Анализ технологического процесса высевающих систем зерновых сеялок

A-2..dwg

r-rrsrr-ryerrryirrryesr-srsrrrrrresrsryeres-rryirsr1.doc

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение
Пермская государственная сельскохозяйственная
академия им. акад. Д.Н. Прянишникова
Кафедра «Сельскохозяйственные машины»
на тему: «Современное состояние анализ технологического процесса высевающих систем зерновых сеялок направления совершенствования»
Современные зерновые сеялки.5
Анализ технологического процесса работы сеялки.13
1 Основы теории работы катушечного высевающего аппарата.13
2 Контрольный пример работы по программе «Сеялка (Sejlka)»17
3 Анализ результатов расчётов оценка полученных характеристик.29
Направления совершенствования сеялок и их высевающих систем.30
В общем комплексе технологических операций при возделывании сельскохозяйственных культур посеву и посадке принадлежит определенная роль. При посеве семена сеялками размещают в продольном поперечном и вертикальном направлении. При этом стремятся создать необходимые и достаточные условия для формирования оптимальной густоты растений и получения запрограммированного урожая.
Густота стояния растений зависит от количества всхожих семян глубины заделки запаса питательных веществ и влаги в почве способа посева. Для получения хороших всходов используют семена соответствующие требованиям стандарта на посевной материал. Перед посевом семена дополнительно сортируют и протравливают растворами пестицидов чтобы повысить сыпучесть опушенные семена освобождают от волосков и других примесей механическим или химическим способом. Семена также калибруют - разделяют на близкие по размерам фракции (кукуруза сахарная свекла) дражируют — при помощи клеящего вещества придают им шарообразную форму а семена с твердой оболочкой скарифицируют — слегка повреждают оболочку для поступления влаги (клевер люпин).
Число или общую массу семян высеваемых на 1 га называют нормой высева. Норму высева и глубину заделки семян устанавливает агроном хозяйства учитывая при этом их всхожесть почвенно-климатические условия зональные рекомендации особенности агротехники возделывания растений.
Уменьшение глубины посева может привести к вымерзанию всходов озимых и изреженности всходов яровых. При излишне глубокой заделке всходят ослабленные растения а часть ростков гибнет так как не может пробиться к свету. Между семенами и почвой не должно быть воздушной прослойки затрудняющей поступление влаги к семенам и их прорастание. Поэтому почву перед посевом тщательно обрабатывают выравнивают а после посева прикатывают.
На развитие растений влияет и время посева. Запаздывание как правило приводит к значительному снижению урожайности.
При недостатке питательных элементов в почве вместе с семенами вносят стартовые дозы гранулированных удобрений заделывая их на туже глубину что и семена ниже или сбоку семян.
Современные зерновые сеялки
Базовая сеялка СЗ-36 оборудована универсальными зерновысевающим и туковысевающим аппаратами механизмом гидравлического подъема рабочих органов централизованным приводом пневматическими колесами сигнализацией и имеет сезонную смазку. В семействе сеялок унифицированы зернотуковые ящики механизмы подъема рабочих органов семяпроводы рамные узлы колеса.
Уровень унификации семейства сеялок СЗ-36 составляет 70-98%.
Основным сменным рабочим органом сеялок является сошниковая группа.
Зернотуковая универсальная сеялка СЗ-36 (рис. 1.1) предназначена для рядового посева зерновых (пшеницы ржи ячменя овса) и зернобобовых (гороха фасоли сои чечевицы бобов чины нута люпина) культур с одновременным внесением гранулированных минеральных удобрений в засеваемые рядки.
Сеялка СЗУ-36 предназначена для узкорядного посева семян зерновых зернобобовых и близких к ним по размерам с одновременным внесением в засеваемые рядки гранулированных минеральных удобрений. Она используется для рядового посева семян зерновых зернобобовых культур с одновременным внесением гранулированных минеральных удобрений на хорошо обработанных чистых полях.
Сеялка СЗЛ-36 предназначена для посева семян льна и близких к ним по размерам семян культур также с одновременным внесением удобрений.
Сеялка СРН-36 предназначена для рядового посева семян риса. В зависимости от почвенно-климатических условий и зон возделывания сеялку комплектуют полозовидными или дисковыми сошниками с ребордами.
Сеялка СЗТ-36 используется для рядового посева зерновых зернобобовых культур сыпучих семян трав с одновременным внесением удобрений.
Сеялка СЗП-36 предназначена для рядового посева зерновых зернобобовых культур с одновременным внесением удобрений и прикатыванием почвы в засеваемых рядках. Применяется в районах подверженных ветровой эрозии почв.
Сеялка СЛТ-36 предназначена для рядового посева зерновых зернобобовых трав на лугах и пастбищах.
Рисунок 1.1. Схема сеялки СЗ-36
— зернотуковый ящик; 2 — катушечно-штифтовый аппарат; 3 — катушечно-желобковый аппарат; 4 - колесо; 5 — шлейф; 6 — загортач; 7 — дисковые сошники; 8 — винт механизма глубины; 9 — гидроцилиндр механизма подъема сошников; 10 — механизм привода .
Сеялка СЗ-36 (и ее модификации кроме СРН-36) прицепная гидрофицированная агрегатируется с тракторами тягового класса 09 и 14 те в односеялочных агрегатах и с тракторами класса 3 и 5 те в широкозахватных многосеялочных агрегатах с гидрофицированными сцепками.
Сеялка-культиватор СЗС-20 предназначена для рядкового (полосного) посева зерновых мелко- и среднесеменных бобовых культур с одновременной предпосевной обработкой почвы внутрипочвенным внесением гранулированных удобрений и послепосевным прикатыванием. Сеялка-культиватор СЗС-20 (рис.1.2) применяемая на стерневых фонах в районах с недостаточным увлажнением и почвами подверженными ветровой эрозии обеспечивает качественный посев на поле с влажностью до 75% от предельной полевой влагоемкости с максимальным (70%) сохранением стерни после посева и полное подрезание сорняков.
Рисунок 1.2. Схема сеялки СЗС-20.
Ширина захвата 205 м глубина хода сошников 4—12 см ширина междурядий 228 см. Сошники - трубчатого типа с двумя рабочими органами: стрельчатыми культиваторными лапами обеспечивающими предпосевную обработку и оборотными наральниками.
В зарубежных странах для посева зерновых культур выпускается большое многообразие сеялок. Так во Франции около 50 фирм выпускают более 250 моделей сеялок для различных культур. В США и других странах междурядья варьируют от 12 до 45 см а ширина захвата от 21 до 213 м.
Из зарубежных сеялок для посева зерновых культур принципиально отличающихся от обычных с катушечными высевающими аппаратами наибольший интерес представляют сеялки «Стокланд» и «Аккорд».
Норвежская фирма Глобус Машинофабрик выпускает сеялки «Стокланд» с центробежным высевающим аппаратом. Они нашли применение в различных странах Европы и в Америке. По норвежским лицензиям начато производство этих сеялок в Англии Франции Голландии Швейцарии ФРГ Швеции и США. Сеялка «Стокланд» (рис. 1.3) предназначена для посева зерновых и овощных культур и трав.
Рисунок 1.3. Схема сеялки «Стокланд»
— семяпровод; 2 — заборное окно; 3—лопасть; 4—приемная зерновая камера; 5 — распределительная головка; 6 — патрубок; 7 — пружина; 8 — травяной бункер; 9 — конус; 10— высевающий конус; 11 — зерновой бункер; 12 — сошник.
Высевающий аппарат состоит из большого бункера для зерна и малого бункера для семян овощных культур приемной зерновой камеры в виде конуса в котором размещен вращающийся конус с заборным окном и четырьмя лопастями. При высеве одной культуры семена из большого бункера поступают через отверстия в приемную коническую камеру. Вращающийся конус забирает из этой камеры семена через регулируемое окно. Далее под действием центробежной силы они подаются в каналы распределительной головки а затем по семяпроводам в сошники. Высев регулируется изменением сечения окна в конусе.
Сеялки «Стокланд» имеют ширину захвата 20; 225 и 25 м емкость бункера для зерна составляет 0220 м3 частота вращения высевающего конуса 73; 130 и 170 мин-1 при скоростях соответственно 11; 21 и 27 мс; удельная металлоемкость сеялки на 1 м ширины захвата— 155 кг.
Пневматическая сеялка «Аккорд» (ФРГ) предназначена для рядового посева семян распределения минеральных удобрений. Фирма выпускает рядовые зерновые сеялки сеялки для посева семян овощных культур сорго и др. шириной захвата до 6 м.
Сеялка (рис. 1.4) состоит из следующих основных узлов: семенного бункера высевающего аппарата распределительного устройства семяпроводов.
Рисунок 1.4. Схема сеялки «Аккорд»
- распределительная головка; 2 - семенной бункер; 3 - центральный семяпровод; 4 - высевающая катушка; 5 - семяпровод; 6 - сошник; 7 - вентилятор.
Семенной бункер представляет собой металлический ящик суживающийся книзу. В нижней части бункера установлена ворошилка а внутри имеется сетка для предохранения высевающего аппарата от попадания крупных предметов.
Высевающий аппарат имеет одну десятилопастную пластмассовую катушку диаметром 110 мм и рабочей длиной 140 мм. В левой части катушки предназначенной для высева мелких семян имеется канавка глубиной 7 мм в правой части — 30 мм.
Справа от катушки размещен регулятор высева со шкалой по которой устанавливается рабочая длина катушки при помощи винтового механизма. Приводится высевающий аппарат от ходовых колес.
Распределительное устройство представляет собой полый диск к которому снизу крепится общий семяпровод а сверху — распределительный конус. На периферии диска имеются 29 патрубков на которые крепятся гибкие пластмассовые семяпроводы диаметром 28 мм.
Общий семяпровод соединяющий высевающий аппарат и распределительное устройство представляет трубу диаметром 105 мм. В нижней его части установлено суживающее сопло для ускорения воздушного потока и тем самым создания разрежения под катушкой которое способствует истечению семян из бункера. Внутри общего семяпровода во взаимно перпендикулярных направлениях установлены перегородки. Верхняя часть общего семяпровода выполнена гофрированной.
Вентилятор служит для подачи семян воздушным потоком от высевающего аппарата — центрального дозатора к распределителю и далее по семяпроводам к сошникам. Скорость воздушного потока регулируется дроссельной заслонкой в пределах от 27 до 68 мс.
Технологический процесс высева протекает следующим образом. Семена из бункера при помощи ворошилки поступают к высевающему аппарату. Желобки катушки сбрасывают семена в общий семяпровод. Воздушный поток создаваемый вентилятором подхватывает семена и несет их к распределительному устройству откуда по 29 семяпроводам семена направляются к сошникам.
За последние годы в нашей стране ведутся экспериментальные работы по созданию сеялок с применением вибрации.
У вибрационной сеялки (рис. 1.5) конструкции Р. Г. Кузнецовой днище вместе с высевающим кольцевым диском с калиброванными отверстиями совершает колебательное движение. Семенам находящимся в бункере над диском сообщается вибрация и они приходят в движение. Пройдя через калиброванные отверстия диска семена поступают в воронки через один из патрубков которых нагнетается воздушный поток от вентилятора. Далее семена по семяпроводам перемещаются в сошник.
Рисунок 1.5. Схема вибрационной сеялки
— бункер; 2 — гибкая связь; 3 — днище с высевающим диском; 4 — воронка; 5 — вентилятор; 6 — семяпровод; 7 — сошник; 8 — колесо сеялки; 9 — пружина заглубления сошника; 10 — механизм заглубления сошников; 11 — передача; 12 — рама; 13 — редуктор; 14—клиноременная передача; 15— прицепное устройство.
Последние разработки отечественных и зарубежных фирм
AMAZONE DMC PRIMERA 6016M - сеялка для прямого мульчированного и традиционного посева зерновых и зернобобовых культур. Большая дополнительная емкость пневматическое устройство подачи семян и испытанная система дозирования являются отличительными признаками этой машины. Особенная система управления сошниками содержит реверсивный предохранительный механизм от наезда на камни так что сошники могут уклоняться от камней горизонтально и вертикально. Семена покрываются рыхлым слоем почвы и слегка уплотняются.
- пневматическое устройство подачи семян;
- испытанная система дозирования;
- система долотовидных сошников обеспечивающая при прямом посеве работу без забиваний;
- равномерный высев на всех типах почвы;
- возможность одновременного внесения удобрений.
Рисунок 1.6. Сеялка AMAZONE DMC PRIMERA 6016M
Универсальная прицепная пневматическая сеялка нового поколения С-6ПМ.1 "ПРОСТОР
Используется для средних и тяжелых почв с одновременным внесением гранулированных удобрений. Оснащена специальными дисковыми сошниками с демпфирующими вставками. Предназначена для посева зерновых зернобобовых трав травосмесей и ряда бахчевых культур. Обеспечивает при посеве внесение стартовой дозы минеральных удобрений высокую точность дозирования (±09кгга) всех видов посевного материала. Обслуживается одним трактористом. Агрегатируется с тракторами класса МТЗ 80 ; 82; 102. Настройка на норму высева 15-20 мин. Позволяет засеять за световой день 70 га. За счет точного дозирования сеялка позволяет сэкономить до 25% семенного материала.
Рисунок 1.7. Универсальная прицепная пневматическая сеялка нового поколения С-6ПМ.1 «ПРОСТОР»
В транспортном положении правая и левая части сеялки устанавливаются вертикально гидравлическими подъемниками.
Сеялка прошла государственные испытания и сертифицирована (сертификат №4323666; лицензия МС06.212.17).
Анализ технологического процесса работы сеялки
1 Основы теории работы катушечного высевающего аппарата
Наблюдения за работой катушечного высевающего аппарата показали что высев семян желобками катушки осуществляется двумя способами. Часть семян попадает в промежутки между ребрами и двигается вместе с катушкой (объемное дозирование).
Другая часть расположенная ниже катушки приходит в движение за счет сил давления ребер катушки и сил трения и образует так называемый активный слой семян.
Объем семян вынесенных за один оборот катушки будет складываться из объемов семян попавших в желобки Vж и высеянных за счет активного слоя Vакт.
Если значение Vж при известных размерах катушки может быть определено сравнительно легко
где fж — площадь сечения желобка
l — рабочая длина катушки
р — коэффициент заполнения желобков
то вычисление Vакт усложняется тем обстоятельством что скорость движения семян в слое непостоянна.
Зависимость Wx (где х—координата характеризующая удаление слоя от катушки) описана М. Н. Летошневым.
где Wkaт — линейная скорость катушки;
m — показатель степени который зависит от вида высеваемых семян;
с — толщина активного слоя.
Экспериментальными исследованиями установлены значения m для различных сельскохозяйственных культур: для семян пшеницы и ячменя — 26 овса — 25 льна—17 проса — 14.
Вследствие изменчивости скорости Wx определить опытным путем полную толщину слоя С достаточно сложно поэтому чаще определяют вначале объем семян вынесенных за счет активного слоя Vакт а затем расчетным путем находят с.
Для упрощения этих расчетов вводят дополнительное понятие приведенной толщины активного слоя спр т. е. такой его величины при которой объем Vакт мог быть высеян если бы все семена активного слоя двигались со скоростью катушки.
Если воспользоваться зависимостью то можно установить связь между полной толщиной активного слоя с и приведенной Спр.
Поскольку объем высеваемых семян при с и Спр должен быть одинаковым и равным Vакт то
Подставляя зависимость Wx = f(x) можно получить
что приведет к уравнению
Следует отметить что в активном слое зерен пшеницы движется всего четыре ряда семян (т. е. с 10 мм) проса — пять слоев (с 7 мм) а вообще с не превышает шестикратной толщины семян.
Приведенная толщина активного слоя для семян пшеницы находится в пределах 32 5 мм ржи — 2 25 мм кукурузы—53 103 мм.
Зазор между катушкой и донышком обычно устанавливают меньше чем с чтобы предотвратить неконтролируемый высев семян возможный за счет влияния вибраций сеялки на нижние слои активного слоя движущиеся с малой скоростью. Вследствие уменьшения с снижается и значение Спр. При измерениях Спр в случаях нормального зазора между катушкой и донышком для основных зерновых культур приведенная толщина оказывается в пределах 2 25 мм.
Объем семян который может быть высеян активным слоем за один оборот катушки
где ti — время одного полного оборота катушки. В свою очередь
где пкат — частота вращения катушки (мин"1).
Поскольку линейная скорость ребер катушки
где d — диаметр катушки то можно получить
Общий высев семян за один оборот катушечного аппарата определенных размеров с учетом равенств составит
Для того чтобы обеспечить заданную норму высева Q (кгга) необходимо на сеялке установить выбранное значение передаточного числа в механизме привода и рабочую длину катушки.
С учетом равенств можно получить
где а — величина междурядья см;
D — диаметр ходового колеса сеялки м; у — объемная масса семян гсм3; fж — площадь поперечного сечения желобка (для зерновых культур — 058 см2); z — число желобков катушки (обычно 12); d — диаметр катушки см;
Спр — приведенная толщина активного слоя см: — коэффициент заполнения желобков семенами (1).
2 Контрольный пример работы по программе «Сеялка (Sejlka)»
3 Анализ результатов расчётов оценка полученных характеристик.
Анализируя полученные при расчёте данные видно что для обеспечения нормы высева Q=250 кгга необходимо высеять на одну сотку 25 кг семян на 1 метр длины рядка 38 г или 605семян.
Для достижения данной нормы высева следует установить передаточное число 0524.
Оценивая полученные динамические свойства сошника показывают что сошниковая группа относится к колебательному звену т.к. Т2 ≤ Т1.
Это вызовет неравномерность заделки семян в почву следовательно и не высокому урожаю.
Для улучшения качества заделки семян следует путем изменения жёсткости пружин и скорости агрегата добиться значений коэффициентов Т2 ≥ Т1 при которых сошник представлял бы собой апериодическое звено и была бы исключена возможность перехода системы в колебательный режим при каждом новом её возмущении со стороны неровности поля.
Направления совершенствования сеялок и их высевающих систем
Совершенствование зерновых сеялок идет по пути увеличения ширины захвата повышения скорости посева до 33—44 мс увеличения емкости бункера. В некоторых странах например в Австралии Канаде Англии большое распространение получают сеялки для стерневого посева подпочвенного разбросного посева комбинированные агрегаты. Широко используются центробежные и пневматические сеялки.
Совершенствование посевных машин идет в направлении создания самостоятельных универсальных сеялок и комбинированных агрегатов. Основными задачами в развитии посевных машин являются повышение производительности; повышение качества посева и надежности технологического процесса. Технологический процесс посева включает две основные операции:
- равномерную подачу семян из семенного ящика к сошникам;
- подготовку бороздок укладку в них семян и заделку влажной почвой на одинаковую глубину. В соответствии с этим к зерновым сеялкам предъявляют следующие агротехнические требования:
распределение семян по площади поля должно быть равномерным;
количество семян в каждом рядке должно быть одинаковым и соответствовать установленным нормам;
семена при высеве не должны повреждаться в высевающих аппаратах сошниках и других механизмах сеялки.
сошники сеялок должны заделывать семена на одинаковую глубину.
Соблюдение данных агротехнических требований позволит повысить качество посева и получить высокий урожай. Анализ конструкций высевающих аппаратов современных посевных машин и исследовательских работ посвященных им показывает что они имеют большую неравномерность высева и металлоемкость.
В заключение можно отметить что наряду с сохранением в производстве простых по конструкции и назначению машин интенсивно разрабатываются более сложные и дорогие орудия и агрегаты. Применяемые в них конструкторские решения направлены на создание условий для повышения урожая экономии семян сохранение плодородия и предотвращения эрозии почвы на повышение производительности и снижение энерго- и трудозатрат на максимальное упрощение и комфортность настройки и обслуживания машин (зачастую путем использования дорогостоящих конструкций).
В ходе выполнения курсовой работы вся тема была разбита на разделы. В первом разделе рассматривались современные конструкции устройств зерновых сеялок как отечественного так и зарубежного производства.
Во втором разделе провели анализ основ теории работы катушечного высевающего аппарата в ходе которого были выведены уравнения объёма высева семян за один оборот длины рабочей части катушки а так же описание пробного проверочного высева.
Проведен расчет показателей технологического процесса на ЭВМ во время которого определили параметры основных показателей работы сеялки.
В разделе "Направления совершенствования сеялок и их высевающих аппаратов" определены основные задачи которые следует решать для совершенствования сеялок.
Аронов Э.Л. Вернер Е.А. Посевная техника ведущих зарубежных фирм Техника и оборудование для села 2001 № 5 № 6.
Любушко Н.И. Зволинский В.Н. Разработка зерновых широкозахватных сеялок на базе автономных высевающих систем Тракторы и с.-х. машины 2003 № 1 с. 19.
Ивженко С.А. Совершенствование технологии посева Механизация и электрификация сельского хозяйства 2003 № 4 с. 7 8.
Трубилин Е.И. Шихин И.Н. Универсальный вибрационный высевающий аппарат Механизация и электрификация сельского хозяйства 2003 № 5 с. 24 26.
Любушко Н.И. Зволинский В.Н. Машины для посева зерновых культур на «Золотой осени -2005» Тракторы и с.-х. машины 2006 № 4 с. 3 8.
Мазитов Н.К. и др. Эволюция посевных комбайнов Тракторы и с.-х. машины 2006 № 3 с. 3 4.
Бледных В.В. и др. Почвообрабатывающе-посевной комплекс «Уралец» для энерго- и ресурсосберегающих технологий Тракторы и с.-х. машины 2006 № 8.
Нуйкин А. А. Ларюшкин Н.П. Почвообрабатывающая техника: технический справочник. Пенза 2004 164 с.
Хлыстов Е. Универсальная сеялка СЗП-36 Б с дифференцированным высевом Сельский механизатор 2005 № 8 с. 39.
Баранов И.В. Обоснование основных параметров высевающего аппарата централизованного распределения Техника в сельском хозяйстве 2003 № 5 с. 7 9.
- Кряжков В.М. и др. Конкурентный посевной комплекс Техника в сельском хозяйстве. № 1 2008. с.46 48.
- Любич В. И др. Сравнительные испытания посевных агрегатов АУП-1805 и EURO DRILL-300 Сельский механизатор. № 6 2008 с. 14 15.
- Дерюшев И. Модернизация овощной сеялки СО-42 Сельский механизатор №9 2008 с. 22 23.
- Чекусов М.С. Посевной комплекс европейского класса. Достижения науки и техники АПК. № 4 2009. С.59-60.
- Зубрилина Е.М. Универсальные системы вибродискретного действия на высеве семян и удобрений. Техника в сельском хозяйстве 2009 № 2 с. 34 35.
- Спирин А.П. и др. Комплекс машин для возделывания зерновых культур в засушливых районах. Сельский механизатор. № 6. 2009. С. 6-7.
- В.А. Николаев Д.В. Ионов. Усовершенствованная конструкция высевающего аппарата Сельский механизатор. № 7 2010 с. 4 5.
- В.М. Афонасьев и др. Упрощенный высевающий аппарат. Сельский механизатор. № 4 2010 с. 8.
- А.В. Мачнев. Влияние кинематики привода зерновых сеялок на качество посева Техника в сельском хозяйстве № 4 2010 с. 41.

A-3..dwg

A-1..dwg

Относительно прост по конструкции
легко устанавливается на норму высева.
Высота засыпки семян в бункере
а также толчки практически не влияют на
количественный высев семян.
Уклоны местности несколько сказываются
на нем. Неравномерность подачи зернового
Катушечный высевающий аппарат
Высевающий аппарат сеялки «Стокланд» можно
использовать при посеве различных зерновых и
Основными являются изменение
высева от скорости движения
увеличение дробления семян.
в полевых условиях получен коэффициент вариации
продольной равномерности при высеве яровой
пшеницы соответственно V = 75
Внутриреберчатый аппарат высевает
семена и многих других культур
он недостаточно универсален.
Сравнительный анализ
высевающих аппаратов
Центробежные высевающие аппараты
Внутриреберчатый высевающий аппарат

A-4.4.dwg