Разработка и обоснование конструктивно-кинематических параметров сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Сочинев, Сергей Иванович

• Сочинев, Сергей Иванович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сочинев, Сергей Иванович

Реферат.

Содержание.

Введение.

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1 Классификация способов посева семян овощных культур и их характеристика.

1.2 Обзор конструктивных схем сеялок для посева овощных культур.

1.2.1 Обзор конструкций сошников для посева овощных культур и их классификация.

1.2.2 Конструкции сошников для полосового посева.

1.3. Некоторые особенности процесса высева мелкосемянных культур.

1.4 Выводы по разделу.

1.5 Цель и задачи исследований.

2 Теоретическое обоснование конструктивных и кинематических параметров сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян.

2.1 Выбор объекта исследования. Цель и задачи исследования.

2.2 Теоретическое исследование процесса деформации лопасти раскладчика при взаимодействии с почвой.

2.2.1 Практическое определение величины деформации лопасти раскладчика.

2.3 Определение кинематических параметров сошника.

2.3.1 Минимизация высоты гребня, образованного лопастью раскладчика на дне борозды.

2.3.1.1 Определение показателя кинематического режима из условия минимизации высоты гребня от лопастей раскладчика на дне борозды.

2.3.2 Определение кинематических параметров сошника из условия обеспечения оптимальной равномерности распределения семян по площади питания.

2.4 Выводы по разделу.

3 Лабораторные исследования сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян.

3.1 Цель и задачи исследования.

3.1.1 Определение показателя кинематического режима из условия образования оптимального профиля дна борозды.

3.1.1.1 Цель и задачи исследования.

3.1.1.2 Методика исследования. Описание лабораторной установки.

3.1.2 Результаты исследования.

3.2 Исследование влияния геометрических параметров семярас-пределителя на равномерность распределения семян лука по площади рассева.

3.2.1 Цель и задачи исследования.

3.2.2 Программа и методика исследований.

3.2.3 Результаты исследования.

3.3' - Определение показателя кинематического режима из условия оптимального распределения семян по площади рассева.

3.3.1 Цель и задачи исследования.

3.3.2 Программа и методика исследования. Описание лабораторной установки.

3.3.3 Результаты исследования.

3.4 Определение оптимальных конструктивно-кинематических параметров сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян.

3.4.1 Цель и задачи исследования.

3.4.2 Методика проведения исследования и обработка результатов.

3.4.3 Результаты исследования.

3.5 Выводы по разделу.

4. Лабораторно-полевые и производственные исследования выполненных технических решений.

4.1 Цель и задачи лабораторно-полевых исследований.

4.1.1 Условия и методика проведения лабораторно-полевых исследований.

4.2. Результаты исследований.

4.2.1 Результаты лабораторно-полевых исследований равномерности распределения семян лука по глубине заделки.

4.2.2 Результаты лабораторно-полевых исследований равномерности распределения семян лука по площади питания.

4.3 Производственные испытания опытного образца сеялки.

4.3.1 Программа и методика исследования.

4.3.2 Результаты исследования.

4.4 Выводы по разделу.

5. Технико-экономическая оценка использования сеялки с сошниками с роторно-лопастным раскладчиком семян.

5.1 Методика экономической оценки.

5.2 Расчет затрат труда на технологическом процессе.

5.3 Расчет производительности труда.

5.4 Расчет прямых эксплуатационных затрат.

5.5 Расчет годового экономического эффекта от внедрения сеялки.

5.6 Расчет срока окупаемости дополнительных капитальных вложений.

5.7 Выводы по разделу.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и обоснование конструктивно-кинематических параметров сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян»

Агропродовольственный сектор экономики России с начала 1990-х годов переживает кризис, обусловленный общим социально-экономическим состоянием страны, ошибками в аграрной политике, усугубившими специфические отраслевые проблемы. Среди них низкая рентабельность производства, сокращение машинно-тракторного парка (МТП), упрощение технологий, финансовые проблемы — низкий уровень цен на сельскохозяйственную продукцию, ограниченный сбыт продукции, недоступность банковских кредитов, высокая кредиторская задолженность, межотраслевой диспаритет цен и доходов, плохая адаптация предприятий сельскохозяйственного машиностроения к рыночным условиям и кризис отрасли, проблемы демографического характера и кадрового обеспечения.

Поэтому разработка, производство и введение в хозяйственный оборот АПК техники нового поколения, с существенно более высокими технико-экономическими параметрами, новых механизированных технологий и форм организации использования машинных агрегатов как человеко-машинных систем, являются основой вывода сельскохозяйственного производства на общественно необходимые объемы производства отечественного продовольствия и его конкурентоспособность.

В последние годы население страны обеспечивается сельскохозяйственной продукцией, производимой двумя основными группами товаропроизводителей — личными подсобными хозяйствами (ЛПХ) граждан, а также продукцией зарубежных фермеров примерно равными долями в стоимостной оценке, особенно овощной продукции и в частности лука.

Луку среди овощей отводится важное место. Посевы его в нашей стране занимают около 13,5% общей площади овощных культур. Однако производство репчатого лука как в целом по Российской Федерации, так и по отдельным регионам не полностью удовлетворяет потребности населения. Так, при рекомендуемой норме потребления 8. 12 кг лука на человека в год, потребление составляло всего лишь 2,5.4,0 кг [11]. Низкий уровень обеспеченности населения объясняется многими причинами экономического, технологического и организационного характера: большими трудовыми и материальными затратами, недостаточным уровнем механизации и концентрации производства.

В настоящее время выращивание лука-репки из севка является самым распространенным и наиболее освоенным способом, применяемым в средней полосе Российской Федерации, а также в северной части европейских стран. Считается, что здесь этот способ обеспечивает 75 % продукции всего урожая лука [38]. В настоящее время из-за резкого повышения цен на энергоносители, удобрения, пестициды и сельхозмашины производство репчатого лука острых сортов, выращиваемого в севочной культуре, стало нерентабельным, а товарная продукция потеряла конкурентоспособность из-за высокой ее себестоимости. Как известно, в структуре себестоимости лука-репки 60.70 % занимают затраты ручного труда на операциях по уходу и уборке. Механизированная уборка применяется на небольших площадях, а севок убирается почти повсеместно вручную. Это объясняется повышенным содержанием свободной почвы в ворохе лука машинной уборки, при применении известных способов посева. В используемых сегодня способах и схемах посева семян лука до 60.70 % поверхности поля находится под междурядьями (основными источниками поступления почвенных примесей в убранный валок) и только около 30 % - непосредственно занято культурными растениями. Результаты исследований ведущих научно-исследовательских организаций (НИИОХа, ВИМа, Украинского НИИ овощеводства и бахчеводства, Молдавского НИИ орошаемого земледелия и овощеводства и ряда других) [67], показывают, что наиболее перспективным можно считать полосовой способ посева семян лука с шириной полос более 25 см. Данный способ посева позволяет увеличить площадь, непосредственно занятую культурными растениями, улучшить условия произрастания и увеличить в итоге урожайность лука-севка.

В настоящее время реализация этого способа сдерживается отсутствием высокоэффективных конструкций соответствующих посевных машин. Серийные овощные сеялки типа СО-4,2 и СУПО-6 и ряд других посевных машин не позволяют выполнять сев полосовым способом. В этой связи задача увеличения урожайности лука-севка и улучшения его качественных показателей путем разработки и внедрения технологии полосового посева, выполнение которой осуществляется сошником с роторно-лопастным раскладчиком семян на посеве семян лука, является актуальной.

Основные объекты исследований - технологический процесс полосового посева семян лука, геометрические и кинематические параметры, а также режимы работы сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян.

На основании выполненных исследований на защиту выносятся:

- теоретическое обоснование конструктивно кинематических параметров сошника с роторно-лопастным раскладчиком семян (Патент РФ №2252525 (Приложение 1);

- экспериментальные зависимости влияния различных факторов на оценочные показатели технологического процесса высева семян лука предлагаемым сошником и оптимизация его геометрических и кинематических параметров;

- результаты производственной проверки сеялки, оснащенной предложенными сошниками и экономическая оценка результатов исследования.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Сочинев, Сергей Иванович

6. Общие выводы

1. Анализ результатов исследований ведущих научно-исследовательских организаций показал, что наиболее перспективным способом посева семян лука на севок можно считать - полосовой способ, обеспечивающий наиболее оптимальные условия для роста и развития растений. На основе проведенного анализа разработана конструкция сошника для полосового посева семян лука, предназначенная для работы на малых глубинах заделки (патент РФ № 2252525 бюллетень № 15 от 27 мая 2005).

2. Теоретическими исследованиями установлены аналитические зависимости позволяющие определить: величину продольной деформации конца эластичной лопасти раскладчика при взаимодействии с почвой; высоту гребня на дне борозды, образованного в результате прохода лопасти раскладчика; значение показателя кинематического режима X из условия минимизации высоты гребня на дне борозды образованного в результате прохода лопасти; величину показателя кинематического режима X из условия обеспечения оптимальной равномерности распределения семян по площади питания; радиус приводного элемента роторно-лопастного раскладчика семян.

3. Лабораторные исследования позволили установить оптимальное значение показателя кинематического режима X - из условия получения оптимального профиля дна борозды (продольного и поперечного) X = 3,6. .4,2. Наилучшая равномерность распределения семян лука по площади питания обеспечивается се-мяраспределителем стержневого типа со следующими геометрическими параметрами: расстояние между двумя соседними стержнями одного ряда С = 8. .10 мм, расстояние между параллельными рядами стержней Е = 9,5. 10,5 мм, диаметр стержня семяраспределителя О = 2,5.3,5 мм; расстояние от последнего ряда семяраспределителя до поверхности рассева — m = 10.50 мм. Определена экспериментально величина показателя кинематического режима А, из условия оптимального распределения семян по площади рассева А, = 3,42. На основе анализа уравнения регрессии второго порядка, полученного при реализации трех-факторного эксперимента униформрототабельного плана, определены оптимальные значения геометрических и кинематических параметров сошника с ро-торно-лопастным раскладчиком семян: показатель кинематического режима А, = 3,3.3,7; диаметр барабана роторно-лопастного раскладчика семян D = 220.240 мм; количество лопастей роторно-лопастного раскладчика семян Z= 12.14 штук.

4. Лабораторно-полевые и производственные исследований сеялки с экспериментальными сошниками проводились на базе ФГОУ ВПО «Учхоз Пензенской ГСХА» и подтвердили целесообразность применения сошников с ро-торно-лопастным раскладчиком на посеве семян лука на севок, а также достоверность теоретических и лабораторных исследований. Применение сеялки с разработанными сошниками обеспечивает прибавку урожая лука севка на 14,5. 17,2 % и хорошие качественные показатели его, как семенного материала. Выход лука севка I и III группы (наиболее ценных, как посевного материала) составил 136% и 111% к контролю.

5. Экономические расчеты показывают, что применение сеялки с сошниками с роторно-лопастным раскладчиком семян экономически целесообразно. При незначительном росте эксплуатационных издержек на посеве семян лука предлагаемой сеялкой (на 4,8 руб/га), годовая экономия от получения дополнительной продукции (от увеличения урожайности и улучшения качества посевного материала) составит 12680 руб/га. Годовой экономический эффект на одну машину составил 1793 руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сочинев, Сергей Иванович, 2005 год

1. Адлер Ю.П., Ермакова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Александров A.B., Потапов В.Д., Державин Б.П., Сопротивление материалов. М.: Высш. шк., 1995. - 560 с.

3. Аниферов Ф.Е. Машины для овощеводства. — Л.: Колос, 1983. — 288 с.

4. Аниферов Ф.Е., Ивдотий Л.А. Машины и орудия для возделывания овощных культур. — Л.: Колос. 1966. - 215 с.

5. А. С. № 1748699. Сошник для широкополосного посева. Пьяных В.П., Кочугов A.M., Русанов В.А. Бюл. № 27. - 1992

6. A.C. 1463157 СССР, МКИ А 01 С 7/00. Способ посева сельскохозяйственных культур и устройство для его осуществления /О.М. Мацепуро, H.A. Шпаковский, А.П. Кастрток, Опубл. в Б.И., 1989. - №9.

7. Бахмутов В.А., Базаров М.К., Ковзалев В.И. Влияние геометрических параметров сошника и его поступательной скорости на смещение почвенных частиц.// Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1970. -Вып. 33.-С. 17-18

8. Беляев Е.А. Посевные машины. — М.: Россельхозиздат, 1987. — 62 с.

9. Беляк Б.И. Широкополосный посев //Тез. докл. науч.-практ. конф/ Харьков, 1962. С. 63-65.

10. Богданов В.Н. Механизированная технология производства овощных культур // Науч. тр. Новосиб. СХИ, 1980. Т. 131. - С. 68-70.

11. Борисенко Е.И. Современные посевные и посадочные машины. — Минск: Урожай, 1971. 120 с.

12. Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальные уравнения. Краткие интегралы. Ряды. Функции комплексного переменного: Учебник. — М.: Наука, 1989. — 464 с.

13. Бузенков Г.М., Ма С.А. Машины для посева сельскохозяйственных культур. М.: Машиностроение, 1976. - 272 с.14,15