Підвищення ефективності технологічного процесу пунктирного висіву насіння соняшнику струминною пневмомеханічною системою - Автореферат

Кукурудзяні сівалки, які використовуються для висіву соняшнику, енерго-і металоємні, у реальних умовах пошкоджують насіння й мають обмежений рівень точності, а також не можуть забезпечити диференційоване розміщення насінин на полі при точному землеробстві. Мета роботи - підвищення ефективності технологічного процесу пунктирного висіву насіння соняшнику струминною пневмомеханічною системою (СПМС), яка забезпечує підвищену рівномірність розподілу рослин у рядку при невеликій енергоємності. Для досягнення поставленої мети визначено такі завдання:-на основі системного аналізу скласти класифікацію існуючих висіваючих систем та обґрунтувати принципову схему СПМС для сівби насіння соняшнику; -експериментально дослідити фізико-механічні властивості насіння соняшнику, силу бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності, процес висіву та визначити робочі параметри СПМС; Виконано особисто теоретичні й експериментальні дослідження, за наслідками яких отримано вдосконалену класифікацію ВС; алгоритмічну модель процесу крокового однозернового висіву; конструктивно-технологічну схему ВС і пневмомеханічного апарату з кроковим приводом; теоретичну модель процесу крокового однозернового висіву; метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності; методики для проведення лабораторних експериментів; експериментальне підтвердження теоретичних досліджень процесу висіву й методу визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу; експериментальні залежності впливу конструктивних і технологічних параметрів апаратів на рівномірність розподілу насіння; економічне обґрунтування доцільності застосування ВС.У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету й завдання досліджень, визначено обєкт і предмет дослідження, показано наукову новизну й практичне значення одержаних результатів, наведено інформацію щодо апробації роботи, її структури та обсягу, розкрито особистий внесок здобувача. У першому розділі “Аналіз технології вирощування соняшнику й технічних засобів для сівби” наведено основні показники виробництва та особливості вирощування соняшнику, виконано аналіз конструкцій існуючих систем для сівби та запропоновано їх класифікацію, виконано аналіз наукових досліджень механіки сипких матеріалів і сівби насіння та доведено необхідність теоретичних і експериментальних досліджень для покращення процесу висіву. У другому розділі «Теоретичні дослідження технологічного процесу висіву насіння соняшнику СПМС» розроблено метод визначення бокового зусилля сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності, наведено результати досліджень впливу крокового обертання барабана, дії висівного матеріалу та імпульсного повітряного потоку на параметри процесу висіву насіння. Метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності передбачає, що “рухомий” шар сипкого матеріалу висотою h лежить на шорсткій (кут тертя по поверхні дорівнює куту внутрішнього тертя матеріалу jo) площині, яка нахилена до горизонту під кутом jo, і чинить тиск на вертикальну стінку AD. Присоском виноситься насіння, яке розміщено над захопленою насіниною й разом із ним умовно включено до складу паралелепіпеда з шорсткими стінками.На основі проведеного системного аналізу запропоновано класифікацію існуючих ВС, вибрано основні компоненти ВС для підвищення ефективності процесу висіву: пневмомеханічний висівний апарат, як найбільш пристосований для висіву насіння соняшнику, і струминну систему синхронізації його роботи, як систему, що має багатоваріантність схем управління процесом і можливість зєднання з електронними модулями. Розроблено принципову схему та виготовлено зразок СПМС із невеликим споживанням енергії, відмітною особливістю якої є ВА з кроковим приводом робочого органу і можливість диференційованого розподілу насіння при сівбі згідно з електронною картою обробки обєкта, що завантажується в бортовий компютер агрегату для сівби. Уточнено значення фізико-механічних властивостей насіння соняшнику, які впливають на протікання процесу висіву: обємна вага 4,4910-6 Н/мм3; маса 1000 насінин 62,42 г; середньостатистичні розміри насінини 10,79?4,69?3,47 мм; коефіцієнт внутрішнього тертя 0,611; коефіцієнт зовнішнього тертя по органічному склу 0,51.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. На основі проведеного системного аналізу запропоновано класифікацію існуючих ВС, вибрано основні компоненти ВС для підвищення ефективності процесу висіву: пневмомеханічний висівний апарат, як найбільш пристосований для висіву насіння соняшнику, і струминну систему синхронізації його роботи, як систему, що має багатоваріантність схем управління процесом і можливість зєднання з електронними модулями.

2. Розроблено принципову схему та виготовлено зразок СПМС із невеликим споживанням енергії, відмітною особливістю якої є ВА з кроковим приводом робочого органу і можливість диференційованого розподілу насіння при сівбі згідно з електронною картою обробки обєкта, що завантажується в бортовий компютер агрегату для сівби.

3. Запропоновано метод визначення сили бічного тиску сипкого матеріалу на стінку неглибокої ємності (залежності (1, 2, 3).

4. Отримано теоретичні залежності, які описують взаємодію насіння з повітряним потоком у процесі висіву при кроковому відборі (6), транспортуванні (14), (15) і пневматичному викиді (18), (19), (23), (24) з присоски.

5. Виявлено істотну відмінність траєкторій абсолютного руху насіння до дна борозни з аналоговим і дискретним приводом барабана на користь дискретного.

6. Уточнено значення фізико-механічних властивостей насіння соняшнику, які впливають на протікання процесу висіву: обємна вага 4,4910-6 Н/мм3; маса 1000 насінин 62,42 г; середньостатистичні розміри насінини 10,79?4,69?3,47 мм; коефіцієнт внутрішнього тертя 0,611; коефіцієнт зовнішнього тертя по органічному склу 0,51.

7. За розробленими методиками визначено значення коефіцієнтів: парусності (0,210, 0,112 і 0,023 м-1), пропорційності (0,881; 1,203 і 1,523) і просмоктування (0,528), а також визначено кути розсіювання для насіння: цукрового буряку (драже) - 7,6°; кукурудзи, що лопається - 20,2°; соняшнику - 31,1°.

8. Експериментальні дослідження сили бічного тиску сипкого матеріалу й процесу висіву повністю підтвердили теоретичні передумови.

9. Максимальна норма висіву насіння соняшнику СПМС досягається при таких параметрах: тиск живлення 9 КПА, кроковий кут обертання барабана 15°, хід виконавчого елемента 10,5 мм, площа сопла силового елемента 32 мм2.

10. Лабораторно-стендові та виробничі випробування СПМС показали високу якість розподілу насіння (коефіцієнт варіації 18,2-25,4% й точність інтервалів між сходами рослин 86,7-85%), що відповідає агротехнічним вимогам до сівалки точного висіву.

11. Розрахунковий економічний ефект від застосування СПМС отримано за рахунок підвищення якості та кількості продукції (87%), усунення пошкодження посівного матеріалу (10,4%) й становить у цінах на березень 2009 р. 62100 грн.

1. Коваль В.Я. Струйные системы в дозирующих устройствах сельскохозяйственных машин / В.Я. Коваль, И.В. Буйлов, А.В. Щеглов // 11-я Международная конф. по флюидике “Яблонна-88”, 11-14 окт. 1988 г. : доклады. - София, 1988. - С. 141-148. (Здобувачу частково належить аналіз існуючих засобів для сівби).

2. Коваль В.Я. Результаты испытаний дозирующей системы пневматического действия / В.Я. Коваль, В.Е. Кириченко, А.В. Щеглов // Совершенствование технологического процесса и конструкций рабочих органов сельскохозяйственной техники : сб. науч. трудов. - Харьков : ХГАУ, 1992.- С. 49-54. (Здобувач виконав експериментальні дослідження дискретної системи синхронізаціі висіву).

3. Коваль В.Я. Совершенствование струйных дозирующих систем для однозернового высева семян сахарной свеклы / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов, В.Е. Кириченко // Зб. наук. праць ЛСГІ. Технічні науки.- Луганськ, 1998. - №2(4). - С. 65-69. (Здобувачу частково належить гіпотеза про ефективність дублювання секцій дозатора).

4. Коваль В.Я. Алгоритмическая модель процесса высева семян сахарной свеклы струйной дозирующей системой / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки.- Луганськ, 1999. - № 4(10). - С. 41-48. (Здобувач розробив алгоритмічну модель процесу висіву насіння).

5. Коваль В.Я. Результаты испытания односекционного струйного дозатора для семян сахарной свеклы / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 1999. - № 4(10). - С. 49-52. (Здобувач виконав експериментальні дослідження струминного дозатора).

6. Щеглов А.В. Струйные системы контроля для исследования пневматического дозатора / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 1999. - №4(10). - С. 62-66.

7. Щеглов А.В. Мобильная автоматическая система контроля для пневматической сеялки / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 1999. - №4(10). - С. 72-75.

8. Щеглов А.В. О целесообразности разработки дозирующих систем для квадратно-гнездового посева пропашных культур / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2000. - №6(17). - С. 70-74.

9. Коваль В.Я. Обоснование схемы высевающей системы и алгоритмическая модель процесса квадратно-гнездового посева пропашных культур / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2000. - №6(17). - С. 75-80. (Здобувачу належить розроблена алгоритмічна модель процесу квадратно-гніздової сівби просапних культур ).

10. Коваль В.Я. Исследование вдольрядного распределения семян пропашных культур пневмомеханическим аппаратом точного высева / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛДАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2001. - №10(22). - С. 67-72. (Здобувачу належать експериментальні дослідження апарата точного висіву).

11. Коваль В.Я. Исследование выброса семян пропашных культур присосками высевающего аппарата / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація : зб. наук. праць КДТУ ; вип. 10. - Кіровоград, 2001. - С. 69 - 74. (Здобувач виконав експериментальні дослідження викиду насіння просапних культур).

12. Щеглов А.В. Определение параметров рабочего режима пневмомеханического высевающего аппарата / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2003. - № 31(43). - С. 229-233.

13. Коваль В.Я. Определение силы бокового давления семян подсолнечника на стенку неглубокого сосуда / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов, А.А. Панков // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2004. - № 42(54). - С. 76-84. (Здобувачу належить розробка способу визначення сили бічного тиску на стінку ємності).

14. Панков А.А. Совершенствование дозирующих систем с элементами струйной техники для рядовых культур / А.А. Панков, В.Я, Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2004. - №42(54). - С. 126-129. (Здобувачу частково належать зміни в конструкції струминних засобів для сівби).

15. Коваль В.Я. Исследование процесса выноса семени ячейкой-присоской барабана из семенной камеры высевающего апарата / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2005. - №49(72). - С. 133-138. (Здобувачу належать аналітичні дослідження питань, повязаних із винесенням насіння робочим органом висіваючого апарата).

16. Щеглов А.В. Исследование процесса выброса семени присоской высевающего барабана. Разгонный участок / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки. - Луганськ, 2006. - №65(88). - С. 209-215.

17. Щеглов А.В. Определение характеристик семян подсолнечника / А.В. Щеглов // Зб. наук. праць ЛНАУ. Технічні науки.- Луганськ, 2006. - № 68(91). - С. 243-247.

18. Коваль В.Я. Исследование выброса семени присоской высевающего барабана. Свободный полет / В.Я. Коваль, А.В. Щеглов // Вісник аграрної науки Причорноморя МДАУ.- Миколаїв, 2007. - №2(41). - С. 125-129. (Здобувачу належать теоретичні дослідження операції викиду насінини присоскою висівного барабана).

19. Щеглов А.В. Алгоритмическая модель процесса высева семян пропашных культур струйной пневмомеханической системой / А.В. Щеглов // Вісник ХНТУСГ ім. Петра Василенка. Механізація сільськогосподарського виробництва. - Харків, 2007. - Т.1. - С.161-165.

20. Щеглов А.В. Анализ эффективности вдольрядного размещения семян подсолнечника высевающим аппаратом / А.В. Щеглов // Технічний сервіс АПК, техніка та технології в сільськогосподарському машинобудуванні. - Харків, 2007. - Т. 2. - С. 153-156.

21. А.с. 1752227 СССР, МКИ3 А 01 С 7/00, А 01 В 49/06. Комбинированная сеялка / В.Я. Коваль, М. И. Незбрицкий, А.В. Щеглов и др. (СССР). - № 4602813/15 ; заявл. 09.11.88 ; опубл. 07.08.92, Бюл. № 29.(Автору частково належить ідея використання двох датчиків переміщення сівалки, повязаних з дозаторами, для поліпшення якості висіву).