«2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ..4 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.7 1.1 Развитие производства сои..7 1.2 Природные факторы Амурской области.12 1.3 Существующие способы и агротехнические требования к посеву сои...20 ...»

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….……4

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ………….......…7

1.1 Развитие производства сои ……………………………………………....….7

1.2 Природные факторы Амурской области……………………………..…....12

1.3 Существующие способы и агротехнические требования к посеву

сои………………………………………………………………………………...20

1.4 Анализ конструкций высевающих аппаратов сеялок и посевных комплексов…………………………………………………………………………….26 1.5 Анализ теоретических исследований работы высевающих аппаратов ………………………………………………………………………...57 Цель работы и задачи исследования…………………………...………..….….62 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………….……….63 2.1 Разработка конструкции катушечного высевающего аппарата с угловым расположением желобков……………………………………………........ 2.2Обоснование высоты открытия подпирающего клапана и угла наклона направляющей стороны желобка высевающего аппарата…………..… 2.3 Обоснование равномерной раскладки семян сои катушечным высевающим аппаратом с угловым расположением желобков…………………... 2.4 Расчет размещения семян сои…………………………………………….. 2.5 Определение нормы высева катушечным высевающим аппаратом с угловым расположением желобков………………………………………….....

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ………………………………………………………..... 3.1 Программа экспериментальных исследований………………………....... 3.2 Методика проведения экспериментальных исследований………….…... 3.2.1 Методика определения размерных характеристик семян сои..……….. 3.2.2 Методика определения влияния режимов работы нового и базового высевающих аппаратов на норму высева, равномерную раскладку и механическое повреждение семян сои…………………………………........... 3.2.3 Методика проведения полевых исследований…………………………. 3.2.4 Методика определения равномерности распределения семян сои по длине ряда……………………………………………………………….... 3.2.5 Методика определения урожайности ………………………………….. 3.3 Методика обработки экспериментальных данных………..…….……… 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ……… 4.1 Размерные характеристики семян сои………………………………….... 4.2 Исследование равномерности высева семян сои новым и базовым высевающими аппаратами в лабораторных условиях…………………..….… 4.3 Изменение нормы высева от величины зазора между подпружиненными клапанами и катушками высевающих аппаратов при разных режимах работы………………………………………………………………...…….… 4.4 Анализ зависимости дробления от угла наклона желобка катушки высевающего аппарата……………………………………………………….… 4.5 Влияние режима работы исследуемого катушечного высевающего аппарата на количество высеваемых семян сои…………………………….… 4.6 Исследование равномерности высева семян сои в полевых условиях… 4.7 Результаты исследований процесса высева семян сои, базовым и экспериментальным высевающими аппаратами с угловым расположением желобков………………………………………………………….………….... 4.8 Обработка урожайных данных…………………………………………… 5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА…... 5.1 Экономическая эффективность внедрения катушечного высевающего аппарата………………………………………………………………………. 5.2 Энергетическая эффективность внедрения катушечного высевающего аппарата с угловым расположением желобков…………………………….. ВЫВОДЫ…………………………………………………………………… СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………… ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Посев является одним из ответственных агротехнических мероприятий при возделывании сои. От качественного и своевременного его проведения зависит величина урожая сои. Современная агротехника предъявляет высокие требования к посевным машинам. Они должны обеспечивать равномерное распределение семян по длине ряда, их заделка должна осуществляться на оптимальную, одинаковую глубину, высевающий аппарат не должен травмировать семена.

Существующие посевные комплексы и зерновые сеялки оснащённые катушечными высевающими аппаратами не обеспечивают равномерное распределение семян по длине ряда и допускают дробление. При посеве они дают пульсирующие потоки, в результате в рядках при расположении растений сои встречается как загущенность, так и пропуски, значительно превышающие допустимый по агротехническим требованиям интервал, что приводит к недобору урожая, засоренности посевных площадей сорняками и к повышенной норме высева компенсирующей дробление.

Равномерное распределение семян сои в рядке, удовлетворяющее агротехническим требованиям, не только уменьшает расход посевного материала, но и обеспечивает прибавку урожая за счет обеспечения лучшего воздухообмена, освещенности, водного и пищевого режима растений. Поэтому задача равномерного распределения семян по площади питания приобретает первостепенное значение в получении высокой урожайности сои.

В связи с этим разработка конструкции высевающего аппарата и обоснование режимов его работы, обеспечивающего повышение качества посева и урожайности культуры представляет важную научную задачу и имеет большое значение для сельскохозяйственного производства.

Цель исследования. Совершенствование процесса посева сои путём разработки конструкции катушечного высевающего аппарата, обеспечивающего равномерную раскладку семян в рядке и обоснование его основных конструктивных параметров и режимов работы.

Объект исследования. Технологический процесс равномерного высева семян сои катушечным высевающим аппаратом с угловым расположением желобков.

Предмет исследования. Выявление и обоснование оптимальных параметров и режимов работы высевающего аппарата, обеспечивающих равномерность высева семян сои и распределение по длине рядка, снижение повреждения семян.

Методы исследования. Использованы аналитический и экспериментальный методы, на основе которых были получены теоретические положения с выводами расчётных формул для определения оптимальных параметров работы высевающего аппарата. Экспериментальный метод применялся при разработке методик проведения лабораторно – полевых исследований и обработке результатов. Обработка результатов исследований проводилась на персональном компьютере с использованием программы Microsoft Оffice Excel, АРРОLО.

Достоверность результатов. Достоверность теоретических и экспериментальных исследований обеспечивается удовлетворительным согласованием пределов зон доверительного интервала, и подтверждёнными положительными результатами лабораторных и полевых испытаний.

Научная новизна. Заключается в получении математической зависимости величины расстояния между семенами при повороте катушки, как функции ряда переменных величин: угла расположения желобка и скорости вращения высевающей катушки. Проведённые теоретические и экспериментальные исследования позволили установить оптимальные конструктивнотехнологические параметры и режимы работы высевающего аппарата с угловым расположением желобков, позволяющего обеспечить оптимальный интервал при высеве и увеличить равномерность распределения сои в рядке при наименьшем повреждении.

На защиту выносятся. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленные на увеличение урожайности сои за счёт равномерного распределения семян в рядке и повышение эффективности технологического процесса посева, за счёт совершенствования конструкции высевающего аппарата сеялки.

Практическая значимость работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований получили практическую реализацию в совершенствовании технологического процесса посева семян сои, катушечным высевающим аппаратом с угловым расположением желобков.

Новизна конструктивного решения катушечного высевающего аппарата подтверждена патентом на изобретение № 2490854 от 27.08.2013г.

Посев катушечным высевающим аппаратом с угловым расположением желобков обеспечивает повышение равномерности всходов на 85% на расстоянии заданным агротребованиями, снижения дробления семян в 1,5-2 раза, повышение урожайности на 15%.

Внедрение. Конструкция экспериментального высевающего аппарата внедрена в технологический процесс посева сои в КФХ «Нилов Н. Г.», КФХ «ШАНС». Результаты научной разработки используются в учебном процессе на кафедре «Транспортно – энергетические средства и механизация агропромышленного комплекса» ФГБОУ ВПО ДальГАУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно – практических конференциях ФГБОУ ВПО ДальГАУ (2010-2013гг), международной конференции ГНУ ДальНИИМЭСХ (2011- 2013), международной научно-практической конференции «Наука и образование в XXI веке» г.Тамбов (2013 г).

Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано печатных работ, в том числе описание к патенту на изобретение.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Среди регионов Дальневосточного федерального округа Амурская область по возделыванию сои занимает ведущее место. В последние годы отмечается увеличение посевов сои, которая при реализации составляет основную часть прибыли сельскохозяйственных предприятий. Площадь посевов фирменной амурской культуры в 2011 и 2012 годах достигла 560 и 675 тысяч гектаров, что на 270 и 385 тысяч гектар больше соответственно, чем в году, на 76 и 191 тысяч гектар больше, чем в 2010 году.

площадь посева, тыс. га Рисунок - 1.1 Динамика посевных площадей в Амурской области За анализируемый период отмечается устойчивая тенденция к росту посевных площадей под сою. Так, если в Амурской области в 2010 году рассматриваемый показатель составлял 484,1 тыс. га [123], то в 2012 г площади под союувеличились почти на 40%.

Показатели урожайности сои в Амурской области в 2011 и 2012 годах, превысили уровень 2005 года на 7,7 и 4,7 ц/га [146].

Валовой сбор сои в Амурской области за анализируемый период (2005гг.) наиболее высоким наблюдался в 2011 г., а за 2010 и 2012 гг 830 тысяч тонн (в первоначально оприходованном весе) достиг отметки 569,9 и тыс. т [13].

Рисунок -1.3. Динамика валового сбора сои в условиях Амурской области.

Область располагает резервами для расширения посевных площадей, так как более 500 тыс. га пашни не используется по причине низкой технической обеспеченности хозяйств. Программой развития сельского хозяйства Амурской области планируется до 2020 г. увеличение посевных площадей, отведенных для сои, увеличить до 900 тыс. га. В последние годы производственные затраты на возделывание этой культуры увеличились многократно, но и в этих условиях производство сои в области прибыльно, ее рентабельность составляет более 30%, соя востребована на рынке. В России и за рубежом за счет сои удается покрывать убытки других отраслей сельского хозяйства [9].

В 2012 году продано сои в КНР 71 тыс. тонн и получено свыше 20 млн. долларов.

В последнее время обострилась проблема полноценного питания населения из-за дефицита белка. В ее решении большое значение имеет соя. Велика ее роль и в производстве масла.

Соя является одной из важнейших белково – масличных культур, она содержит в зерне 18-24% жиров, 38-55% белков, а также свыше 30% углеводов. Причем необходимо отметить наиболее высокую усвояемость белков и жиров растительного происхождения в сравнении с белками и жирами животного происхождения [92, 122].

Отличительной чертой сои можно отметить её универсальность применения. Соя широко используется во многих отраслях современной промышленности: пищевой, фармацевтической, химической и др. Производство соевого масла занимает второе место после производства подсолнечного в России. Соевое масло отличается превосходным качеством и полной усвояемостью организмом [45, 160].

Во многих странах (США, Япония, Канада, Дания, Корея и др.) продукты переработки соевых бобов широко известны как основа лечебнопрофилактического питания. Исследования, проведенные в лаборатории оценки пищевых белков Института Питания Российской Академии, медицинских наук, показали, что соевый белок является легкоусвояемым, питательным, также является эффективным средством профилактики сердечных, раковых, почечных и других заболеваний [145].

Соевые бобы применяются для получения пищевого маргарина, растительного сала, для выработки соевой муки с последующим использованием ее для производства хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности. Наряду с использованием данной культуры в пищевой, медицинской промышленности, соя применяется в следующих отраслях народного хозяйств: типографской – для получения красок, в текстильной – для получения некоторых видов тканей, в химической – для изготовления пластмасс, глицерина, каучуковых изделий, клея [132].

На сегодняшний день, известно более тысячи наименований продуктов переработки сои, и это количество продолжает увеличиваться.

Соя как сырье является сравнительно дешевым, легко транспортабельным продуктом долгого хранения. Это недорогой и эффективный источник белка и масла с неограниченными возможностями [155].

Соя - прекрасная кормовая культура, позволяющая получать наивысший сбор белка с единицы площади и обеспечивающая производство дешевых и высокопитательных кормов. Наиболее эффективна интенсивная система кормления в молочном скотоводстве, яичном и бройлером птицеводстве, выращивании молодняка КРС, овец, свиней, при котором важным является насыщение рациона протеинами как источника строительного материала живой материи. Качество кормов для сельскохозяйственных животных, следовательно, оценивается по содержанию перевариваемого протеина и каротина [94, 95].

На производство единицы животноводческой продукции требуется затратить определенное количество перевариваемого протеина, поэтому, чем богаче корма протеином, тем ниже их расход на 1 центнер продукции и наоборот. При кормлении молочного скота по рационам, не сбалансированным по содержанию белка, перерасход кормов достигает 30-35 %, а себестоимость молока повышается на 22-28 %. При откорме свиней недостаток белка приводит к перерасходу кормов на 40-50 %, к тому же белковое голодание повышает заболеваемость животных, что также снижает их продуктивность [151, 152].

Ценной кормовой культурой является соя, которую используют в качестве кормов в животноводстве: в виде шрота, жмыха, соевого кормового молока, травяной муки, соломы соевой, которая по качеству не уступает луговому сену и содержит до 4 % белка, также в кормлении используется зеленая масса соевых растений, силос, фосфатиды. Наиболее ценными кормовыми качествами обладает вегетативная часть растений сои, в которой перевариваемого протеина на абсолютно сухое вещество значительно выше, чем у других кормовых культур [147].

Вопросам использования сои для продовольственных, промышленных, медицинских и кормовых целей посвящено много отечественной и зарубежной литературы.

Дальневосточный селекционер В.А. Золотницкий [59] писал о достоинствах сои; что ни одно растение в мире не может произвести за 100 дней столько жира и белка, сколько дает соя, ни одно растение в мире не может соперничать с ней по количеству вырабатываемых продуктов.

По утверждению А.П. Ващенко [26], один гектар посевов сои с успехом способен заменить два гектара посевов других бобовых и масличных культур.

Кроме того, соя – очень важное растение с агрономической точки зрения, являясь азотфиксатором, она обладает способностью усваивать азот из атмосферы с помощью клубеньковых бактерий которые, образуютсохраняя при этом азот обогащая тем самым почвы для последующих культур в севообороте и обеспечивая себя азотом до 80%, от общей потребности в нём [140, 141].

При благоприятных условиях соя способна сохранять почвенный азот, то есть, какое количество его было до посева, такое и осталось после сбора урожая [57]. Кроме того, возделывание сои позволяет резко снизить затраты на все дорожающие азотные удобрения, производство которых также наносит немалый вред окружающей среде [42]. Поэтому соя является ценнейшим предшественником для многих сельскохозяйственных культур. Отмечается прибавка урожайности зерновых культур после сои [83].

Соя является ведущей культурой, определяющей специализацию земледелия Амурской области. Для стабилизации наращивания производства сои необходимо осуществление комплекса мероприятий, к которым необходимо отнести все технологические операции, в том числе и посев сои на основе улучшения технического и технологического обеспечения [84,156].

В целом технологический процесс высева сои можно охарактеризовать как строго обусловленный совокупностью организационных, качественных, энергетических и других показателей, направленных на достижение наивысших показателей экономики возделывания сои [31].

1.2 Природные факторы Амурской области В целом Амурскую область можно охарактеризовать как горноравнинную платформу с ультра континентальным, муссонным по характеру формирования, климатом, густой речной сетью, преобладанием бурых лесных почв, таежной растительностью и соответствующим ей животным миром. Вместе с тем Амурскую область можно назвать областью контрастов природы, природа является переходной от условий Дальнего Востока к условиям Сибири (рис.1.4) [11].

Основные особенности климата здесь обусловлены взаимоотношениями между величайшими из материков Евразией (полюс холода) и величайшим из морей – Тихим океаном (полюс тепла). В зимний период погода в Амурской области зависит от воздействия Сибирского антициклона. Поэтому зимой преобладают северо-западные ветры, дующие с суши на море. Это зимние муссоны. Они приносят ясную сухую холодную погоду.

Рисунок 1.4 - Климатические зоны и пояса Амурской области Погода в течение лета находится под влиянием Северотихоокеанского, южно-азиатского антициклона и циклонов, проходящих по континенту. Обилие осадков летом зависит обычно от действия Северотихоокеанского антициклона. Так как в это же время давление воздуха на Тихом океане низкое, массы сухого и холодного воздуха устремляются с материка к океану. Летом же степи и пустыни Азиатского материка сильно нагреваются, в связи с тем, что атмосферное давление значительно ниже, чем на море. Поэтому в летнее время ветры дуют с океана на материк, принося с собой, насыщенный влагой воздух. Таким образом, Амурская область находится под влиянием правильно чередующихся по сезонам года зимнего и летнего муссонов [102].

Среднегодовое количество осадков составляет 431 мм, а в европейской части в среднем 510...530 мм. Осадки выпадают преимущественно с апреля по октябрь. Наибольшее количество осадков приходится на июль – август.

Зимой выпадает осадков мало – 2-4% от годового количества. Зимние осадки отличаются малой интенсивностью и редко дают за сутки 2 мм воды. Летние осадки интенсивны и дают в среднем за каждый дождливый день от 6 до мм воды [1]. Общее количество осадков достаточно для поддержания почвы во влажном состоянии. Но в весенние месяцы наблюдается их недостаток, а в летние месяцы – избыток.

К началу весенних полевых работ верхний слой почвы бывает обычно хорошо увлажненным. Но уже в мае вследствие недостатка осадков, низкой влажности воздуха и сильных ветров почвенная влага быстро испаряется и 10-12-сантиметровый слой почвы высыхает. Значительная часть влаги, выпадающей в июне, испаряется, а остающаяся не возмещает влагу, потерянную почвой в мае. Поэтому в июне почва остается слабо увлажненной, а иногда и сухой. В июле и августе влаги выпадает больше, чем испаряется, поэтому почва нередко оказывается переувлажненной. В это время наполняются водой лиманы, повышается уровень рек и озер. Нередко сильные дожди вызывают наводнения [44].

Переувлажнённость почвы отрицательно влияет на развитие сельскохозяйственных растений и замедляет уборку урожая.

Неравномерное выпадение осадков в течение года и холодная зима являются главной отличительной чертой климата, определяющего биогеохимические особенности Амурской области [30].

В силу неоднородности климата и многообразия местных физикогеографических условий почвообразования, почвенный покров Амурской области отличается сложным сочетанием и характером.

Рисунок 1.5 - Схематическая почвенная карта Амурской области Основными типами почв Амурской области являются бурые лесные, лугово-черноземовидные, буротаежные, горные и горные буротаежные (рис.

1.5). Все исследованные почвы в различной степени бедны йодом. В недостаточном количестве содержание кобальта.

Бурые лесные почвы распространены по дренированным участкам равнины – под светлохвойными сосновыми и лиственничными лесами. Эти почвы лежат на элювии коренных и изверженных пород и на древнем аллювии различного механического состава (пески, супеси, суглинки и глины).

Эти почвы характеризуются слабокислой реакцией, малым содержанием гумуса и сравнительно невысокой емкостью поглощения. По уровню плодородия, бурые лесные почвы относятся к категории худших в Амурской области.

По сравнению с эталоном обнаружен дефицит валовых форм цинка – 27 %, меди – 74 %, йода – 86 %, что выводит эти почвы за нижнюю границу пороговых концентраций.

Концентрация подвижных форм микроэлементов в бурых лесных почвах имеет также значительные колебания по сравнению с эталоном черноземных почв Русской равнины: кобальта – 79%, меди – 46%, цинка – 23%. В норме данный тип содержит только марганец. Так как запасы питательных веществ невелики, то при освоении в них необходимо вносить органические и минеральные удобрения [157].

Луговые черноземовидные почвы в зависимости от стадии развития лугового процесса и различий мощности гумусового горизонта можно разделить на три вида: мощные, среднемощные и маломощные, почвы данной зоны характеризуются довольно высоким содержанием общего и гидролизуемого азота, что свидетельствует о высоком естественном плодородии этих почв.

Подвижных форм фосфора в луговых черноземовидных почвах содержится мало, хотя валовые запасы его довольно высоки.

Таким образом, содержание и распространение валовых форм микроэлементов в различных типах почв зависит от наличия их в почвообразующих породах, характера растительности, микробиологической активности почв, физических и химических свойств почв и геохимических особенностей микроэлементов [109].

Концентрации валового йода во всех типах почв являются недостаточным для удовлетворения потребности последующих звеньев биохимической пищевой цепи. Содержание йода в различных горизонтах профиля почв изменяется с глубиной.

Около 30% исследованных почв содержат кобальт в концентрациях, достаточных для возможного удовлетворения потребности организмов, и такой же процент почв бедны этим элементом.

Валовое содержание меди также недостаточно и составляет от 35 до 53% по сравнению с черноземами России [28].

Для изучения распределения микроэлементов в системе почва – вода растение, были проанализированы данные Амурской биогеохимической лаборатории по содержанию микроэлементов в водных источниках равнинной зоны (табл. 1.1).

Таблица 1.1 - Содержание микроэлементов в водоисточниках южной зоны Амурской области (мкг/л) источники Шахтные колодцы Территория Амурской области пересечена большими и малыми водными потоками, образующими густую речную сеть. Многочисленны небольшие озера, преимущественно пойменные; крупных озер нет. Обильны грунтовые и почвенные воды. Почвенные воды, часто выходят на поверхность, вызывая заболоченность.

В поверхностном питании рек главную роль играют дождевые воды, что обусловлено преобладанием осадков теплого периода над зимними осадками.

Реки довольно однообразны по минерализации и химическому составу воды.

Почти все они характеризуются малой (менее 200 мг/л) и очень малой (менее 100 мг/л) минерализацией.

Постоянный уровень грунтовых вод представлен тремя водоносными горизонтами. Колодцы, питающиеся из почвенно-грунтовых вод и первых горизонтов, водоносными породами которых являются бедные микроэлементами песчано-галечные и суглинистые отложения, отличаются низкой концентрацией микроэлементов.

В соевой соломе наиболее дефицитными минеральными элементами так же как и в траве, являются кальций - 1,28...4.58 г/кг, фосфор - 0,82...1,82 г/кг, медь - 0,62...1,66 мг/кг, йод - 0,001...0,002 мг/кг, цинк - 2,52...7,08 мг/кг, кобальт - 0,018...0,26 мг/кг, железо - 23,9...46,6 мг/кг и марганец - 20,9...48, мг/кг.

По отношению к среднероссийским данным дефицит по отдельным минеральным элементам составляет: кальций и фосфор от 25 до 40 %, йод до 70...95 %, марганец до 20…30 %, медь и железо до 25…30 %.

Свои особенности имеет и минеральный состав сои, которые используются при кормлении молочных коров области. Они незначительно отличаются по содержанию кальция от среднероссийских данных, а фосфора содержится на 20...30 % меньше. В таких кормах, как соевый шрот и дрожжи содержание микроэлементов несколько выше, чем в других концентрированных кормах, но значительно меньше показателей по России.

Амурская область располагается в западной части Российского Дальнего Востока и почти полностью лежит в бассейне великого Амура. Только её крайний северо-запад (8,4% территории) относится к бассейну Лены, а северо-восточная окраина (2,7% территории) – к бассейну Уды.

Амурская область – регион природных контрастов. Образованные рыхлыми горными породами равнины южной и средней части области сменяются средневысотными горными хребтами на её севере и востоке.

Общая протяженность границ области превышает 4300 км. Как административная единица Амурская область в составе России создана в 1858 году, хотя начало хозяйственного освоения территории Приамурья русскими относится ко второй половине XVII века [108]. По площади Амурская область превосходит многие европейские государства, она составляет 363,7 тыс. кв.

км. Потенциальные земельные ресурсы составляют около 2,5 млн. га. – это составляет 57% всей пашни Дальнего Востока [33, 94].

В области наибольшая континентальность климата из всех пунктов Земли, расположенных в полосе 50 о -55о северной широты. С апреля по октябрь выпадает около 90% годового количества осадков. Однако летом солнечное сияние превышает половину от возможного сияния в данный период. Из–за сильных морозов и маломощного снежного покрова, грунты находятся в мёрзлом состоянии. Амурская область располагается на юго-востоке азиатской части России, занимая 11,7% территорий Дальнего Востока. В области сосредоточено 38% сельхозугодий, 59% пашни Дальневосточного экономического района. Здесь расположены основные сельскохозяйственные зоны области: южная (I), центральная (II) и северная (III); IV и V относятся к северной таёжной и горно-таёжной зонам. По экономическим условиям, структуре и интенсивности производства выделены три зоны: южная, центральная и северная (табл.1.2, рис. 1.6) [53, 144].

Таблица 1.2 - Площадь и структура сельскохозяйственных угодий Амурской области по трём зонам Рисунок 1.6 - Диаграмма распределения земельных ресурсов Амурской 1.3 Существующие способы и агротехнические требования Созданию теоретических основ функционирования посевных машин и высевающих аппаратов посвящены труды: В. П. Горячкина, Л. Е. Агеева, Н.

В. Алдошина, В. Ф. Семёнова, В. И. Беляева и др. Агротехническим вопросам возделывания сои посвящены работы: В. Ф. Кузина, В. Т. Синеговской, П. В. Тихончука, И. Ф. Беликова, Т. П. Рязанцевой, Л. К. Малыш и других.

Большой вклад в изучение технических вопросов производства сои внесли:

И. В. Бумбар, Ю.В. Терентьев, Б. И. Кашпура,. В. И. Свешников, А. В.

Сюмак, С. П. Присяжная, С. В. Щитов, Н. Ф. Конченко, и другие учёные.

Биология сои предъявляет определенные требования к технологическому процессу посева этой культуры. От способа посева зависит равномерность распределения растений по площади, степень их освещенности, эффективность в борьбе с сорняками и, в известной степени, обеспеченность растений влагой и питательными веществами [1].

Исследования, относящиеся к технологии посева, проводились без учета качественных показателей посевных машин и рассматривали процесс посева только с агробиологической стороны. Поэтому выводы таких исследований носят чисто академический характер для современного механизированного производства сои. Трудность разрешения этой проблемы в определенной мере объясняется разнообразием почвенно-климатических условий районов выращивающих сою, различием возделываемых сортов и отсутствием специализированных для посева сои машин. Схемы основных способов посева сои приведены на рисунке 1.7, краткая характеристика - в таблице 1.3 [39, 163].

Таблица 1.3 - Краткая характеристика способов посева сои и Агротехнологические параметры ДвухстрочСЗ-3,6;СЗП-3, Для посева сои целесообразнее использовать такой способ посева, чтобы растения размещались по площади питания равномерно как продольно, так и поперечно. Согласно требованиям, предъявляемым к данной культуре, наиболее благоприятным считается широкорядный и рядовой способ посева.

Зональной системой технологий и машин на 2006-2015 гг. рекомендуется наряду с широкорядным способом проводить и рядовой посев [22].

Рациональное размещение растений сои на площади с целью создания оптимальных условий для прохождения процесса фотосинтеза и функционирования корневой системы долгое время служит предметом изучения специалистов [22, 23, 165]. Имеющиеся данные научных учреждений Дальнего Востока о влиянии способов посева на урожай сои весьма противоречивы, что объясняется, главным образом, отсутствием совершенных механических средств, для их широкой проверки.

В настоящее время в производственных условиях самым распространенным является рядовой способ посева сои, так называемый сплошной посев с междурядьем 15 см [54]. При таком способе посева растения получают недостаточное боковое освещение, вследствие чего листья желтеют и опадают. В узлах опавших листьев из-за ухудшения питания вскоре опадают и бобы, что ведет к снижению урожая [32]. Кроме этого, при рядовом способе посева неравномерное размещение и ухудшение условий освещенности обуславливает напряженность внутривидовых взаимоотношений растений сои. При этом сильные растения угнетают рост и развитие более слабых, затеняют их и отнимают питательные вещества. В результате продуктивность посевов снижается [33].

а) рядовой б) широкорядный в) рядовой ленточный двухстрочный г) рядовой ленточный трехстрочный д) полосный (ленточно - безрядный) е) пунктирный ж) гребневой з) гнездовой Наиболее эффективным и самым распространенным в предыдущие годы являлся широкорядный способ посева с диапазоном междурядий от 45 до 60 см. На менее продуктивных засоренных почвах Приамурья и Приморья применялась разновидность этого способа – ленточный посев с междурядьями 51х15 см[128].

При этом в одних случаях лента состоит из двух строчек, в других - из трех при расстоянии между ними соответственно 15 и 7,5 см.

Выбор ширины междурядий посевов сои, как и других пропашных культур, является одним из наиболее важных вопросов механизированного производства сои [87]. От правильного решения этого вопроса зависит не только возможность рационального использования техники на обработке посевов, но и величина, и качество урожая, и, следовательно, экономическая целесообразность возделывания сои в целом [35].

Исследования Амурской опытной станции по изучению влияния ширины междурядий на урожайность сои при различных нормах высева [103] показали, что расширение междурядий посевов от 40 до 80 см при повышенных нормах высева, близких к широко принятым в настоящее время, благоприятно сказывается на урожайности сои.

Основываясь на анализе многочисленных авторов, В. А. Мунгалов [104] пришёл к выводу, что соя допускает значительные колебания в ширине междурядий до 80 см и даже до 90 см, не снижая урожай.

Особого внимания к вопросу о выборе оптимальной ширины междурядий посевов сои заслуживают работы В. А. Прокопенко[126], он считает, что ширина междурядий должна обосновываться не только биологически, но и уровнем производства. Придерживаясь этой точки зрения, многие исследователи отмечали, что широкорядные посевы сои наиболее полно отвечают требованиям механизированной обработки междурядий.

Если в период до перестройки и реформирования АПК на Дальнем Востоке экономическая эффективность широкорядных посевов не вызывала сомнений, то в последующие годы наметилась тенденция к уменьшению ширины междурядий [175]. Каковы же причины, послужившие широкому распространению узких междурядий посевов сои?

Если исходить из биологических особенностей этой культуры, то, как убеждают специальные исследования В. В. Бурлака [24], оснований для посева сои с такими междурядьями нет. Одной из причин сужения междурядий в производственных условиях послужило мнение о большой способности сои путем затенения угнетать сорняки [106, 170].

Направление сужения междурядий посевов сои поддерживалось рядом исследователей. При наличии более чем достаточного освещения и вполне достаточного количества летней влаги, при более или менее плодородной почве при широкорядном способе посева сои нет необходимости [129].

Противоречивость результатов исследований по способам посева сои, очевидно, объясняется большой пластичностью этой культуры – способностью в определенных пределах изменять свою продуктивность соответственно площади питания, а это приводит в итоге к почти одинаковому выходу зерна с единицы площади [173, 174].

Например, в опытах Кировоградской опытной станции не было обнаружено существенных колебаний в урожае зерна сои при увеличении ширины междурядий от 15 до 60 см с четырьмя различными вариантами расположения растений в ряду [81, 127].

В практике сельского хозяйства США большинство северных штатов возделывают сою с междурядьями 90-105 см, а в южных штатах предпочитают посевы с шириной междурядий 120 см [181,180].

Большинство американских исследователей считает, что при выборе оптимальной ширины междурядий необходимо исходить из следующих факторов: особенностей роста, уровня плодородия почвы, засоренности полей, применяемых в хозяйствах машин для возделывания не только сои, но и других пропашных культур[97, 178]. Американские фермеры идут по пути унификации междурядий для возделывания пропашных культур, в чем есть экономическая целесообразность [179].

При разных способах посева имеют значение все стороны биологии возделываемой культуры сои, в том числе отношение ее к водному, воздушному, световому, тепловому режимам, почвенным и другим условиям, отражающимся на ее урожайности [14]. Принимая во внимание направленность настоящей работы, ограничимся анализом развития растений сои при различных способах посева и перейдем к анализу конструкций высевающих аппаратов и сеялок.

1.4 Анализ конструкций высевающих аппаратов сеялок и посевных Катушечный высевающий аппарат обладает рядом положительных качеств, к числу которых следует отнести, прежде всего, сравнительную простоту устройства, удобство регулировки, а также универсальность применения, причем реакция катушечного высевающего аппарата на уклоны местности сравнительно незначительная, подъем и спуск в пределах до 100 вызывает лишь небольшие колебания в процессе высева семян [58]. На высоту слоя семян в семенном ящике аппарат практически не реагирует, только если семена в семенном ящике незначительно прикрывают его дно, высев уменьшается на 2 – 4%. Дробление этим высевающим аппаратом также сравнительно не высоко. Увеличение нормы высева и увеличение окружной скорости высевающей катушки авторы А.Н. Семенов, В.Ф. Семенов [136, 137] связывают с уменьшением дробления крупных семян по сравнению с нижним высевом, но отдельные наблюдения свидетельствуют о том, что качество работы этого аппарата снижается при верхнем высеве, причем известно, что использование верхнего высева приводит к увеличению неравномерности распределения семян по длине ряда в 4 – 5 раз.

Данные о качестве работы катушечных высевающих аппаратов не всегда сравнимы, так как исследования разных авторов проводились в различных условиях. Поэтому они требуют дополнительных испытаний.

Качественные показатели работы катушечного высевающего аппарата являются итогом совмещения движения активного потока семян и потока семян, перемещаемых непосредственно желобчатой катушкой. Однако определяющую роль в образовании этих потоков в обоих случаях играет именно катушка высевающего аппарата, следовательно, ее конструкция должна в максимальной степени обеспечивать равномерность подаваемого ей потока, что является основным качественным показателем высева [88].

Семена сои следует размещать в рядке, согласно агротехническим требованиям, через 2-4 см по длине ряда одно растение от другого при широкорядном посеве, при изменении способа (ширины междурядий) расстояние между растениями варьируется в зависимости от нормы высева и качества посевного материала [137]. Но равномерное распределение семян сои относительно друг друга является необходимым условием, существенно увеличивающим показатели урожайности. Для равномерного распределения семян необходимо высевать 30…50 семян в минуту, причем равномерным потоком, одно зерно сои за другим [60].

Однако базовая катушка высевающего аппарата состоит из двенадцати одинаковых желобков, разделенных между собой ребрами, что создает прерывистость высева и дает очень низкую степень равномерности распределения семян по длине ряда.То есть можно наблюдать при высеве как образование недопустимых интервалов между семенами сои, способствующих разрастанию сорняков, так и появление скученности семян сои. Это обусловлено специфичностью конструкции катушки, которая делит струю семенного потока, поступающего из зернового ящика, на отдельные порции, создавая тем самым прерывистость высева, величина каждой порции семян соответствует объему желобка и некоторому количеству семян, высеваемых за счет движения активного семенного потока сои. Неравномерность высева значительно снижает экономическую эффективность посевных работ, снижая урожайность сои на 25-30 %, также приводит к ухудшению посевных качеств семян сои, увеличению количества сорняков на посевных площадях.

Исследователи в своих работах затрагивали проблему неравномерного распределения семян сои и результаты их исследований по многим показателям схожи или же дополняют друг друга.

По данным А. А. Карпенко[75], в зависимости от интенсивности роста растений сои идет накопление сухого вещества в первые фазы развития, когда растения не угнетают друг друга, масса одного растения как на более густом, так и на более разреженном участке посевов сои почти одинаков.Но к концу вегетации загущенность приводит к снижению массы растений. Так, при густоте стояния 58-59 растений на 1 м2, масса их уменьшается на 30 % по сравнению с вариантом, когда на 1 м2 размещались 49-50 растений сои. Совсем иное положение с накоплением сухого вещества на 1 м2, здесь наоборот с увеличением количества растений сои на единице посевной площади вес сухой массы на 1 м2 увеличивается. Изменяется и площадь листовой поверхности: с увеличением густоты стояния растений сои на единице площади посевной поверхности чистая продуктивность фотосинтеза снижается, такая закономерность наблюдается в течение всей вегетации. Это подтверждают результаты, полученные В. Ф. Кузиным[91], В. А. Любчич [96], и другими исследователями.

При загущенности посевов сои на единице посевной площади продуктивность одного растения заметно снижается: уменьшается число ветвей первого порядка, количество бобов, семян сои, приходящихся на одно растение, а также количество семян сои в бобах снижается, продуктивность культуры падает на 15-20% [73, 171].

Неравномерность распределения семян сои по площади питания и, в частности, по длине ряда приводит к большому выпаду растений сои за период вегетации, вследствие неодинакового распределения между растениями питательных веществ почвы, солнечной энергии [71].

При увеличении нормы высева семян сои количество семян в урожае, приходящееся на единицу площади посева, несмотря на снижение продуктивности одного растения, возрастает за счет более густого стеблестоя, но это является нецелесообразным не только вследствие излишнего расхода посевного материала, но и потому, что увеличение нормы высева до 800 тыс.

семян (от 600) на 1 гектар приводит к снижению массы 1000 семян сои на 7- граммов. Процент выхода семян уменьшается, значительно снижается устойчивость растений сои к полеганию, увеличивается процент морозобойного зерна сои. Посевные качества семян сои ухудшаются, увеличивается засоренность их семенами сорных растений [72, 167].

Исходя из исследований показателей работы существующих высевающих аппаратов катушечного типа, семена распределяются по длине ряда в соответствии с законом рассеивания, который применяется в теории стрельбы при определении вероятности поражения цели. Так как семена подаются из высевающего аппарата в семяпровод желобками катушки несвязанным пульсирующим потоком, то и на поверхность ряда они тоже попадут неравномерными кучками. Исходя из этого утверждения, можно сделать вывод, что при равномерной подаче семян из высевающего аппарата в семяпровод желобками катушки можно достичь равномерности распределения семян сои по длине ряда [87]. Однако стоит учитывать роль в высеве семян активного слоя, который отрицательно влияет на равномерность высева семян, так как практически неконтролируем, поэтому необходимо стремиться к максимальному уменьшению доли активного потока в общем посеве семян сои. Следует сделать акцент на равномерной подаче семян желобками катушки высевающего аппарата.

Базовая форма катушки высевающего аппарата такова, что выпадение семян сои из желобков начинается изнутри его, задние слои дают толчок передним, и вся порция семян выпадает одновременно, это проявляется тем сильнее, чем меньше угол поворота катушки относительно вертикали, поэтому преждевременное выпадение семян сои нежелательно, необходимо, чтобы семена скатывались по наклонной плоскости желобка один за другим.

Следовательно, желобчатая катушка делит струю пассивного семенного потока на отдельные порции, создавая тем самым прерывистость высева. При пульсирующем характере работы базовой катушки высевающего аппарата наибольшая подача семян сои происходит в момент прохода срединой желобка выходного отверстия высевающего аппарата.В результате такого высева между порциями семян сои в рядке на пройденном пути сеялкой образуются пропуски и скученности [19].

Расстояние между семенами в рядке находится в очевидной зависимости от объема порции подачи семян сои каждым желобком.

В сельском хозяйстве Амурской области в основном, работают сеялки С3 – 3,6 и СЗП – 3,6. Эти сеялки используются как для посева зерновых культур, так и для посева сои. Так как семена зерновых культур по форме и размерным характеристикам существенно отличаются от семян сои, агротехнические требования, предъявляемые к этим культурам, различны, то и при посеве сои необходимо применение высевающих аппаратов, способных обеспечить все эти требования и условия, способствующим получению максимальной урожайности возделываемой культуры [158].

Посевные агрегаты, состоящие из сеялок, имеют высевающие аппараты катушечного типа, для посева пропашных культур – механические дисковые и барабанные аппараты. В зарубежной практике для посева наряду с механическими высевающими аппаратами применяются аппараты пневматического и пневмомеханического действия [74, 182].

Механические высевающие аппараты разнообразны по конструкции, к ним относятся катушечные, внутриреберчатые, ложечные, мотыльковые, канавочные, фрикционные, центробежные, вибрационные, щеточные [34].

Катушечный высевающий аппарат применяется для высева сои и зерновых культур во всех странах мира, он относительно прост по конструкции, легко устанавливается на норму высева, однако катушечному высевающему аппарату присущ существенный недостаток: пульсирующая подача семенного потока создает прерывистость высева, в результате этого семена распределяются по длине ряда неравномерно, кучками, что совершенно недопустимо при возделывании сои. Базовая катушка высевающего аппарата дозирует струю семенного потока сои на небольшие порции, тем самым создавая прерывистость высева сои, величина каждой порции соответствует объему желобка и определенному количеству семян, высеваемых за счет активного движения семян сои в подкатушечном слое. По наблюдениям А.Н. Семенова, при пульсирующем потоке высеваемых семян наибольшая подача их происходит в момент прохода серединой желобка выходного отверстия семенной коробки. Расстояние между порциями семян сои в порядке на пройденном расстоянии сеялкой будет равным где s – путь, пройденный сеялкой, м;

n - число оборотов катушки на пройденном пути, шт.

Следовательно, используемую в настоящее время катушку высевающего аппарата для посева сои нельзя считать оптимальным и, так как она не дает возможности получения максимальных показателей урожайности культуры.

Исследователями в области катушечных высевающих аппаратов были разработаны высевающие аппараты несколько отличные от базового варианта, рассмотрим подробнее некоторые модели.

Катушечный высевающий аппарат. Авторское свидетельство СССР № 4013374/30-15 1987г. (рис. 1.8) Цель изобретения: повышение равномерности дозирования при расширении диапазона регулирования доз семян. Недостатком этой конструкции высевающего аппарата можно считать сложность механизма, что затрудняет внедрение его в полевых условиях, ухудшает возможность быстрой наладки на рабочем месте, вызывает быстрый износ деталей, все это ухудшает экономическую эффективность производства сои.

Катушечный высевающий аппарат. Авторское свидетельство СССР № 1144642, кл. А 01 с 7/04, 1983г. (рис. 1.9).

Целью данного изобретения является повышение равномерности высева.

К недостаткам этого высевающего аппарата можно отнести снижение нормы высева, вследствие особенностей устройства, сложность конструкции затрудняет изготовление, ремонт и монтаж высевающего аппарата. Данный высевающий аппарат повышает процент травмированных семян при высеве.

Рисунок 1.9 - Катушечный высевающий аппарат Катушечный высевающий аппарат. Авторское свидетельство СССР № 1313370, кл. А 01 С 7/12, 1986г. (рис. 1.10). Целью данного изобретения было повышение равномерности высева. Существенным недостатком этого изобретения можно считать сложность конструкции, затрудняющей внедрение в полевых условиях.

1175377, кл. А 01 С 7/12, 1986г. Целью создания данной конструкции было повышение качества посева мелкосеменных культур. Для посева сои аппарат не пригоден (рис. 1.11).

Катушечный высевающий аппарат. Авторское свидетельство СССР № 1496669, кл. А 01 С 7/12, 1986г.Целью создания этого изобретения было расширение функциональных возможностей аппарата путем высева семян, как зерновых культур, так и трав. Аппарат более пригоден для высева мелких семян, так как равномерность дозирования более крупных семян при высеве не обеспечивается. К тому же сложность конструкции этого аппарата затрудняет его установку и ремонт в полевых условиях (рис. 1.12).

Большинство высевающих аппаратов изготавливается в виде катушек или дисков, которые, вращаясь, захватывают семена и подают их группами или отдельными зернами в семяпровод или непосредственно в подсошниковое пространство.

Активным элементом дискового аппарата служит высевающий диск с вертикальной, горизонтальной или наклонной осью вращения. Дисковые аппараты применяются для точного однозернового посева семян сахарной свеклы, гнездового посева семян кукурузы, хлопка и других культур.

Для получения единичного отбора семян при посеве разработано большое количество конструкций высевающих аппаратов. Главной задачей при разработке высевающих аппаратов принято считать обеспечение максимальной равномерности высева семян при малых нормах высева. Для решения этой задачи используются аппараты, в основном, двух типов: механические и пневматические. Ввиду сложности конструктивного исполнения пневматических аппаратов преобладающую роль играют механические [10].

В настоящее время точный высев пропашных культур осуществляется, в основном, свекловичными и кукурузными сеялками и приспособлениями к ним. Например, сеялки «Монодрил» и «Моноцентр», предназначенные главным образом для посева семян сахарной свеклы, имеют целый ряд комплектов дисков для высева других культур, а к сеялкам фирмы Аллис Чалмерс придаются около 100 наборов дисков [77].

Наибольшее распространение для осуществления единичного отбора и точного высева семян сои получили механические дисковые аппараты с горизонтальной осью вращения высевающего диска.

Рисунок 1.13 - Высевающий аппарат сеялки ССТ-12: 1 - бункер; 2 - корпус; 3 - высевающий диск; 4 - ролик - отражатель; 5 - чистик; 6 - выталкиватель.

малых норм дражированных семян сахарной свеклы с одновременным внесением в рядки гранулированных минеральных удобрений. При комплектации высевающего аппарата соответствующими приспособлениями возможен высев семян сои, фасоли, гречихи, проса. Основными частями конструкции высевающего аппарата являются бункер для семян 1, корпус 2, высевающий диск 3 с ячейками, ролик - отражатель 4, чистик 5 и выталкиватель 6. Высев семян происходит следующим образом: при вращении высевающего диска 3 семена из бункера 1 поступают в ячейки, лишние семена удаляются роликом - отражателем 4 и чистиком 5, при дальнейшем вращении высевающего диска семена находятся в ячейках и удерживаются стенкой корпуса 2 аппарата. В нижней части аппарата происходит разгрузка ячеек под действием выталкивателя 6.

Посев сои сеялкой ССТ-12 возможен при комплектации высевающего аппарата приспособлением СТЯ 31.000, в которое входит высевающий диск с двумя рядами ячеек (диаметр ячеек 9 мм), резиновый ролик - укладчик, выталкиватели и стенки для увеличения емкости бункера. Высев семян возможен только в одну пунктирную строчку. При высеве на небольшой скорости (до 2,5 м/с) рассматриваемая конструкция отличается малым дроблением семян сои [41].

Рисунок 1.14 - Высевающий аппарат: 1 - бункер; 2 - корпус; 3 - ступица;

4 - выталкиватель; 5 – высевающий диск; 6 - ячейка; 7 - канавка под выталкиватель; 8 - фаска; 9 - криволинейная пластина Высевающий аппарат АС СССР № 886785 (рис. 1.14) предназначен для посева семян с малым коэффициентом трения, например, семян сои.

Высевающий аппарат состоит из бункера 1, жестко прикрепленного к корпусу 2, подвижной ступицы 3, выталкивателя 4. На ступице закреплен высевающий диск 5, имеющий на периферии ячейки 6, канавку под выталкиватель 7 и фаски 8. На боковой поверхности диска смонтированы криволинейные пластины 9. Каждая пластина имеет скругления, фаску в сторону вращения для меньшего повреждения семян сои. От ячейки вдоль пластины также имеются фаски для лучшего захода семян в ячейку. Пластины установлены под углом к радиусу диска и выпуклостью в сторону его вращения, что позволяет семенам при вращении диска двигаться вдоль пластин и лучше заполнять ячейки.

При работе высевающего аппарата семена из бункера 1 поступают самотеком в полость между диском 5 и корпусом 2, попадая на пластины 9. При вращении диска 5 семена движутся вдоль пластины 9 к ячейкам 6, и в любой момент у ячейки находится дублирующее семя, что обеспечивает благоприятные условия попадания его в ячейку. Высевающий аппарат обеспечивает лучшее заполнение ячеек, снижает повреждение семян, улучшая равномерность высева, высев обеспечивается в одну пунктирную строчку.

Рисунок 1.15 - Высевающий аппарат: 1 - корпус; 2 - дозирующий диск; - транспортирующий диск; 4 - перегородка; 5 - отверстие; 6 - паз; 7 - выталкиватель; 8 – счищающий ролик; 9 - отражатель Известен аппарат точного высева АС СССР № 1683531 (рис. 1.15), который содержит корпус 1, дозирующий диск 2 со сквозными семенными ячейками, сообщающимися с кольцевым пазом, транспортирующий диск 3 с пазами для приема и транспортирования семян. Диск 3 закреплен жестко на валу, а диск 2 свободно вращается на нем. Диск 3 имеет на торцевой поверхности захваты в виде скошенных выступов с косой поверхностью, примыкающей к пазам. В перегородке 4, установленной между дисками 2 и 3, выполнены отверстия 5 для передачи семян из ячеек диска 2 в пазы диска 4 и 6 для сброса семян в борозду. Для выталкивания семян в отверстие 5 используется выталкиватель 7 с радиально расположенными штифтами. Счищающий ролик 8 удаляет лишние семена, а отражатель 9 препятствует перебрасыванию семян через ролик 8. При высеве семена попадают в ячейки диска 2, выталкиваются в пазы диска 3 и транспортируются к месту высева. Целью такой конструкции высевающего аппарата является повышение качества поодиночного отбора семян и транспортирования их на повышенных скоростях высева.

Высевающий аппарат АС СССР № 1605971 (рис. 1.16) разработан для лучшего заполнения ячеек. Он содержит корпус 1, установленный на валу высевающий диск 3 с рядами ячеек 4 и закрепленными сбоку от последних кольцами из фрикционного материала. Между ячейками имеется кольцо 5, охваченное бесконечной лентой 6 с приводным шкивом 7 на валу 8. На наружной стороне ленты имеются угловые пазы, а на кольцах - косые пазы.

При вращении диска 3 семена заполняют ячейки 4. Их лучшему заполнению способствует наличие на подвижной ленте угловых пазов и на кольцах косых пазов. Ячейками 4 семена переносятся в зону высева. Высевающий аппарат обеспечивает хорошее заполнение ячеек при высеве семян на повышенных скоростях.

Рисунок 1.16 - Высевающий аппарат: 1 - корпус; 2 - вал; 3 - высевающий диск; 4 - ячейка; 5 - кольцо; 6 - бесконечная лента; 7 - приводной шкив; 8 приводной вал Рисунок 1.17 - Высевающий аппарат: 1 - корпус; 2 - высевающий диск; - ячейка; 4 - вал; 5 - бункер; 6 - чистик; 7 - отражатель Высевающий аппарат АС СССР № 1676479 (рис. 1.17) включает корпус 1, бункер 5 для семян, чистик 6, высевающий диск 2 с ячейками 3, закрепленный на горизонтальном валу 4, отражатель семян 7, состоящий из ступицы и отражательной поверхности в виде пневматической шины с ниппелями.

Внутренняя полость пневматической шины имеет опорную поверхность с радиальными отверстиями, на которой установлена плоская бесконечная лента с трапецеидальными зубьями. При вращении диска 2 семена захватываются ячейками 3. Лишние семена внедряются в шину и впадины ленты, а зубцы способствуют удалению лишних семян из ячеек. Цель конструкции устранение дробления семян, улучшение точности высева и повышение долговечности отражателя при высеве семян различных видов.

Высевающий аппарат АС СССР № 1644761 (рис. 1.18) обеспечивает высев семян разного размера без замены высевающего диска.

Рисунок 1.18 - Высевающий аппарат: 1 - корпус; 2 - бункер; 3 - высевающий диск; 4 - кольцевая проточка; 5 - ячейка; 6 - ролик - отражатель; 7 - выталкиватель; 8 - сектор; 9 - подпружиненный конец сектора; 10-срез; 11-упор;

12-поводок; 13-винт; 14-отверстие Высевающий аппарат содержит корпус 1, бункер для семян 2, высевающий диск 3 с кольцевой проточкой 4 по оси ячеек 5, ролик -отражатель 6. В проточке 4 установлен выталкиватель 7 и сектор 8 с подпружиненным концом 9. В месте крепления подпружиненного конца 9, на секторе 8, выполнен срез 10, который взаимодействует с упором на поводке 12. Поводок 12 закреплен винтом 13. Винт расположен в продолговатом сквозном отверстии 14. При установке заданного размера семян ослабляют винт 13 и перемещают поводок 12. Упор 11 перемещает сектор 8, изменяя размеры ячейки. После закрепления винтом 13 поводка 12 производят сев.

Рисунок 1.19 - Высевающий аппарат: 1 - корпус; 2 - вал; 3 - высевающий диск; 4 - ролик - отражатель; 5 - выталкиватель; 6 - сектор; 7 - пружина; 8 регулировочный винт Разработчики высевающего аппарата АС СССР № 16505969 (рис. 1.19) ставили перед собой цель - повысить универсальность аппарата путем обеспечения высева семян различных видов и фракций по различным схемам посева. Высевающий аппарат содержит корпус 1, в котором на валу 2 установлен высевающий диск 3 с семязахватывающими ячейками, ролик - отражатель 4, выталкиватели 5. В диске ячеек имеются проточки, в которых в верхней части диска установлены закрепленные шарнирно на оси секторы 6, подпружиненные пружиной 7 и снабженные регулировочным винтом 8. Диск выполнен в виде цилиндрического основания и закрепленных на нем составных по оси ячеек частей в виде поворотных колец, на соприкасающихся между собой торцовых поверхностях которых выполнены треугольные шлицы, между которыми имеются регулировочные пластины.

Семена из бункера попадают в ячейки диска 3. Лишние семена удаляются роликом-отражателем 4. Далее семена, удерживаясь в ячейках стенкой корпуса 1, поступают в зону высева, и выталкиватели 5 сбрасывают семена на дно борозды. При необходимости высева семян других видов и фракций меняют толщину регулировочных пластин, а при смене способа посева кольца поворачивают одно относительно другого. Глубину ячейки регулируют поворотом секторов 6 винтом 8. По мнению авторов, аппарат универсален и требует мало времени для переналадки.

Конструкция высевающего аппарата АС СССР № 1607717 (рис. 1.20) преследует цель - уменьшить травмирование семян при высеве их разных фракций одним диском. Аппарат содержит высевающий диск 1, состоящий из основания и кольца, между которыми расположен упругий элемент. Диск имеет ячейки 4 для семян и кулачок 5, имеющий выступы и впадины. Выступы плавно сопрягаются с впадинами и расположены с шагом, равным шагу ячеек. Выталкиватель 6 расположен на оси 13 с возможностью поворота относительно ее при контактировании с профильной поверхностью кулачка 5.

Рисунок 1.20 - Высевающий аппарат: 1 - высевающий диск; 2 - основание диска; 3 - кольцо; 4 - ячейка; 5 - кулачок; 6 - выталкиватель; 7 - регулировочный винт; 8-упругий элемент; 9-пружина; 10-корпус; 11-бункер; 12отражатель; 13-ось выталкивателя При работе высевающего аппарата высевающий диск 1 ячейками 4 захватывает из бункера 11 семена. Лишние семена из ячеек удаляются отражателем 12. При вращении высевающего диска семена в ячейках подводятся в зону расположения подвижного выталкивателя 6. Кулачок 5 выступом отжимает рабочую поверхность подвижного выталкивателя. В момент, когда ячейка с семенами оказывается под рабочей поверхностью выталкивателя 6, действие выступа кулачка на него прекращается и под действием пружины происходит без защемления и сжатия выталкивание семян из ячейки. Для высева семян мелкой фракции регулировочными винтами 7 и гайками стягивают основание 2 диска с кулачком 5 и кольцом 3 за счет сжатия упругого элемента 8. Для высева семян крупной фракции гайки отвинчивают, под действием упругого элемента 8 кольцо 3 отжимается и размер ячейки увеличивается. Таким образом, как считают конструкторы, высевающий аппарат может высевать семена различных фракций без смены высевающего диска, что снижает травмирование семян при загрузке и разгрузке ячеек.

Рисунок 1.21 - Высевающий аппарат: 1 - бункер; 2 - корпус; 3 - высевающий диск; 4 - дозирующий диск; 5 - ячейка; 6 - кольцевая проточка; 7 - упор Высевающий аппарат [21] (рис. 1.21) состоит из бункера 1 для высева семян, корпуса 2, в котором на валу установлен высевающий диск 3 с внутренней полостью. Высевающий диск 3 снабжен несколькими дозирующими дисками 4, в каждом из которых имеется несколько ячеек 5 для семян. Дозирующие диски 4 установлены с возможностью поворота оси в пазах, выполненных в высевающем диске 3 по его периферии. Во внутренней полости высевающего диска 3 выполнена кольцевая проточка 6. Боковые стенки пазов расположены в одной плоскости с соответствующей боковой стенкой проточки 6. В нижней части корпуса 2 смонтирован упор 7 для взаимодействия с дозирующими дисками 4. При движении посевного агрегата семена, находящиеся в бункере 1, поступают во вращающийся высевающий диск 3.

Внутренняя полость высевающего диска 3 заполняется семенами, которые под действием центробежной силы распределяются по периферии и по кольцевой проточке 6, перемещаются к семенным ячейкам 5, обеспечивая их надежное заполнение. При вращении высевающего диска 3 дозирующий диск 4 набегает на упор 7 и под его воздействием проворачивается относительно своей оси, при этом семя, находящееся в семенной ячейке 5, выносится из внутренней полости 6 и выбрасывается через семенное окно в почву, таким образом, происходит высев семян.

Применение указанного устройства, как считает конструктор, позволяет повысить качество поодиночного отбора высеваемых семян за счет увеличенной зоны заполнения семенных ячеек и обеспечивает их транспортирование при повышенных скоростях высева, а также повышает точность высева за счет обеспечения равномерности распределения семян путем придания им нулевой горизонтальной скорости относительно почвы.

Известен высевающий аппарат Патент РФ № 2107418 (рис. 1.22), состоящий из бункера 1, корпуса 2, внутри которого расположенвысевающий диск 3 с ячейками 4 для захода семян, из ячеек семена удаляются выталкивателем 5. Ось 6 высевающего диска 3 имеет для поступления семян из бункера 1 к высевающему диску проходное отверстие 7, в котором установлена спиральная направляющая 8.

Рисунок 1.22 - Высевающий аппарат: 1 - бункер; 2 - корпус; 3 - высевающий диск; 4 - ячейка; 5 - выталкиватель; 6 - ось высевающего диска; 7 проходное отверстие; 8 - направляющая; 9 - конусная образующая; 10-канал;

11 - антифрикционный состав; 12-высевное окно Высевающий диск выполнен полым с конусной образующей 9, которая переходит в семенные каналы 10 к ячейкам 4. Внутренняя кольцевая полость корпуса 2 покрыта антифрикционным составом 11. Высевающий аппарат работает следующим образом. Семена из бункера 1 поступают к проходному отверстию 7 в оси 6 высевающего диска 3. Высевающий диск 3 вращается вместе со спиральной направляющей 8, которая захватывает и направляет семена в его внутреннюю полость. Под действием центробежной силы они смещаются к конусной образующей 9 и направляются по семенным каналам 10 к ячейкам 4. В работе каждая ячейка 4 высевающего диска 3 содержит семя, которое удаляется из ячейки 4 выталкивателем 5 в момент прохода высевного окна 12. Семена, находящиеся в ячейках 4, при движении контактируют с внутренней кольцевой полостью корпуса 2, которая покрыта антифрикционным составом 11.

Разработчик этого аппарата считает, что его применение позволяет улучшить заполнение ячеек высевающего диска семенами за счет увеличения зоны заполнения, наличия ориентированного движения семян к ячейкам, отсутствия зон скопления семян, активно не участвующих в заполнении ячеек, а также снизить травмируемость семян в связи с отсутствием контакта семян с быстродвижущимися частями высевающего диска и использованием антифрикционного состава.

Рисунок 1.23 - Высевающий аппарат сеялки «Унисем»: 1 - разделитель; - высевающий диск с ячейками; 3 - боковые диски с окнами; 4 - вал привода;

5 - корпус; 6 - блок дисков; 7 - бункер; 8 - семенное окно; 9-окно; 10-ячейка;

11 - выталкиватель Высевающий аппарат сеялки «Унисем» (Франция) [77] (рис. 1.23) имеет разъемный, состоящий из двух частей корпус 5; в плоскости разъема (вертикальной) расположен высевающий диск 2. Диск кромкой 2 входит в кольцевую канавку корпуса 5. В нижней части корпуса 5 имеется окно, ширина которого равна ширине кольцевой канавки. Снизу окно закрывается разделителем 1. Высевающий диск 2 состоит из трех частей: среднего и двух боковых дисков 3. По окружности диска 2 имеются 14 ячеек, выполненных в среднем диске. Над ячейкой 10 во всех трех дисках имеются окна 9 для захода семян.

Рисунок 1.24 - Высевающий аппарат сеялки «Моносем»: 1 - вал; 2 - поворотная ось щетки; 3 - щетка; 4 - высевающий диск; 5 - чека; 6 - выталкиватель Высевающий аппарат сеялки «Моносем» (Франция) [21] (рис. 1.24) имеет высевающий диск 4, изготовленный из алюминия, толщиной 6,5 мм, диаметром 190 мм, шириной 12 мм. По образующей диска расположены 8 ячеек диаметром 5,5 мм. Паз для выталкивателя 6 имеет глубину 15 мм. Ячейки заполняются семенами с внутренней стороны диска 4.

Рисунок 1.25 - Высевающий аппарат сеялки «Уникорн»: 1 - вал привода;

2 - опорный каток; 3 - высевающий диск; 4 - выбрасывающий диск; 5 - бункер; 6 - корпус; 7 - кольцо перекрытия; 8 - выталкиватель; 9 - окно Высевающий аппарат сеялки «Уникорн» (Германия) [21] (рис. 1.25) имеет высевающий диск 3 барабанного типа диаметром 158 мм. На выточке диска 3 по образующей с торца имеются ячейки шириной 6,8 мм и глубиной 4, мм, выполненные под углом 0,26 рад к продольной оси.

В зоне рабочей кромки отсекателя в кольце имеется окно длиной 19 мм и шириной 5 мм. Выбрасывающий диск 4 представляет собой отливку с 48 каналами сечением 7x10 мм2 на входе и 10х15 мм2 на выходе. Каналы расположены по кривой, внутренний диаметр диска 131 мм, наружный 300 мм.

При перемещении семян в канале за счет разности окружных скоростей каналов на входе и выходе их скорость достигает 1,5-2,5 м/с.

Рисунок 1.26 - Высевающий аппарат: 1- корпус; 2- диск; 3- отверстия; 4проточка; 5- выталкиватель; 6- бункер; 7- крыльчатка; 8- выходное отверстие; 9, 10- звездочки приводные Известен высевающий аппарат АС № 535044 (рис. 1.26). В корпусе размещен высевающий диск 2, имеющий по ободу сквозные отверстия 3 и кольцевую проточку 4, в которую входит в нижней части корпуса клиновой выталкиватель 5. Сбоку к корпусу 1 примыкает семенной бункер 6. Внутри высевающего диска 2 на одной оси расположена крыльчатка 7 между высевающим диском и выходным отверстием 8 семенного бункера 6. Высевающий диск имеет приводную звездочку 9, а крыльчатка 7 приводную звездочку 10. Высевающий аппарат работает следующим образом. При движении сеялки вращение от опорно-приводных колес посевной секции передается на приводные звездочки 9 и 10, при этом звездочка приводит во вращение высевающий диск 2, а звездочка 10 - крыльчатку 7 в одном и том же направлении. Вращение крыльчатки способствуют надежному заполнению семенами ячеек 3, благодаря чему повышается равномерность высева.

Рассмотренные конструкции дисковых высевающих аппаратов показывают основные направления по совершенствованию процесса точного высева, касающиеся улучшения условий заполнения ячеек на повышенных скоростях вращения высевающего диска, возможности высева семян разных фракций одним диском, уменьшения повреждения семян при высеве, обеспечения точности высева на повышенных скоростях движения посевного агрегата.

Внутриреберчатые высевающие аппараты применяются в зерновых сеялках, которые выпускают многие зарубежные фирмы. Он снабжен вращающимся кольцом, на поверхности которого выполнены ребра. Семена самотеком поступают в семенную коробку, где при вращении кольца они выносятся на его рифленую поверхность за пределы коробки через калиброванное отверстие выходного канала. При определенном угле откоса семена осыпаются в сторону открытой части кольца и попадают в горловину семяпровода. Высев регулируется частотой вращения аппарата, в некоторых конструкциях за счет осевого смещения диска кольца с валом аппарата. Внутриреберчатый высевающий аппарат высевает семена многих культур и даже имеет некоторые преимущества перед катушечным высевающим аппаратом, но он недостаточно универсален и для высева семян сои не используется [56].

Ложечные высевающие аппараты применяются в некоторых странах Европы [77]. Ложечки закреплены на вертикальном диске или на внутренней поверхности цилиндра. Существуют конструкции аппаратов, у которых ложечки закреплены на бесконечной ленте, по прохождении через массу семян ложечки захватывают их по одному или группой, перемещают и сбрасывают в семяпровод. Преимуществом ложечного высевающего аппарата является низкий процент повреждения семян при высеве. По данным А.Н. Семенова [136], равномерность распределения семян вдоль рядка при высеве на липкую ленту ложечным аппаратом лучше, чем катушечного. Недостатком этого аппарата считается его отзывчивость к толчкам и уклонам местности, что при посеве этим аппаратом в полевых условиях приводит к ухудшению показателей равномерности. Количественный высев семян напрямую зависит от уровня семян в бункере.

Мотыльковые высевающие аппараты применяются как в зарубежной, так и в отечественной практике высева. Однако в настоящее время он почти не используется, хотя эти аппараты значительно проще по конструкции, чем катушечные. Это связано с тем, что мотыльковые высевающие аппараты в еще меньшей степени способны обеспечить равномерность высева, чем катушечные высевающие аппараты. В мотыльковых аппаратах семена высеваются через отверстия в днище или в стенке бункера под действием вращающегося над отверстием лопастного диска (мотылька). Показатели качества высева мотыльковыми аппаратами примерно такие же, как и при посеве катушечными аппаратами. Количество высева изменяется в зависимости от высоты насыпи семян в бункере, качество высева напрямую зависит от уклона местности и толчков сеялки при движении по полю. Данные высевающие аппараты используются при посеве некоторых несыпучих семян трав.

Канавочные высевающие аппараты представляют собой одну из разновидностей барабанных высевающих аппаратов сеялок, например, 2СТСН-6А.

Для высева некоторых семян в комплект входит диск со сплошной канавкой вместо ячеек. Вследствие особенности конструкции канавочный высевающий аппарат не обеспечивает равномерности распределения семян по длине ряда, поэтому для посева семян сои не пригоден [162].

Фрикционные высевающие аппараты известны достаточно длительное время, но пока не получили массового применения. Зерновой поток формируется за счет защемления семян вращающимися валиками (катушками). Известен целый ряд разновидностей этого аппарата. А. Н. Карпенко [76] описывает фрикционный высевающий аппарат, состоящий из двух параллельно расположенных валиков, один из которых, активный, покрыт слоем пористой резины, а другой, пассивный, выполнен из чугуна. При вращении активного валика происходит защемление семян между валиками.

Преимуществом фрикционных высевающих аппаратов можно считать возможность высева некалиброванных семян (для пропашных культур). Основным недостатком фрикционных высевающих аппаратов является неудовлетворительная работа при большой частоте подачи семян.

Центробежные высевающие аппараты имеют вращающийся конус для распределения семян и различные устройства для дозирования: шнеки, катушки, транспортеры и калиброванное отверстие на конусе. Под действием центробежной силы семена перемещаются по внутренней поверхности конуса и верхней кромке и сбрасываются в приемники семяпроводов. Туда же нагнетается воздушный поток, создаваемый лопастями. Норму высева регулируют дозатором.

Сеялка «Стокланд» также снабжена центробежными высевающими аппаратами, ее можно использовать при посеве различных зерновых и овощных культур, однако она имеет целый ряд недостатков, основными из которых являются изменение высева от скорости движения и увеличение дробления семян. Для устранения этих недостатков было предложено использование центробежного регулятора, который регулирует открытие дозирующего отверстия синхронно с изменением частоты вращения вала конуса [43].

Вибрационные высевающие аппараты. Принцип действия этой конструкции основан на использовании вибрации, сыпучие и даже несыпучие семена под действием вибрации ведут себя как вязкие жидкости. Это основное свойство материала в импульсном поле сил, которое с успехом может быть использовано для посева различных сельскохозяйственных культур [168].

Существуют различные способы вибрации: электромагнитный, механический, гидравлический, пневматический. В нашей стране и за рубежом имеется целый ряд исследований по применению вибрации для высева семян и минеральных удобрений[98]. Челночный вибрационный высевающий аппарат конструкции Н.Е. Кудрявцева [98] имеет трубку, один конец которой находится внутри бункера, а другой выведен наружу. При помощи ячеистого диска ролика и рычагов от ходового колеса трубке сообщается колебание.

Для лучшего отбора семян, заборный конец трубки, скошен под углом 450, на нем закреплены планка и призма. Под действием вибрации семена отбираются скошенным концом трубки и цепочкой подаются в семяпровод. Однако при большой частоте колебаний подача семян неравномерна, что приводит к появлению пульсирующего потока.

Высевающий аппарат конструкции Н.В. Антонова [98] состоит из бункера и вибрирующего лотка. При помощи заслонки регулируется размер выпускного отверстия, то есть количество высева. С изменением угла наклона лотка высев колеблется в широких пределах. Недостатком этого аппарата является неравномерность.

Аппарат конструкции М. И. Матюшкова [100] также относится к лотковому типу и имеет упругую, закрепленную консольно, пластину. Размеры выпускного отверстия регулируются заслонкой. Угол наклона пластинки с лотком к горизонту выбирается меньше, чем угол трения семян об их поверхность, чтобы избежать самопроизвольного высыпания семян. Под действием вибратора пластина совершает изгибно-колебательные движения высокой частоты и воздействует на семена так, что они все время находятся в микрополёте. При условии абсолютной ровности поля этот аппарат высевает семена вдоль ряда более равномерно, чем катушечный. Но с изменением угла наклона лотка он также изменяет высев в значительной степени, что является одним из основных недостатков вибрационных высевающих аппаратов лоткового типа, так как с изменением наклона поля колеблется высев семян.

Пневматические высевающие аппараты применяются для однозернового посева зерновых культур, они изучались еще в 30-х годах прошлого столетия В.И. Александровым. Известны разнообразные конструкции этих высевающих аппаратов. В основе их работы лежит использование действия вакуума.

В 1943г. И.Л. Слуцким для посева зерновых культур была предложена конструкция пневматического высевающего аппарата, представляющая собой полый цилиндр с отверстиями. При создании в полости вращающегося цилиндра вакуума семена присасываются к отверстиям с наружной стороны цилиндра и выносятся из бункера[121].

Пневматический высевающий аппарат, работающий на вакууме, имеет диск с отверстиями, вакуумную камеру, ворошитель, отсекатель, заборную камеру. Во время работы вентилятор отсасывает воздух из камеры, поддерживая в ней вакуум. Норму высева регулируют изменением частоты вращения диска и изменением числа отверстий. Для высева семян различных размеров используют диски, отличающиеся диаметром отверстий. Аппараты такого типа применяются на кукурузных и овощных сеялках.

Пневматический высевающий аппарат, работающий на избыточном давлении, содержит ячеистый диск, сопла, заборную камеру, соединительный канал. Норму высева регулируют изменением частоты вращения диска [46].

Пневматический высевающий аппарат применяется в основном на сеялках «Аккорд». В качестве дозатора используется одна катушка или другие устройства, а распределителем служит головка с обратным конусом, на который подается масса семян в воздушном потоке. Эта масса, подаваемая снизу вверх, равномерно распределяется обратным конусом по его основанию и оттуда поступает через горловины в семяпроводы, а от них - в сошники [121].

Ячеисто-дисковый аппарат с вертикальной или наклонной осью вращения. Норму высева такого аппарата регулируют изменением числа рабочих ячеек с помощью специальных накладок. Этот высевающий аппарат можно отнести к аппаратам точного высева, он применяется в хлопковых, кукурузных, селекционных сеялках.

Рассмотренные конструкции высевающих аппаратов показывают основные направления по совершенствованию процесса точного высева, касающиеся улучшения условий заполнения ячеек на повышенных скоростях вращения высевающего диска, возможности точного высева семян разных фракций одним диском, уменьшение повреждения семян при высеве, обеспечение точного высева на повышенных скоростях движения посевного агрегата. Все рассмотренные аппараты не производят равномерную раскладку семян по длине рядка. Найти конструкцию, которая подходила бы к используемым сеялкам на посеве сои и производила равномерную раскладку семян по длине рядка, не удалось.

В настоящее время на посеве сои в Амурской области используют импортные посевные комплексы, российские сеялки и комбинированные агрегаты, выполняющие одновременно и почвообработку и посев.

Сеялка анкерная (BOURGAULT 5710, рис.1.27) предназначена для посева зерновых, бобовых культур и трав по стерневым фонам с одновременным внесением удобрений и прикатыванием. Для посева используются агрегаты с шириной захвата от 7,3 до 22,5 м моделей 5710 и 8810 на посеве сои.

Следует отметить более качественную работу сеялки модели 5710, где сеялочный агрегат лучше копирует рельеф, и обеспечивает равномерность глубины заделки семян. Однако ничего положительного нельзя сказать о равномерности распределения семян в рядке, так как данная сеялка позволяет производить посев более и менее широкой лентой.

Рисунок 1.27 – Общий вид сеялки анкерной BOURGAULT Для рядового и широкорядного посева сои используются сеялки СЗ – 3,6, СЗП – 3,6, укомплектованные в агрегаты с шириной захвата 10,8 м.

Применяемые на сеялках СЗ – 3,6 и СЗП – 3,6 (рисунок 1.28) катушечные высевающие аппараты на посеве сои не обеспечивают равномерности высева семян сои из-за цикличности выброса желобками катушки. Распределение семян сои по длине ряда в производственных посевах показывает, что 17…22% семян расположены по длине рядка на расстоянии 2…4 см, соответствующем агротехническим требованиям, 40…43% произрастают в загущенном состоянии (0…2 см) и 35…43% - в изреженном (6…30 см) [125].

Загущенность и изреженность посевов сои приводят к снижению урожайности, поэтому кроме своевременного и высококачественного посева важно не допускать отклонений в раскладке семян в рядке на ±3%.

Важное условие посева – соблюдение прямолинейности рядков, для того, чтобы меньше растений срезалось при междурядной обработке.достичь прямолинейности и равномерности высева семян сои и зерновых культур можно при использовании винтового катушечного высевающего аппарата [110].

В предлагаемом катушечном высевающем аппарате желобки катушки выполняются в винтовом нарезании по всей длине.При такой конструкции высевающего аппарата выбрасывается последовательно по 1 – 2 семени и в зависимости от частоты вращения высевающего аппарата можно обеспечить требуемую норму высева и необходимое распределение семян с минимальным отклонением их от центра в рядке[57].

В полевом севообороте КФХ «Нилов. Н.Г.» Константиновского района Амурской области проведены сравнительные посевы сои сеялкой СЗ – 3,6 с базовыми и новыми высевающими аппаратами, при полной длине катушки.

При полном открытии рабочей длины катушки на 40 мм в рядке, засеянном новым высевающим аппаратом, 70% семян сои распределяются по агротехническим требованиям (на расстоянии 2…4 см), что в сравнении с базовым вариантом на 63% больше, и загущенности при этом не отмечено (рисунок 1.29). Уменьшать длину рабочей части катушки не рекомендуется, а заданную норму высева необходимо устанавливать изменением частоты вращения высевающих аппаратов.

Рисунок 1.29 – Распределение К семян по длине L при посеве новым (1) и базовым (2) высевающими аппаратами Применяемый на посеве в настоящее время агрегат комбинированный почвообрабатывающий (АПП – 6Д) предназначен для работы на всех типах почв после предшествующей основной обработки. Агрегат АПП – 6Д производится с использованием комплектующих фирмы LemkenGmbH&Co.KG (Германия) [139]. Сеялка агрегата имеет катушечный тип высевающего аппарата. Ширина захвата агрегата составляет 6 м. При посеве отмечается неравномерность распределения семян в пределах присущая катушечным высевающим аппаратам.

Малогабаритный посевной комплекс «Кузбасс (ПК – 4,8Б)» предназначен для выполнения нескольких операций по обработке земли за один проход по полю. На данном комплексе применяется беспахатная технология «ленточного посева» с одновременным выравниванием почвы, компьютерный контроль за всем технологическим процессом с рабочей шириной захвата 4, м. От бункера пневматической системы по центральному семяпроводу диаметром 130 мм поток семян и удобрений подаётся в первичную ступень распределения (первичный коллектор), где разделяется по числу вторичных ступеней диаметром 64 мм – 2 шт., затем поток материала распределяется индивидуально по сошникам (диаметр 25 мм). Семяпроводы имеют круглое сечение и выполнены из полимерного материала [124].

К недостаткам данного агрегата можно отнести небольшую ширину захвата ленточного распределения семян, а так же неравномерное распределение семян по ширине ленты, загущенность растений и неравномерность использования площади питания. В качестве доработки можно рекомендовать дозатор семян, обеспечивающий равномерный последовательный выброс.

Посевной комплекс прямого посева пневматический дисковый (Томь – 10, Томь – 12) предназначен для посева сельскохозяйственных культур без предварительной подготовки почвы с пожнивными остатками на поверхности, что позволяет сохранять влагу в почве, готовить место для заделки семян в соответствии с агротехническими требованиями и засеять семена на одинаковую глубину с точным прикатыванием.

Сеялка укомплектована бункером, объёмом 6,5 м3, который разделён на два отсека – для семян и удобрений. Дозирующие узлы позволяют высевать любые зерновые культуры, а также рапс, сою, бобовые, кукурузу.

На бункере установлен дизельный двигатель (или более экономичный гидропривод), приводящий в действие пневмосистему. Семена воздушным потоком подаются на шесть распределительных узлов – один центральный и пять периферийных, далее в систему семяпроводов, на каждый из 55 дисковых высевающих сошников. Перед ними идут режущие диски, а за ними – прикатывающие колёса. И режущих дисков, и колёс тоже по 55.

От бункера пневматической системы по центральному семяпроводу диаметром 130 мм поток семян и удобрений подаётся в первичную ступень распределения (первичный коллектор), где разделяется по числу вторичных ступеней диаметром 64 мм (для ПК «Томь – 10» - 4 шт., «Томь – 12» - 5 шт.), затем поток материала распределяется индивидуально по сошникам (диаметр 25 мм). Семяпроводы имеют круглое сечение и выполнены из полимерного материала.В этом комплексе предлагается так же дозатор, обеспечивающий поинтервальный, равномерный выброс семян.

1.5 Анализ теоретических исследований работы высевающих Для достижения максимальных показателей урожайности при возделывании сои необходимо равномерно распределить на гектаре оптимальное количество растений к моменту уборки.

Поэтому важной задачей посева семян сои, согласно агробиологическим требованиям, является равномерное размещение определенного количества растений по площади питания и создания условий освещенности, с учетом их полевой всхожести, повреждения вредителями, боронованием и междурядной обработкой. Для решения этой задачи на посеве сои предпочтительнее использовать катушечный высевающий аппарат.

Д. Н. Саакян [134] отмечает, что дробление семян катушечным высевающим аппаратом относительно невелико, оно колеблется в пределах от 0, до 1,5%.

Реакция катушечного высевающего аппарата на уклоны местности незначительна, подъем и спуск, в пределах до 100 вызывает лишь небольшие колебания в высеве. Катушечный высевающий аппарат считается относительно универсальным.

Условно процесс высева можно разделить на два этапа. Первый этап – создание высевающим аппаратом исходного потока семян, второй этап – преобразование этого потока при движении семян от точек выбрасывания до расположения на дне рядка.

Процесс высева делят на три этапа:

1) вынос семян высевающим аппаратом;

2) транспортировка семян в бороздку;

3) воздействие обработки до и после всходов [29].

А. А. Киров суммарное отклонение семени от точки выброса из высевающего аппарата предлагает определять по формуле [80] где - расстояние по горизонтали от точки, в которой семя было выброшено высевающим аппаратом, до точки, в которой оно впервые соприкоснулось с дном борозды, мм;

- расстояние от точки первого соприкосновения семени с дном борозды до точки, в которой семя будет заделано почвой, мм.

Автор указывает, что величины этих отклонений являются случайными, распределенными по закону нормального распределения.

Преобразование исходного потока семян, созданного высевающим аппаратом, можно охарактеризовать безразмерным параметром [78] где к- степень преобразования исходного потока;

к- среднее квадратическое отклонение семян при падении;

t - средний интервал между семенами (равен шагу выброса семян).

А.Н. Семенов [136] приводит зависимость длины рабочей части катушки высевающего аппарата при заданной норме высева и рабочей скорости агрегата на посеве:

где Qн – норма высева, кг/га;

Lм – ширина междурядий, м;

nкат – число оборотов высевающего аппарата r1,1 – эмпирические коэффициенты, учитывающие высев семян от рабочей длины катушки высевающего аппарата;

М- скорость хода сеялки, км/ч.

Базовая катушка высевающего аппарата делит струю пассивного семенного потока на отдельные порции, создавая тем самым прерывистость высева; величина каждой порции семян соответствует объему желобка и некоторому количеству семян, высеваемых за счет движения активного семенного потока. При пульсирующем характере работы базового катушечного высевающего аппарата наибольшая подача семян происходит, по Бахмутову [16], в момент прохода срединой желобка выходного отверстия семенной коробки, что не позволяет равномерно распределить семена по длине ряда и значительно ухудшает показатели урожайности.

Расстояние между порциями семян в рядке на пройденном сеялкой пути Sm будет равно[107]:

где nж - число желобков;

nS- число оборотов катушки на пройденном пути.

Сущность современных результатов в области распределения семян при посеве заключается в том, что этот процесс рассматривается как отображение множества точек на линии идеального расположения семян на множество, соответствующее координатам действительного положения семян на дне бороздки.

Факторами, определяющими норму высева, являются вид и разновидность растения; климатические особенности, общие для данной местности и характерные для данного лета (метеорологические условия); характер естественного и искусственного состояния почвы; качество семян и сорт; цель возделывания данного растения; способ посева; глубина заделки семян; время посева [21, 138].

Для обеспечения агротехнических требований и снижения перерасхода посевного материала требуется более точное определение и расчет нормы высева семян в зависимости от их качества.

По данным Всероссийского научно-исследовательского института сои:

- полевая всхожесть семян сои – 85-95%;

- повреждение посевов:болезнями, вредителями – 5-10%; при бороновании – 5-7%; при междурядной обработке – 5-7%.

Зависимость между числом высеянных семян и оптимальным числом растений на гектаре к моменту уборки N опт – оптимальное число растений к моменту уборки урожая, шт/га;

Квсх, Квр, Кб, Кмо – коэффициенты, учитывающие полевую всхожесть семян сои, повреждения растений вредителями и болезнями, при бороновании, междурядной обработке;

пб, пмо – количество боронований и междурядных обработок.

Коэффициент, учитывающий полевую всхожесть семян, повреждение болезнями и вредителями, боронованием и междурядной обработкой колеблется в пределах, К=0,5 - 0,7 [86, 119].

С учетом оптимального числа растений к моменту уборки сои и ширины междурядий необходимое количество высеянных семян на один погонный метр рядка Необходимое количество высеваемых семян сои и среднее расстояние между ними зависит от заполнения желобков катушки высевающего аппарата, повреждения семян и проскальзывания ходовых колес сеялки, тогда среднее расстояние между семенами сои с учетом коэффициента заполнения проскальзывания ходовых колес сеялки, будет где Д – диаметр ходового колеса сеялки, м;

n – количество высеянных семян за один оборот катушки, шт.;

i – отношение скорости хода сеялки по полю к окружной скорости катушки;

Кск – коэффициент, учитывающий проскальзывание ходовых колес сеялки;

- коэффициент, учитывающий заполнение желобков рабочей части катушки;

Кдр – коэффициент, учитывающий дробление семян.

Зависимость длины рабочей части катушки от оптимального числа растений к моменту уборки и ширины междурядий [133] где a, b – эмпирические коэффициенты;

К – коэффициент довсходового боронования и боронования после всходов и междурядной обработки (0,5-0,7);

а- скорость движения посевного агрегата, км/ч.

Соя имеет важное значение, как в народном, так и в сельском хозяйстве, так как данная культуравостребована в России и за рубежом и широко используется для приготовления продуктов питания (соевое масло), а так же для кормовых и технических целей.

В условиях Амурской области,так же как и в других регионах Дальнего Востока, занимающихся производством сои, при высокой культуре земледелия для увеличения её урожайности и улучшения качества семян рекомендуют, с агробиологической точки зрения, применять рядовой и широкорядный способы посева.

Существующие конструкции высевающих аппаратов не позволяют проводить рядовой и широкорядный высев с точно заданным интервалом и процентом повреждения семян сои на уровне агротехнических требований.

Улучшение качества рядового и широкорядного способа посева сои может быть достигнуто путём совершенствования катушечного высевающего аппарата, позволяющего проводить равномерный высев семян с высокой точностью подачи для раскладки в рядках и минимальной степенью их повреждения.

Целью данной работы является совершенствование процесса посева сои путём разработки конструкции катушечного высевающего аппарата, обеспечивающего равномерную раскладку семян в рядке и обоснование его основных конструктивных параметров и режимов работы.

В результате проведённого анализа и поставленной цели работы, совершенствование процесса посева сои путём изыскания рационального для развития растений расположения семян в почве и разработка устройства для его осуществления на основе анализа существующих способов посева и посевных машин, были определены задачи исследования:

Разработать конструкцию высевающего аппарата и теоретически обосновать основные конструктивные параметры и режимы работы высевающего аппарата.

Исследовать в лабораторных условиях влияние конструктивных параметров высевающего аппарата на качественные показатели его работы.

Провести полевые испытания предлагаемого высевающего аппарата, получить урожайные данные, дать технико-экономическую и энергетическую оценку результатов исследований.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Разработка конструкции катушечного высевающего аппаратас Проведенный анализ теоретических и экспериментальных исследований процесса высева семян сои показывает, что осуществить агротехнические и агробиологические требования весьма проблематично. Равномерность раскладки семян сои в рядке при посеве этой культуры, должна позволять максимально использовать площади питания и освещенность, при современных способах посева - рядовом 15х15 и широкорядном 45х45, где семена сои должны раскладываться по длине ряда на 9 - 11 см и на 2 - 4 см соответственно. Выполнить эти требования существующими конструкциями высевающих аппаратов весьма сложно и практически невозможно.

Основываясь на проведенных исследованиях и руководствуясь стандартом катушки, мы предлагаем новую конструкцию катушечного высевающего аппарата, схема конструкции которого приведена на рисунке 2.1.

Высевающий аппарат содержит семенную коробку 1, угловую катушку 2, с розеткой 3, установленную с муфтой 4 на валу 6.

Снизу семенная коробка 1 перекрыта донышком – подпружиненным клапаном 5. Катушка 2 вставлена в розетку 3 с прорезями для ее ребер. На вал 5 высевающего аппарата надета муфта 4 – цилиндр с ребрами. В муфту вставлен цилиндрический хвостовик 7 катушки 2. В вал 5 высевающих аппаратов вставлены шплинты 8, прижимающие муфты к катушкам. Муфта 4 не может поворачиваться, но свободно перемещается поперек коробки 1 вместе с катушкой 2.

Высевающий аппарат работает следующим образом. Семена из семенного ящика поступают в семенную коробку 1. Там они под воздействием наклонных угловых желобков вращающейся катушки 2 перемещаются к нижней части коробки 1. Нижние ребра катушки 2 выгребают семена из коробки 1. В конце донышка 5 семена выпадают из желобков катушки и вместе с семенами из активного потока попадают в воронку семяпровода, причем не порционно, а непрерывно за счет наклонных угловых желобков катушки 2 и подпружиненного клапана, выполненного в торцевой части поверхности параллельно оси вращения катушки высевающего аппарата.

Производительность высева зависит от числа угловых желобков, длины рабочей части катушки и частоты ее вращения. Новый высевающий аппарат должен работать при максимальной рабочей длине высевающей катушки 2, тогда семена будут выпадать не порциями, а равномерно, что исключает попадание двух-трех семян в одно ложе почвы. Зазор между клапаном 6 и катушкой 2 устанавливают в зависимости от размеров семян.

Рисунок 2.1 - Катушечный высевающий аппарат:

а) – катушечный высевающий аппарат с семенной коробкой; б) – вал привода высевающего аппарата с катушкой, муфтой, розеткой и пружиной;

в) – прямоугольный в торцевой части подпружиненный клапан Норму высева семян устанавливают при полном вылете катушки через передаточное отношение и величиной зазора между подпружиненным клапаном и катушкой.

Угловое направление желобков катушки обеспечивает определённый объём активного и принудительного движения зерна. Разгрузка желобков или подача зерна в семяпровод сошника происходит непрерывно и последовательно при движении сеялки, так как существует прямая связь между углом поворота катушки и последовательным освобождением соответствующей принудительной части углового желобка и активного движения зернового потока над ним [61,62, 63].

Питание рабочей катушки базовой и экспериментальной (наполнение желобков зерном) в аппаратах с вертикальной подачей семян происходит при условии кат> 0, где кат - угол поворота катушки от вертикали. Процесс наполнения желобков зерном должен заканчиваться при кат=/2 [79, 159].