2 Проектный и производственно- технологический раздел

2.1 Агротехнические требования к посеву семян сахарной свеклы

Сахарная свекла, как высокоинтенсивная культура с выраженной фотосинтетической пластичностью, предъявляет высокие требования к технологии посева, где точность агроопераций становится критическим фактором рентабельности. Современные агротехнические стандарты интегрируют не только механические параметры, но и биодинамические принципы взаимодействия семени с почвой. Ниже нами приведены современные требования, предъявляемые к сеялкам и самому процессу посева.

Требования к сеялкам:

— погрешность распределения семян в рядке ≤±5% (оптимальный интервал: 18…22 см между растениями) [20];

— использование вакуумных высевающих аппаратов с оптической калибровкой для минимизации сдваивания/пропусков [20];

— обеспечение возможности заглубления сошников на 2…4,5 см [20];

— наличие системы компенсации неровностей рельефа поля (гидростатические подвесы, параллелограммная пружинная подвеска, опорные колеса) для сохранения глубины на склонах до 8° [20];

— применение семяпроводов с антистатическим покрытием и демпфирующими вставками, снижающими травмирующие удары (допустимый уровень повреждений ≤0,8%) [20];

— удельное тяговое сопротивление сеялки ≤0,6 кН/м при скорости 8 км/ч [20];

— совместимость с системами точного земледелия (ISOBUS, AgOpenGPS) для автоматической подстройки нормы высева (110…130 тыс. семян/га) по картам плодородия [20].

Требования к процессу посева:

— формирование борозды шириной 2…3 см в зоне контакта семени с почвой для исключения «эффекта линзы» (пересыхание верхнего слоя);

— поддержание плотности сложения посевного слоя 1,1…1,3 г/см³ для обеспечения капиллярного подъёма влаги [20];

— посев при прогреве почвы на глубине 5 см до +6°C (для инкрустированных семян) или +8°C (для дражированных) [20];

— локальное внесение биопрепаратов в зону рядка для подавления корнееда [20];

— посев в окно «физиологической готовности почвы» — период, когда совпадают накопление активных температур (>120°C·сутки) и максимум активности дождевых червей (биоиндикатор аэрации) [20];

— нежелательное использование сеялок без системы мониторинга активной всхожести (датчики NDVI + спектрорадиометры) [20];

— обязательная калибровка оборудования по эталонным семенам с RFID-метками для трекинга в блокчейн-системах агроучета [20].

2.2 Обоснование и разработка мероприятий по модернизации свекловичной сеялки сст-12б

Сеялка свекловичная ССТ-12Б предназначена для посева семян сахарной свеклы (рисунок 2.1). Секция рабочих органов состоит из высевающего аппарата дискового типа, полозовидного комбинированного сошника, загортачей и шлейфа. Технологический процесс свекловичной сеялки ССТ-12Б протекает следующим образом. При движении агрегата по полю опорно-приводное колесо посредством механизма привода вращает диски высевающих аппаратов для семян и удобрений. Семена из ячеек высевающего диска сбрасываются клиновыми выталкивателями на уплотненное дно борозды, нарезанной сошником. Подпружиненные отвальные загортачи закрывают их почвой, а прикатывающие катки уплотняют почву над бороздами. Шлейфы выравнивают рельеф поля за сошником и покрывают рядки мульчирующим слоем почвы [2].

Рисунок 2.1 Схема свекловичной сеялки ССТ-12Б: 1 - опорно-приводное колесо; 2, 3, 5, 17 - цепная передача; 4 - цепной редуктор; 6 - туковысевающий аппарат; 7 – тукопровод; 8 - бункер для семян; 9 - семявысевающий аппарат; 10, 14 - прикатывающий каток; 11 – загортач; 12 - винтовой механизм; 13 - семенной сошник; 15 – подвеска; 16 - туковый сошник; 18 – форсунка; 19 - следоуказатель

На основании проведенного анализа конструктивных особенностей свекловичных сеялок нами сделан вывод, что для посева семян сахарной свеклы используются полозовидные сошники, основным изнашиваемым рабочим органом которых является ложеобразователь, работающий в непосредственном контакте с почвой, формирующий и уплотняющий стенки борозды [8…18]. Ввиду этого нами обосновано перспективное направление модернизации полозовидного сошника свекловичной сеялки ССТ-12, заключающееся в повышении наработки сошника до износа ложеобразователя.

За прототип предлагаем принять конструкцию полозовидного сошника ФГБОУ ВО «Пензенский ГАУ» по пат РФ № 200255. Полозовидный сошник состоит из корпуса, содержащего наральниковый нож 1 и щеки 2 (рисунок 2.2). Между щеками 2 установлена ось 3, на которой шарнирно закреплен ложеобразователь 4, выполненный из листового материала. В задней части сошника между щеками 2 посредством винтов и гаек установлена приемная воронка 5, выполняющая также функцию распределителя семян и имеющая криволинейную поверхность. Воронка 5 соединяется непосредственно с семяпроводом сеялки [9,17].

Рисунок 2.2 Конструкция предлагаемого полозовидного сошника: 1 – нож наральниковый; 2 – щека; 3 – ось; 4 – ложеобразователь; 5 – воронка; 6 – пружина

При движении сеялки сошник, закрепленный на посевной секции, заглубляется в почву наральниковый нож 1 разрезает верхний слой почвы. Затем клином, образованным щеками 2, разжвигает сухой слой почвы в обе стороны, образуя во влажном слое почву бороздку. Дно посевной борозды разравнивается ложеобразователем 4 в результате воздействия на него загружающей пружины 6. Семена, поступающие по семяпроводу в приемную воронку 5, скатываются по ее криволинейной поверхности и равномерно распределяются в уплотненной бороздке.

В предлагаемой конструкции сошника ложеобразователь выполнен в виде отдельной детали и находится внутри сошника, в отличии от базового варианта сошника. Передняя часть сошника выполнена из щек и наральникого ножа. Наральниковый нож имеет угол заточки β на 4…6° меньше двойного угла трения стали по почве, а угол раствора щек корпуса сошника α на 2…4° меньше двойного угла трения стали по почве. Использование ножа и островидного угла раствора сошника позволяет сократить тяговое сопротивление, что позволяет экономить топливо. При помощи указанного ложеобразователя семена в почвенном слое по глубине заделки удается разместить максимально равномерно. Необходимо учитывать зависимость такого размещения от работы сошниковой группы, поскольку данный фактор в наибольшей степени оказывает влияние на всхожесть семян, возделываемой культуры [9,17].

Общий вид модернизированного сошника представлен на рисунке 2.3 в виде твердотельной модели.

Рисунок 2.3 Общий вид модернизированного полозовидного сошника свекловичной сеялки ССТ-12Б