РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ СЕЯЛКИ ПРЯМОГО СЕВА
2.1. Устройство и технологический процесс работы сеялки прямого сева
При возделывании зерновых культур одним из направлений минимизации обработки почвы заключается в применении сеялок прямого сева [6, 89]. С целью использования серийной зерновой сеялки типа СЗ-5,4 при прямом посеве предлагается оборудовать ее почвообрабатывающей приставкой (рис.2.1).
Рис. 2.1. Экспериментальная сеялка прямого сева:
1 - сница почвообрабатывающей приставки; 2 - рама приставки; 3 - опорно-приводное колесо зерновой сеялки; 4 - рама сеялки; 5 - сошниковая система с опорно-прикатывающим катком; 6 - сница сеялки; 7 - волнистый диск для обработки почвы
В комбинированной машине для посева зерновая сеялка состоит из зернотуковых ящиков, зерно- и туковысевающих аппаратов, семяпроводов, двухдисковых сошников, загортачей. Почвообрабатывающая приставка состоит из рамки, на которой жестко закреплены стойки. К стойкам шарнирно через нажимную пружину крепятся рабочие органы - волнистые почвообрабатывающие диски, количество которых соответствует количеству сошников сеялки. Сеялка к приставке присоединяется посредством шарнира, который работает в горизонтальной плоскости и необходимого для копирования траектории волнистых дисков при обработке почвы сошниками сеялки, а также обеспечивающего маневренность комбинированной машины. Такая конструкция машины, в сравнении с американской сеялкой прямого сева " Грейт Плейнз" обеспечивает снижение стоимости машины примерно в 10 раз, увеличение ширины захвата на 20 % и даст возможность использовать ее в различных системах основной обработки почвы.
В процессе работы сеялки прямого сева волнистый диск для обработки почвы, перекатываясь, обрабатывает полосу почвы шириной около 5 см, в которую дисковый сошник заделывает семена. При этом качество обработки почвы дисками улучшается с увеличением его скорости движения. А рабочая скорость движения серийной зерновой сеялки с серийными сошниковыми системами, согласно агротехническим требованиям, составляет до 7 км/час. Кроме того, волнистые почвообрабатывающие диски при обработке почвы не создают твердого посевного ложа для семян, что негативно влияет на равномерность распределения по глубине. Поэтому, с целью повышения рабочей скорости движения зерновой сеялки и обеспечения равномерности заделки семян по глубине в условиях отсутствия твердого ложа, предлагается оснастить серийную зерновую систему опорно-прикатывающим катком.
2.2. Исследование процесса работы сошниковой системы зерновой сеялки
Существенное влияние на равномерность хода сошников оказывает способность его копировать рельеф поля. Конструкция и параметры сошниковой системы должны обеспечивать копирование поверхности поля, сохраняя при этом установленную глубину заделки семян. Обоснованием параметров сошниковой системы занимались В.П Горячкин, П.М. Василенко, М.М. Севернев, Д.В. Пологих, И.В. Морозов, В.А. Агейчик, Г.М. Бузенков и др. [2, 3, 18, 22, 40, 71, 73, 98, 100, 101, 104].
На работу сошника влияет поступательная скорость сеялки, сопротивление почвы, высота гребней и расстояние между ними, а также длина поводка, расположение центра масс, вес и другие факторы. Для обоснования параметров сошниковой системы составлялось дифференциальное уравнение ее движения. Расчетная схема и силы, действующие на элементы сошниковой системы, приведены на рис. 2.2. Движение сошниковой системы рассматривалось в неподвижной и подвижной системах координат, соответственно хнOнzн и xOz.
Рис. 2.2. Эквивалентная расчетная схема дисковой сошниковой системы
В своих исследованиях А.М. Ширяев рассматривал сошник с поводком как механическую систему с двумя степенями свободы [119]. В качестве обобщенных координат были приняты перемещение вдоль оси и - угол поворота сошника относительно точки подвеса. В свою очередь В.М. Соколов рассматривал такую же систему, но с одной степенью свободы, принимая в качестве обобщенной координаты угол [108].
В обеих работах для составления дифференциальных уравнений движения системы использовалось уравнение Лагранжа 2-го рода:
(2.1)
где T - кинетическая энергия системы;
-обобщенные силы.
Выражение кинетической энергии определяется по формуле:
(2.2)
где Мс - масса системы;
- поступательная скорость движения сеялки;
- начальный угол наклона поводка сошника;
Ic - момент инерции относительно центра масс (т. С).
При решении системы уравнений (2.1) А.М. Ширяев задался условием, что сеялка движется равномерно, следовательно, ускорение , и поэтому далее рассматривалось только второе уравнение. В конечном итоге в этой работе было получено следующее дифференциальное уравнение [119]:
(2.3)
Обобщенная сила имеет такой вид:
(2.4)
где R - сопротивление почвы, действующее на сошник;
- угол между осью и равнодействующей силой R;
- угол, определяющий направление силы действия нажимной штанги;
- давление нажимной пружины;
- расстояние от точки подвеса до точки приложения силы действия нажимной штанги;
b - расстояние от центра масс системы до поводка сошника.
В работе В.М. Соколова при определении момент, создаваемый нажимной пружиной, не учитывался, и обобщенная сила была приравнена к возмущающему моменту, который имеет вид [108]:
где - начальный возмущающий момент;
- коэффициент пропорциональности, характеризующий изменение возмущающего момента от угла.
В результате решения дифференциального уравнения (2.3) определены закономерности изменения угла , на основании которого были сделаны следующие выводы [119]:
1. Равномерность хода сошников по глубине не зависит от поступательной скорости сеялки при условии, что эта скорость постоянная. Если величина поступательной скорости сеялки колеблется - равномерность хода сошников по глубине ухудшается, причем, чем боль
- Київ+380960830922