В связи с переходом современного сельхозпроизводства на энергосберегающие технологии возникла необходимость пересмотреть подходы к созданию новых конструкций сельхозмашин и рабочих органов. Именно с учетом этого фактора работают ученые кафедры сельскохозяйственных машин КубГАУ. В этом материале описаны машины для предпосевной подготовки почвы, посева и послеуборочной обработки семян.
В Кубанском госагроуниверситете разработаны способ и устройства для сепарации сыпучей смеси в текучей среде.
Семена из бункера через щель, регулируемую заслонкой, поступают на лоток, который совершает высокочастотные колебания около шарнира под действием пневмопривода и возвратной пружины.
Из-за вибрации семена в желобах поштучно движутся по уклону лотка. При сходе с лотка на каждое семя воздействует воздушная струя из сопла. Сечение сопла, а следовательно, и струи значительно меньше площади поперечного сечения семени. В результате каждому семени сообщается одинаковое движение, они приобретают скорость отбрасывания, обратно пропорциональную массе. Далее в свободном полете семена разделяются по траекториям движения, оседая в приемниках фракций. Легкие семена оседают в последнем отсеке, самые тяжелые - в первом.
Подача семян лотками и поток воздуха из сопла должны иметь постоянную скорость. Это достигается настройкой блока питания. В результате лабораторная и полевая всхожесть повышается на 10 - 25%, прибавка урожая - до 10 - 15%. Экономически целесообразно использовать этот сепаратор в конце технологической цепочки подготовки семян к посеву.
Фракционирование семян по массе позволяет в производственных условиях получить прибавку урожая сахарной свеклы - 50 ц/га, подсолнечника - 5... 15, редиса - 5... 12, томатов - 50... 170 ц/га.
На кафедре сельскохозяйственных машин создали высевающую систему (универсальный дозатор), обеспечивающую поштучный высев семян любых культур, с учетом всех агротехнических требований.
Дозаторы (высевающие системы) можно разделить на механические, пневматические, гидравлические, электрические. В соответствии с подводимой энергией они имеют разное конструктивное оформление, но принцип поштучного выбора у них одинаков: из неподвижной массы семян в бункере рабочими органами разных конструкций выбираются семена.
В современных сеялках, несмотря на конструктивные отличия дозаторов, поштучный выбор семян сводится к принципу: различные механические устройства (катушка, диск, лента и т. п.) извлекают семена, неподвижно расположенные в бункере. Но в этот момент (сотые доли секунды) рабочий орган разрушает связи между частицами, укладывает их в ячейку и транспортирует дальше. Выполнение нескольких функций за короткий срок снижает точность высева, повреждает посевной материал, усложняет конструкцию дозаторов.
Предлагаем в процессе дозирования сыпучее тело переводить в динамическое состояние подводом энергии, например аэро- или виброполей. Сыпучий материал переводится в состояние невесомости, и семена поштучно стекают через отверстия критических размеров.
Разработаны высевающие системы с устройствами для управления биологическими свойствами семян при их дозировании с применением аэровибрационных полей. Двухканальный струйный высевающий аппарат (СВА) имеет корпус с соплом, под ним расположена вихревая камера в виде симметричной фигуры, полость которой через дозирующее отверстие связана с бункером. Семена подаются через каналы. Нижняя часть камеры выполнена в виде вкладыша. Она может перемещаться относительно клиновых делителей, что позволяет дозировать семена разных размеров.
При работе идущая из сопла струя воздуха ударяется о вкладыш и направляется в бункер. Около дозирующего отверстия создается зона избыточного давления. Семена ожижаются (состояние невесомости) и поступают в вихревую камеру, захватываются пристеночными струями и идут в каналы. Вихревая камера - это генератор пневматических сигналов с каналами обратной отрицательной связи, частота колебаний достигает сотен герц.
Клиновые делители разделяют поток сыпучих семян на два, один из них возвращается снова в камеру. При высеве плохо сыпучих семян в бункере периодически образуется свод, который в последующем разрушается. Из проточной камеры воздух через узкое сопло подается вдоль вертикальной стенки бункера, захватывает семена и направляет в канал.
Струйные аппараты весят не более двухсот граммов, снабжены двумя высевными каналами, не имеют подвижных частей и обеспечивают точный высев мелкосемянных культур (овощи, люцерна и др.).
Высевающие системы используют как приспособления к серийным сеялкам СО-4,2. Установить их можно за час.
Другая высевающая система основана на создании высокочастотных колебаний упругого рабочего органа с определенной амплитудой и частотой.
Связь между скоростью семян на рабочем органе и частотой колебаний рабочего органа линейная. Это упростило конструкцию привода дозатора. Норма высева регулируется частотой и амплитудой колебаний (изменением числа пальцев и их длины) рабочего органа. Диапазон частот - 15...30 Гц (семена овощных, зерновых и пропашных культур).
Предлагаемый вибрационный дозатор - универсальный, обеспечивает точный высев семян пропашных, зерновых, мелкосемянных культур. Он может быть положен в основу высевающих аппаратов проектируемых сеялок.
Вибрационный дозатор включает пластину для крепления к бункеру семян (например, сеялки СЗ-3,6), заслонку, семенную камеру, камеру обратной связи, семяпровод, рабочий орган, задатчик нормы высева и упругий рабочий орган. При вращении задатчика от колеса сеялки его пальцы воздействуют на упругую пластину, которая совершает высокочастотные колебания с рабочим органом, семена переходят в состояние невесомости (ожижаются) и под действием вибрационных сил попадают в семяпровод. Независимо от размеров семян они проходят поштучно через дозирующее отверстие критических размеров, соразмерное с семенами.
На этом принципе была создана ручная сеялка, которая предназначена для точного высева семян. Ее использование позволяет уменьшить расход дорогостоящего посевного материала, создать оптимальные условия для развития растений, резко сократить затраты ручного труда.
Она включает в себя бункер, сошник, над которым расположен упругий рабочий орган с пружиной и приводом от опорно-приводного катка. Вдоль обода катка расположены пальцы с определенным шагом, которые воздействуют на рабочий орган. Семена в бункере ожижаются и через дозирующие отверстия поштучно истекают в борозду, образованную сошником. Норма высева регулируется частотой и амплитудой колебаний рабочего органа, глубина - относительным смещением опорного катка и сошника. Сеялка универсальная.
На этом принципе разработано приспособление к пропашному серийному культиватору для посева овощных и пропашных культур. За один проход им проводят культивацию и посев, в два раза уменьшается расход топлива и труда, отпадает необходимость приобретения дорогостоящих сеялок.
Совмещение двух операций обеспечивает размещение семян на плотном ложе при полном сохранении влаги, гарантирует получение ранних и дружных всходов. Междурядную обработку проводят тем же культиватором.
Перечисленные технические средства могут быть положены в основу новой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающей существенную прибавку урожая при минимальных затратах.