СПОСОБ ПОСЕВА СЕМЯН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК A01C7/00 A01C7/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способу посева семян сельскохозяйственных культур и устройству для его осуществления.

Уровень способа посева

Известен способ посева семян, включающий поделку бороздки, укладку в нее семян, вдавливание их в дно бороздки, засыпку бороздки слоем рыхлой почвы (см. патент РФ №2483517, МПК A01C 7/20, опубл. 10.06.2013).

В качестве недостатка следует отметить, что наиболее эффективно способ выполняется на предварительно обработанной почве и при ее определенной влажности.

Известен способ посева семян, включающий образование гребнистого профиля на нетронутой почве, укладку семян, вдавливание их в вершины гребней с образованием уплотненного слоя почвы и засыпку семян тонким мульчирующим слоем почвы (см. патент РФ №2143793, МПК A01B 79/02, A01C 7/00, опубл. 10.01.2000).

Основным недостатком данного способа является то, что к вдавленным в почву и засыпанным семенам уменьшается доступ воздуха. Кроме того, при влажности почвы свыше 20%, более благоприятной для семян, заделывающие рабочие органы залипают почвой, забиваются, что нарушает технологический процесс посева.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является способ посева семян, включающий разбрасывание семян по поверхности почвы с последующей заделкой их в почву (см. Халанский В.М., Горбачев И.В. Сельскохозяйственные машины. - М.: КолосС, 2006. - С. 147).

Способ эффективный, но имеет ряд недостатков.

Во-первых, при разбрасывании семян по поверхности почвы трудно выдержать равномерность их распределения. Во-вторых, разбросанные семена заделывают в почву путем боронования или прикатывания. При бороновании не все семена заделываются в почву, причем на требуемую глубину. При прикатывании подтягивается и испаряется почвенная влага, затрудняется выход проростков на дневную поверхность. Осуществляется механическое воздействие на почву, что приводит к эрозионным процессам, забиванию и залипанию рабочих органов при повышенной влажности почвы.

Известно устройство для посева семян, включающее семяпровод, бороздоделатель с ограничителем в виде клина, причем высота клина соответствует 2 см, а ширина его верхней части больше размера высеваемых семян, при этом отношение ширины катка к его диаметру составляет не более 1:30 (см. Патент №2284094 RU, A01C 7/00, опубл. 27.09.2006).

Основным недостатком данного устройства является налипание почвы и забиваемость его при повышенной влажности почвы, наиболее благоприятной для посева.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для разбрасывания гранул туков и семян, включающее туко и семяпровод, разбрасывающий диск с желобчатыми лопастями, двигающийся с валом привода, направитель, ограничитель (см. В.М. Халанский, И.В. Горбачев. Сельскохозяйственные машины. - М.: КолосС, 2006, с. 118…119).

Недостатком данного устройства является горизонтальное расположение дисков, что не обеспечивает равномерное распределение материала по поверхности почвы.

Устройство требует дополнительных технических средств для заделки гранул или семян в почву.

Раскрытие изобретения

Повышение производительности посевного агрегата за счет роста скорости рабочего движения сеялки.

Осуществление посева семян при повышенной влажности почвы.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к высеву семян без механического воздействия на почву, при ее повышенной влажности, обеспечивающий увеличение полевой всхожести семян и рост урожайности. Улучшается равномерность распределения семян, повышается скорость рабочего движения сеялки и ее производительность.

Технический результат достигается с помощью способа подачи семян по линии рядка перпендикулярно поверхности почвы со скоростью до 60 м/с, в зависимости от ее влажности, причем заделку семян в почву ведут путем вклинивания их в нее на глубину 15…20 мм.

Технический результат достигается с помощью устройства для посева семян, включающего семяпровод, разбрасывающий диск с лопастями, с валом привода, направитель, ограничитель, при этом семяпровод соединен с ограничителем, с возможностью прикрытия своей цилиндрической частью разбрасывающего диска с установленными на нем желобчатыми лопастями, которые расположены перпендикулярно разбрасывающему диску, причем разбрасывающий диск закреплен на валу привода, при этом концевая часть ограничителя, выполненного в виде направителя, установлена под углом 5° к вертикальной плоскости, в противоположную сторону от направления движения.

На направителе расположен криволинейный наральник.

Краткое описание чертежей

В таблице 1 дан способ посева семян и устройство для его осуществления, физико-механические свойства семян. Сорт озимой пшеницы «Зустрич» (фиг. 1).

В таблице 2 - то же, зависимость лабораторной всхожести от нагрузки на семя (фиг. 2).

На фиг. 3 - то же, силограмма нагрузки на семя пшеницы до разрушения.

На фиг. 4 - то же, схема устройства для посева семян, общий вид.

На фиг. 5 - то же, схема лопастного диска, вид спереди.

На фиг. 6 - то же, схема подачи семян при посеве.

На фиг. 7 - то же, схема желобчатой лопасти, вид с торца.

Осуществление изобретения

Примеры конкретного выполнения способа посева семян и устройства для его осуществления

Пример. Определяют параметры способа посева семян.

Посев семян осуществляют без механического воздействия на почву при посеве при отсутствии сошниковой группы на сеялке. Семена подают на поверхность почвы с кинетической энергией:

$$T_c=\frac{m{V}_c^2}{2}$$ ,

где m - масса семени, кг;

V_c - скорость движения семени при полете, м/с.

Наиболее эффективно такую технологию используют при посеве семян зерновых культур, рапса, лука, моркови, свеклы, томата и др. мелкосеменных культур, глубина заделки которых не превышает 15…20 мм.

По проведенным исследованиям получены следующие показатели физико-механических свойств семян озимой пшеницы (см. табл. 1), а именно размеры семян сорта озимой пшеницы «Зустрич»: длина, ширина, толщина, масса 1000 семян и максимальная нагрузка на семя, не приводящая к снижению всхожести.

Как видно на силограмме разрушения семени (фиг. 3), отмечена точка А, где произошло нарушение целостности оболочки семени. Эта точка нами принята за предел допустимой нагрузки, она составляет 60 Н. Это проверено на опыте №1 (табл. 2). Установлено, что нарушение целостности оболочки семени или скарификация положительно повлияли на энергию прорастания и всхожесть семян. Особенно увеличилась энергия, что объясняется появившимся из-за нарушения оболочки доступом воды и воздуха к зародышу семени. Разрушение семени наступает при усилии 95…110 Н.

По агротребованиям лабораторная всхожесть семян пшеницы должна быть не менее 90%.

Определяют скорость подачи семени, обеспечивающей вклинивание, проникновение в почву на глубину до 20 мм. Заделка семян пшеницы на глубину до 20 мм увеличивает устойчивость растений к поражению грибковыми заболеваниями и гнилостными бактериями.

Исходя из заданной глубины заделки семян h, определяют необходимую скорость подачи семян:

где ρ - твердость почвы, Па;

S - площадь сечения семени, м²;

m - масса семени, кг.

Твердость почвы изменяется в зависимости от влажности почвы от 1,3 МПа до 0,4 МПа. По имеющимся данным (см. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1967. С. 703) эту зависимость можно представить в виде:

ρ=2,1-0,2(W_ф-20), МПа,

где W_ф - фактическая абсолютная влажность почвы, %.

Например: при W_ф=25%; ρ=2,1-0,2(25-20)=1,1 МПа;   при W_ф=30%; ρ=2,1-0,2(30-20)=0,1 МПа.

Тогда

Следовательно, ускоритель семян должен обеспечивать скорость подачи семян до 60 м/с.

Для определения нагрузки на семя при вклинивании его в почву проводили лабораторный опыт.

Полученные данные аппроксимированы следующим уравнением:

F_н=50-1,6W, Н.

При влажности почвы W=20% усилие вдавливания семени в почву составляет 18…20 Н, а при W=30% - 2,0…2,5 Н.

Это существенно меньше допустимой нагрузки 60 Н.

Способ посева семян осуществляют следующим образом.

Семена 9 от высевающего аппарата (не показано) подают на устройство через нижнюю часть семяпровода 6.

Данное устройство придает им скорость до 60 м/с, направляются перпендикулярно к поверхности почвы. Под действием импульсной кинетической энергии $$(\frac{m{v}^2}{2})$$ семена 9 вклиниваются в почву при помощи разбрасывающего диска 1 (фиг. 5, 6, 7) с желобчатыми лопастями 2, который соединен с валом 3 электродвигателя 4, проникая на глубину до 20 мм. На легких почвах глубина может достигать и 30 мм. Семена 9 получают объемный контакт с почвой с уплотненным дном, что обеспечивает их быстрое набухание и прорастание. Надсеменное пространство не уплотнено, что улучшает аэрацию.

Для реализации предлагаемого способа посева семян используют специальное устройство.

Оно включает разбрасывающий диск 1 (фиг. 5, 6) с желобчатыми лопастями 2. С целью повышения равномерности высева устанавливают три желобчатые лопасти 2. Лопасти 2, расположенные перпендикулярно разбрасывающему диску 1, делают желобчатыми, чтобы семена 9 перемещались в них вдоль длины. Разбрасывающий диск 1 закреплен на валу 3 электродвигателя 4. Электродвигатель 4 работает от аккумуляторной батареи напряжением 12 В (не показано). Частота вращения вала 100 с^-1. Над разбрасывающим диском 1 размещен ограничитель 5, закрывающий его своей цилиндрической частью, к центру которого прикреплена нижняя часть семяпровода 6. Передняя концевая часть ограничителя 5, выполненного в виде направителя 7, установлена под углом 5° к вертикальной плоскости, в противоположную сторону от направления движения (фиг. 6), на котором закреплен криволинейный наральник 8.

Определим параметры устройства.

Радиус разбрасывающего диска 1 определяют по формуле:

где r - радиус разбрасывающего диска, м;

n - частота вращения разбрасывающего диска, м/с.

Следовательно, диаметр разбрасывающего диска d=200 мм.

Направитель расположен под углом β к вертикальной плоскости:

где V_м - скорость рабочего движения машины (сеялки), м/с;

V_c - скорость движения семени, м/с.

При V_м=5 м/с; V_c=60 м/с:

Это обеспечивает подачу семян 9 перпендикулярно поверхности почвы.

Устройство работает следующим образом.

При работе сеялки семена 9 (фиг. 6) из семяпровода 6 поступают в полость, образованную разбрасывающим диском 1 и желобчатыми лопастями 2. При вращении разбрасывающего диска 1 семена 9 под действием силы инерции F_u= m(2πn)²·r перемещаются по желобу лопасти 2. Сойти с разбрасывающего диска 1 семена не могут, так как удерживаются ограничителем 5 до тех пор, пока не подойдут к направителю 7. С направителя 7 они слетают под углом 5° к вертикали, что обеспечивает им перпендикулярный вход в почву. На направителе 7 закреплен криволинейный наральник 8, который убирает с линии рядка попадающие комки почвы. Желательно посев проводить при повышенной влажности почвы.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными решениями имеет следующие преимущества:

- обеспечивается высев семян при повышенной влажности почвы, что улучшает всхожесть, рост и развитие растений;

- не оказывается механическое воздействие на почву, что позволяет существенно увеличить скорость рабочего движения сеялки, а следовательно, и производительность;

- повышается равномерность распределения семян в почве.

Способ заключается в том, что разбрасывание семян осуществляют подачей их по линии рядка перпендикулярно поверхности почвы со скоростью до 60 м/с в зависимости от ее влажности. Заделку семян в почву ведут путем вклинивания в нее на глубину 15…20 мм. Для осуществления способа посева семян используют устройство, включающее семяпровод, соединенный с ограничителем с возможностью прикрытия своей цилиндрической частью разбрасывающего диска с установленными на нем желобчатыми лопастями. Последние расположены перпендикулярно разбрасывающему диску, закрепленному на валу привода. Концевая часть ограничителя выполнена в виде направителя, установленного под углом 5° к вертикальной плоскости в противоположную сторону от направления движения. На направителе расположен криволинейный наральник. Изобретение позволит обеспечить высев семян без механического воздействия на почву при повышенной ее влажности, повышение равномерности распределения семян при увеличенной скорости рабочего движения сеялки, что обеспечивает увеличение полевой всхожести семян и рост урожайности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ посева семян, включающий разбрасывание семян и их заделку в почву, отличающийся тем, что разбрасывание осуществляют подачей семян по линии рядка перпендикулярно поверхности почвы со скоростью до 60 м/с, в зависимости от ее влажности, причем заделку семян в почву ведут путем вклинивания их в нее на глубину 15…20 мм.

2. Устройство посева семян, включающее семяпровод, разбрасывающий диск с лопастями, с валом привода, направитель, ограничитель, отличающееся тем, что семяпровод соединен с ограничителем с возможностью прикрытия своей цилиндрической частью разбрасывающего диска, с установленными на нем желобчатыми лопастями, которые расположены перпендикулярно разбрасывающему диску, причем разбрасывающий диск закреплен на валу привода, а концевая часть ограничителя, выполненного в виде направителя, установлена под углом 5° к вертикальной плоскости в противоположную сторону от направления движения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что на направителе расположен криволинейный наральник.