Разработка автоматизированного привода высевающего аппарата селекционной сеялки

Актуальность темы исследования. Производство семенного фонда зерновых культур - одна из значимых и приоритетных отраслей сельского хозяйства, которая определяет степень продовольственной независимости страны. На ближайшие 5 лет с учетом задач по импортозамещению потребуется увеличение производственных площадей и как следствие возрастет доля потребности семян зерновых минимум на 2,5-3 % по пшенице и 10-15% по ячменю. При проведении посевных работ происходит несоблюдение заданных норм высева, неравномерное распределение семян на засеваемой площади или рядке, нарушается контроль количественных допусков на отклонение расстояний между семенами. В связи с этим возникает эффект взаимного угнетения, при котором растения не получают достаточного количества питательных веществ из-за близкого расположения корневых систем, что в дальнейшем снижает урожайность и качество получаемых семян. Поэтому исследование и разработка технических средств для реализации качественного высева семян зерновых культур является актуальной и практически значимой задачей. Степень разработанности темы. Приводы с механической связью между высевающим аппаратом и колесом сеялки при резком ускорении и торможении энергосредства нарушают равномерный поток посевного материала и высевающий аппарат подаёт семена малыми порциями, что не обеспечивает единичную подачу семян в борозду. Исключение негативного воздействия механических передач на высевающий аппарат возможно за счет исключения прямой связи с колесом сеялки и применения в приводах элементов с числовым программным управлением, которые будут согласовать скорость перемещения сеялки с частотой вращения высевающего аппарата с учетом изменяющегося коэффициента буксования и характера движения энергосредства, обеспечивая точность процесса без усреднения всех значимых параметров. Цель исследования – повышение качества высева семян зерновых культур путем разработки автоматизированного привода высевающего аппарата селекционной сеялки. Задачи исследования: 1. Провести анализ конструкций высевающих аппаратов, применяемых для II этапа селекции. 2. Обосновать конструктивные и технологические параметров автоматизированного привода высевающего аппарата селекционной сеялки. 3. Разработать конструкционно-технологическую схему селекционной сеялки с автоматизированным приводом высевающего аппарата. 4. Выполнить лабораторные исследования по определению оптимальных технологических параметров автоматизированного привода высевающего аппарата. 5. Провести лабораторно-полевые исследования опытного образца автоматизированного привода высевающего аппарата селекционной сеялки. 6. Определить технико-экономическую эффективность привода высевающего аппарата при посеве зерновых культур. Объект исследований. Технологический процесс посева семян зерновых сеялками с автоматизированным приводом высевающего аппарата. Предмет исследований. Показатели, характеризующие качество посева семян зерновых, конструктивные и технологические параметры автоматизированного привода высевающего аппарата селекционной сеялки. Научную новизну представляет: – детерминированная математическая модель движения семенного материала по системе высева; – алгоритм функционирования автоматизированного привода высевающего аппарата с учетом особенностей конструкции селекционной сеялки; – теоретические зависимости определения частоты вращения шагового двигателя программное обеспечение, согласующее скорость перемещения сеялки со скоростью вращения высевающего аппарата с учетом изменяющегося характера движения энергосредства. Новизна технических решений, примененных в приводе высевающего аппарата подтверждена свидетельством на регистрацию программы для ЭВМ № 2021680312. Практическая значимость работы. Использование привода высевающего аппарата селекционной сеялки с оптимизацией режимных параметров позволяет повысить качество высева зерновых культур за счет равномерного распределения семян в борозде с заданным межсеменным расстоянием с коэффициентом вариации 2,83%. Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту: – универсальный привод высевающего аппарата для дисковых, конусных, кассетных, катушечных, ленточных высевающих аппаратов; – конструктивно-технологическая схема и конструкция самоходной селекционной сеялки для II этапа селекции; – уравнения кинематики движения зерновки по высевающей системе сеялки и теоретические зависимости для определения частоты вращения высевающего аппарата в зависимости от длины высеваемой делянки, углов наклона и длин семяпроводов, поступательной скорости движения энергосредства. – программное обеспечение для универсального привода, обеспечивающее точность и контроль распределения семян в процессе посева с учетом вариации входных параметров; – числовые значения показателей, характеризующих качество высева семян зерновых, оснащенных приводом высевающего аппарата с оптимизацией режимных параметров. Реализация результатов исследований. Разработаны технические задания и проектная документация на изготовление самоходной селекционной сеялки с разработанным автоматизированным приводом высевающего аппарата, которые переданы на завод (ОАО «Миллеровосельмаш», г. Миллерово) для изготовления и запуска в производство опытного образца. Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов подтверждается применением общепризнанных научных положений и методик исследований в области теоретической механики, использованием современных технических средств измерения, сравнительными лабораторными и полевыми исследованиями разработанного привода высевающего аппарата селекционной сеялки, сходимостью результатов лабораторных и полевых экспериментов с теоретическими исследованиями. Достоверность подтверждена патентами. Основные положения диссертационной работы были доложены и одобрены на всероссийских и международных научно-практических конференциях. Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 статьи в перечне изданий, рекомендованных ВАК РФ, 6 – статей в перечне изданий Web of Science и Scopus, получено 1 свидетельсвто на регистрацию программы ЭВМ. Общий объем публикаций составляет 8,2 п.л., из них автору принадлежит 2,6 п.л. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 154 страницах, содержит 13 таблиц и 42 рисунка. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, состоящего из 127 наименований. Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 19-316-90038/19 конкурса «Аспиранты» 2019 – 2022 гг. по теме: «Разработка многоуровневой системы управления машин и оборудования для селекции сельскохозяйственных культур».