Качество посева семян лука ячеисто-дисковым высевающим аппаратом с цилиндрами на упругодеформируемом кольце зависит от множества факторов. В связи с этим лабораторные исследования проводились с применением методики планирования многофакторного эксперимента согласно ОСТ 70.5.1-82[5].
При проведении опытов были выбраны 2 типа цилиндров упругодеформируемого кольца: пустотелые цилиндры и сплошные цилиндры. Для нахождения интервалов оптимальных значений конструктивных параметров ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндром на упругодеформируемом кольце использовали установку, изображенную на рис. 1 и 2.
Для определения качественных показателей работы ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце были проведены экспериментальные исследования, в результате которых выявлены конструктивно-режимные параметры и установлены их значения [3].
Анализ работы ячеисто-дискового высевающего аппарата с цилиндрами на упругодеформируемом кольце в технологическом процессе показал, что наибольшее влияние на равномерность распределения семян лука в рядке оказывают: окружная скорость высевающего диска, жесткость цилиндров упругодеформируемого кольца и скорость ролика.
После обработки результатов эксперимента на ПЭВМ с использованием прикладной программы «Exel 7.0» и «Statistika Version 6.0» получили адекватную математическую модель второго порядка, описывающую зависимость 
.
Уравнение регрессии в закодированном виде запишется как
(1)
Рис. 1. Схема почвенного канала с экспериментальной установкой: 1 – полистпаст; 2, 5 – редуктор; 3,7 – цепная передача; 4, 6 – электродвигатель; 8 – приводная тележка; 9 – навеска; 10 – посевная секция; 11 – липкая лента; 12 – гибкий трос; 13 – пульт управления; 14 – экспериментальный высевающий аппарат; 15 – сошник
Рис. 2. Почвенный канал с экспериментальной установкой
После канонического преобразования и определения вида поверхности отклика проводили ее анализ с помощью двухмерных сечений поверхности отклика [4,6].
Для этого, придавая различные значения критерию оптимизации в каноническом уравнении, строили серию кривых равного выхода (изолиний) в области допустимых значений варьирования независимых переменных.
После обработки результатов многофакторного эксперимента на ПЭВМ получили адекватную математическую модель второго порядка в раскодированном виде:
(2)
Для получения двухмерного сечения поверхности отклика, характеризующего показатель равномерности распределения семян в зависимости от окружной скорости высевающего диска (X1) и жёсткости цилиндров упругодеформируемого кольца (X3), описывается уравнением, которое определяется из уравнения (2) при X2 = 0, после чего получим уравнение (3):
. (3)
Построили двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость равномерности распределения семян в рядке от окружной скорости высевающего диска и жесткости цилиндров упругодеформируемого кольца [1].
Результаты расчета представлены на рис. 3.
Риc. 3. Двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость равномерности распределения семян от окружной скорости высевающего диска (Vд) и жесткости цилиндров упругодеформируемого кольца, с
Из рис. 3 видно, что равномерность распределения семян составляет 84 % при нахождении оптимальных значений рассматриваемых факторов окружной скорости высевающего диска и жесткости цилиндров упругодеформируемого кольца в пределах Vд = 0,25...0,28 м/с, c = 1,3...1,7 н/м.
Двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее показатель равномерности распределения семян в зависимости от жесткости цилиндров упругодеформируемого кольца (Х3) и скорости ролика (Х2), описывается уравнением, которое определяется из выражения (2) при Х1 = 0, после чего получим уравнение (4)
. (4)
Анализируя рис. 4, видим, что равномерность распределения семян составляет 84 % при нахождении оптимальных значений рассматриваемых факторов жесткости цилиндров упругодеформируемого кольца и скорости ролика c = 1,3...1,7 н/м, Vр = 2...4,5 м/с.
Для получения двухмерного сечения поверхности отклика, характеризующего равномерность распределения семян в зависимости от окружной скорости высевающего диска (Х1) и скорости ролика (Х2), в уравнение (2) подставляли значение Х3 = 0, в результате получим уравнение (5):
. (5)
Анализируя рис. 4, видим, что равномерность распределения семян составляет 84 % при нахождении оптимальных значений рассматриваемых факторов окружной скорости высевающего диска и скорости ролика в пределах Vс = 0,25...0,33 м/с м/с, Vр = 3,1...4,1 м/с.
При использовании уравнения (2) в инженерных расчетах удобнее представить его в раскодированном виде [2].
Рис. 4. Двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость равномерности распределения семян от жесткости цилиндров упругодеформируемого кольца (с) и скорости ролика (Vр)
Переход от кодированных (х1, х2, х3) значений к натуральным (α, β, h) значениям факторов осуществляли в соответствии с условиями эксперимента по формуле (1).
Оптимальные значения параметров в раскодированном значениях представлены в таблице.
Рис. 5. Двухмерное сечение поверхности отклика, характеризующее зависимость равномерности распределения семян от окружной скорости высевающего диска (Vд) и скорости ролика (Vр)
Оптимальные значения исследуемых факторов
|
№ п/п |
Исследуемые факторы |
Оптимальные значения факторов |
|
В раскодированном виде |
||
|
1 |
Окружная скорость высевающего диска, м/с |
0,3 |
|
2 |
Жесткость цилиндров упругодеформируемого кольца, Н/м |
1,7 |
|
3 |
Скорость ролика, м/с |
3,5 |
Лабораторные исследования позволили определить оптимальную конструкцию ячеисто-дискового высевающего аппарата с упругодеформируемым кольцом, обеспечивающую максимально возможную равномерность распределения семян лука в рядке. Выбран оптимальный тип цилиндра упругодеформируемого кольца. На основе анализа уравнения регрессии второго порядка, получаемого при реализации трехфакторного эксперимента униформротатабельного плана, определены интервалы оптимальных значений конструктивных и режимных параметров ячеисто-дискового высевающего аппарата с упругодеформируемым кольцом: окружная скорость высевающего диска, 0,3 м/с, жесткость цилиндра упругодеформируемого кольца, 1,7 Н/м, скорость ролика, 3,5 м/с, при этом равномерность распределения семян лука в рядке составит 84 %.
Рецензенты:
Уханов А.П., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», г. Пенза;
Кухарев О.Н., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», г. Пенза.
Работа поступила в редакцию 01.08.2013.