Модернизация зерновой стерневой сеялки для ленточного способа посева

Рисунок 26 – Распределитель семян. 
 

В целях более  тщательного крошения комков в слое формирования поверхностного мульчирующего  влагосберегающего слоя при проведении посева применяют катки. Причем при традиционной технологии в качестве самостоятельного приема с применением катковых агрегатов. Многообразие конструкций катков требует обоснованного их выбора для достижений требуемых целей. В последние годы практика показала, что более качественные результаты работы достигаются при применении катков струнного типа, которые и получают широкое применение. Рабочие элементы этих типов катков хорошо взаимодействуют с обрабатываемым слоем почвы по ширине захвата и направлении движения обеспечивая необходимое крошение, уплотнение, выравнивание, вычесывания сорняков из слоя и формирования поверхностного мульчирующего влагосберегающего слоя. 

Рассмотренный тип  катков предлагается нами для работы в комплексе с стерневой сеялкой. Процесс работы предлагаемого типа катка показан на рисунке 27. 
 
 

Рисунок 27 – Схема  работы катка струнного 1-вал; 2-струна; 3-диск. 

А –крупноагрегатный слой с растительными остатками; Б – уплотненный капиллярный слой; В – мульчирующий влагосберегающий слой. 

9 Описание устройства, процесса работы и регулировок  проектируемой машины 
 

9.1 Устройство 
 

Модернизированная сеялка для посева зерновых культур  бороздково-ленточным способом выполнена на базе серийной сеялки СЗ – 2,8. Модернизация заключается в изменении конструкции сошниковой секции и замене гладкого катка на струнный. Остальные элементы остаются без изменений.  

Предполагаемая модернизируемая  машина предназначена для разноуровневого внесения семян и удобрений, причем удобрения вносятся на 5 – 6 см ниже уровня семян. Технологическая схема сеялки представлена на рисунке 27. 
 
 
 

Рисунок 28 – Технологическая  схема модернизированной сеялки. 

1 – прицеп; 2 –  гидроцилиндр; 3 – ящик зернотуковый; 4 – редуктор; 5 – доска подножная; 6 – рама; 7 – каток; 8 – колесо  опорное; 9 – сошник; 10 – колесо  самоустанавливающееся. 
 

Технологическая схема  сошника представлена на рисунке 28.  
 
 

Рисунок 29 – Технологическая  схема сошника. 

1 – стойка; 2 –  колено; 3 – раструб; 4 – долото; 5 – лапа культиваторная; 
 

Сошники крепятся на трех поперечных брусьях по четыре сошника на каждом с помощью болтов, гаек, шайб и служат для подрезания стерни, сорняков, рыхления почвы на глубину 5…10 см и равномерного высева семян и удобрений. Сошник состоит  из стойки 1, лапы 5, колена 2, раструба 3, долота 4. Лапа крепится к стойке болтами, гайками, шайбами. Колено крепится к  стойке теми же болтами, что и лапа. Долото и раструб крепится к колену тоже болтами, шайбами и гайками. 

Каток в сборе (рисунок 29) служит для выравнивания и уплотнения почвы засеянной зоны и передачи вращения на валы высевающих и туковых  аппаратов сеялки. Состоит из рамы катка 1, со стойками для присоединения  к сеялке, 2 – струны непосредственного  рабочего органа, 3 - блока звездочек, 4 – вала на подшипниковых опорах. 
 
 
 

Рисунок 30 - Каток.  

1 – рама; 2 – струна; 3 – блок звездочек; 4 – вал. 
 

9.2Рабочий процесс 
 

Почвообрабатывающий посевной агрегат работает следующим  образом: перед началом работы производят заглубление в почву на глубину  высева (50 - 60 мм) сошников 9, закрепленных фронтально на раме 6, опирающейся опорные  колеса 8, для обеспечения работы сеялки необходимо соединить ее с  прицепной серьгой и гидросистемой трактора. Затем поставить рычаг гидрораспределителя трактора в плавающее положение. При этом шток гидроцилиндра 2 втянется, а рабочие органы сеялки заглубятся (заглубление должно происходить при движении сеялки). Колеса задние поднимутся и от катка будет передаваться вращение на валы высевающих аппаратов. При движении почвообрабатывающее – посевного агрегата сошники 9 на установленной глубине подрезают почву и сорняки, разрыхляют, частично сдвигают верхний слой почвы и образуют под каждой стрельчатой лапой горизонтальную борозду – ленту шириной (например, 200 мм) с уплотненным дном, на которую через колено 2 (рис.28) поступают из зернотукового бункера 3 , с помощью распределителя установленного в колене по краям борозды формирует 2 ленты из семян. Долото 4 , закрепленное ниже на 50 – 60 мм уровня стрельчатых лап, проходит по центру борозды и формирует еще одну борозду шириной 50 мм , в которую подаются удобрения при помощи раструба 3.  

Установленные вслед, посредством тяги 5 (рис. 29) , шарнирно соединенной с рамой сеялки, прикатывающий  каток 7 (рис.27) уплотняют почву засеянных  лент и формирует поверхностный мульчирующий влагосберегающий слой непосредственно над высеянными семенами, обуславливая тем самым более тесный контакт их с почвой, предотвращая образования корки и уменьшая испарения влаги. Применение шарнирного соединения тяги с рамой 1 позволяет прикатывающим каткам приспосабливаться к рельефу поля. Закрепленные за катками загортачи разравнивают вуаль почвы засеянной площади. 
 

9.3 Регулировки 
 

Порядок и способы  регулирования нормы и равномерность высева, а так же положения клапана высевающего аппарата у модернизированной сеялки остаются неизменными от базовой модели. Общая и индивидуальная регулировка глубины посева выполняются по прежней методике. Глубина заделки удобрений регулируется с помощью относительного перемещения долота и стойки, что достигается при помощи прорезей расположенных на кронштейне долота 4 (рис.29). Общая глубина заделки семян и удобрений производится с помощью ограничителя установленного на рабочей чести штока гидроцилиндра 2 (рис. 28), путем относительного перемещения ограничителя вдоль оси штока гидроцилиндра. Правильно настроенная и отрегулированная сеялка работает в допустимых значениях согласно агротехнических требований. 

10. Технологические  расчеты 
 

10.1 Определение основных  параметров катка посевной секции 
 

Предлагаемая в  проекте комбинированная машина включает серийную стерневую сеялку СЗС – 2,8 и соединённый с ней  разработанный в проекте струнный каток. В соответствии с выполняемым  технологическим процессом катка, основными его параметрами является длина и диметр. Длину катка  принимаем в соответствии с конструктивной шириной захвата базовой машины СЗС – 2,8, следовательно: 

Качество работы катка зависит от его диаметра и конструктивного исполнения рабочей  поверхности. Качество работы катка  зависит от его диаметра. Диаметр  должен быть таким, чтобы при встрече  с комком почвы каток легко  перекатывался через него, при  этом давление катка концентрируется  на комок и он разрушается или же вдавливается в почву. Согласно агротехническим требованиям принимаем размер комков в обрабатываемом слое от 1 до 30 мм, и глубину вдавливания катка в слое почвы h = 30 мм. (рис. 31) 
 
 
 

Рисунок 31 Схема к  определению диаметра катка посевной машины 

1 – Каток, 2 – Сминаемый  слой, 3 – Комок почвы. 

Необходимый диаметр  катка, с учетом принятых условий  согласно агротехнических и технологических  требований, определяется по формуле:  
 

rk = m * ctg2 [(φ1+ φ2) / 2]; (1) [3] 
 

Где: m = a + h = 0,02 + 0,02 = 0,04 м. – высота сминаемого слоя почвы; φ1 = 18°, φ2 = 22° - углы трения катка соответственно о каток (стали) и о почвы [3]. 

Тогда 
 

Dk = 0,04 * ctg2[(18°+ 22°) / 2] =0,06 * ctg2(20°) = 0,45 м. 
 

Следовательно, при  принятых агротехнических и технологических  требованиях, каток диаметром D = 0,45 м. будет работать без сгруживания почвы, комков и образования перед ним валика. 
 

10.2 Определение тягового  сопротивления модернизированной  сеялкой 
 

Согласно конструктивно-технологической  схемы модернизации сеялки СЗС – 2,8, полное тяговое сопротивление  модернизированной сеялки складывается: 
 

R = Rn + Rc + Rk; (3) 
 

Где Rn – тяговое сопротивление сеялки на перекатывание; 

Rc - тяговое сопротивление сошниковых секций; 

Rk -тяговое сопротивление прикатывающего катка; 
 

Тяговое сопротивление  сеялки на перекатывание определяется по формуле: 
 

Rn = G * f; (4) 
 

Где G – сила тяжести  сеялки; f = 0,12 – коэффициент сопротивления движения по почве подготовленной под посев; 

Сила тяжести сеялки составит: 
 

G = m * g; (5) 
 

Где m = 1800 кг. – масса сеялки СЗС – 2,8;  

g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; тогда  

G = 1800 * 9,81 = 17,7 кН. 
 

Следовательно: Rn = G * f = 17,7 * 0,12 = 2,1 кН. 
 

Тяговое сопротивление  сошниковой секции складывается:  
 

Rc = Rл + Rд, (6) 
 

где Rл - тяговое сопротивление лапы сошника;  

Rд - тяговое сопротивление наральника. 
 

Тяговое сопротивление  лапы определяется по формуле:  
 

Rл = Вк * К; (7)  
 

где Вк – конструктивная ширина захвата лапы сошника; 

К – удельное сопротивление лапового рабочего органа. 

Согласно ленточного способа посева конструктивная ширина сошника составит Вк = 0,33 м. 

Удельное сопротивление  сеялки с лапового рабочего органа составляет К = 1,9 кН/м при рабочей скорости V = 5 – 6 км/ч. 

Рабочую скорость агрегата при посеве, согласно допустимых значений, принимаем Vр = 12 км/ч. 

Поправку на увеличение удельного сопротивления при  скорости Vр = 12 км/ч определяем по следующей формуле: 
 

К = Ко[1 + ∆К(Vр – Vо)] кН/м. (8) [8] 
 

где Ко – удельное сопротивление при рабочей скорости  

Vр = 5…6 км/ч; 

∆К – увеличение удельного сопротивления при повышении рабочей скорости на 1 км/ч. 

Для нашего примера ∆К = 0,02; 
 

Тогда. К = 1,9[1 + 0,02(12 – 6)] = 2,1 кН/м. 

тогда Rл = 0,33 * 2,1 = 0,7 кН; 
 

Тяговое сопротивление  наральника определяем по формуле Горячкина: 
 

(9) [3] 
 

где К – коэффициент  удельного сопротивления почвы , для почв нашего хозяйства это  среднесуглинистые почвы с удельным сопротивлением К = 35 кПа. 

b – ширина захвата наральника; b = 0,05 м; 

a – глубина обработки почвы. a = 0,10 м. 

Тогда тяговое сопротивление  наральника составит: 
 
 
 

Полное сопротивление  сошника лапового с наральником составит 
 
 
 
 

С учетом, количество сошников на сеялке n = 8, их общее тяговое сопротивление составит  
 
 
 
 

Тяговое сопротивление  струнного катка от его перекатывания  определится по формуле Грандвуане–Горячкина: 
 

; (10) [3] 
 

где:  - усилие давления катка на почву; 

- конструктивная  ширина захвата каткового устройства; 

-коэффициент объёмного  смятия почвы. 
 

Для паров, пахотных и обработанных стерневых фонов [3] 

Принимаем . 

- диаметр катка; 

тогда:  
 
 
 

Тяговое сопротивление  катка с учётом роста сопротивления  из – за неровности поверхности катка определим по формуле: 
 

, кН; (11) [3] 
 

где:  - коэффициент учитывающий неровности поверхности. [5] 

Принимаем ;  

тогда:   
 

Полное тяговое  сопротивление модернизированной  сеялки составит: 
 

R = 2,1 + 6,96 + 0,79 = 9,85 кН. 
 

Необходимое тяговое  усилие трактора определяется из условия  энергетической рациональности агрегата: