Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

Механизация

УДК 631.33

DOI: 10.31857/S2500262720060162

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

В ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ВЫСЕВАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ

НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЫСЕВА СЕМЯН

Б.Х. Ахалая¹, кандидат технических наук, Ю.Х. Шогенов², член-корреспондент РАН,

С.И. Старовойтов¹, доктор технических наук,

¹Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ Всероссийский институт механизации сельского хозяйства,

109428, Москва, 1-й Институтский проезд, 5

E-mail:badri53@yandex.ru

²Российская академия наук, 119334, Москва, Ленинский проспект, 32а

E-mail:yh1961s@yandex.ru

Созданы конструкции пневматических высевающих устройств, работающих на избыточном давлении воздушного по-

тока. В дозирующей системе пневматического устройства проведены конструктивные изменения. Высевающие диски

жестко закреплены между собой для высева семян двух культур одновременно с возможностью смещения дисков по

окружности и демонтажа, а воздушное сопло разделено на две пары патрубков с одинаковыми сечениями. Одна пара

обеспечивает удаление лишних семян из ячеек, сохраняя единственное, другая пара - выталкивание из ячеек застряв-

ших семян, не нарушая при этом их целостность с соблюдением установленных схем посева. Первая разработка пред-

назначена для высева семян двух пропашных культур уплотненным способом, вторая - для высева семян пунктирным

и гнездовым способами с различными физико-механическими и аэродинамическими свойствами. С помощью изменения

в дозирующей системе, благодаря использованию втулок с отверстиями на резьбе, расположенных на дне конических

ячеек, стал возможным переход от однозернового высева семян к гнездовому, не меняя высевающих дисков. Для этого

достаточно сменить втулки ячеек с двумя или тремя отверстиями на них. Использование разработанных конструк-

ций пневматических высевающих устройств позволяет улучшить эксплуатационную надежность и повысить уро-

жайность высеваемой культуры до 15%.

INFLUENCE OF DESIGN CHANGES IN PNEUMATIC SEEDING DEVICES ON THE QUALITY

INDICATORS OF SEEDINGOF ANIMAL ORIGIN

Akhalaya B.Kh.¹, Shogenov Yu.Kh.², Starovoitov S.I.¹

¹Federal scientific Agroengineering center VIM all-Russian Institute of agricultural mechanization,

109428, Moskva, 1-j Institutskiy proezd, 5

E-mail:badri53@yandex.ru

²Russian Academy of Sciences, 119334, Moskva, Leninskiy prospect, 32а

E-mail:yh1961s@yandex.ru

Designs of pneumatic seeding devices operating on an overpressure air flow have been developed. The first one is designed for

seeding seeds of two row crops in a compacted way. The diffusion system developed by the pneumatic device produced constructive

changes, the sowing discs are fixed between them for sowing seeds of two cultures at the same time with the possibility of displacement

of one disk relative to another circumferentially and dismantling, and the air nozzle is divided into two pairs of nozzles with the same

cross-sections, the first removes excess seeds from the cells, keeping one, and another pair for ejection of cells stuck seeds without

compromising their integrity with adherence to established planting schemes. The second development is intended for seeding seeds

by dotted and nest methods of seeds with different physical, mechanical and aerodynamic properties by changing the dosing system,

in which, thanks to the use of bushings with holes on the thread located at the bottom of conical cells, it became possible to switch

from single-grain seeding to nest seeding, without changing the seeding disks, it is enough to change the bushings of cells with two

or three holes on them. The use of developed designs of pneumatic seeding devices allows improving operational reliability and

increasing the yield of the sown crop by up to 15%.

Ключевые слова: бункер для семян, высевающий аппарат,

Key words: seed hopper, seeding unit, a metering system, a seed

дозирующая система, высевающий диск

disk

Развитие сельского хозяйства напрямую связано с

в этом случае сорт, его потенциальная биологическая

внедрением высоких технологий, позволяющих полу-

продуктивность выступают ограничительным факто-

чить максимальную урожайность высококачественной

ром, то есть почвенное плодородие в состоянии обе-

продукции с минимальными энергетическими и трудо-

спечить производство большего объема продукции,

выми затратами при комплексной защите растений от

а сорт не в состоянии использовать эту возможность.

вредителей, болезней, сорняков и применении удобре-

Подобное противоречие можно уменьшить путем со-

ний, обеспечивающих условия роста и развития расте-

вмещения посевов двух или нескольких культур на од-

ния [1, 2]. Важнейшая задача земледелия - достижение

ном поле [3-6].

максимума растениеводческой продукции с единицы

Одним из перспективных направлений считается

площади пашни без снижения почвенного плодородия.

введение в сельскохозяйственную практику уплотнен-

Осуществление этой цели возможно разными путями.

ных посевов, которые имеют следующие преимуще-

Обычно стремятся повысить урожайность культуры

ства по сравнению с чистыми посевами:

путем подбора наиболее продуктивного сорта и при-

- они формируют фотосинтетическую модель боль-

менения интенсивной технологии возделывания. Но

шой площади в разных ярусах, а с увеличением коли-

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

чества ярусов повышается эффективность использо-

мян к гнездовому, не меняя высевающих дисков, для

вания растениями солнечной энергии и участия их в

чего достаточно сменить втулки ячеек с двумя или тре-

фотосинтезе;

мя отверстиями.

- вследствие размещения корневых систем других

Результаты и обсуждение. Проведен сравнитель-

видов растений в разных слоях почвы полнее исполь-

ный анализ конструктивных особенностей высеваю-

зуются минеральные вещества и влага;

щих систем как зарубежных [10-12], так и отечествен-

- в совместных посевах создается более плотный

ных исследователей [13-17]. В импортной посевной

травостой, который позволяет успешно подавлять со-

технике в основном применяют дозирующие устрой-

рные растения;

ства, основанные на избыточном давлении воздуш-

- совокупность растений разных видов реже страда-

ного потока, тогда как отечественные производители

ет от вредителей и болезней;

используют принцип вакуумного действия. При этом

- введение в состав бобовых культур улучшает азот-

наблюдается общая тенденция перехода вакуумной си-

ное питание в целом всего посева;

стемы высева семян на сжатый воздух. В частности,

- плотный растительный покров замедляет развитие

рассмотрена конструкция пневматического высеваю-

водной и ветровой эрозии и способствует сохранению

щего аппарата, дозирующее устройство которого со-

почвенного плодородия.

держит кольца, расположенные изнутри высевающих

С экономической точки зрения такие посевы отно-

дисков. Кольца закреплены с возможностью их смеще-

сительно выгоднее благодаря более эффективному по

ния вдоль продольной оси дозирующего устройства и

сравнению с чистыми посевами использованию площа-

изготовлены цилиндрической формы с рядами прони-

ди земель, равномерному распределению по времени

кающих отверстий [18]. В рассматриваемой конструк-

труда рабочих и максимальному использованию воз-

ции отсутствует возможность очистки отверстий от

можностей комплекса сельскохозяйственных машин.

застрявших семян, что приводит к нарушению уста-

Цель исследования

- разработка модернизиро-

новленной схемы высева.

ванных пневматических устройств для высева семян

Известна конструкция пневматического высеваю-

уплотненным, пунктирным и гнездовым способами,

щего устройства, в состав которого входит бункер из

повышающими качество высева семян двух культур

двух половин, дозатор с коническими ячейками, па-

в один рядок и обеспечивающими в процессе работы

трубок для удаления излишнего посевного материала.

простой переход от пунктирного способа посева на

Патрубок на выходе разделен на две пары патрубков,

гнездовой.

первая служит для прижатия одного семени ко дну

Методика. Анализ конструкций различных высева-

сквозной конической ячейки, вторая - для удаления

ющих систем и способов высева семян [7-9] послужил

застрявшего семени [19]. Устройство характеризуется

основой для разработки высевающих устройств. Та-

следующими недостатками: для удаления застрявших

кие устройства обеспечивают высев семян различных

семян из ячеек используют рукав для подвода воздуш-

культур уплотненным способом с высокой точностью,

ного потока, который расположен у конических ячеек

соблюдением схем посева и на повышенных скоро-

с внутренней стороны в глубине высевающего диска,

стях. Кроме того создание пневматического высеваю-

до места падения семян в борозду. В зоне падения на

щего аппарата для пунктирного и гнездового высева

семена не действует воздушный поток, и они падают

семян с различными физико-механическими и аэро-

вниз под действием силы тяжести; конструктивные

динамическими свойствами стало возможным путем

особенности такого аппарата не позволяют увеличить

внесения конструктивных изменений в дозирующую

поступательную скорость посевного агрегата.

систему, в которой используют втулки с отверстиями

Разработанная конструкция пневматического высе-

на резьбе, расположенные на дне конических ячеек.

вающего устройства, действующая на избыточном дав-

При этом можно перейти от однозернового высева се-

лении воздушного потока, представлена на рис. 1 [20].

Высевающий аппарат

состоит из бункера для

семян 1, который поделен

пластиной 2 на две поло-

вины на валу 3 установ-

ленных двух высевающих

дисков 4 и 5 (рис. 2); диски

соединены крепежами, на

них размещены ячейки 6

формы усеченного кону-

са. Над ячейками установ-

лен патрубок 7 для подачи

сжатого воздуха. Патрубок

7 поделен на две пары ру-

кавов 8 и 9 с одинаковыми

диаметрами, пара 8 пред-

назначена для удаления

из ячейки всех семян, за

исключением одного при-

жатого ко дну ячейки, а

вторая 9 - для выталкива-

ния из ячеек застрявших

семян (рис.

3). Нижний

конец второй пары - ру-

Рис. 1. Схема пневматического высевающего аппарата; обозначения в тексте.

кав подведен над малым

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

часовой стрелки (в данном случае), в нижней части вы-

севающего аппарата подвергаются давлению воздуш-

ного потока, выпускаемого из патрубка, что приводит

к принудительному (ускоренному) выпадению семе-

ни из ячейки в борозду, открытую сошником 10. Два

диска между собой соединены крепежными винтами

с возможностью перемещения по кругу, демонтажа и

замены, что позволяет обеспечивать различные схемы

высева семян. Такой высевающий диск упрощает кон-

струкцию, исключая дополнительную цепную переда-

чу, и удобен в эксплуатации.

Следующая разработка пневматического высеваю-

щего аппарата (рис. 4) состоит из бункера 1 для семян,

оси 2 высевающего аппарата, на котором закреплен

диск 3 с ячейками 4 формы усеченного конуса, патруб-

ка 5 для избавления от лишних семян, заполненных в

ячейке 4, и отсекателя 6 для удаления застрявших се-

мян из ячеек 4. На дне ячейки располагается втулка 7 с

резьбой (рис. 5) и отверстия 8 в количестве 1-3; ячейка

снабжена также глухой втулкой, которая выступает в

роли заглушки. Боковые поверхности ячеек располо-

жены под углом 50-55°по отношению к горизонталь-

ной оси. На боковой поверхности ячейки нанесены

четыре равноудаленные сквозные отверстия 9, которые

Рис. 2. Сдвоенный

Рис. 3. Патрубок,

размещены на 2/3 глубины ячейки сошника 10. Со-

высевающий диск.

разделенный надвое.

отношение диаметра отверстия во втулке к нижнему

и верхнему диаметрам ячейки определены условием

диаметром конических ячеек к месту схода семян в

3:4:7.

борозду и направлен вертикально вниз, при этом со-

Угол наклона боковой поверхности к горизонталь-

отношение диаметров рукава 9 к малому диаметру ко-

ной оси составляет 50-55° и был вычислен опытным

нической ячейки 6 составляет d₁:d₂=4:3. Приведенное

путем, что стало определяющим параметром при за-

соотношение установлено экспериментальным путем

грузке и разгрузке ячейки семян. Эксперимент показал,

и показывает, что при несоблюдении данного условия

что, если данный угол будет меньше, то необходимо

происходит чрезмерный расход воздуха или ощущает-

увеличить размер верхнего диаметра ячейки. Это при-

ся его недостаток при выдувании застрявшего на дне

водит к сокращению количества ячеек и увеличению

конической ячейки семени.

ширины диска, что не очень выгодно. Если же угол бу-

Работа высевающего аппарата начинается с того,

дет больше, то нарушается процесс удаления лишних

что семена, находящиеся в двух половинах семенного

семян.

бункера с момента начала движения сеялки, самостоя-

Выполнение ячеек со сменными втулками на резь-

тельно опускаются на торцевую поверхность высева-

бе с отверстиями без них (заглушки) делают устрой-

ющих дисков, откуда попадают в конические ячейки.

ство универсальным, позволяет проводить высев се-

Высевающие диски с застрявшим семенем в кониче-

мян тремя способами - пунктирным, совмещенным и

ской ячейке, совершая вращательные движения против

Рис. 4. Пневматический высевающий аппарат; обозначения в тексте.

Российская сельскохозяйственная наука, 2020, № 6

3. Лобачевский Я.П., Сизов О.А., Ловкис В.Б. Эконо-

мически эффективный экологически обоснован-

ный способ уплотненных посевов сельхозкультур

// Сельскохозяйственные машины и технологии. -.

2015. - N 6. - С.4-8.

4. Фирсов А.С., Голубев В.В. Перспективы развития

дисковых высевающих аппаратов // Агротехника и

энергообеспечение. - 2015. - N 1 (5). - С. 18-22.

5. Ивженко С.А. Пневматический скоростной посев

// Сельский механизатор. - 1987. - N 9. - С. 5-6.

6. Ивженко С.А., Тихов В.М. Совершенствуем ско-

ростной посев // Степные просторы. - 1986. - N

11. - С. 42-43.

7. Богомягких В.А., Шевырев Л.Ю. Анализ работы

дозирующей системы зерновой сеялки с централи-

зованным высевом.- Зерноград, ВПО АЧГАА, 2005.

- 85 с.

Рис. 5. Схемы втулок с отверстиями - а

8. Черемисин Ю.М. Совершенствование процесса вы-

и без отверстий (заглушка) - б.

сева семян хлопчатника аппаратом пневматиче-

ской сеялки: автореф. дис. канд.техн. наук. - Зер-

гнездовым. Применение глухих втулок-заглушек дает

ноград, 2003. - 20 с.

возможность менять нормы и схемы высева семян, что

9. Попов А.Ю. Совершенствование конструкции пнев-

увеличивает эксплуатационную надежность устрой-

матического высевающего аппарата избыточного

ства.

давления // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский ре-

В процессе работы высевающего устройства се-

гион. Технические науки. - 2009. - N 4. - С. 76-79.

мена из бункера самостоятельно загружаются в ячей-

10. Charits G. Ewing. Here come the air seeders //

ки дозирующего устройства. Заполненные семенами

Implement and Tractor. - 1980. - V. 96. - 23. - P. 16-

ячейки вращающим высевающим диском перемеща-

18.

ются в зону действия воздушного патрубка, откуда ис-

11. Soza E., Botta G., Tourn M. and Hidalgo R. Sowing

текающим воздушным потоком выдуваются из ячейки

efficiency of two seeding machines with different

все лишние семена, кроме одного, прижатого ко дну

metering devices and distribution systems: a

ячейки. Наличие четырех отверстий на боковой по-

comparison using soybean, Glycine max (L) Merr.//

верхности ячейки позволяет дополнительно оказывать

Spanish Journal of Agricultural Research. - 2004. - 2

давление на прижатое ко дну семя (зерновку), омывая

(3). - Р. 315-321.

ее поверхность обильным воздушным потоком. Такое

12. Abdollahpour S., Karparvarfard S.H. Field evaluation

воздействие на зерновку создает условия гарантиро-

of a grain drill equipped with jointers for direct planting

ванного сохранения в каждой ячейке по одному семе-

in previous wheat crop residues // Iran Agricultural

ни, что и обеспечивается в работе новой дозирующей

Research. - 2017. - 36(2). - Р. 23-30.

системы высевающего аппарата. Диск, совершая круго-

13. Зенин Л.С. К теории точного высева // Вестник с.-

вое движение вместе с ячейкой с застрявшим семенем,

х. науки Казахстана. - 1962. - N 1. - С. 62 - 84.

упирается на выталкиватель семян, с помощи которого

14. Ахалая Б.Х., Шогенов Ю.Х. Влияние турбулентно-

семя сбрасывается в борозду, открытое сошником.

го воздушного потока на качество высева семян. //

Внедрение разработанного высевающего устрой-

Вестник российской сельскохозяйственной науки. -

ства способствует увеличению производительности се-

2018.- N 1. - С. - 54-57.

ялки за счет роста поступательной скорости посевного

15. Яковец, А.В., Анализ дозирующих систем сеялок

агрегата и в дальнейшем может привести к повыше-

точного высева // Аграрная Россия. - 2011. - N 3. -

нию урожая высеваемой культуры за счет сокращения

С. 60-63.

сроков посева. Применение предлагаемого устройства

16. AkhalayaB.Kh. A laboratory study of the pneumatic

для высева семян увеличит эксплуатационную надеж-

sowing device for dotted and combined crops // AMA,

ность и обеспечит новые технологические возможно-

Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin

сти высевающего аппарата.

America. - 2019. - Т. 50. - N 1. -С. 57-59.

17. Ахалая Б.Х. Модернизация пневматической сеялки

Литература

// Сельскохозяйственные машины и технологии.-

1. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П.,

2011. - N 1. - С.35-36.

Шогенов Ю.Х. Интенсивные машинные техноло-

18. А.С. 818524, МПК А 01С 7/04. Пневматический вы-

гии, роботизированная техника и цифровые систе-

севающий аппарат / Рудаков Г.М., Чирцов С.П., Аб-

мы для производства основных групп сельскохозяй-

дурахманов А.,Юшин Ц.К., Кржеменевский П.К. -

ственной продукции // Техника и оборудование для

№2765391, заяв.14.05.1979: опубл. 07.04.1981. №19.

села. - 2018. - N 7(253). - С.2-7.

19. Пат. №155628, РФ. Пневматический высевающий

2. Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Интенсивные ма-

аппарат для совмещенного посева // Юшин Ц.К.

шинные технологии и техника нового поколения

2015. Бюл. №28.

для производства основных групп сельскохозяй-

20. Пат. №179017, РФ. Дозирующая система пневма-

ственной продукции // Техника и оборудование для

тического высевающего аппарата // Ахалая Б.Х.,

села. - 2017. - N 7(241). - С.2-6.

Шогенов Ю.Х., Гайко О.А. 2018. Бюл. №12.

Поступила в редакцию 09.07.20

После доработки 20.07.20

Принята к публикации 01.08.20