Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 6

УДК 631.33

DOI: 10.31857/S2500262722060138, EDN: MKWCPB

конструктИвная модернизация пневматических высевающих устройств

Б.Х. Ахалая¹, кандидат технических наук, Ю.Х. Шогенов², академик РАН,

С.И. Старовойтов¹, доктор технических наук, С.А. Квас¹

¹Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ

109428, Москва, 1-й Институтский пр., 5, стр. 1

E-mail: badri53@yandex.ru

²Российская академия наук

119991, Москва, Ленинский просп., 32

E-mail: yh1961s@yandex.ru

Исследование проводили с целью конструктивной модернизации пневматического высевающего аппарата, повышающего

производительность работы посевного агрегата при сохранении качества и точности высева семян. Представленное

высевающее устройство работает на избыточном давлении воздушного потока, что позволяет проводить высев семян

нескольких зерновых культур с использованием одного дозатора. Дозатор содержит три части в виде ячеистых дисков,

размещенных на одной оси, ячейки на всех дисках выполнены в виде конусовидных отверстий, соответствующих размерам

посевного материала культуры. Высевающие диски связаны между собой с возможностью вращения вокруг горизонтальной

оси. Высев семян с каждого диска происходит через комбинированный патрубок, разделенный на три сопла отдельно для

каждого диска. Заделка семян каждой культуры осуществляется трехуровневым полозовидным сошником. Использова-

ние разработанной конструкции дает возможность высевать семена трех культур по различной схеме и размещать их

на разную глубину. Конструктивно высевающий диск и полозовидный сошник выполнены в комбинированном виде. Связь

составных частей высевающего диска обеспечивает прижимная втулка. Конструктивные элементы полозовидного со-

шника скреплены болтами. Детали высевающего диска и сошника равны геометрически по ширине и могут фиксировано

смещаться одна относительно другой. Семена воздушным потоком от основного патрубка направляются с высоты

10…12 см от высевающего диска вниз на горизонтальную поверхность почвы. Для устранения отскока от земли зерновка

подхватывается компенсирующим скорость движения сеялки воздушным потоком из дополнительного патрубка, уста-

новленного под углом 30° относительно горизонтальной поверхности под высевающим диском. Это дает возможность

увеличить скорость в рабочем режиме и способствует росту производительности на 5…7 % при сохранении точности

и качества посева, снижению повреждаемости семян на 0,2 %.

CONSTRUCTIVE MODERNIZATION OF PNEUMATIC SEEDING DEVICES

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

¹Federal Scientific Agroengineering Center VIM,

109428, Moskva, 1-i Institutskii pr., 5, str.1

E-mail: badri53@yandex.ru

²Russian Academy of Sciences,

119991, Moskva, Leninskii prosp., 32

E-mail: yh1961s@yandex.ru

The study was carried out with the aim of constructive modernization of the pneumatic seeding machine, which increases the

productivity of the unit while maintaining the quality and accuracy of seeding. The presented seeding device operates at excessive

air flow pressure, which allows seeding of seeds of several grain crops using a single dispenser. The dispenser contains three parts

in the form of cellular disks placed on one axis, the cells on all disks are made in the form of cone-shaped holes corresponding to

the size of the culture seed. The seeding discs are interconnected with the possibility of rotation around a horizontal axis. The seeds

are sown from each disc through a combined nozzle divided into three nozzles separately for each disc. The sealing of the seeds of

each crop is carried out by a three-level polozovidny coulter. The application of the developed design of the seeding device makes

it possible to sow seeds of three crops according to a different scheme and place them at different depths. Structurally, the sowing

disc and the polozovidny coulter are made in a combined form. The connection of the components of the sowing disc is provided

by a clamping sleeve. The structural elements of the polozovidny coulter are bolted together. The details of the sowing disc and the

coulter are geometrically equal in width and can be fixed relative to each other. Seeds are directed by the air flow from the main

branch pipe from a height of 10... 12 cm from the sowing disc down to the horizontal surface of the soil. To eliminate the bounce

from the ground, the seedling is picked up by the air flow compensating the speed of the drill from an additional nozzle installed at

an angle of 300 relative to the horizontal surface under the sowing disc. This makes it possible for the seeder to move at a higher

speed in operating mode and contributes to an increase in its productivity by 5... 7% while maintaining the accuracy and quality of

sowing, reducing seed damage by 0.2%.

Ключевые слова: бункер для семян, высевающее устройство,

Key words: seed hopper, seeding device, dispenser, nozzle, three-

дозатор, сопло, трехуровневый сошник.

level coulter.

Совмещение посевов различных культур способству-

востребован как крупными сельскохозяйственными

ют повышению продуктивности сельскохозяйственных

предприятиями, так и небольшими фермерскими хо-

угодий, благодаря улучшению эффективности фото-

зяйствами.

синтеза, повышению плодородия почвы и устойчивости

Важную роль в формировании урожая в таких по-

растений к стрессам, культур. Такой способ посева, в

севах играет способ посева и норма высева семян [1, 2,

основном, предназначенный для силосных культур и

3]. Для этого используют различного рода высевающие

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 6

аппараты, работающие с наибольшей эффективностью

и минимальным повреждением семян.

К косвенным преимуществам совмещенных посевов

можно отнести меньшее уплотнение почвы, экономию

горюче-смазочных материалов и сокращение посевных

площадей [4-6].

Цель исследования - разработка модернизированно-

го пневматического высевающего аппарата, повышаю-

щего производительность работы агрегата и качество

высева семян.

Методика. В статье рассматривается два разных

пневматических высевающих аппарата, один из ко-

торых работает на избыточном воздушном потоке,

другой - на вакууме. Анализ существующих конструк-

ций высевающих аппаратов показал, что техническое

устройство, реализующее совмещенный посев, должно

Рис.1. Схема сеялки с пневматическим высевающим

иметь две дозирующие системы, функционирующие в

аппаратом для совмещенного высева семян нескольких

определенной последовательности, и общий сошник,

культур:1 - рама сеялки; 2 - параллелограммный

обеспечивающий заделку семян на различной глубине.

механизм подвески; 3 - заслонка; 4 - цепная передача;

Исходя из этого, была создана система высева, рабо-

5 - бункер для семян с высевающим аппаратом; 6 -

прикатывающее колесо; 7 - шлейф; 8 - загортач; 9 -

тающая на избыточном давлении воздушного потока,

полозовидный сошник.

с использованием которой можно проводить одно-

временный посев двух-трех культур с размещением

но. Сошник изготовлен ступенчатым, что позволяет

семян в почве на глубину, необходимую для каждого

укладывать семена на разную глубину заделки.

вида растений. Такая конструкция была реализована в

Во время работы высевающего устройства посевной

пневматической сеялке, которую можно использовать

материал из бункера поступает в ячейки конической

для однозернового, совмещенного и гнездового посева

формы, которые вместе с заполненными семенами,

семян пропашных, бобовых и кормовых культур. Кроме

проходят зону воздушного потока, где происходит выду-

того, была модернизирована конструкция высевающего

вание всех семян за исключением одного. Высевающие

аппарата однозернового пунктирного высева семян под

диски вместе с одним оставшимся на дне конической

воздействием вакуума.

ячейки семенем смещаются к месту его сброса воз-

Основные способы посева кукурузы и ряда других

душным потоком, поступающим из патрубка 7. После

пропашных культур - пунктирный, совмещенный и

этого семена укладываются на дно борозды, открытой

гнездовой. Исходя из этого необходима разработка

трёхступенчатым полозовидным сошником.

высокоэффективной посевной техники, технические

Высевающий диск и полозовидный сошник выполне-

требования к которой могут быть сформулированы сле-

ны составными. Три составляющих высевающего диска

дующим образом: сеялка должна обеспечивать посев за-

связаны между собой прижимной втулкой, элементы

данного количества семян кукурузы на 1 га в пределах от

полозовидного сошника скреплены болтами. Составляю-

20…30 тыс. шт. в засушливых районах до 40…50 тыс. шт.

щие элементы высевающего диска и сошника равны по

в районах с более обильными осадками и 60…70 тыс. шт.

ширине и фиксируются с возможностью смещения.

на орошаемых участках; ширина междурядья долж-

При окружной скорости вращения диска исследуемо-

на составлять 70…80 см, а в засушливых районах

го пневматического высевающего аппарата избыточного

90…100 см. Она должна обеспечивать высев не только

давления менее 0,3 м/с вокруг ячейки из-за разряжения

семян кукурузы, но и ряда других возделываемых куль-

скапливается избыточное число семян. Их удаляет

тур, а также одновременный высев нескольких видов

воздушный поток поступающий из воздушнего сопла,

семян при уплотненных посевах (кукурузы с фасолью,

растекаясь по поверхности диска. Если скорость диска

кукурузы с кабачками, кукурузы с соей) и внесение

больше 0,3 м/с избыток семян не образуется, поскольку

минеральных удобрений.

Результаты и обсуждение. Для посева семян раз-

личных сельскохозяйственных культур пунктирным,

совмещенным и гнездовым способами с соблюдением

агротехнических требований была разработана кон-

струкция сеялки с пневматическими высевающими

аппаратами, действующими на основе избыточного

давлении воздушного потока (рис. 1).

Высевающий аппарат (рис. 2) для совмещенного

высева семян состоит из бункера для семян 1, вала 2,

дозатора, содержащего три элемента, выполненных в

виде высевающих дисков 3 с соединительной втулкой 4,

и ячеек 5, размещенных на торцевой поверхности.

Пневмовысевающая система сеялки состоит из

патрубков 6 и 7, один из них содержит три сопла, уста-

новленных над отверстием диска, второй - подведен к

Рис. 2. Пневматический высевающий аппарат для

высевающему диску с нижней стороны и установлен под

совмещенного высева семян нескольких культур: 1 -

углом 10…15° к горизонтальной плоскости. Высеваю-

бункер для семян; 2 - ось; 3 - составной высевающий

щее устройство по бокам прикрыто крышками 8, а снизу

диск; 4 - прижимающая втулка; 5 - ячейка высевающего

к нему прикреплен полозовидный сошник 9, состоящий

диска; 6 и 7 - патрубки; 8 - крышка высевающего

из трех частей для каждого высевающего диска отдель-

аппарата; 9 - составной сошник.

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 6

скорость воздушного потока в этом случае возрастает.

При этом семя, находящееся в сквозной конической

ячейке, не удаляется, так как оно плотно прижато к от-

верстию дна ячейки.

Для удаления семян и направления их в борозду в

нижней части высевающего диска, взамен металли-

ческого выталкивателя, применяемого в известных

устройствах, установлен патрубок, выдувающий семена

сжатым воздухом. Это способствует снижению их по-

вреждаемости и тем самым увеличивает урожайность

выращиваемых культур.

Для каждой культуры в лаборатории почвообра-

батывающих и мелиоративных машин ФНАЦ ВИМ

определена критическая скорость воздушного потока

вытекающего из патрубков 6 (см. рис. 2). Например,

для семян кукурузы она равна 18 м/с, сои - 24 м/с. При

таких величинах в почве образуется воронка глубиной

в 1…2 аксиальных размера зерновки каждой культуры.

Рис. 3. Макетный образец высевающего аппарата,

При скоростях воздушного потока выше критических

работающего на вакууме: 1 - бункер для семян; 2 - камера

значений происходит увеличение размеров воронки и

разрежения; 3 - приемная семенная камера; 4 - ось;

перемещение или попадание отдельных зерновок на от-

5 - высевающий диск; 6 - отверстие; 7 - ворошилка

косы гнезда. Это может привести к выдуванию семени

семян; 8 - вентилятор; 9 - патрубок; 10 - нагнетающий

из ячейки, что уменьшает их количество в рядке и соот-

патрубок; 11 и 12 - рукава.

ветственно в дальнейшем снижает урожайность.

Модернизированный пневматический высевающий

Скорость воздушного потока, исходящего из патрубка,

аппарат вакуумного действия (рис. 3) работает по тако-

равна поступательной скорости сеялки, но противопо-

му же принципу, что и высевающий аппарат серийно

ложна по направлению. При горизонтальной укладке

выпускаемой сеялки СУПН-8, но с существенными

семян в борозду с небольшой высоты (5…7 см) их

изменениями в конструкции пневмовысевающей систе-

отскок в момент удара о почву отсутствует, для этого

мы. Она обеспечивает принудительное выталкивание,

воздушный поток из дополнительного патрубка 3 меняет

транспортировку и укладку семян на дно борозды с по-

направления движения семян, вертикально падающих с

вышенной скоростью, что увеличивает производитель-

высоты 10…12 см, переводя его в горизонтальную пло-

ность устройства [7, 8, 9].

скость и сбивая скорость перемещения семян. Это дает

Высевающий аппарат состоит из корпуса 1, внутри

возможность сеялке с экспериментальными высеваю-

которого имеется камера разрежения 2 и приемная

щими аппартами двигатся с более высокой скоростью

семенная камера 3. На валу 4 с горизонтальной осью

при сохранении качества посева, что способствует росту

вращения размещен высевающий диск 5, на котором

производительности на 5…7 %.

выполнены отверстия 6. Кроме того, на валу 4 размеще-

Разработанный пневматический высевающий аппа-

на резиновая ворошилка 7. Вентилятор 8 патрубком 9

рат в процессе высева не повреждает семена, так как

связан с камерой разрежения 2. Нагнетающий патрубок

используется не механическая система удаления семян

10 разделен на два рукава 11 и 12. Рукав 11 сориенти-

из ячейки и направления их в борозду, как в серийной

рован по горизонтали относительно продольной оси

СУПН-8, а пневматическая. Доля пустых гнезд в бороз-

отверстия 6 в верхней части диска 5. Рукав 12 распола-

де из-за пропусков семян в процессе высева в среднем

гается вертикально в зоне сброса семян в нижней части

составляет 8,5…9,0 %, нарушение равномерности рас-

высевающего диска 5.

пределения семян в ряду - 0,7 %, а повреждение семян

Работает устройство следующим образом [10, 11,

при посеве - 0,2 %.

12]. В камере 2 при работе вентилятора 8 через патру-

Результаты исследований свидетельствуют, что вы-

бок 9 создается разрежение. В результате несколько

севающие системы вакуумного действия обеспечивают

семян прижимается к отверстию 6 в верхней половине

высевающего диска 5. Лишние семена, присосавшиеся

вокруг основного, удаляются воздушным потоком с по-

мощью рукава 11, а семя, прижатое к отверстию, вместе

с вращающимся высевающим диском перемещается в

нижнюю часть высевающего аппарата.

Воздушный поток, подводимый через рукав 12, вы-

дувает семя из отверстия 6 и сообщает ему дополнитель-

ную скорость. Это увеличивает скорость перемещения

семени, по сравнению со скоростью его свободного

падения, что позволяет увеличить угловую скорость

вращения диска 5 высевающего аппарата.

В то же время большая разница между скоростью

падающего семени и движения сеялки может привести

к нарушению схемы высева, увеличению или сокраще-

нию количества семян на одном погоном метре. Для

снижения неравномерности размещения семян в рядке

Рис. 4. Схема транспортировки семян в борозду:

под высевающим диском под углом 30⁰к горизонталь-

1 - высевающий диск; 2 - семя; 3 - дополнительный

ной плоскости, который определен экспериментальным

патрубок под высевающим диском вакуумного

путем, установлен дополнительный патрубок 3 (рис. 4).

высевающего аппарата.

Российская сельскохозяйственная наука, 2022, № 6

более высокую точность распределения семян вдоль

спечения и цифровых систем в агропромышленном

рядка, чем аппараты избыточного давления.

комплексе / Ю.Ф. Лачуга, А.Ю. Измайлов, Я.П. Ло-

Из анализа проведенных исследований по сравни-

бачевский и др. // Техника и оборудование для села.

тельной оценке разработанных конструкций высеваю-

2019. № 6(266). С.2-8.

щих устройств можно заключить, что с увеличением

2. Ким А.А., Миклашевич В.Л. Пневматический высе-

линейной скорости высевающего диска качество высева

вающий аппарат точного высева для мелкосеменных

семян аппаратом с избыточным давлением воздуха

культур // Вестник Омского государственного аграр-

ухудшается на 0,3…0,5 %. Тем не менее разработанные

ного университета. 2016. №2. С. 234-238.

конструкции высевающих аппаратов обеспечивают со-

3. Фирсов А.С., Голубев В.В. Результаты исследо-

блюдение агротехнических требований при посеве.

вания параметров и режимов работы дискового

Дозирующая система устройства, работающего на ва-

пневматического высевающего аппарата для льна

кууме, лучше адаптирована к различным геометрическим

// Агротехника и энергообеспечение. 2016. № 3.

параметрам семян и их физико-механическим свойствам.

С. 43-45.

В то же время пневматический высевающий аппарат, ра-

4. Лобачевский П.Я. Закономерности оптимальной

ботающий на избыточном давлении воздушного потока

подачи семян аппаратом точного высева // Вест-

обеспечивает высев семян пунктирным, совмещенным

ник российской сельскохозяйственной науки. 2003.

и гнездовым способами. С экономической точки зрения

№ 2. С. 20.

такие посевы выгоднее, чем одновидовые, благодаря более

5. Экономически эффективный и экологически обосно-

эффективному использованию пашни, рациональному

ванный способ уплотненных посевов сельхозкультур

распределению во времени труда рабочих, максимальному

/ Я.П. Лобачевский, Б.Х. Ахалая, О.А. Сизов и др. //

использованию возможностей комплексных сельскохо-

Сельскохозяйственные машины и технологии. 2015.

зяйственных машин. Кроме того, высевающие аппараты

№6. С.4-8.

с избыточным давлением для совмещенного высева семян

6. Экспериментальные исследования по разработ-

нескольких культур снижает экологическую нагрузку на

ке автоматизированной системы регулирования

окружающую среду и расход горюче-смазочных материа-

плотности почвы посевной машины / А.С. Дорохов,

лов благодаря сокращению числа проходов агрегата.

А.В. Сибирёв, А.Г. Аксенов и др. // Агроинженерия.

Таким образом, разработанное устройство, рабо-

2021. № 2 (102). С. 9-15.

тающее сжатым воздухом, дает возможность проводить

7. Performance comparison of residue management units

совмещенный посев семян до трех культур с точным

of no-tillage sowing systems: A review / K. Aikins,

размещением их в ряду с заданным чередованием. В

L. Diogenes, A. Troy, et al. // Engineering in Agriculture,

случае необходимости высевающее устройство легко

Environment and Food. 2019. Vol. 12. No. 2. P. 181-

перестраивается на одновидовой посев с увеличенной

190.

нормой высева.

8. Evaluationof seed dressing dust dispersion from

Удаление лишних присосавших к отверстию семян

maize sowingmachines / P. Balsari, M. Manzone,

потоком воздуха в обоих разработанных высевающих

Р. Marucco, et al. // Crop Protection. 2013. Vol. 55.

аппаратах обеспечивает более низкий уровень механи-

No. 7. P. 19-23.

ческого повреждения семян, по сравнению с существую-

9. Akhalaya B.Kh. A laboratory study of the pneumatic

щими аналогами с металлическим выталкивателем.

sowing device for dotted and combined crops // AMA,

Модернизированный высевающего аппарат для

Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin

серийной сеялки СУПН-8, благодаря повышению

America. 2019. Vol. 50. No. 1. P. 57-59.

производительности (на 5…7 %), снижению повреж-

10. Ахалая Б.Х., Шогенов Ю.Х. Влияние турбулентного

даемости семян (на 0,2 %) и степени неравномерности

воздушного потока на качество высева семян //

пунктирного высева (на 0,7 %) обеспечивает значимое

Вестник российской сельскохозяйственной науки.

повышение урожайности сельскохозяйственной куль-

2018. № 1. С. 54-57.

туры при меньших расходах семян.

11. Ахалая Б.Х. Модернизация пневматической сеялки //

Сельскохозяйственные машины и технологии. 2011.

Литература

№1. С.35-36.

1. Развитие интенсивных машинных технологий, ро-

12. Пат №126888 РФ. Пневматический высевающий

ботизированной техники, эффективного энергообе-

аппарат / Б.Х. Ахалая и др. // Бюл. 2015. №30.

Поступила в редакцию 06.07.2022

После доработки 19.08.2022

Принята к публикации 27.09.2022