Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ОБОСНОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПРИВОДА АКТИВНОГО РАССЕИВАТЕЛЯ СЕМЯН СОШНИКА ОВОЩНОЙ СЕЯЛКИ

Боровиков Ю.А. 1 Дерюшев И.А. 1 Кунавин А.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»
Целью исследований в данной работе является повышение качества посева овощных культур за счет совершенствования технологического процесса распределения семян по площади питания и обоснование кинематических параметров активного рассеивателя семян. Приведена кинематика активного рассеивателя семян и траектории движения семян над поверхностью почвы. Выполнено математическое описание рабочего процесса распределения семян при использовании активного рассеивателя. Выведены аналитические зависимости, обосновывающие взаимодействие семян с активным рассеивателем. Определена зависимость угла поворота пластины от угла поворота ролика. Выведены дифференциальные уравнения движения частицы относительно пластины. На кафедре «Тракторы, автомобили и сельскохозяйственные машины» Ижевской ГСХА был разработан мотоблочный посевной агрегат, в котором установлен сошник с активным рассеивателем семян.
повышение равномерности посева
рассеивающий механизм
траектории движения частиц
1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин: Учеб. для втузов. – 4-е изд., перераб. и доп. / И.И. Артоболевский – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. – 640 с.
2. Дерюшев И.А. Изыскание конструктивной схемы и обоснование технологических параметров широкополосного сошника с активным рассеивателем семян: дис. канд. техн., наук. – Чебоксары: 2009. – 143 с.
3. Максимов Л.М. Новая овощная сеялка для равномерного посева / Л.М. Максимов, П.Л. Максимов, И.А. Дерюшев, А.А. Кунавин // Картофель и овощи. – 2013. – №3. – С. 18–19.
4. Патент РФ № 2501204, МПК 3 А01С 7/00 Аппарат для равномерного широкополосного посева семян овощных культур / Максимов Л.М., Максимов П.Л., Кунавин А.А. (РФ). – 2011149104/13; Заявлено 10.06.2013 Бюл. № 16; Опубликовано 20.12.2013 Бюл. № 35. – 7 с.
5. Чичкин В.П. Овощные сеялки и комбинированные агрегаты / В.П. Чичкин. – Кишинев: Штиинца, 1984. – 392 с.

Одним из основных недостатков существующих сошников для разбросного посева является недостаточная дальность рассева семян по ширине захвата сошника, что приводит к увеличению количества стыковых междурядий и, как следствие, увеличению незасеянной площади поля и снижению равномерности распределения растений. Также существенным недостатком является и то, что все распределители семян в этих сошниках являются пассивными и выполнены в виде отражающих поверхностей различной формы и при небольшом уклоне поверхности поля, а соответственно и сошника, рассев семян будет осуществляться только в направлении уклона [5].

Сочетание равномерного распределения семян по площади поля при посеве с оптимальной для данной зоны и культуры нормой высева позволило бы без дополнительных затрат обеспечить значительное повышение продуктивности сельскохозяйственных культур.

Одним из путей обеспечения равномерности распределения семян овощных культур по площади питания является выбор и обоснование рациональной конструкции и режимов работы рассеивателя семян на основе учета основных факторов, влияющих на качество посева [2].

Поэтому целью исследований является повышение качества посева овощных культур за счет совершенствования технологического процесса распределения семян по площади питания и обоснование кинематических параметров активного рассеивателя семян.

На кафедре «Тракторы, автомобили и сельскохозяйственные машины» Ижевской ГСХА был разработан мотоблочный посевной агрегат [3, 4] (рис. 1), в котором сошник с высевающим аппаратом является прицепным устройством.

На рис. 2 представлена схема рассеивающего механизма. Его ведущим звеном является ролик 1, выполняющий функцию кривошипа. Движение ролика через шатун 2 сообщается коромыслу 3. Шарнирные соединения звеньев обозначены А и В. Рассеивающая пластина жестко соединена с коромыслом 3 .

bor1.tif

Рис. 1. Мотоблочный посевной агрегат

Штриховкой на схеме показан корпус высевающего аппарата. Ролик 1 получает вращательное движение от приводного колеса, которое во время движения агрегата катится по поверхности земли, относительно оси О1 корпуса.

По заданным радиусам rk, Rk точек контакта ролика и приводного колеса, а также заданной скорости движения агрегата Vагр определяется угловая скорость ω1 ролика 1, которую считаем постоянной.

Для определения зависимости угла поворота пластины φпл = φ3 от угла поворота φ1 ролика 1 рассмотрим схему механизма высевающего аппарата на рис. 2. Обозначим длины звеньев r0 = O1C; r1 = O1A; r2 = AB; r3 = CB. Введем также размер s = AS, зависящий от обобщенной координаты φ1, определяющей положение механизма.

bor02.wmf

Рис. 2. Схема механизма высевающего аппарата. 1 – ведущий ролик (кривошип);
2 – шатун; 3 – коромысло

Из треугольника ABC получим

bor01.wmf,

bor02.wmf. (1)

Выразим отсюда разность углов

bor03.wmf. (1)

Размер s определим из треугольника O1AC, а угол φ3 – из треугольника ACD

bor04.wmf, (2)

bor05.wmf.

Задавая угол φ1 с шагом его изменения ∆φ1 по формуле (2), вычисляем s, φs и получаем массив значений угла φ3 по формуле (1).
Путем численного дифференцирования массива φ3 найдем угловые скорости ω3 и угловые ускорения ε3 коромысла с пластиной для каждого i-того значения φ1.

Чтобы определить движение частицы по поверхности пластины, запишем векторное уравнение

bor06.wmf, (3)

где m – масса частицы; bor07.wmf– относительное ускорение; bor11.wmf – переносная сила инерции точки; bor09.wmf – кориолисова сила инерции; bor10.wmf – включает силу тяжести, а так же нормальную реакцию и силу трения, действующие на частицу со стороны пластины.

Спроецируем уравнение (3) на оси х и у, подставляя значения bor11.wmf, bor12.wmf, и получим дифференциальные уравнения движения частицы относительно пластины.

bor13.wmf, (4)

bor14.wmf

где x, y – координаты точки М, рис. 1; bor15.wmf, bor16.wmf; bor17.wmf, bor18.wmf – соответственно, проекции на оси х и у относительной скорости и относительного ускорения.

Интегрирование уравнений (4) позволяет определить положение частицы (координаты x и y) в любой момент времени в системе отсчета bor19.wmf, а также ее относительную скорость.

Затем, применяя правило преобразования координат при повороте осей [1], определялось положение частицы в системе отсчета bor20.wmf по формулам:

bor21.wmf, (5)

bor22.wmf.

Ось bor23.wmf направлена против скорости агрегата bor24.wmf.

Траектории, построенные на рис. 3 изображают движение частиц над поверхностью земли, когда агрегат условно считается неподвижным, но пластина совершает вращательное движение такое же, как в процессе посева семян.

bor3.tif

Рис. 3. Траектории движения семян относительно почвы

 

Точки О1, О2 и т.д. отмечают начало скольжения частиц по пластине. Последующие точки на траекториях отмечают положения частиц через интервал времени 0,0045 секунды (шаг расчетов на компьютере 0,00015 с).

Построенные участки траектории заканчиваются в момент схода частиц с вращающейся пластины. Вектор bor25.wmf, bor26.wmf и т.д. показывают направление скорости в момент схода.

Заметим, что действительные траектории относительно земли во время работы агрегата изменятся: во-первых, точки О2, О3 и т.д. будут смещены относительно первой О1 в сторону движения агрегата (по мере поступления на пластину); во-вторых,
чем дальше от начала Оi, тем больше (пропорционально времени) точки кривых будут сдвинуты агрегатом в сторону его движения. Анализ графиков показывает, что большая часть семян будут расходиться к краям полосы посева.

Заключение

В подтверждение правильности теоретических предпосылок мы изготовили сошники с активным рассеивателем семян и установили их на сконструированную для мотоблока сеялку, провели производственные испытания посевного агрегата на сельскохозяйственном предприятии и получили достаточно хорошие результаты для дальнейшей работы в этом направлении.

Рецензенты:

Касаткин В.В., д.т.н., профессор, проректор по научной и инновационной деятельности НОУ ВПО «Камский институт гуманитарных и инженерных технологий», г. Ижевск.

Первушин В.Ф., д.т.н., профессор кафедры «Эксплуатация и ремонт машин», ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, г. Ижевск.

Работа поступила в редакцию 16.12.2014.


Библиографическая ссылка

Боровиков Ю.А., Дерюшев И.А., Кунавин А.А. ОБОСНОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПРИВОДА АКТИВНОГО РАССЕИВАТЕЛЯ СЕМЯН СОШНИКА ОВОЩНОЙ СЕЯЛКИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12-3. – С. 472-475;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=36132 (дата обращения: 23.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074