2.3. Анализ технологического процесса работы сеялки.

Определение рабочего объема катушки, обеспечивающего заданную норму высева семян.

Пусть норма высева семян равна Q (кг/га), а величина междурядья а (см). В этом случае на каждый метр длины ряд­ка должно быть высеяно определенное количество семян m₁ (г).

Поскольку один рядок метровой длины с учетом величины междурядья занимает в поле площадь f₁, причем.

f₁ = a/100-l (м²),

а на каждый квадратный метр площади необходимо поместить q₁ семян,

или

то

(2.1)

Если масса 1000 зерен , то в рядке длиной один метр долж­но располагаться μ семян:

.

Это уравнение можно использовать для контроля правильно­сти установки нормы высева в полевых условиях. Для этого под­нимают один из сошников во время движения сеялки и произ­водят высев семян на поверхность поля. Последующий подсчет числа семян, расположенных на одном метре длины рядка, и сравнение с расчетным значением, определенным по формуле (2.1), позволяет сделать заключение об обеспечении заданной нормы высева Q.

Если диаметр ходового колеса сеялки D, а передаточное число механизма привода высевающего аппарата i, т. е.

то за один оборот катушки необходимо высеять m₀ семян:

или

(2.2)

Ввиду того, что катушечный высевающий аппарат представ­ляет собой объемный дозатор, то и характеристикой его, в пер­вую очередь, может быть объем семян, которые он может пере­местить за один оборот Vo:

где y — объемная масса семян.

Таким образом, чтобы обеспечить норму высева Q (кг/га) при междурядий а (см), сеялка с ходовыми колесами диамет­ром D и при передаточном отношении механизма привода i каж­дым высевающим аппаратом должна подавать в сошник V₀ (см³/об) семян за один полный оборот катушки.

Норма высева Q зависит от вида сельскохозяйственной куль­туры, зоны ее возделывания и всхожести семян.

Биологи обычно определяют норму высева, исходя из требо­вания размещения на каждом гектаре поля заданного количе­ства всхожих семян. Если норму высева семян, выражаемую в количестве всхожих семян на 1 гектар, обозначить М, то

где Р- всхожесть семян, выраженная в процентах.

Передаточные числа i устанавливают из возможных вари­антов положения шестерен или звездочек редуктора так, чтобы обеспечить высев заданной нормы при возможно больших дли­нах рабочей части катушки (скорость катушки наименьшая). Это объясняют обычно меньшим травмированием семян.

В то же время некоторые исследователи отмечают, что с уменьшением скорости вращения катушки несколько снижа­ется равномерность высева семян . Обычно передаточное число i рекомендуется выбирать в пределах 0,4... 1,2 для зер­новых и 0,12 ... 2,2 для овощных сеялок.

Современные сеялки допускают установку большого числа передаточных чисел. Так, редуктор сеялки СЗ-3.6А (рис. 2.1) позволяет установить 15 вариантов передач. Если учесть дополнительно возможность смены звездочек на выходе редуктора и промежуточном валу (с и d), то общее число передаточных чисел возрастает до 45 (табл. 2.1).

Рис. 2.1 Привод зерновых аппаратов сеялки СЗ-3,6А.

В то же время рекомендации завода по использованию тех или иных передаточных чисел (табл. 3, рис. 2.1) неоправдан­но ограничивают возможность оптимальной настройки меха­низма передач сеялки.

Таблица 3 - Передаточные числа, рекомендуемые заводом при высеве семян различных сельскохозяйственных культур.

Уста­новка	Высеваемая культура	Переда­точное число	Количество зубьев
			a	b	c	d
1	Просо	0,198	12	26	12	19
2	Гречиха	0,413	19	19	12	19
3	Пшеница, рожь	0,604	19	13	12	19
4	Ячмень, овес	1,510	19	13	12	12

Вынос семян катушечным высевающим аппаратом.

Наблюдения за работой катушечного высевающего аппарата показали, что высев семян желобками катушки осуществляется двумя способами. Часть семян попадает в промежутки между ребрами и двигается вместе с катушкой (объемное дозирова­ние) .

Другая часть, расположенная ниже катушки, приходит в движение за счет сил давления ребер катушки и сил трения и образует так называемый активный слой семян (рис. 2.2).

Объем семян, вынесенных за один оборот катушки, будет складываться из объемов семян, попавших в желобки V_ж и вы­сеянных за счет активного слоя V_акт.:

V₀ = V_ж + V_акт. (2.4)

Если значение V_ж при известных размерах катушки может быть определено сравнительно легко

где f _ж- площадь сечения желобка,

z - число желобков,

l_р - рабочая длина катушки,

- коэффициент заполнения желобков,

то вычисление V_акт усложняется тем обстоятельством, что ско­рость движения семян в слое непостоянна (рис. 2.2 ,б).

Рис. 2.2 Движение зерна в катушкечном высевающем аппарате.

а -зоны движения; б -характер распределения скоростей движения в активном слое; 1-свободное движение семян за счет силы тяжести;

2 -принудительное движение семян, пере­мещаемых желобками катушки;

3 -движение семян в ак­тивном слое.

Зависимость W_x (где х —координата, характеризующая уда­ление слоя от катушки) описана М. Н. Летошневым .

где W_акт. - линейная скорость катушки;

m -показатель степени, который зависит от вида вы­севаемых семян;

с -толщина активного слоя.

Экспериментальными исследованиями установлены значения m для различных сельскохозяйственных культур: для семян пшеницы и ячменя -2,6, овса-2,5, льна-1,7, проса -1,4.

Вследствие изменчивости скорости W_x, определить опытным путем полную толщину слоя С достаточно сложно, поэтому чаще определяют вначале объем семян, вынесенных за счет ак­тивного слоя V_aкт. , а затем расчетным путем находят с.

Для упрощения этих расчетов вводят дополнительное поня­тие приведенной толщины активного слоя с_пр, т. е. такой его величины, при которой объем V_aкт. мог быть высеян, если бы все семена активного слоя двигались со скоростью катушки.

Если воспользоваться зависимостью (2.6), то можно установить связь между полной толщиной активного слоя с и при­веденной Спр.

Поскольку объем высеваемых семян при с и с_пр должен быть одинаковым и равным V_akт , то

Подставляя зависимость W_x = f(x), можно получить

или

что приведет к уравнению

Тогда

Следует отметить, что в активном слое зерен пшеницы дви­жется всего четыре ряда семян (т. е. с 10 мм), проса - пять слоев (с 7 мм), а вообще с не превышает шестикратной тол­щины семян .

Приведенная толщина активного слоя для семян пшеницы находится в пределах 3,2...5 мм, ржи - 2...2,5 мм, кукуру­зы - 5,3... 10,3 мм.

Зазор между катушкой и донышком обычно устанавливают меньше, чем с, чтобы предотвратить неконтролируемый высев семян, возможный за счет влияния вибраций сеялки на нижние слои активного слоя, движущиеся с малой скоростью. Вследст­вие уменьшения с снижается и значение с_пр. При измерениях с_пр в случаях нормального зазора между катушкой и доныш­ком для основных зерновых культур приведенная толщина ока­зывается в пределах 2 ... 2,5 мм.

Объем семян, который может быть высеян активным слоем за один оборот катушки,

V_aкт. = c_пр l_p W_кат t₁ , (2.9)

где t₁ - время одного полного оборота катушки. В свою очередь,

t₁ = 60/n_кат,

где n_кат - частота вращения катушки (мин^-1). Тогда

V_aкт. = 60 • W_aкт c_пр l_p/ n_кат

Поскольку линейная скорость ребер катушки

где d - диаметр катушки,

то можно получить

Общий высев семян за один оборот катушечного аппарата определенных размеров с учетом равенств (2.4), (2.5) и (2.11) составит

Для того чтобы обеспечить заданную норму высева Q (кг/га), необходимо на сеялке установить выбранное значение пере­даточного числа в механизме привода и рабочую длину ка­тушки.

С учетом равенств (2.3) и (2.12) можно получить

откуда

где а - величина междурядья, см;

D - диаметр ходового колеса сеялки, м;

- объемная масса семян, г/см³;

i - передаточное число механизма привода высевающих аппаратов;

f_ж - площадь поперечного сечения желобка (для зерно­вых культур — 0,58 см²);

z -число желобков катушки (обычно 12);

d -диаметр катушки, см;

с_пр - приведенная толщина активного слоя, см:

1_р - длина рабочей части катушки, см;

- коэффициент заполнения желобков семенами ( 1).

Ввиду возможного отличия свойств семян даже одной куль­туры от характеристик, по которым произведен расчет значений норм высева при настройке сеялки, необходимо перед началом работы провести пробный проверочный высев. Для этого обыч­но приподнимают сеялку домкратом так, чтобы одно из опорно-приводных колес свободно вращалось.

Движение сеялки по полю имитируют вращением колеса. Обычно семена при настройке сеялки засыпают только в одну половину сеялки, а полученную длину рабочей части катушек устанавливают и на второй ее половине.

На сеялке СЗ-3.6А установлен пробоотборник, с помощью которого высев контролируется по трем крайним правым (по ходу агрегата) аппаратам, отделенным в зернотуковом ящике перегородкой. Вращение валов высевающих аппаратов осуще­ствляют в этом случае рукояткой, устанавливаемой на входной вал редуктора привода зерновых аппаратов.

При установке нормы высева путем прокрутки колеса необ­ходимо прежде всего определить число оборотов, при котором сеялка засевает определенную площадь. Для сокращения вре­мени настройки величину этой площади берут небольшой, чаще всего 1/100 га (100 м²).

Тогда

где D — длина обода колеса 9,5x32 с учетом прогиба шины - 3,67 м;

- ширина захвата сеялки — 3,6 м.

В связи с тем, что при работе сеялки колесо перекатывается по 'полю со скольжением, необходимо найденное число оборотов уменьшать на 10%, тогда

где n_с - число оборотов колеса сеялки по полю, необходимое для посева семян на площади 100 м² с учетом сколь­жения.

Считают допустимым для удобства отсчета поворачивать ко­лесо при настройке на 7 оборотов.

Взвесив семена и умножив результат на 100 и на 2 (если проверялась только половина сеялки), получают значение дей­ствительной нормы высева на 1 га при данной установке.

Если настройку проводят с помощью пробоотборника, то чис­ло оборотов рукоятки, определенное из расчета засева 1/100 га будет следующее:

n = 6,8 0,467 = 3,2,

где 0,467-передаточное число участка кинематической цепи от ходового колеса до редуктора.

После взвешивания семян и умножения полученного результата на 100 и на 8 (так как проверялось только три аппарата, а всего на сеялке их 24) определяют фактический высев семян на 1 га по данной установке.

Если при проверке окажется, что семян высевается больше или меньше требуемой нормы, то нужно изменить длину рабо­чей части катушки и повторить опыт.