Исследование кинематических пapaметров модуля-приставки для предпосевной обработки семян

Abstract

Масштабное использование биопрепаратов для предпосевной обработки семян зачастую сдерживается отсутствием технических решений, обеспечивающих минимальный временной интервал между обработкой и посевом, что критично для эффективности живых микроорганизмов. Цель исследования — разработка и обоснование математической модели для расчета секундного расхода рабочей жидкости в модуле-приставке, интегрируемой в посевной агрегат ,с учетом его кинематических параметров. Исследования проводились в 2024—2025 rr.в Казанском ГАУ аналитическим методом. В основу модели положен кинематический анализ работы высевающего аппарата с учетом производительности агрегата, частоты вращения катушки (n), коэффициента буксования (г= 0,03—0,1) и конструктивных параметров. Выведено итоговое уравнение для определения секундной подачи вводимого биопрепарата. Расчеты выполнены для диапазона скоростей 5—20 км/ч и норм высева 100, 200 и 300 кг/га. В результате установлено, что секундный расход препарата изменяется от 0,0023 л/с(приV =5 км/ч,Q = 100 кг/га) до 0,028 л/с (при V=20 км/ч, Q=300 кг/га). На основе регрессионного анализа расчетных данных в Microsoft Excel получены уравнения прямых с коэффициентом детерминации R* = 1,0, что подтверждает детерминированную точность модели. Для нормы высева 100 кг/га зависимость описывается уравнением q,= 0,0023V — 6xІ0—^,= для 200 кг/га — q, = 0,0047V — 5x10—', для 300 кг/га — q, = 0,0071V — 0,0002. Разработанная методика позволяет точно дозировать биопрепарат в реальном времени по сигналу датчика скорости, обеспечивая равномерность обработки и экономию вносимого препарата до 25—30 %. Выведенные уравнения являются готовым алгоритмом для программирования системы автоматического регулирования производительности насоса-дозатора. Результаты работы создают основу для проектирования интеллектуальных посевных комплексов и могут быть использованы в сельскохозяйственном машиностроении при разработке и модернизации оборудования для предпосевной обработки семян.

The large-scale use of biological preparations for pre-sowing seed treatment is often hindered by the lack of technical solutions that ensureа minimum time interval between treatment and sowing, which is critical for the effectiveness of living microorganisms. The purpose ofthe study is to develop and substantiateа mathematical model forcalculating the weight flow rate of an operating fluid in an attachment module integrated intoа seed unit, taking into account its kinematic parameters. The research was conducted in 2024-2025 atthe Kazan State Agrarian University using the analytical method. The model is based onа kinematic analysis of the seeding machine, taking into account the unit performance, the speed ofrotation of the spool (л), the slip coefficient (г = 0.03—0.1) and the design parameters. The final equation for determining the weight flow rate of the injected biological preparations is derived. The calculations were performed forа speed range of 5-20 km/h and seeding rates of 100, 200 and 300 kg/ha. As а result, it has been found that the weight flow rate of the preparation varies from 0.0023 I/s (atV =5 km/h,Q = 100 kg/ha) to 0.028 I/s (atV = 20 km/h,Q = 300 kg/ha). Based on theregression analysis of the calculated data in Microsoft Excel, straight line equations withа coefficient of determinationR2 = 1.0 areobtained, which confirms the deterministic accuracy of the model. Forа seeding rate of 100 kg/ha, the dependence is described by the equation q, = 0,0023V — 6xI0-", for 200 kg/ha — q,= 0,0047V— 5x10-', for300 kg/ha— q,= 0,0071V— 0,0002. The developed technique makes it possible toaccurately dose thebiological preparation in real time according to the signal of the speed sensor, ensuring uniformity of processing and saving in the applied preparation up to 25-30%. The derived equations areа ready-made algorithm forprogramming theautomatic control system ofthemetering pump. The results ofthe studyform thebasis fordesigning intelligent sowing complexes and can be used in agricultural engineering in the development and modernization ofequipment forpre-sowing seed treatment.