Dobór parametrów procesu siewu w aspekcie głębokości pracy redlic

• Autorzy: Kogut Z.

Warianty tytułu

EN

Selection of the parameters for drill-seeder coulter system in aspect of coulters' working depth

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opracowano oryginalną metodę doboru parametrów konstrukcyjno-eksploatacyjnych procesu redlicowej techniki siewu, minimalizującego nierównomierność głębokości pracy redlic. Uzyskano ją w oparciu o zdefiniowane kryteria doboru w aspekcie jakości głębokości pracy redlic, wiążące głębokość chwilową i jej zmienność (rozrzut w stosunku do głębokości zadanej przez użytkownika) z parametrami eksploatacyjnymi i konstrukcyjnymi siewników uniwersalnych. W wyniku analizy teoretycznej procesu redlicowej techniki siewu sformułowano zależności między głębokością (chwilową i zadaną) pracy redlic a parametrami tego procesu, opracowując w tym celu analityczne modele matematyczne siły nacisku redlic i składowych oporu ich pracy. Uwzględniono wybrane, najistotniejsze w praktyce, rozwiązania układów redlicowych: typy i kształt redlic oraz układy ich zawieszenia. Opracowane modele zweryfikowano pozytywnie dostępnymi metodami (symulacyjnie i empirycznie). Dynamiczny (w czasie trwania procesu siewu) charakter głębokości uzyskano w wyniku równowagi momentu zagłębiającego redlice z ich momentem wypychającym z gleby, wykorzystując równocześnie ogólnie znane zasady teorii mechanizmów i mechaniki gleby. Z teorii mechanizmów zastosowano głównie kinematykę i dynamikę odniesioną do układu redlicowego (tj. redlic i układu ich zawieszenia), natomiast z mechaniki gleby teorię jej skrawania trójściennym klinem wykorzystującą wersory chwilowej prędkości podczas ruchu redlicy w glebie do określenia kierunku i zwrotu sił oporu. Warunkiem pozytywnego efektu jest równoczesne stosowanie tych teorii. Na podstawie opracowanych analitycznych modeli matematycznych siły nacisku redlic i składowych oporu ich pracy zdefiniowano zbiór parametrów procesu redlicowej techniki siewu, wpływających na głębokość pracy redlic i jej nierównomierność, z uwzględnieniem typu i kształtu redlic oraz systemu układu ich zawieszenia. Zaprezentowano przykłady wykorzystania opracowanych modeli matematycznych do symulacji komputerowej, analizującej przebieg procesu siewu w aspekcie jakości głębokości pracy redlic. Przedstawiono przykładowy dobór parametrów procesu redlicowej techniki siewu, ilustrując go wynikami oceny wpływu na głębokość pracy redlic i jej nierównomierność: parametrów eksploatacji, systemu układu zawieszenia oraz typu i kształtu redlic. Opracowana metoda doboru pozwala określać zarówno optymalne warunki wykorzystania siewników w procesie siewu jak też uzasadniać nowe rozwiązania konstrukcyjne układów redlicowych, bez potrzeby prowadzenia długotrwałych i kosztownych badań empirycznych.

EN

An original method was elaborated to select the construction and operation parameters of the coulter seeding technique, minimizing the non-uniformity of coulter working depth. It was obtained on the basis of defined selection criteria in aspect of the quality of coulter working depth, joining the momentary depth and its variability (dispersion in relation to the depth adjusted by the user) with operation and constructional parameters of the universal drill-seeders. As a result of theoretical analysis of the coulter seeding technique process, the relationships were formulated between the coulter working depth (momentary and adjusted by the user) and the parameters of this process; for such purpose the analytical mathematical models of the coulters' pressure force and the components of their working resistance were developed. Selected, most important in practice, coulter system solutions were considered: the types and shape of coulters and their mounting systems. Developed models were positively verified with the use of available methods (empirically and by simulation). Dynamic (during seeding process) character of the depth, was obtained as a result of balance between the coulters' penetrating moment and the moment pushing them out of soil, using simultaneously the general rules of machines' theory and soil mechanics. From the theory of machines, the kinematics and dynamics were mainly applied with reference to the coulter system (ie. the coulters and their mounting system), whereas from the soil mechanics - the theory of soil cutting with a trihedral wedge, using the versors of momentary speed during coulter motion in the soil to determine the direction and sense of resistance forces. Concurrent application of both these theories is a condition of getting positive effects. On the basis of mathematical models elaborated to analyse the coulters' pressure force and their working resistance components, the set of parameters was defined for the process of coulter seeding technique, affecting the coulter working depth and its non-uniformity, taking into account the type and shape of coulters as well as their mounting system. Paper gave the examples of using developed mathematical models to computer simulation, analysing the course of seeding process in aspect of coulter working depth quality. Exemplary selection of coulter seeding technique parameters was presented with its illustration by evaluation results concerning the coulter working depth and its non-uniformity, as affected by factors such as: operation parameters, mounting system, type and shape of the coulters. Elaborated selection method enables both, to determine the optimum conditions of drill-see der usage in seeding process as well as to motivate the new construction solutions for coulter systems, without the necessity of conducting long-lasting and expensive empirical investigations.

Słowa kluczowe

PL

siew; technika redlicowa; głębokość; symulacja komputerowa

EN

seeding; coulter seeding technique; depth; computer simulation

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Inżynieria Rolnicza
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 12, nr 3(101)
• Strony: 6--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 83 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kogut Z.

• Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa w Warszawie, Ośrodek Kłudzienko

Bibliografia

• Bernacki H., Haman J., Kanafojski Cz. 1967. Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych, t. 1. PWRiL, Warszawa.
• Boli E., Isensee E. 1988. Zur Steuerung der Saattiefe bei Getreide. Landtechnik Jg 43, 5: 216-217.
• Brzozowski J., Brzozowska I., Skrodzki M. 1997. Skutki różnej techniki siewu i sposobu przykrycia nasion bobiku. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 446: 187-191.
• Buliński J. 2006. Problemy ugniatania gleb uprawnych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 508: 11-20.
• Buzenkov G.M., Nabatjan M.P., Pologich D.W. 1975. Wybór metoda issledowania mechanizmov navieski i zagłublenia sosznikov. Mechaniz. Elektrif. Sel'.Choz., 3: 52-54.
• Chaudhuri D. 2001. Performance evaluation of various types of furrow openers on seed drills - a review. J. Agric. Engng Res. 79(2): 125-137.
• Choudhary M.A., Yu Gao Pei, Baker C.J. 1985. Seed placement effects on seedling establishment in direct drilled fields. Soil and Tillage Research, 6(1): 79-83.
• Chłopecki K. 1980. Wpływ wilgotności gleby i głębokości siewu na wschody, wzrost, rozwój i strukturę plonu odmian pszenicy jarej. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Rozprawa habilitacyjna nr 151.
• Cochran B.J., Porterfield J.G, Batchelder D.G. 1974. Vertical forces on furrow openers and depth control devices. Trans. ASAE: 443-446.
• Darmora D.P., Pandey K.P. 1995. Evaluation of performance of furrow openers of combined seed and fertiliser drills. Soil and Tillage Research, 34(1): 127-139.
• Findeisen W., Szymanowski J., Wierzbicki A. 1980. Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, ss.: 43-68.
• Fordoński G., Rutkowski M. 1988. Wpływ nawożenia NPK, gęstości i głębokości siewu na plon i wartość pastewną bobiku. Acta Academiae Agriculturae ac Technicae Olstenensis. Agricultura, 45:135-146.
• Gebresenbet G., Jönsson H. 1992. Performances of seed drill coulters in relation to speed, depth and rake angles. J. Agric. Engng Res. 52: 121-145.
• Grabiński J. 1995. Wpływ głębokości i gęstości siewu oraz nawożenia azotem na rozwój i plonowanie pszenżyta ozimego. Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Praca doktorska R(327).
• Heege H. J. 1981. Zur Frage der Sätechnik für Getreide. Landtechnik, 2: 66-69.
• Heege H. J. 1993. Seeding methods performance for cereals, rape and beans. Trans. ASAE, Vol. 36(3): 653-661.
• Heege H.J., VoBhenrich H.H. 1985. Säverfahren für Getreide und Raps. Landtechnik Jg 40, 2: 77-80.
• Heege H.J., VoBhenrich H.H. 1987. Sämaschinen mit Volumendosierung des Saatgutes. Landtechnik Jg 42, 6: 250-255.
• Janiak K., Fordoński G. 1993. Plonowanie nowych genotypów bobiku w zależności od techniki siewu i sposobu pielęgnacji. Biul. Nauk. ART w Olsztynie, 12(1): 175-181.
• Jurga J. 1995. Ocena jakości pracy zespołów redlicowych przeznaczonych do siewu bezpośredniego na glebie średniozwięzłej. Siew bezpośredni w teorii i praktyce. Konferencja Szczecin-Barzkowice 12.06, ss. 159-167.
• Kalk W.D., Herzog R., Lange D., Bernard Ch. 1992. Drillschare für Böden mit eingemischten Pflanzenresten. Landtechnik Jg 47, 9: 438-442.
• Kamiński E., Cigarev A.V. 2006. Identifikacija neodnorodnych sred na osnove neurosetevogo modelirovanija. Teoreticeskaja i prikładnaja mechanika, 21: 47-59.
• Kanafojski Cz. 1977. Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych, t. 1, cz. 3. PWRJL, wyd. II, Warszawa.
• Kogut Z. 1994. Wpływ warunków eksploatacyjnych na głębokość siewu nasion wybranymi rozwiązaniami mechanizmów redlicznych siewników. Sprawozdanie IBMER, symb. dok. XIII/397.
• Kogut Z. 1998a. Ocena typów zespołów wysiewających jako podstawa doboru siewników uniwersalnych do różnych warunków eksploatacyjnych. Prace Naukowo-Badawcze IBMER, 2: 5-58.
• Kogut Z. 1998b. Wskaźniki jakości wysiewu w ocenie pracy siewników rzędowych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 3: 29-41.
• Kogut Z. 1998c. Metoda pomiarów głębokości pracy redlic siewników rzędowych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 4: 23-38.
• Kogut Z. 1999a. Głębokość pracy redlic siewników uniwersalnych w aspekcie zmiennych warunków eksploatacyjnych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 3: 5-12.
• Kogut Z. 1999b. Badania stanowiskowe siły nacisku redlić siewników uniwersalnych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 4: 5-12.
• Kogut Z. 2000. Przegląd mechanizmów redlicznych stosowanych w siewnikach uniwersalnych. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 2: 8-13.
• Kogut Z. 2002a. Mikrodynamometr do pomiarów składowych trójosiowych oporu pracy redlić. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 486: 349-35 8.
• Kogut Z. 2003a. Ilość wysiewu nasion siewnikiem uniwersalnym w aspekcie zmiennych warunków eksploatacyjnych. Problemy Inżynierii Rolniczej, 4: 25-34.
• Kogut Z. 2003b. Badania i ocena technologii siewu w mulcz. Cz. II - Ocena porównawcza jakości pracy siewników stosowanych do siewu w mulcz. Sprawozdanie z badań IBMER, symbol dok. XIII/411.
• Kogut Z. 2004a. Analiza stanu i perspektywy rozwoju techniki i technologii siewu roślin uprawowych. Sprawozdanie IBMER, symbol dok. XIII/412.
• Kogut Z. 2004b. Optymalna synteza mechanizmu zabezpieczającego przed przeciążeniem narzędzie uprawowe na przykładzie wybranego bezpiecznika płużnego cz.II: minimalizacja kryterium optymalizacji Acta Scientiarum Polonorum - Technica Agraria, 3(1-2): 25-37.
• Kogut Z., Pintara Cz. 2002b. Metoda oceny zwięzłości gleby w warstwie siewnej. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 486: 359-365.
• Kordas L., Majchrowski P. 2001. Wpływ uprawy pożniwnej w systemie siewu bezpośredniego buraka cukrowego na wskaźniki struktury gleby średniej. Folia Univ. Agric. Stetin. 221 Agricultura 88: 103-110.
• Krall J., Dubbs A., Larsen W. 1979. No till drills for recropping. In: Bulletin nr 76, Montana Agricultural Station, Montana, USA.
• Krysicki W., Bartos J. i in. 1986. Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach. Cz. 2 - statystyka matematyczna. PWN, Warszawa.
• Kuczewski J. 1975. Badanie procesu przecinania gleby przez kroje. Maszyny i Ciągniki Rolnicze, 2-3:4-11.
• Kuczewski J. 1978. Elementy teorii i obliczeń maszyn do uprawy i pielęgnacji roślin. Skrypty Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego Akademii Rolniczej, Warszawa.
• Kushwaha R.L., Foster R.K. 1993. Field evaluation of grain drill furrow openers under conservation and conventional tillage systems. Canadian Journal of Agricultural Engineering, 35(4):253-260.
• Linke C. 1998. Direktsaat - eine Bestandsaufnahme unter besonderer Berücksichtigung technischer, agronomischer und ökonomischer Aspekte. Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors. Hohenheim, 5-482.
• Lipiński A. 1993. Aspekty praktyczne rozproszonego siewu nasion zbóż. Zeszyty Naukowe AR w Szczecinie, Rolnictwo LVI - seria techniczna, 159: 254-257.
• Malinović N. 1981. Prilog teoretskoj analizi rada setvenih organa. Savremena poljoprivredna technika, 3(7): 103-110.
• Mazurek J. 1992. Technologia uprawy pszenżyta ozimego. Zalecenia agrotechniczne. Tom I, Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach: 139-150.
• Metzner C. 1982. Effects of crop residues in the seedbed on seeding techniques for grain (in German). Ph.D. thesis, University of Bonn, Germany.
• Molin J.P., Bashford L.L. 1996. Penetration forces at different soil conditions for punches used on punch planters. Trans. ASAE, Vol. 39(2): 423-429.
• Morrison J.E., Gerik T.J. 1985. Planter depth-control. Part I and part II. Trans. ASAE, Vol. 28(5): 1415-1418 and 28(6): 1744-1748.
• Mrówka M. 1988. Wpływ wielkości ziarna i głębokości siewu na dynamikę wschodów i początkowy wzrost pszenicy ozimej, żyta i owsa. Zeszyty Naukowe AR Wrocław, Rolnictwo XLVII, 165: 151-157.
• Muśnicki Cz. 1989. Charakterystyka botaniczno-rolnicza rzepaku ozimego i jego plonowanie w zmiennych warunkach siedliskowo-agrotechnicznych. Wydawnictwo Akademii Rolniczej, Roczniki AR, Rozprawy Naukowe, z. 191, Poznań.
• Nabatjan M.P., Połogich D.W. 1982. Analiz mechanizma navieski sosznikov kombinirovannych sejałok. 5:38-41.
• Oehring J. 1988. Drilltechnik 88. Agrar. Tech. Landmasch. - Markt, Jg 67,2: 17-19.
• Osiński Z., Wróbel J. 1982. Teoria konstrukcji maszyn. Podstawy konstrukcji maszyn. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, ss: 141-142.
• Włodek S., Kukuła S., Pabin J., Biskupski A., Kaus A. 1998. Zmiany gęstości, zwięzłości i wilgotności gleby powodowane różnymi sposobami uprawy roli. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, z. 460, ss. 413-420.
• Pawlik A. 2000. Spadek oporu pługa na skutek zmniejszenia sił tarcia między jego elementami roboczymi a glebą. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 8: 4-6, 10.
• Perumpral J.V. 1987. Cone penetrometer applications - a review. Trans. ASAE, Vol. 30(4): 939-944.
• Piotrowska E., Klonowski J. 1996. Badania modelowe wąskich narzędzi do uprawy głębokiej. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 12: 9-12.
• Polit R. 1981. Wpływ wysokości zamocowania redlić siewników do nasion na wartość siły oporu. Maszyny i Ciągniki Rolnicze, 2: 3-4.
• Połogich D.W. 1977. Obosnowanie parametrov mechanizma navieski i zaglublienja sosznikov. Mechaniz. Elektrif. Sel.’Choz., 3: 16-18.
• Połogich D.W. 1990. Wektornyj metod optimizacii parametrov mechanizma navieski i zaglublienja sosznikov. Tech. Sel.’Choz., 3: 33-35.
• Przybył J. 2002. Technika wprowadzania uproszczeń w uprawie roli. Atr Express, 13: 8-10.
• Roszkowski A., Kogut Z. 2001. Technika rolnicza XXI wieku - cz.VII. Siew nasion. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 11:2-5.
• Rybakov W.N. 1972. Wlijanie usłovij raboty i parametrov mechanizma prisoedinenja na ustojcziwost głubiny choda sosznikov siejalki. Trakt. Sel'chozmas., 11: 23-24.
• Rybakov W.N. 1976. Klassifikacija mechanizmow prisoedinenija sosznika. Trakt. Sel’chozmas., 5: 24-26.
• Sineokov G.N. 1949. Flat disks. Disk Working Tools of Soil-Working Machines: 18-36, Mashgiz Publishing House, Moscow.
• Solie J.B., Solomon S.G., Self K.P., Peeper T.F., Koscelny J.A. 1991. Reduced row spacing for improved wheat yields in weed-free and weed-infested fields. Trans. ASAE, Vol. 34(4): 1654-1660.
• Stankowski S. 1992. Wpływ głębokości siewu na wielkość i strukturę plonu pszenżyta jarego na glebie lekkiej. Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin, 181/182: 107-117.
• Svensson J. E. T. 1994. Effects of constructional and operational variables on the mean mass flow of particulate fertilizer using a studded roller feeder. J. Agric. Engng Res. 59: 221-230.
• Sztylfus G.J., Iwanow J.W. 1983. Metod energeticzeskoj ocenki sosznikov. Mechaniz. Elektrif. Sel’.Choz., 6: 47-48.
• Tice E.M., Hendrick J.G. 1991. Disc coulter forces: evaluation of mathematical models. Trans. ASAE, Vol. 34(6): 2291-2298.
• Tice E.M., Hendrick J.G. 1992. Disc coulter operating characteristics. Trans. ASAE, Vol. 35(1): 3-10.
• Viselga G., Kamiński J. 2006. Analysis of soil compaction at potato cultivation. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 508: 203-208.
• Walczyk J. 1987. Analiza pracy zespołów wysiewających i redlić siewników do siewu punktowego. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie. Rozprawa habilitacyjna nr 113.
• Weber R. 2000. Efektywność siewu bezpośredniego w warunkach dużych ilości pozostałości pożniwnych. Postępy Nauk Rolniczych, 1: 57-69.
• Weber R. 2002. Wpływ uprawy zachowawczej na ochronę środowiska. Postępy Nauk Rolniczych, 1: 57-67.
• Wilkins D.E., Muilenburg G.A., Allmaras R.R., Johnson C.E. 1983. Grain-Drill Opener Effects on Wheat Emergence. Trans. ASAE: 651-660.
• Worona M., Worona B. 1987. Przemieszczanie gleby i jej opory przy pracy narzędzi o powierzchni roboczej wklęsłej. Maszyny i Ciągniki Rolnicze, 7: 7-9.
• Zimny L. 1999. Uprawa konserwująca. Postępy Nauk Rolniczych, 5: 41-52.
• Norma ASAE Standards S313.2. 1994. Soil cone penetrometer.
• Norma ISO 7256/2, 1984. Sowing equipment - Test methods - Seed drills for sowing in lines.
• Norma Polska PN-84/R-55050. 1984. Maszyny Rolnicze - Metody badań siewników polowych rzędowych i rzutowych.
• System Maszyn Rolniczych. 1988. Część 4: Uprawa roli; część 7: Produkcja ziarna i nasion - Karty wymagań narzędzi do uprawy przedsiewnej oraz siewników, Instytut Budownictwa Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, wydanie VII Warszawa.