Овощные сеялки и комбинированные агрегаты

Молдавский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия и овощеводства НПО «Днестр»

В.П.ЧИЧКИ
НОВОЩНЫЕ СЕЯЛКИИ КОМБИНИРОВАННЫЕAГPEТATЫ
теория,конструкция,расчет

Ответственный редактор доктор технических наук профессор Г. Э. С в и р с ки й  

Обобщены результаты опытно-конструкторских работ, теоретических и экспе­риментальных исследований овощных посевных машин и комбинированных агре­гатов, выполняющих за один проход несколько технологических операций. Описаны конструкции и приведены данные испытаний новейших зарубежных и отечественных сеялок и агрегатов, указаны основные пути дальнейшего их совершенствования. Изложены современные методы анализа и синтеза мо­бильных сельскохозяйственных агрегатов, механико-технологические основы проектирования рабочих органов сеялок точного высева, методика расчета надежности и экономической эффективности функционирования комбиниро­ванных агрегатов.Книга рассчитана на научных сотрудников, аспирантов НИИ механизации сельскохозяйственного производства, конструкторов, преподавателей, студентов и специалистов сельского хозяйства.Рецензировали и рекомендовали к печати доктор технических наук В. Я- Зельцер, кандидат технических наук В. Н. Левенец

1984

Введение

В Продовольственной программе СССР, одобренной майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, особая роль отводится комплексной механизации сель­скохозяйственного производства, указывается на необходимость неуклонного повышения технического уровня, качества и особенно надежности тракторов, сельскохозяйственных машин и оборудования, последовательного снижения ма­териалоемкости выпускаемой техники. Наряду с производством новых и модер­низированных энергонасыщенных тракторов предусмотрено ускоренное разви­тие производственных мощностей и организация выпуска в достаточном коли­честве комбинированных агрегатов, сеялок точного высева и другой техники, необходимой для внедрения индустриальных технологий возделывания сельско­хозяйственных культур [1]. На огромное значение комплексной механизации для решения социальных задач, повышения эффективности производства указывал в своей речи на июньском (1983 г.) Пленуме ЦК КПСС тов. Ю. В. Андропов, говоря о необ­ходимости «...резко сократить использование ручного труда...» [2]. В этой связи перед сельскохозяйственной наукой и, в частности, земледель­ческой механикой выдвигаются новые проблемы, к числу которых относятся, прежде всего, создание принципиально новых рабочих процессов и машин, позволяющих в наибольшей мере использовать потенциальные возможности культивируемых растений и обеспечивающих значительное сокращение затрат труда и средств на единицу производимой продукции. Среди других отраслей агропромышленного комплекса овощеводство пока остается наименее механизированным. Так, если на производство 1 ц зерна пшеницы затрачивается 1,4 чел.-ч, кукурузы — 2,9, сахарной свеклы — 2,4 чел.-ч, то на 1 ц овощей в среднем расходуется около 6,9 чел.-ч, а на основ­ную овощную культуру — томаты — 5,6 чел.-ч. В общем комплексе технологических операций по возделыванию овощных и других сельскохозяйственных культур важное место занимает посев, так как своевременность и качество его проведения во многом определяют урожайность культуры и величину последующих затрат труда на ее возделывание. К на­стоящему времени в овощеводстве основная и предпосевная обработка почвы механизирована на 100%, посев — 97,8, посадка — 75, уход за посевами (по­садками) — 24,8, уборка урожая — на 23,4%. Казалось бы, уровень механизации посевных работ в овощеводстве доста­точно высок, однако из-за несовершенства применяемых рядовых сеялок, оборудованных катушечными высевающими аппаратами, выполняемые ими посевы требуют обязательного прореживания всходов, на что дополнительно затрачивается более 100—120 чел.-ч/га. Основной причиной широкого использования в отечественном овощевод­стве рядовых сеялок является отсутствие научно обоснованных данных обэффективности различных способов посева и предъявляемых к ним агротехни­ческих требований. Накопленная по этим вопросам информация не только мала по объему и недостаточно систематизирована, но и нередко противоречива. Даже в вышедших за последнее время работах способы посева рассмотрены частично и преимущественно с позиций агротехники без должного технико- экономического обоснования и увязки с техническими средствами. Разумеется, такая оценка имеющихся публикаций не означает их осуждения, однако су­ществующая неопределенность и тем более противоречивость мнений об эффек­тивности способов посева не могли не сказаться на темпах создания отечест­венных конструкций овощных сеялок, отвечающих требованиям современных индустриальных технологий. Указанные причины не в меньшей мере обусловили и отсутствие обобщаю­щих теоретических исследований процессов высева и распределения семян овощных культур, что до некоторойстепени также отразилось на сроках и качестве разработок овощных сеялок программированного посева. Одним из основных направлений дальнейшего повышения эффективности использования техники и снижения энергоемкости технологических процессов в сельском хозяйстве является применение комбинированных машин и агрегатов, выполняющих за один проход трактора несколько агротехнических операций. Эффективность использования комбинированных машин сегодня подтверж­дена многочисленными данными отечественной и зарубежной науки и прак­тики. Но не только в этом преимущество комбинированных агрегатов. Приме­нение нх в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства умень­шает число проходов тракторных агрегатов по полю, что снижает в некоторой степени наметившуюся опасность разрушения почвенной структуры под воз­действием ходовых систем тракторов, сельскохозяйственных машин и транс­портных средств. Наряду с достигнутыми успехами в создании посевных комбинированных агрегатов, следует отметить, что нередко их фактическая производительность и другие технико-экономические параметры оказываются значительно ниже расчетных и уступают суммарным показателям соответствующих одиоопера- ционных машин, агрегатируемых раздельно. Основная причина этого в том, что при разработке агрегатов комплектование их в большинстве случаев осу­ществлялось на основе совместимости выполнения технологических операций и энергетических возможностей трактора без учета надежности машин и орудий, включаемых в агрегат. Кроме того, расчеты эффективности комбинированных агрегатов по общепринятой методике экономической оценки сельскохозяйствен­ной техники дают искаженные результаты, так как методика не учитывает специфические особенности функционирования агрегатов, нх очевидные преиму­щества, в частности эффективность, обусловленную высвобождением рабочей силы и связанную с этим экономию капитальных вложений в непроизводствен­ную сферу. Создание современных посевных машин и комбинированных агрегатов, относящихся к сложным техническим системам, требует более глубокого изуче­ния закономерностей выполняемых ими технологических процессов, динамики н условий их функционирования. Решение этой задачи возможно путем более полного математического описания процессов, что, в свою очередь, требует использования механико-математических методов и методов теории случайных функций. Применение этих методов позволит установить функциональную за­висимость между конструктивными параметрами изучаемых систем и техноло­гическими показателями работы, что в итоге может служить научной основой при проектировании и расчете конструкций посевных машин и их рабочих ор­ганов. В предлагаемой книге делается попытка обобщить результаты опытно- конструкторских работ, теоретических и экспериментальных исследований овощ­ных посевных машин и комбинированных агрегатов. Первые две главы посвящены анализу существующих способов посева и конструкций овощных сеялок. В соответствии с этим в первой главе приисдены классификация и сведения об эффективности различных способов посева семянразличных культур, вскрываются причины полемики по данному вопросу. По материалам исследований автора и анализа литературных источннкон изложены практические рекомендации по дальнейшему развитию способов посева как технологической основы создания унифицированных овощных посевных машин, обосновываются агротехнические требования на перспективные спосо­бы посева семян. Во второй главе дана подробная оценка конструкций современных овощ­ных посевных машин, описаны разработанные автором сеялки, защищенные авторскими свидетельствами на изобретения и зарубежными патентами. Особое внимание уделено раскрытию влияния основных конструктивных элементов сеялок на качество посева, а также анализу и выбору устройств автоматиче­ского контроля работы посевных машин и оценке эффективности их функцио­нирования. Изложены наиболее перспективные и принципиально новые направ­ления в создании более совершенных конструкций овощных сеялок точного вы­сева, отвечающих современным индустриальным методам производства овощей. В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований физико-технологических свойств семян овощных культур, которые являются непосредственно исходными данными для расчета параметров высевающих сис­тем сеялок. Четвертая глава посвящена теоретическим исследованиям процессов высева и распределения семян овощных культур при различных способах посева. В ней представлена разработанная автором математическая модель функциони­рования сеялки точного высева, как многомерной динамической системы со слу­чайными входными и выходными переменными, характеризующими нормальные условия эксплуатации и показатели работы. При этом указывается, что для построения математических моделей высевающих систем целесообразно исполь­зовать комбинированные (механико-статистические) методы, сочетающие в себе элементы идентификации, механико-математические методы и методы теории случайных функций; для анализа и синтеза сошниковых систем (сошниковых групп) с учетом наличия «запаздываний» в процессе открытия и закрытия бо­розды — механико-математические методы с применением принципа Лагранжа (уравнения ЛагранжаII рода). Глава завершается сопоставлением данных теоретических расчетов качества работы овощных сеялок с результатами экспе­риментальных исследований и полевых опытов. В пятой главе изложены элементы теории процесса высева семян пневма­тическими высевающими системами, приведены аналитические зависимости для определения оптимальных геометрических и режимных параметров перспектив­ного пневматического высевающего аппарата и дан пример расчета его рабо­чих элементов. В шестой главе освещены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса распределения растений овощных культур при различ­ных способах посева. Указаны основные факторы, определяющие равномерность распределения растений и аналитическая взаимосвязь между ними. Описаны метод и прибор для статистического моделирования процесса распределения растений, функциональная зависимость между качеством посева и равномер­ностью распределения всходов. Рекомендованы способы посева в зависимости от полевой всхожести семян. Некоторые теоретические вопросы процесса образования борозды специаль­ным двухдисковым сошншчом для полосового посева рассмотрены в седьмой главе, основное содержание которой составляют метод и пример расчета гео­метрических параметров этого сошника, его семяраспределительного устрой­ства, заделывающих и прикатывающих рабочих органов. Восьмая глава посвящена комбинированным агрегатам. В ней дано агробио­логическое обоснование применения агрегатов, выявлено наиболее рациональ­ное сочетание выполняемых ими технологических операций, обоснован состав включаемых в них машин и орудий. Проанализированы современные конструк­ции и указаны пути дальнейшего их совершенствования. Особое внимание уделено разработке методик расчета надежности и экономической эффектив­ности комбинированных агрегатов, составленных из разнотипных машин и ору­дий, имеющих различный уровень надежности и другие технико-экономические показатели. Приведен пример расчета экономической эффективности различных вариантов комбинированных агрегатов. Представленный в монографии материал в основном посвящен проблемам теории, анализу конструкций и расчету параметров овощных сеялок и комби­нированных агрегатов. Автор не ставил перед собой задачи рассмотреть все этапы создания этих машин. Следует при этом заметить, что некоторые за­тронутые в книге вопросы рассматриваются впервые и носят постановочный характер. Разработка теоретических основ создания сельскохозяйственной техники и, следовательно, дальнейшее развитие земледельческой механики становятся все более актуальной задачей. Автор надеется, что предлагаемая читателям книга будет в какой-то мере способствовать ее выполнению и принесет пользу кон­структорам, научным работникам и аспирантам, занимающимся проблемами механизации одного из важнейших процессов сельскохозяйственного производ­ства — посева овощных и других культур. Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность докторам техни­ческих наук проф. Г. Э. Свирскому и В. Я. Зельцеру, кандидатам технических наук доценту В. Н. Левенцу, А. Ф. Сербулову и кандидату сельскохозяйствен­ных наук Н. М. Лысенко за сделанные в рукописи замечания и пожелания. Автор глубоко признателен В. П. Стасюку, Н. Л. Кириленко, Ю. А. Репи­ну, Г. С. Черняховскому, Л. С. Соловью, М. Г. Жуку, А. И. Кончуковскому и другим сотрудникам за большую помощь в проведении экспериментов и под­готовке рукописи к печати. Понимая всю сложность попытки обобщить обширные материалы по за­тронутым вопросам, автор заранее приносит искреннюю благодарность за критические замечания и предложения, которые будут высказаны читателями в адрес настоящей работы.