Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Вестник аграрной науки Дона
Статья научная
В отечественном сельхозмашиностроении наблюдается низкий уровень применения программных продуктов для управления жизненным циклом изделий - PLM (Product lifecycle management). Это замечание справедливо к этапу эксплуатации сельскохозяйственной техники и особенно к её техническому обслуживанию (ТО). Эксплуатационная документация отечественных тракторов, комбайнов и сельскохозяйственных машин поставляется потребителям в твёрдой копии вместе с машиной. Технические регламенты на проведение ТО размещаются также на сайтах фирм-производителей, при этом в них доминирует текстовое представление информации, сопровождаемое графическими изображениями, отсутствует 3D-визуализация операций, а весь информационный контент технологии ТО не имеет общей ссылочной целостности. Это не позволяет планировать ресурсы сервисных баз эксплуатирующих предприятий и приводит к потерям времени исполнителей работ на поиск информации относительно содержания ТО, очерёдности операций, необходимого оборудования и инструментов, а также сведений по охране труда и экологии. В данной статье рассмотрены применяемые технологические документы, исследования по информационной поддержке сервисных работ. Установлена необходимость создания программного обеспечения (ПО) для автоматизированной разработки технологической документации по ТО машин. Авторы предлагают методический подход к созданию автоматизированного рабочего места (АРМ) инженера, занимающегося разработкой технологических документов для процессов ТО сельскохозяйственной техники. В качестве основных документов рассматриваются маршрутно-технологический график вида ТО и операционная карта отдельной операции ТО. Кроме технологической информации в эти документы предлагается включать информацию по охране труда и экологии. Разработана концептуальная модель данных информационной системы АРМ инженера-технолога, предлагаются решения автоматизации поиска и визуализации справочно-технологической информации. Целевыми пользователями автоматизированной системы могут являться ИТР фирменных сервисных центров изготовителей машин и дилерских предприятий, а также ИТР ремонтно-технических предприятий и эксплуатирующих технику организаций - сельскохозяйственных предприятий и машинно-технологических станций.
Бесплатно
Анализ применения беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве
Статья научная
В статье рассмотрены виды беспилотных летательных аппаратов и возможность применения в сельском хозяйстве, проведен анализ их отличительных конструктивных особенностей. Описаны преимущества и недостатки. Осуществлена попытка классифицировать производственные процессы, которые выполняются с помощью беспилотных летательных аппаратов при производстве продукции растениеводства и животноводства. Выполнен анализ технологических операций, в которых использование беспилотников позволяет аграриям существенно повысить эффективность производства сельскохозяйственной продукции. Рассмотрена возможность использования беспилотных летательных аппаратов для совместной работы машинно-тракторных агрегатов и сельскохозяйственных машин с целью повышения их эффективности и повышения производительности труда при выполнении технологических операций, таких как вспашка, культивация, дискование, посев и прикатывание и т.п. Описан один из видов основной обработки почвы и проанализированы исследования в области влияния влажности на удельное сопротивление почвы и тяговое усилие при вспашке. Также выполнен анализ влияния влажности почвы на удельный расход топлива. Приведены расчетные зависимости, доказывающие, что агрофизические условия поверхностного слоя почвы влияют на энергетические затраты при выполнении механизированных работ машинно-тракторным агрегатом при глубокой обработке почвы. Установлено, что повышение эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата за счет снижения энергетических затрат в процессе выполнения сельскохозяйственных работ по основной обработке почвы обеспечивается при влажности почвы в диапазоне 15-23%. Мониторинг агрофизических условий поверхностного слоя почвы в части определения её влажности предложено проводить с помощью беспилотных летательных аппаратов. Обозначены возможные факторы, сдерживающие их использование для повышения эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов.
Бесплатно
Статья научная
Для любого колёсного мобильного энергетического средства сельскохозяйственного назначения получение требуемых тяговых показателей, плавности его хода, уровня уплотнения почвы и характеристик траекторного движения зависит от свойств оболочки пневматической шины движителей. Обоснование внутренних параметров пневматического движителя невозможно без комплекса теоретических и экспериментальных исследований, опирающихся на математическое моделирование процессов в движителе и последующие натурные испытания. В соответствии с этим целью исследований является обоснование параметров внутреннего строения шин движителей мобильных энергетических средств класса тяги 1,4 методом физического подобия. При обосновании параметров внутреннего строения шин, предназначенных для мобильных энергетических средств класса тяги 1,4, при исследовании был принят теоретико-экспериментальный метод. Определено, что для шин типоразмера 18,4R-38 число слоёв брекера и каркаса должно быть равно четырём и трём соответственно, углы наклона нитей в брекере и каркасе - 70° и 5° соответственно. Доказано, что для достижения максимальных показателей функционирования машинно-тракторного агрегата на базе мобильного энергетического средства класса тяги 1,4 необходимо, чтобы шины движителей имели нормальную жёсткость 278 кН/м, тангенциальную жёсткость - 323 кН∙м/рад. Такие упругие свойства имеет экспериментальная шина модели VL-32. При установке на ведущие мосты мобильного энергетического средства класса тяги 1,4 шин модели VL-32 наблюдаются максимальные значения спектральных плотностей крутящего момента на ведущей оси движителя, частоты вращения коленвала двигателя, вертикальных ускорений заднего моста ниже соответственно на 26,9%, 28,0% и 23,8% по сравнению с шиной серийного исполнения модели 206Б. С увеличением жёсткостей исследуемых шин типоразмера 18,4R-38 максимальные значения спектральных плотностей тех же параметров имеют место при более высокой частоте, что препятствует возникновению резонансных частот исследуемых параметров при движении машинно-тракторного агрегата.
Бесплатно
Аэромобильные устройства в технологиях пастбищного животноводства
Статья научная
Для отрасли пастбищного, стойлово-пастбищного (лагерного) животноводства характерно непосредственное взаимодействие с самоорганизующимися мобильными объектами природного происхождения - животными, перемещающимися по территории обитания или пастбищ. Реализуемые здесь различные по характеру, месту и времени выполнения технологические процессы требуют оперативной адаптации к постоянно меняющимся условиям, оценки состояния животных, управления их характеристиками. Для систем содержания животных, независимо от внутриотраслевой специализации и специфики завершения производственных стадий, весьма важна проблема дистанционного обнаружения и контроля перемещения животного, оценки и контроля его поведения, диагностирования состояния, лечения и т.п. Выполнение некоторых технологических операций и воздействий может являться причиной стресса, испуга, непредсказуемых реакций и поведения животных. Представляют интерес детальная проработка таких операций, специальная настройка и доводка устройств их выполнения. В большинстве случаев задачи технологий управления стадом эффективно решает группа роботов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и вспомогательное оборудование, дислоцируемые в зоне пастбища. В статье рассмотрены специфичные агротехнологические операции пастбищного и отгонного животноводства на больших территориях. К таким операциям следует отнести наблюдение за поведением животных в стаде, обездвиживание, диагностирование здоровья, лечение животных и т.п. При мониторинге территории выпаса система сетецентрического управления БПЛА формирует актуальную карту контролируемой местности, распознаёт вид животного, оценивает его биометрические характеристики, вычисляет координаты заболевших особей. При необходимости конкретизируют процедуру лечения и с помощью БПЛА реализуют её. Рассмотренные методологические и алгоритмические особенности выполнения операций могут быть использованы в других технологических процессах животноводства.
Бесплатно
Влияние влагозащитной обработки насыщенных водой семян на рост и развитие ячменя
Статья научная
В настоящей работе в посевах ячменя использован предложенный нами способ предпосевной подготовки семян к посеву, основными операциями в котором являются насыщение их влагой, наружная сушка увлажнённых семян и последующее покрытие их влагозащитной микроплёнкой. В качестве контроля использована известная технология посева его без предварительного увлажнения. Учитывая, что посев и возделывание зерновых культур в последнее время сопровождаются жаркой, сухой погодой из-за резкого изменения климата во многих регионах страны, активизированы поиски методов и приемов повышения урожайности и улучшения качества продукции сельскохозяйственных культур, к которым относится и обильное увлажнение или технология предпосевной активации семян (праймирование). Основным недостатком их является потеря значительной части влаги из семени после посева в иссушённую почву. Установлена возможность устранения его использованием предложенного способа обработки семян ячменя перед посевом, существенного повышения показателей всхожести и дальнейшего развития растений после посева в почву с недостаточным увлажнением. Дан анализ основных фаз роста и развития ячменя: всходов, кущения, выхода в трубку, колошения, цветения, налива и созревания. Наблюдения проведены в течение всего вегетационного периода, особое внимание уделено наиболее значимым фазам онтогенеза. Показано, что в варианте с обработкой семян ярового ячменя насыщением водой растения были более высокими, но устойчивыми к полеганию. Масса корневой системы растений опытного участка была на 50% выше, чем на контроле. Наибольшее количество продуктивных стеблей на 1 м2 (854 шт./м2) и продуктивная кустистость (2,8) были установлены в варианте с предпосевным насыщением семян водой и дальнейшим нанесением на них защитного покрытия, что свидетельствует о большой отзывчивости ярового ячменя на такую обработку.
Бесплатно
Статья научная
Послеуборочная обработка является обязательным приёмом при заготовке семян зерновых культур. От своевременности и качества очистки зависят сохранность зерна и сроки его последующего хранения. На эффективность работы воздушно-решетных сепараторов влияет компоновка решетных станов. С целью определения наиболее рациональной схемы размещения решетных полотен были исследованы три различных варианта их установки. В схемах № 1 и № 3 в верхнем ярусе размещали разделительные и колосовые решета. В нижнем ярусе в первом случае были смонтированы два подсевных решетных полотна. В третьем варианте внизу устанавливали два сортировальных решета, причем между ярусами размещали скатную поверхность, которая имела уклон в противоположную сторону относительно направления движения зернового вороха. В схеме № 2 в верхнем ярусе были установлены сортировальное и колосовое решётные полотна, при этом внизу были последовательно смонтированы подсевное и сортировальное решета. Исследуемые схемы используют при предварительной, первичной и вторичной очистке зернового материала. В результате экспериментальных исследований установили влияние различных компоновок решетного стана на качественные показатели зернового вороха озимой пшеницы. Наилучшие результаты зафиксированы при работе экспериментальной установки по третьей схеме. Так, данная компоновка обеспечивала необходимые требования к семенной очистке при подаче до 0,38 кг/(с·м), товарной - при подаче от 0,38 до 1,05 кг/(с·м) и предварительной - при подаче от 1,05 кг/(с·м) до 3,94 кг/(с·м). При этом масса 1000 зерен составила 39,29 г при производительности 2 т/ч, что выше, чем при использовании схем № 1 и № 2. Следовательно, в воздушно-решетных сепараторах наиболее перспективно в верхнем ярусе устанавливать разделительные и колосовые решета, затем монтировать скатную поверхность в противоположном направлении относительно движения вороха, а внизу следует размещать два сортировальных решета, что позволит получить более качественное зерно.
Бесплатно
Влияние муфты вала отбора мощности на нагруженность трансмиссии агрегата
Статья научная
В настоящее время происходит дальнейший рост энергонасыщенности сельскохозяйственных тракторов и повышение их общего КПД (коэффициента полезного действия). Для улучшения эффективности работ тракторов при использовании их в составе сельскохозяйственных агрегатов, выполняющих технологические операции с активными рабочими органами машин, например, при обработке почвы роторными плугами или при выполнении уборочных и других видов работ, широко используют системы отбора мощности. Для подобных машин часть мощности двигателя трактора отбирается и передается на привод активных рабочих органов через ВОМ (вал отбора мощности): механизм трансмиссии, с помощью которого происходит отбор крутящего момента от силового агрегата для дальнейшей его передачи на привод внешних устройств агрегируемой машины. По принципу действия ВОМ делят на независимые, зависимые и синхронные, а также он может устанавливаться на тракторе сзади, спереди или сбоку. Их основное функциональное назначение - это снижение величины реализуемого через ведущие колеса крутящего момента и, как следствие, уменьшение буксования и улучшение качества выполнения технологических процессов. В статье рассмотрен динамический процесс работы гидроуправляемой фрикционной муфты, определяющей динамику нарастания нагруженности крутящего момента на хвостовике ВОМ. Даны оценочные величины динамических процессов, возникающих при разгоне агрегата с приводом активных рабочих органов. Проведены испытания процесса включения фрикционной муфты ВОМ серийным и экспериментальным кранами управления в двух режимах «Резкий» и «Эксплуатационный». Исследована нагруженность трансмиссии фрикционной муфты с гидравлическим приводом сельскохозяйственных агрегатов с активными рабочими органами. Приведены показатели разгона рабочих органов кормоуборочного КПКУ-75 и картофелеуборочного ККД-3 комбайнов. По полученным результатам исследования даны рекомендации.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются вопросы выбора расстояния между стойками комбинированного сельскохозяйственного орудия, а именно между плоскорезной лапой и щелерезом, а также влияние данного выбора на конечную величину тягового сопротивления, что отражается и на технико-экономическом состоянии обработки почвы. Причиной интереса к поставленному вопросу является усиление эрозионных процессов на территории РФ и, в частности, Ставропольского края, как ветрового, так и водного характера, причем нередки их совместные проявления на участках поля. Для противостояния данным процессам рекомендуется применять комбинированные орудия безотвального рыхления почв с оставлением пожнивных остатков, одним из примеров которых являются культиваторы плоскорезно-щелевательного типа. Приведены теоретическое обоснование схемы расстановки рабочих органов на раме комбинированного орудия и расчет расстояния L между стойками рабочих органов, показано изменение L при расчете в зависимости от глубины щелевания а2, угла постановки ко дну борозды α0, длины ld и ширины Bd долота щелереза. Проведен полевой эксперимент на территории ООО «КХ «Русь-1» Будённовского района Ставропольского края с 21 по 24 ноября 2022 года, который подтвердил теоретические выкладки и показал взаимосвязь длины L между стойками плоскореза и глубокорыхлителем, и изменением тягового сопротивления. Обработанные данные говорят о том, что существует Lmin, при котором происходит уменьшение тягового сопротивления на 15% и более. Причем при слишком большой длине сельскохозяйственного орудия происходит ухудшение навесоспособности агрегата и агротехнических показателей, что существенно влияет на технико-экономические показатели безотвального рыхления.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена использованию насекомых, а именно висцелярной части личинок черной львинки, источника ценного кормового белка при кормопроизводстве. Цель данного исследования - изучить влияние температуры сушки на реологические (структурно-механические) свойства мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens). При анализе литературных данных был проведен обзор различных источников кормового белка: соевого шрота, подсолнечного шрота, рыбной муки и муки из личинок черной львинки. Проведены экспериментальные исследования с целью изучения изменения структурно-механических свойств висцелярной биомассы личинок при диапазоне температур от 40 °С до 100 °С. При проведении экспериментальных исследований были использованы адаптированные методы ГОСТа. Пи определении реологических параметров были использованы стандартные методики проведения эксперимента с помощью вискозиметра. Результаты работы можно описать так: изменение вязкости биомассы происходило в диапазоне от 25 МПа·с до 5 МПа·с. При этом происходит переход из коагуляционной системы в конденсационную при температуре от 60 °С. Дополнительные исследования также показали, что при увеличении температуры сушки более 100 °С происходит ускоренное разрушение мышечной ткани, что может привести к изменению вкусовых и текстурных характеристик продукта. Полученные результаты можно использовать при производстве кормов и разработке нового оборудования кормопроизводства. Таким образом, изучение влияния температуры инфракрасной сушки на реологические свойства мышечной части личинок черной львинки (Hermetia illucens) является важным шагом в разработке эффективных методов сушки пищевых продуктов. Эти результаты могут быть использованы для улучшения качества продуктов, а также для оптимизации технологических процессов сушки и измельчения в кормовую муку.
Бесплатно
Статья научная
Повышение показателей эффективности функционирования любого машинно-тракторного агрегата зависит во многом от его рабочей скорости и ширины захвата, что предполагает использование при агрегатировании мобильных энергетических средств, имеющих высокие тягово-энергетические показатели при наименьшем уровне динамических процессов в звеньях машинно-тракторного агрегата. Для колёсного мобильного энергосредства достижение высоких тягово-энергетических показателей определяется свойствами шин ведущих колёс. Цель исследований: определение энергетических и динамических показателей культиваторного агрегата на базе колёсного мобильного энергосредства класса тяги 1,4 при комплектации его ведущих колёс шинами типоразмера 18,4R-38 различных производителей. В результате полевых испытаний культиваторных агрегатов на базе колёсного мобильного энергосредства класса тяги 1,4 установлено, что при комплектации движителей трактора шинами модели VL-32 (при внутришинном давлении 0,11 МПа) были получены по сравнению с шинами TM300S и 206Б на 1,50% и 3,30% большая загрузка силовой установки, увеличение на 2,65% и 8,30% производительности агрегата при меньшем на 2,7% и 6,8% расходе топлива на обработку одного гектара соответственно. При снижении давления в шине модели VL-32 до 0,08 МПа, что не рекомендуется заводами-изготовителями для других моделей, агрегат показал ещё более высокие тягово-энергетические показатели. Проведённый статистический анализ полученных данных полевых испытаний культиваторного агрегата показал, что при установке на движители трактора класса тяги 1,4 шин модели VL-32 технологический процесс сплошной культивации выполнялся с самым малым размахом колебаний исследуемых параметров. При внутришинном давлении в шинах VL-32 величиной 0,08 МПа динамические нагрузки в звеньях МТА снижаются, что влияет на качество производства работ, а уменьшение вертикальных и горизонтальных ускорений остова трактора будет способствовать улучшению условий работы операторов.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является разработка научного подхода к выбору основных (значимых) факторов, характеризующих исследуемый процесс в случае отсутствия теоретического описания этого рассматриваемого процесса или при неполном представлении о количестве и степени влияния на него предполагаемых факторов, выраженного в виде функционала. В основе подхода - использование психологического эксперимента (метод экспертных оценок). В результате анализа применения математической теории планирования многофакторного эксперимента установили, что количество основных факторов после экспертной оценки специалистами при исследовании многих процессов, как правило, определяют априорно, что может привести к ошибкам и неучету ряда важных параметров и режимов исследуемой предметной области. Для решения задачи использовали структурирование статистического массива идентификаторов (факторов), при этом получили диаграмму интегральной функции накопленных частот значения ранговой оценки каждого фактора по их общей совокупности, что отражает рост изменения факторов с ростом их количества. Это позволило с процедурой в два этапа в сравнении с гипотетическим (средним) темпом формирования статистического массива ранговой оценки факторов выделить на примере опубликованных данных психологического эксперимента при исследовании влияния 27 факторов на энергоемкость процесса измельчения листостебельной массы на три зоны: существенных (основных), малосущественных и несущественных факторов. В количественном выражении этот ряд соответственно составил 13, 6, и 7, в то время как в первоисточнике число основных факторов априорно составило 9, а окончательно оставили 8. Результаты работы можно диверсифицировать при проведении исследований в любой отрасли знаний, где в той или иной мере используют элементы математической теории планирования многофакторного эксперимента.
Бесплатно
Выбор транспортирующего устройства для подачи семян на предпосевную обработку
Статья научная
Совершенствование технологии предпосевной обработки семян является одним из приоритетных направлений развития растениеводческой отрасли сельскохозяйственного производства России. Модернизация существующих машин и разработка новых технических устройств, снижающих или полностью исключающих повреждение семян в процессе подготовки к посеву, является актуальной научной проблемой. В Азово-Черноморском инженерном институте продолжается научно-исследовательская работа в направлении создания модульного мобильного комплекса техники, защищающего семена от травмирования в процессе подготовки к посеву. Очередным этапом исследований в этом направлении является разработка транспортирующего устройства для подачи семян из места хранения в протравочную машину на обработку химическими или биологическими препаратами. У производителей сельскохозяйственной продукции наибольшей популярностью пользуются ленточные, винтовые (шнековые), пластинчатые, ковшовые, скребковые, пневматические и гидравлические конвейеры. Анализ результатов исследований ученых и сведений, полученных от производителей сельскохозяйственных культур, показывает, что наиболее травмоопасными для семенного материала являются винтовые и ковшовые рабочие органы транспортирующих устройств. Опасность повреждения семян заключается в значительном снижении их способности к дальнейшему росту и развитию, что является причиной будущих потерь урожая. В результате выполненного патентного поиска были выбраны конструкции, наиболее близкие по техническим особенностям, и определен аналог будущего загрузочно-транспортирующего устройства с ударопоглощающими элементами с изменяемым углом наклона. В качестве материала для изготовления таких элементов транспортера-загрузчика принято решение использовать полипропилен, как наиболее подходящий по своим антифрикционным свойствам материал. Сформулированы требования к разрабатываемому техническому устройству для загрузки и транспортирования семенного материала из бурта в смеситель-инкрустатор.
Бесплатно
Защита сельскохозяйственных культур от сорняков и вредителей в краевой области поля
Статья научная
В системе интегрированной защиты растений возделываемых сельскохозяйственных культур от сорняков и вредителей важная роль принадлежит химическому способу опрыскивания краевой области поля, обрамленной защитной лесополосой. Предложено использовать техническое средство с устройством, включающим осевой вентилятор с гидроприводом, оборудованным коническим соплом, на образующей которого размещены щелевые распылители жидкости, полидисперсность которой в массовом отношении с создаваемым воздушным потоком струи, исключая коагуляцию капель, распространяется в форме воздушно-капельной системы к сорной растительности и вредителям. Цель исследования - анализ технических средств химзащиты растений и разработка её способа, совмещающего воздействие крупных капель пестицидов на сорняки, а мелких - на вредителей краевой области поля. Исследование проводилось с применением методики оценки дисперсности капель на предметных карточках, располагаемых в области их осаждения из полидисперсной струи на поверхности почвы и на возвышениях по направлению ее распространения к лесополосе. Анализ полученных данных по целевым осаждениям капель показывает, что в основе исследований должно быть рассмотрение подачи капель распыляемой жидкости в воздушный поток струи с сохранением их первоначальных размеров, что определяет их целевое осаждение на объектах обработки. Такие условия выполняются при определенных массовых соотношениях расхода жидкости и воздуха при применении щелевых распылителей различного типа с различными давлениями жидкости. Количество капель в зависимости от давления жидкости и применяемого распылителя различно, что и определяет рациональное их использование в технологии применения краевой обработки поля. Технические средства: авиация, генераторы аэрозоля и вентиляторы ограничены в универсальном использовании высокопроизводительных, ресурсосберегающих и экологических современных технологий защиты растений. Не соблюдается главный критерий при применении химического метода, заключающийся в одновременном выполнении агротехнических требований.
Бесплатно
Имитационное моделирование процесса очистки в зерноочистительной машине горизонтального типа ВСГ-1
Статья научная
Представлены результаты имитационного моделирования зерноочистительной машины горизонтального типа ВСГ-1, зависимости распределения скорости воздушного потока и динамического давления относительно геометрических размеров поверхностей входа и выхода, определены граничные условия, а также представлено выражение движения частицы результирующей силы. Аналитические исследования показывают, что когда скорость движения частицы близка к скорости воздушного потока, её траектория постепенно снижается. Но по мере того, как скорость движения частицы становится выше скорости воздушного потока, её траектория начинает меняться, и она движется по нисходящей траектории к горизонтальной части аспирационного канала. Это происходит, даже если скорость подачи частиц увеличивается. Зависимость скорости воздушного потока от геометрических размеров воздушной зерноочистительной машины может быть описана законом сохранения энергии. Так, при движении воздуха через узкий канал (воздушный поток) происходит ускорение скорости в соответствии с уравнением Бернулли. Согласно этому закону, скорость потока воздуха обратно пропорциональна квадрату площади поперечного сечения канала. Также скорость потока воздуха напрямую пропорциональна разности давлений, то есть, если разность давлений уменьшается, то скорость потока воздуха увеличивается. Скорость воздушного потока на входе канала исследуемой машины горизонтального типа ВСГ-1 составляет 10 м/с, а на выходе аспирационного канала (область очистки) - 8 м/с, при этом динамическое давление на выходе аспирационного канала относительно центра входа имеет максимальное значение 50 Па, а на входе по всей поверхности - 63 Па, что обеспечивает подъёмную силу лёгких примесей.
Бесплатно
Статья научная
Приоритетным направлением развития агропромышленного комплекса является создание нового и усовершенствование существующего технологического оборудования и технологий биоконверсии. Отделение выращенной биомассы от сопутствующих материалов является одной из основных технологических операций получения готового продукта. Поэтому разработка сепаратора продуктов биоконверсии является актуальной задачей. Одним из перспективных направлений повышения эффективности центробежных сепараторов является поведение дисперсного потока. Поведение дисперсного потока в сепараторах определяется множеством конструктивных и технологических параметров, таких как траектория движения частицы жидкости, осевая мгновенная скорость частицы жидкости в рабочей камере, радиальная мгновенная скорость частицы жидкости в рабочей камере, тангенциальная мгновенная скорость частицы жидкости в рабочей камере. В работе исследовано следующее: кинематика потока частиц твёрдой фракции технологического материала в центробежном сепараторе при тангенциальном расположении входного патрубка; влияние массовой производительности на качество работы сепаратора продуктов биоконверсии. При физико-математическом описании гидродинамики потока в качестве модели технологического материала была применена лагранжева модель Discrete Phase Model (модель дискретной фазы DPM) с использованием математической модели на основе системы уравнений Навье-Стокса, осредненной по Рейнольдсу. В процессе исследования кинематики потока использовался пакет универсальной программной системы метода конечно-элементного анализа ANSYS Fluent. Получены траектории движения и изолинии осевой, радиальной и тангенциальной составляющих скоростей потока частиц твёрдой фракции технологического материала центробежного сепаратора продуктов биоконверсии при разной массовой производительности центробежного сепаратора. Обоснован выбор величины массовой производительности центробежного сепаратора для заданных условий исследования.
Бесплатно
Исследование параметров внутренней среды автономной теплицы в осенне-зимний период
Статья научная
Теплицы 5-го поколения представляют собой современный автоматизированный комплекс, который обеспечивает поддержание в них оптимального микроклимата в любое время года. Цель исследования заключается в определении средних значений основных микроклиматических показателей автономной теплицы с обогревом почвы солнечной энергией, обеспечивающей круглогодичное производство овощной продукции и снижение потребления электроэнергии на функционирование энергетического оборудования. В статье приведена методика проведения экспериментальных исследований по определению температурного режима и влажности в теплице, функционирующей в осенне-зимний период автономно, без подключения к сетевым энергетическим ресурсам в южной зоне Ростовской области. Представлены результаты термометрии внутренней среды теплицы с октября 2020 года по март 2021 года, а также влажности внутри сооружения закрытого грунта в данный период. Построены графики изменения физических факторов внутренней среды автономной теплицы в сравнении с климатическими условиями в данной зоне. Определено, что средняя температура воздуха в теплице в течение ноября-января 2020-2021 годов составляет утром 10 ºС, а вечером - 15 ºС. Средняя влажность в автономной теплице в течение светового дня колеблется в незначительных пределах и составляет 70-75% с небольшими отклонениями в дни с высокой температурой окружающего воздуха. Полученные результаты показали, что температурные и влажностные показатели в автономной теплице, снабженной обогревом почвенного массива солнечной энергией, соответствуют нормальному росту и развитию растений в осенне-зимний период. Исследования показали, что использование обогрева почвы солнечной энергией закрытого пространства позволяет снизить затраты на электроснабжение энергетического оборудования тепличного хозяйства и выращивать овощную продукцию круглогодично с минимальной себестоимостью.
Бесплатно
Статья научная
Катушечные высевающие аппараты являются важным инструментом в сельском хозяйстве. Они позволяют точно контролировать норму высева семян. В аппаратах с активным рабочим слоем трение между семенами способствует дополнительному истечению семян, что помогает сгладить пульсацию. Точная регулировка нормы высева и сглаживания пульсации способствует активному росту растений и повышению их урожайности. В предлагаемой работе в качестве объекта исследования рассматривается посев семян зерновых культур с использованием катушечной высевающей машины. В качестве предмета исследования рассмотрены зависимости равномерности распределения семян по длине борозды от неравномерности удельного рабочего объема катушки, частоты вращения нагнетателя пневматической сеялки и нормы высева. Целью работы является повышение равномерности распределения площади питания, приходящейся на каждое растение, при обычном способе посева озимой пшеницы. В статье представлены результаты экспериментов, позволяющие найти зависимости между удельным объёмом катушки, нормой высева, урожайностью и неравномерностью сева. Так, наибольшую значимость на урожайность оказывает фактор нормы высева. Построенная регрессионная модель имеет коэффициент детерминации 0,59. Таким образом, полученную модель, которая на 59% предсказывает результат, можно использовать на практике. При помощи байесовских сетей найдены наилучшие показатели факторов, при которых достигается наибольшая урожайность. В частности, урожайность на уровне 65-75 кг/га с вероятностью 75% может быть достигнута при использовании ячеисто-сотовой формы катушки и норме высева 225 кг/га. При этом желобковая форма катушки данный диапазон урожайности обеспечит на 50%.
Бесплатно
Статья научная
Увеличение объемов производства зерна кукурузы требует совершенствования механизированных технологий для отечественной системы семеноводства, обеспечивающих высокую культуру производства. Это достигается путем применения контейнерного способа перемещения початков, их сушки малыми объемами в защитных вентилируемых контейнерах и поэтапного обмолота многоканальными комплектами технических средств, оснащенных адаптивными рабочими органами, способными дифференцировать интенсивность силового воздействия на зерно. В Российской Федерации кукурузу возделывают в 27 регионах, здесь должны эффективно работать отечественные семенные заводы, способные за один сезон перерабатывать не менее 5500 тонн початков российской селекции. В этом случае полностью исчезает потребность в семенах без закупок из-за рубежа. Семенные заводы необходимо укомплектовать восьмимодульными сушилками початков в контейнерах, где каждый модуль должен вмещать не менее 64 контейнеров по 300-350 кг початков в каждом. Конструкция контейнеров должна позволять их легко перемещать в пределах технологических линий посредством малогабаритных транспортно-погрузочных средств. Обмолот початков с забором из контейнеров необходимо проводить трехканальными комплектами технических средств поэтапного обмолота при интенсивности входного потока до 22 контейнеров в час и пропускной способности каждого канала не менее 10 контейнеров в час, при этом вероятность того, что все три канала недогружены или перегружены, будет менее 10%, длина очереди из контейнеров не превысит 3 штук, а вероятность отказа системы в приеме контейнеров на обработку будет не более 6%. В результате будет обеспечена непрерывная работа применяемого оборудования, исключено смешивание гибридных линий и сведено к минимуму количество макро- и микроповреждений зерна.
Бесплатно
Исследование холодильной установки коровьего молока для условий горных пастбищ Северного Кавказа
Статья научная
В статье рассматривается вопрос охлаждения коровьего молока в условиях горных пастбищ Северного Кавказа. Способ охлаждения основан на использовании в процессе охлаждения в качестве рабочей жидкости воды горной реки, прилегающей к пастбищному угодью животноводческого центра. Разработана охлаждающая установка, входящая в технологическое оборудование доильного центра для горных пастбищ. Проведена оптимизация основных параметров охладительной установки молока в лабораторных и производственных условиях. Подобрано оборудование для проведения лабораторного эксперимента с имитацией рабочей жидкости - вода горной реки. Выявлено, что на конечную температуру молока влияют следующие параметры: скорость охлаждающей воды Vов; отношение диаметра к длине цистерны холодильной установки Кс=D/L и продолжительность охлаждения молока Tом. Для проведения многофакторных экспериментов составлена матрица трехуровневого плана Бокса-Бенкина. Для определения оптимальных конструктивных параметров и режимов работы холодильной установки, создающей необходимую температуру молока, осуществлен многофакторный эксперимент. Апробирование воспроизводимости эксперимента проверено критерием Кохрена. Анализ результатов проведенного многофакторного эксперимента выявил следующее: минимальная величина критерия оптимизации - температура охлаждённого молока 5 °С - достигается определенными значениями варьируемых факторов: скорости охлаждающей воды VОВ = 0,48 м/с; отношения диаметра к длине резервуара КС=0,5; продолжительности охлаждения молока TОМ = 1214 с. Подсчеты процесса охлаждения свежевыдоенного молока до температуры длительного хранения удовлетворяют общим требованиям хранения питьевого высокосортного молока. Изготовленный опытный образец холодильной установки молока с применением энергии горной реки успешно эксплуатировался на горном пастбище Зольского района Кабардино-Балкарской Республики.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен анализ динамики и тенденций развития процессов деградации земельных ресурсов Республики Калмыкия. Приведены аналитические данные использования земель и определены риски экологической безопасности. Особое внимание уделено зоне экологической катастрофы - Черным землям. Определены деструктивные факторы, оказывающие негативное влияние на состояние земельных ресурсов, степень антропогенного воздействия на сельскохозяйственные угодья данного региона. Исследованы причины возникновения деструктивных процессов и сокращения продуктивных угодий. Эмпирической базой исследования явились данные государственной статистики, материалов почвенных и геоботанических обследований, экспертные оценки и др. Проведенный анализ развития процессов деградации земель республики позволил сделать вывод о необходимости рационального природопользования и применения эколого-реабилитационных технологий в целях нейтрализации деструктивных процессов при использовании земельных ресурсов в Республике Калмыкия. Приведены данные по использованию пахотных и кормовых угодий. Выявлено, что посевные площади Калмыкии уменьшились с 726,6 тыс. га в 1990 году до 297,8 тыс. га в 2020 году и составляют около 36,0%. Высказано предположение о возможности применения эколого-реабилитационных технологий для предупреждения развития деструктивных процессов при использовании земель сельскохозяйственного назначения. Обоснована необходимость проведения комплексных мер по рациональному использованию природных ресурсов региона и применения эколого-реабилитационных технологий, включающих агротехнические, гидротехнические и биологические технологии восстановления утраченных свойств земельных ресурсов. Представлена классификация эколого-реабилитационных технологий. Подробно освещены основные направления реабилитации сельскохозяйственных угодий Калмыкии, в частности стабилизация агроландшафта и ресурсосберагающие технологии. Выполнено обоснование необходимости применения механизированных эколого-реабилитационных технологий и технических средств для восстановления деградированных почв Калмыкии, обеспечивающих повышение плодородия почвы и увеличение количества пахотных угодий.
Бесплатно
