Пути совершенствования конструкций зерновых сеялок для посева по стерне

В статье рассматриваются пути совершенствования конструкций зерновых сеялок, используемых для посева по стерне, применяемая при противоэрозионной технологии. Втечение последних лет в Казахском агротехническом университете им. С. Сейфуллина разрабатывается стерневая зерновая сеялка с винтовым высевающим аппаратом и сошником-распределителем, которая одновременно с посевом семян вносит минеральные удобрения. Предлагаемый агрегат снижает неравномерность высева семян и удобрений, повышает равномерность глубины заделки семян, а также уменьшает металлоемкость сеялки.

Ключевые слова:посев, зерновые культуры, посевные комплексы, посевные машины, зерновые сеялки, высевающий аппарат, сошник, неравномерность высева

В зерновой отрасли Республики Казахстан в последние годы наблюдается снижение, как валового сбора, так и качества, несмотря на увеличение посевных площадей. Сложившаяся ситуация требует принятия кардинальных мер — совершенствования структуры посевных площадей, сохранения плодородия земель, улучшения качества обработки почвы и посевного материала, внедрения прогрессивных технологий возделывания культур, применения современных сельскохозяйственных машина, использования минеральных удобрений...

Перечисленные требования, а также низкая технологическая дисциплина способствуют снижению качества зерна. Если в 1986–1991 годах среднее содержание клейковины в казахстанской пшенице доходило до 32 %, то за последние 10–12 лет данный показатель снизился до 20–23 %. Известно, что на мировом рынке хороший спрос на сорта пшеницы с высоким содержанием клейковины, а также усилилась конкуренция в сегменте среднего и низкого качества.

Северные регионы Казахстана по производству зерна занимают ведущее место в стране. Посевные площади под эти культур покрывают порядка 73 % от общего объема пашни нашей республики.

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур и получение стабильной продукции возможно только с внедрением новых научно обоснованных технологий их возделывания, использованием высокопроизводительной универсальной техники, позволяющей изменять технологические параметры в зависимости от состояния почвы и биологических особенностей возделываемой культуры. При этом, основной целью агротехнических мероприятий является создание для сохранения и повышения продуктивности почвы как важнейшего компонента экосистемы. Последнее невозможно без анализа и определения показателей, характеризующих технологические процессы посева семян и внесения минеральных удобрений.

В структуре технологии возделывания зерновых культур одним из важных этапов является посев семян. Цель — заложить основу для оптимального использования потенциальной урожайности данного сорта в конкретных почвенно-климатических условиях путем заданного и равномерного распределения числа растений на единицу площади для создания одинаковых условий развития. Достижение этой цели будет зависеть от качества семенного материала, качества созданного семенного ложа, нормы высева, времени посева, глубины заделки семян, распределения семян по площади. Выполнение этих условий должны обеспечить посевные машины.

Развитие рынка посевных машин идет в направлении повышения производительности техники, повышения качества посева и надежности технологического процесса. Создание самостоятельных универсальных сеялок и комбинированных агрегатов, а также посевных комплексов является одним из направлений совершенствования машин для посева сельскохозяйственных культур.

Посев должен обеспечивать наиболее благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего развития растений, повышая, таким образом, полевую всхожесть и урожайность. Эти условия создаются обоснованным определением сроков посева, нормы высева, площади питания растений и способом заделки семян в почву.

Применяемые сеялки и посевные комплексы в основном имеют катушечный высевающий аппарат или центральный дозатор — катушки с большими параметрами желобка и распределительную головку, распределяющую семена по сошникам с помощью воздушного потока. Катушечный аппарат имеет один недостаток — порционность высева, которая заложена в его конструкции. Это показатель особенно заметен при низкой норме высева, которая принята в зоне Северного Казахстана. Анализ существующих и применяемых посевных машин, в частности современных сеялок и посевных комплексов с центральной высевающей системой (ЦВС), показал, что в этих агрегатах в качестве основного дозатора применяются катушечно-желобчатые аппараты с увеличенными размерами. Основными недостатками таких машин являются порционность высева и высокая степень травмирования семян. Эффект порционности усиливается и при увеличении секундной производительности катушечного высевающего аппарата.

Равномерность распределения семян по площади зависит также от работы сошника. Современные дисковые и стрельчатые сошники располагают семена в рядке пунктирно. При этом площадь питания отдельного семени представляет собой сильно вытянутый, узкий прямоугольник, а идеал — круг или квадрат. В результате растения угнетают друг друга, получают неравноценное питание.

Процесс посева состоит из двух основных операций — равномерной подачи семян из семенного ящика к сошникам, а также подготовки бороздок, укладки в них семян и дальнейшей заделки влажной почвой на одинаковую глубину.

К посеву предъявляются три основных требования:

1)      высев заданного количества семян на единицу площади поля;

2)      равномерное распределение их по площади поля;

3)      заделка на определенную глубину.

Соблюдение данных агротехнических требований позволит повысить качество посева и получить высокий урожай, решив, таким образом, проблему посева зерновых культур за счет применения усовершенствованных технических средств.

В настоящее время для посева семян зернобобовых и масличных культур выпускаются сеялки с индивидуальными катушечными аппаратами и приспособлениями для послепосевного прикатывания почвы, либо без них. Совершенствование конструкции сеялок идет в следующих направлениях:

-        увеличение вместимости емкостей для семян и туков;

-        возможность высева мелкосеменных культур;

-        обеспечение раздельного подпочвенного внесения семян и туков;

-        поиск оптимальной схемы приспособления для послепосевного прикатывания;

-        возможность перевода широкозахватных агрегатов в положение для дальней транспортировки [1].

Несмотря на разнообразие применяемых посевных машин, по компоновке рабочих органов можно разделить на моноблочные, раздельно-агрегатные и секционные.

Моноблочные сеялки оборудованы общей рамой, на которой смонтированы все рабочие органы. Данная группа сеялок снабжена одним или двумя бункерами, из которых семена поступают сразу в несколько высевающих аппаратов далее по семяпроводам в сошники.

В эту группу входят сеялки производства стран СНГ — типа СЗ-3,6, СЗС-2,1, СЗС-6, СЗС-12, СЗД-2,1, СКП-2,1, СКСП-4, ЛДС-6, СТС-2,1. Из зарубежных образцов моноблочных сеялок можно выделить такие агрегаты, как AMAZONE D9–60, D9–120, GASPARDO MOD M. Эти машины, в отличие ото аналогов из ближнего зарубежья, отличает применение более современных материалов и быстрый перевод из рабочего положения в транспортное, а также высокая надежность и производительность.

В северных областях Республики Казахстан широкое применение нашли противоэрозионные сеялки типа СЗС и другие агрегаты, которые предназначены для рядового посева семян зерновых культур с одновременным перерезанием корней проросших сорняков, внесением в ряды гранулированных удобрений и прикатыванием засеянных рядков.

Недостатками сеялок этой группы являются большая материалоемкость на 1 м ширины захвата, высокая неравномерность высева при малых нормах и большое тяговое сопротивление.

Раздельно-агрегатные сеялки состоят из отдельных блоков, соединенных в единый агрегат. Такие сеялки представляют из себя бункер большой вместимости, смонтированный на тракторе или специальной тележке-блоке, а также сам посевной блок. На бункере закреплены один или два высевающих аппарата (дозатора), связанных центральными трубопроводами с одним или двумя распределителями потоков, смонтированных на раме посевного блока. Распределители соединены семяпроводами с сошниками, закрепленными на посевном блоке. Из бункера семена поступают в дозатор, а от него в центральный семяпровод, к распределителям и в сошники. По такой схеме выполнены, например, сеялки производства стран ближнего зарубежья — СЗС-8, СЗС-14, агрегат ППА-5,4, ППА-7,2, СПН-8, а также агрегаты ведущих зарубежных производителей — GASPARDO PE, VENTA TI, FLEXICOIL, JOHN DEERE 750A, RABE WERK TURBODRILL, AMAZONE Cirrus, POLYMAT W, ACCORD PNEUMATIC и др.

К недостаткам данных сеялок можно отнести высокую неравномерность высева при малой норме высева, высокую степень повреждения семян при транспортировке воздушным потоком, а также вынос влаги из почвы воздушным потоком из зоны залегания семян.

Секционные сеялки состоят из отдельных посевных секций, присоединенных к раме. Каждая секция снабжена бункером, высевающим аппаратом, механизмом привода, сошником, опорными колесами, каточками и загортачами. Раздвигая секции по раме, можно изменять ширину междурядий. Такая компоновка характерна для специальных сеялок.

Наряду с традиционными посевными машинами для отвальных фонов все большее распространение находят почвообрабатывающе-посевные агрегаты, которые используются, в основном, для высева семян зерновых и зернобобовых культур при возделывании их по «минимальной» или «нулевой» технологиям обработки почвы. Как правило, такие комплексы состоят из двух самостоятельных систем — почвообрабатывающей и высевающей. Почвообрабатывающая система является самостоятельным многофункциональным комбинированным орудием, предназначенным для мелкой обработки почвы. Высевающая система выполнена с использованием системы пневматического высева семян и туков [1].

Дальнейшее совершенствование таких комплексов ведется сейчас в следующих направлениях:

-          повышение равномерности распределения семян и туков между сошниками;

-          обеспечение заданной точности высева семян и туков по глубине;

-          увеличение вместимости емкостей для семян и туков;

-          обеспечение возможности перевода широкозахватных комплексов в положение для дальней транспортировки и обратно [1].

Независимо от типа посевных машин, общей тенденцией их совершенствования является повышение качественных показателей посева. Достигается это тщательным подбором типа и параметра рабочих органов (сошников) для каждой конкретной почвенно-климатической зоны [1].

В связи с вышеизложенным возникает необходимость разработки семя туковысевающих аппаратов и рабочих органов (сошников) для зоны Северного Казахстана, которая отличается почвенно-климатическими условиями и агротехническим требованиями производства зерна.

В течение последних лет в Казахском агротехническом университете им. С. Сейфуллина разрабатывается стерневая зерновая сеялка с винтовым высевающим аппаратом и сошником-распределителем, которая одновременно с посевом семян вносит минеральные удобрения. Предлагаемый агрегат снижает неравномерность высева семян и удобрений, повышает равномерность глубины заделки семян, а также уменьшает металлоемкость сеялки.

Разрабатываемые семятуковысевающие винтовые аппараты значительно отличаются по своим конструктивным решениям, а также по усовершенствованию технологического процесса высева и дозирования сыпучего материала. Лабораторно-полевые испытания таких машин показали, что неравномерность высева между аппаратами и общая неустойчивость высева снизилась на 15–20 %. Высевающий аппарат представляет собой многозаходную винтовую спираль, вращающуюся вобойме. Каждый высевающий аппарат может работать на три и более сошников.

Существующие сеялки укомплектованы, в основном, наральниковыми, дисковыми и лаповыми сошниками. Наральниковые и дисковые сошники требуют тщательно подготовленной почвы, поэтому не желательны для применения в зоне Северного Казахстана, где почва подвержена ветровой эрозии. Лаповые сошники, установленные на стерневых сеялках, имеют высокую неравномерность заделки семян в почву.

Для снижения неравномерности распределения семян и туков между сошниками и обеспечения заданной точности семян и туков разработан пассивный распределитель, который универсален по своему назначению, может устанавливаться в подлаповое пространство плоскорежущего ножа и лапового сошника. Лабораторные испытания данного рассеивателя показали, что равномерность распределения сыпучего материала 1,2–1,5 раза выше по сравнению с существующими рассеивателями.

Сошник представляет собой стрельчатую лапу, в подлаповом пространстве, которой установлен распределитель. Площадь питания растений из узковытянутого прямоугольника приблизится к кругу, что в итоге приведет к повышению урожайности.

По показателям неравномерности высева опытный образец сеялки превосходит серийную сеялку, неравномерность высева снизилась на 10–15 %. Объясняется это тем, что семена, двигаясь по вращающейся и вибрирующей (за счет собственных колебаний) винтовой линии спирали выравниваются и выстраиваются в ряд, что исключает хаотичность и порционность высева.

В настоящее время учеными и инженерами ведется работа по совершенствованию конструкции и технологического процесса рабочих органов сеялки, обоснованию конструктивных и технологических параметров на основе результатов лабораторных и полевых опытов в целях обеспечения качественного посева, а также рассматриваются возможности применения разработанных конструкций в посевных комплексах, где технологический процесс высева имеет свои определенные особенности.

Литература:

1.         Грибановский А. П. Проблемы, задачи и состояние развития сельскохозяйственной техники за рубежом и в Республике Казахстан // Сборник научных трудов. Материалы международной научно-практической конференции, Алматы, 2008.