Определение оптимальных параметров пневматического высевающего аппарата овощной сеялки точного высева
Основными геометрическими и кинематическими параметрами пневматических высевающих аппаратов, определяющими качество высева, являются диаметр и число присасывающих отверстий, диаметр и окружная скорость барабана (диска), расположение зоны присасывания и удаления лишних семян, способ экранирования вакуума (снятия семян с высевающего устройства) и разрежение.
Условием для выбора диаметра присасывающих отверстий будет отсутствие возможности попадания семян в вакуумную камеру и заклинивания их в отверстиях. Исходя из этого, диаметр отверстий обычно рассчитывается по соотношению
где b — минимальная ширина высеваемых семян.
Число присасывающих отверстий зависит от шага размещения их на барабане (диске), диаметра я окружной скорости барабана, шага посева и скорости движения сеялки.
При однорядном расположении присасывающих отверстий минимальный шаг их на барабане для односемянного высева определяется из условий наиболее надежного удаления лишних семян и их максимальной длины
где t1 — минимальный шаг присасывающих отверстий на барабане (диске) односемянного высева; а — максимальная длина высеваемых семян.
В высевающих аппаратах барабанного типа гнездовой посев осуществляется либо гладкими барабанами, либо ячеистыми. На гладких — присасывающие отверстия располагаются группами по образующей барабана. Расстояние между отверстиями в группе определяется исходя из конструктивной ширины барабана и числа семян, высеваемых в одно гнездо. Окружной шаг отверстий в этом случае рассчитывается так же, как и для односемянного высева по формуле (5.81).
На ячеистых барабанах присасывающие отверстия выполняются в ячейках по два на каждую и располагаются по образующей барабана, проходящей через центр ячейки. Окружной шаг отверстий при этом равен шагу ячеек и может быть определен из соотношения
где tя — окружной шаг ячеек (присасывающих отверстий); dя — диаметр ячеек.
Величина шага t1 и соответственно tя с диаметром барабана связаны зависимостями
где D6 — диаметр барабана; z1 — число присасывающих отверстий; tя — число ячеек (число пар присасывающих отверстий). Отсюда
или, подставив значения t1 и tn согласно (5.81) и (5.82), получим
Размеры (диаметр и глубина) ячеек барабана определяются количеством семян, высеваемых в одно гнездо. Согласно агротехническим требованиям на гнездовой посев овощных культур, в гнездо должно быть высеяно 5±2 шт. семян. В соответствии с этим объем ячейки может быть вычислен из выражения
где Vn — объем ячейки, мм3; q1 — масса одного семени, г; qc — натура семян (масса 1 литра семян в г).
Проведенные нами исследования показали, что ячейки сферической формы по сравнению с цилиндрическими и коническими значительно лучше заполняются семенами в процессе присасывания и более равномерно разгружаются от них при экранировании вакуума путем перекрытия присасывающих отверстий эластичным роликом. Указанные преимущества сферической ячейки в большей мере проявляются при ее глубине, определяемой соотношением
где hя — глубина ячейки; rя — радиус сферической поверхности ячейки.
В соответствии с (5.89) и (5.90) диаметр и глубина ячейки могут быть рассчитаны по формулам
Тогда выражение (5.88) для определения числа ячеек на барабане с учетом (5.91) примет вид
Диаметр барабана (диска) выбирается из условий наиболее надежного присасывания семян, а также исходя из конструктивных параметров, обеспечивающих возможность оптимального расположения устройств для удаления лишних семян, дозатора-ворошителя и минимальную высоту падения семян в борозду, т. е. максимальное приближение высевающего барабана к поверхности раскрытой сошником борозды. По данным наших исследований, указанным требованиям в наибольшей степени отвечает аппарат с высевающим барабаном, диаметр которого примерно равен 0,2 м.
Подставляя значение D0 = 0,2 м в выражения (5.87) и (5.93), найдем максимально возможное число присасывающих отверстий и ячеек соответственно на барабанах для односемянного и гнездового высева.
По данным ряда авторов, допустимая окружная скорость барабана (диска) не должна превышать 0,3 м/с [97]. В наших опытах величина допустимой скорости барабана при односемянном и гнездовом (групповом) высеве семян овощных культур (томаты, перец, баклажаны, огурцы, капуста, кабачки и др.) была получена в пределах 0,25—0,3 м/с. При этой скорости и диаметре барабана 0,2 м число семян, высеваемых по одному, и количество гнезд с заданным числом семян в гнезде 5±2 шт. составили соответственно 75—92% и 70—96%, что вполне укладывается в агротехнические требования, предъявляемые к овощным сеялкам пунктирного и гнездового посевов.
Прежде чем определить разрежение в барабане, необходимое для надежного присасывания и транспортирования семян, найдем геометрические параметры дозатора-ворошителя и создаваемую им скорость движения слоя, прилегающего к барабану.
Глубина желобков дозатора определится из условий .согласно выражению (5.37). Принимая для семян томатов, перцев, баклажанов и капусты
и используя данные табл. 3.3, имеем
Согласно (5.39), ширина желобка вместе с толщиной ребра равна
Принимая zд= 18 по формуле (5.40), найдем диаметр дозатора
Весовую подачу семян за один оборот дозатора определим по формуле (5.46) и данным табл. 3,6 для семян названных выше культур с наибольшей натурой:
Весовой высев семян за один оборот барабана найдем по фор-муле (5.47) с учетом значений z согласно (5.94) и (5.95). При односемянном высеве
Согласно данным табл. 3.1, принимаем а = 5 мм (перец), b = 1,7 мм (томаты). Из выражения (5.80) находим диаметр присасывающих отверстий d=l,4 мм. Подставив эти значения в выражения (5.96) и (5.97), получим
По формуле (5.48) определяем число оборотов дозатора, которое он должен сделать за один оборот барабана
В данном случае обороты дозатора были определены из условия равенства подаваемых им семян и высеваемых барабаном. Подставляя в (5.42) значения допустимой окружной скорости барабана и других входящих в него величин, найдем обороты дозатора, при которых слой семян, прилегающий к барабану, будет иметь скорость, близкую к скорости барабана
Сравнивая обороты дозатора, вычисленные по формулам (5.99) и (5.100), можно заметить, что для обеспечения равенства скоростей слоя семян и барабана необходимо, чтобы у дозатора обороты были примерно в 12 раз больше, чем у барабана, и в 18 раз превышали те, которые он должен иметь при сбалансированной подаче семян. С технической стороны выполнение этих условий вызывает определенные трудности и требует применения специальных герметически закрытых многоступенчатых редукторов, что значительно усложняет конструкцию приводов высевающих аппаратов и снижает надежность сеялки в целом. В связи с этим в высевающих аппаратах сеялки СОПГ-4,8 была использована одноступенчатая цилиндрическая передача с максимально возможной редукцией, равной примерно 2,5, т. е.
Снижение числа оборотов дозатора по сравнению с расчетными согласно (5.42), ввиду увеличения разницы в скоростях слоя семян и барабана, требует некоторого повышения разрежения в вакуумной камере аппарата, но зато значительно упрощает конструкцию привода, что создает возможность уменьшения ширины барабана и более низкого расположения его относительно поверхности борозды.
Согласно передаточному отношению (5.101) и выражению (5.98), обороты дозатора равны
Тогда окружная скорость дозатора при высеве мелких и крупных семян определится из выражений
При высеве крупных семян (кабачки и др.) с=15 мм. Поэтому в целях упрощения конструкции высевающего аппарата диаметр дозатора для крупных семян принят равным 24 мм.
Подставляя (5.104) в формулу (5.33), найдем скорость прилегающего к барабану слоя семян
Таким образом, из приведенных расчетных данных видно, что применение дозатора-ворошителя, как устройства для создания попутного высевному барабану (диску) движения семян со скоростью, равной скорости присасывающих отверстий, приводит к значительному усложнению конструкции механизма привода, а следовательно, и всего высевающего аппарата в целом. Вместе с тем следует отметить, что даже при тех скоростях движения семян (5.105), которые обеспечивает дозатор в простейшем варианте привода (одноступенчатая цилиндрическая передача с i = 2,5), роль его в общей равномерности высева, создаваемой аппаратом, остается весомой. Так, при высеве семян томатов, перцев, бакла¬жанов н других культур, включая кабачки, барабанным аппаратом с дозатором пропуски не превышают 1%, тогда как при высе¬ве этих же семян аппаратом без дозатора они достигают 10—25%. В данном случае положительное влияние дозатора-ворошителя проявляется благодаря равномерной подаче им семян к барабану и значительному ограничению воздействия слоя семян на процесс присасывания и выноса их из бункера.
Поэтому при проектировании новых моделей пневматических высевающих устройств дозаторы-ворошители должны быть обязательной принадлежностью конструкции аппаратов.
Разрежение, необходимое для падежного присасывания семян в высевающем аппарате с дозатором-ворошителем, определяется по формуле (5.24) или (5.28) при подстановке в них скорости слоя семян согласно (5.105) значений а = 0, Vr,o=0,25 м/с, Dc = = 0,2 м, соответствующих показателей высеваемых семян и параметров присасывающих отверстий.
Зная величину разрежения в барабане (в вакуумной камере), скорость воздуха, проходящего через присасывающие отверстия, может быть найден по общеизвестнтом формуле.
где Vотв — скорость воздуха в присасывающем отверстии; η — коэффициент сопротивления; γ — удельный вес воздуха.
Коэффициент сопротивления для присасывающих отверстий диаметром 1—2 мм при толщине стенки барабана 0,3—0,5 мм находится в пределах 0,8—0,9 [96].
Отсюда расход воздуха через полностью открытое присасывающее отверстие определится по формуле
Таблица 5.1. Геометрические и режимные параметры пневматического барабанного аппарата овощной сеялки точного высева.
Рис. 5.10. Геометрические и установочные параметры пневматического высевающего аппарата барабанного типа с дозатором-ворошителем.
Тогда общий расход воздуха всей высевающей системы сеялки равен
где п — число высевающих аппаратов сеялки; z — количество присасывающих отверстий на одном барабане (диске) аппарата.
Зная общий расход воздуха, по общепринятой методике можно рассчитать необходимую производительность, потребляемую мощность и другие параметры вентилятора (эксгаустера) сеялки.
Геометрические и технологические параметры пневматического высевающего аппарата барабанного типа, рассчитанные по формулам данной главы, приведены в табл. 5.1 и 5.2 и на рис. 5.10.
Из данных табл. 5.2 видно, что пневматический высевающий аппарат барабанного типа с геометрическими и режимными параметрами, приведенными в табл. 5.1, обеспечивает качественный высев семян томатов, перцев, баклажанов, капусты и кабачков на скоростях посева до 3,33 м/с. Высев семян огурцов без снижения качества посева, вследствие малых расстояний между семенами в рядке (шага посева), возможен только на скоростях движения сеялки: при пунктирном размещении — не более 0,77 м/с, при гнездовом — 1,94 м/с.
Величина разрежения при прочих равных условиях и заданных параметрах высева в основном зависит от массы высеваемых семян, диаметра присасывающих отверстий и скорости движения сеялки (окружной скорости барабана). С увеличением значений этих параметров разрежение, необходимое для надежного присасывания семян, возрастает. При этом наибольшее влияние оказывает скорость движения сеялки. Так, увеличение скорости сеялки с 1,39 до 3,33 м/с по всем семенам, высеваемым как пунктирным, так и гнездовым способами, приводит к повышению разрежения в 2—2,5 раза, особенно при высеве мелких семян.
Одним из возможных путей снижения разрежения в пневматических высевающих аппаратах является уменьшение окружной скорости барабана (диска), что может быть достигнуто увеличением шага посева, т. е. расстояний между семенами в рядке. Это потребует, естественно, разработки новых и уточнения традиционных схем посева. Однако затраты, связанные с этим, окупятся значительным повышением скоростных возможностей сеялок и снижением энергии, потребляемой источниками разрежения (вакуума).
ДДоставка сельхозтехники и запасных частей, оросительных систем, насосов во все города России (быстрой почтой и транспортными компаниями), так же через дилерскую сеть: Москва, Владимир, Санкт-Петербург, Саранск, Калуга, Белгород, Брянск, Орел, Курск, Тамбов, Новосибирск, Челябинск, Томск, Омск, Екатеринбург, Ростов-на-Дону, Нижний Новгород, Уфа, Казань, Самара, Пермь, Хабаровск, Волгоград, Иркутск, Красноярск, Новокузнецк, Липецк, Башкирия, Ставрополь, Воронеж, Тюмень, Саратов, Уфа, Татарстан, Оренбург, Краснодар, Кемерово, Тольятти, Рязань, Ижевск, Пенза, Ульяновск, Набережные Челны, Ярославль, Астрахань, Барнаул, Владивосток, Грозный (Чечня), Тула, Крым, Севастополь, Симферополь, в страны СНГ:Киргизия, Казахстан, Узбекистан, Киргизстан, Туркменистан, Ташкент, Азербайджан, Таджикистан.
