Чвартацький Ігор Іванович. Обґрунтування параметрів та розробка механічних апаратів точного висіву насіння

brief description

Чвартацький Ігор Іванович. Обґрунтування параметрів та розробка механічних апаратів точного висіву насіння. : Дис... канд. наук: 05.05.11 - 2008.

Чвартацький І.І. Обґрунтування параметрів та розробка механічних апаратів точного висіву насіння. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністтю 05.05.11 машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя. Тернопіль, 2007.
Дисертація присвячена теоретичному та експериментальному дослідженню технологічного процесу однозернового висіву насіння із використанням дискового висівного апарату та вивантажувальним механізмом з точним розміщенням насінин в борозну за допомогою насіннєукладчика. Обґрунтовано конструктивно-технологічні параметри висівних апаратів за критеріями повноти та рівномірності висіву.
Розроблено математичну модель точного висіву насіння дисковим апаратом з визначенням сили та швидкості виштовхування зернин з комірок, а також кінематичних і конструктивних параметрів насіннєукладчика. Виведено аналітичні залежності процесу заповнення насінинами комірок дискового висівного апарату залежно від маси матеріалу в бункері, швидкості обертання висівного диска та інших параметрів. Отримано рівняння регресії залежності повноти висіву насіння цукрових буряків і гороху від ряду факторів. Результати лабораторних досліджень та польових випробувань дискового механічного АТВН підтвердили повноту висіву насіння цукрових і кормових буряків різних фракцій в межах 95-98%, при цьому маса висівного апарату зменшилась на 32-40%.
Спроектовано і виготовлено стенд для дослідження характеристик висівних апаратів і дисковий АТВН із змінними дисками та комірками для висіву дражованих і недражованих фракцій насіння буряків і гороху.
Річний економічний ефект від використання одного апарату складає 1034,89 грн.

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове технічне вирішення наукової задачі, яка полягає у підвищенні точності та повноти висіву високоточного однозернового висіву насіння технічних і зернових культур механічним апаратом з висівним диском, по периферії якого розміщені комірки під зернини, які виштовхуються клином у насіннєпровід. Розроблено принципово нові механічні схеми висівних апаратів системи однозернинного відбору насіння та розвантаження комірчин клиновим або важільним механізмами, що підвищують ймовірність розвантаження насінин, усувають їх механічне пошкодження й укладання насінин насіннєукладчиком в борозду в точно визначені місця без їх хаотичного розкидання. Вирішення проблеми механічного однозернового висіву порівнянно з пневматичним дозволить покращити технологічні, економічні та експлуатаційні показники АТВН.
2. Встановлено закономірності руху зернин по рухомій конічній поверхні висівного апарату, а також визначено складові швидкодії і абсолютного прискорення частинок під час їх руху по поверхні кожуха під дією висівного диска. Вперше розроблено математичну модель точного висіву насіння дисковим висівним апаратом, яка дає можливість визначити силу і швидкість виштовхування зернин із комірок у зону висіву клиновим вивантажувальним механізмом. Встановлено, що кут виходу насінини з комірки до радіуса диска доцільно вибирати в межах 15, величину кута виштовхувального клина доцільно вибирати в межах 15, а діаметр диска висівного апарату доцільно вибирати в межах 100-150мм.
3. Вперше виведено аналітичні залежності процесу заповнення насінням комірчин, розміщених по периферії висівного диска та їх вивантаження клиновим механізмом в зону висіву. Теоретично обгрунтовано кінематичні та конструктивні параметри висівних дисків і комірчин під зернини з примусовим їх переміщенням у зону висіву АТВН, а також величину сили виштовхування зернин залежно від сили тяжіння, що діє на зернину, коефіцієнтів тертя, радіуса розміщення комірок в диску та швидкості його обертання. Встановлено раціональні значення кута нахилу конічного диска, які знаходяться в межах 25-35.
4. Вперше теоретично обгрунтовано умови однозернинної подачі насінин в зону висіву черпаковим механізмом. Встановлено залежності зміни кута повороту плеча черпака при його взаємодії з упором, а також зміни його лінійної та сумарної швидкостей при повертанні навколо осі. Для забезпечення гасіння горизонтальної швидкості при укладанні насінин у борозну в конструкції роботу насіннєукладчика синхронізовано з роботою висівного апарату.
5. Вперше розроблено технологічні передумови виготовлення висівного диска і насіннєукладчика насінин в борозну в необхідних місцях. Виведено аналітичні залежності для визначення частоти обертання насіннєукладчика від діаметра опорного колеса, величину зовнішнього діаметра за умови технологічних і експлуатаційних факторів, а також рекомендовано ці деталі виготовляти з поліаміду ненаповненого марок ПА-6 або ПА-12 з шорсткістю поверхніRa=6,3мкм, які контактують з насінням у процесі висіву.
6. Для проведення експериментальних досліджень спроектовано та виготовлено дисковий АТВН з серією висівних дисків 100мм і кількістю висівних комірок 24 для посіву насіння гороху, цукрових і кормових буряків різних фракцій, дражованих і недражованих, а також стенд для дослідження характеристик цих апаратів. Технічна характеристика стенду:Nдв=1,1 квт,n=930 об/хв,Dстола=1500 мм; діапазон зміни швидкості висівного апарату 0,5-4 м/сек.
7. В результаті експериментальних досліджень встановлено вплив кута нахилу твірної конусного висівного елементу до його нижньої основи, який складає 25-35 на нерівномірність висіву дражованого насіння цукрових буряків фракції 3,5-4,5 мм і 4,5-5,5 мм; насіння кормових буряків і гороху. Встановлено значення кута нахилу комірок висівного диска, яке складає 12-16, при цьому повнота висіву складає 94-98%, а також встановлено, що із збільшенням кутової швидкості обертання висівного диску до 1,8-2,2 м/с повнота висіву збільшується до 94-98%.
8. Експериментально досліджено вплив висоти шару насіння на повноту висіву дисковим АТВН. Встановлено, що мінімальна висота шару насіння в бункері не повинна бути меншою 0,1 м, при цьому повнота висіву складає 95-98%. Раціональне значення радіуса розміщення комірок у висівному диску складає 0,07 м, при цьому повнота висіву становить 96-98%. Із збільшенням радіуса збільшується маса і, відповідно, відцентрова сила, яка понижує повноту висіву. Досліджено вплив довжини дуги охоплення висівного диска насінням на повноту висіву, при діаметрі диска 100 мм. Із збільшенням довжини дуги охоплення від 0,01 м до 0,25 м повнота висіву зростає і за довжини дуги охоплення 0,05 мм і кутової швидкості=2с-1становить 96-98%.
9. На основі проведеного комплексу теоретичних і експериментальних досліджень створено конкурентноздатний дисковий АТВН із виштовхувальним клиновим механізмом, розроблено технологічні передумови проектування висівного диска та насіннєукладчика зернин в грунт. Розроблена конструкція дискового АТВН забезпечує зменшення її маси порівняно з базовим варіантом на 32-40%. Встановлено, що використання одного запропонованого АТВН дає річний економічний ефект 1034,89 грн, питомі капіталовкладення у сферу експлуатації зменшуються на 31 грн/га. Технічну новизну розроблень захищено 6 деклараційними патентами України на винаходи. Результати досліджень впроваджено у виробництво. На 18 і 19 Міжнародних виставках ярмарках «Агро - 2006» і «Агро - 2007» в с. Чубинському Київської області за розробку апарата точного висіву насіння (Пат. № 10433, Бюл. № 11, 2005) і стенда для дослідження якості висіву насіння (Пат. № 19336 ,Бюл.№3, 2006) автор нагороджений грамотою Міністерства аграрної політики України.