздуха -ртутным термометром, а атмосферное давление - барометром БАММ [20, 26]. Частоту вращения приводных валов посевного комплекса измеряли тахометром. Измерение продолжительности проведения опытов осуществляли секундомером [21,22, 106, 107, 131].

Для отбора проб исследуемого зернового материала использовали пробоотборники, мешки и этикетки. Взвешивание проб, навесок зерна и отдельных фракций осуществляли на платформенных передвижных весах и весах ВЛТК-500М и ВЛТК-2/100 [112]. Для измерения влажности W проб зернового материала использовали влагомер ВЗПК-1 [22, 107, 118].

Определение аэродинамических характеристик компонентов используемого зернового материала проводили на пневмоклассификаторе К-293 фирмы «Petkus» (Германия). Для качественного анализа проб использовали набор лабораторных решет, разборные доски, пинцеты, шпатели и щетки [22, 24].

Общий вид набора приборов и оборудования, использованных при исследовании разработанного посевного комплекса приведено на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Приборы и оборудование для экспериментальных исследований рабочего процесса прицепного широкозахватного посевного комплекса

Для контроля высева семян и удобрений при работе разработанного посевного комплекса применена система СКВ «Арыш» АМ-8,5/28 производства ООО «НПП Микпром» Республики Татарстан. Блок-схема системы контроля высева семян и удобрений СКВ «Арыш» АМ-8,5/28, установленного на посевном ком-

«Арыш» АМ-8,5/28, установленного на посевном комплексе «АОКАЕЯ-850Н»

Данная система контроля высева семян и удобрений контролирует и индицирует следующие технологические параметры посевного комплекса: низкий