Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Вестник аграрной науки Дона
Статья научная
Дается краткий анализ технологических требований к процессу автопоения в разрезе структурного состава сельскохозяйственной птицы. Особое внимание уделяется процессу автопоения уток. Кратко рассматривается структура технологических операций и особенности взаимосвязи птицы со средствами автопоения. Анализируются конструктивные решения средств автопоения на уровне патентных разработок, а также разработок, рекомендуемых к производству, выпускаемых промышленностью и эксплуатируемых на птицеводческих предприятиях. Обосновываются их достоинства и недостатки. Приведены патентные разработки зарубежных стран и разработки в пределах нашей страны с раскрытием их недостатков как в технологическом аспекте, так и в конструктивных решениях. По результатам анализа данных постановочных исследований процесса отбора воды сельскохозяйственной птицей (в частности, курами, индейками, утками) из средств автопоения и анализа известных технико-технологических решений средств автопоения сельскохозяйственной птицы разработана и представлена схема классификации средств автопоения сельскохозяйственной птицы. По классификационной схеме дается краткое пояснение. Для раскрытия особенностей технологического процесса автопоения (отбора воды утками) в статье приводятся предварительные результаты исследований: по разовому циклу отбора воды утками из автопоилки, длительности контакта птицы с автопоилкой (постоянство цикла; прерывание с последующим повтором отбора воды) и по взаимосвязи птицы с корпусом поилки, его базовыми элементами; по кратности циклов автопоения (многократное; с признаками случайности операции по количеству раз; по приоритетности отбора воды относительно другого субъекта; в зависимости от фактора комплектования птицы; по количественному, возрастному, половому составу обслуживаемого поголовья). На основании этого и выявленных недостатков в технологических и конструктивных решениях известных средств автопоения сельскохозяйственной птицы предлагается новое технико-технологическое решение групповой автопоилки (с приоритетом для уток). По представленным материалам сформулированы выводы.
Бесплатно
Статистическое моделирование процесса потребления воды животными
Статья научная
Определение суточного расхода воды на животноводческой ферме и построение графиков суточного водопотребления является сложным, трудоёмким и требующим длительных наблюдений процессом. Для сокращения затрат времени на проведение наблюдений за процессом потребления воды животными на ферме КРС и обработку опытных данных нами предлагается использовать метод статистического моделирования с использованием ЭВМ. Моделирование производится с использованием случайных величин, которые учитывают такие параметры, как физиологическое состояние животных, продуктивность, рацион кормления, температура потребляемой воды, метеорологические условия. Процесс потребления воды животными и соответственно их взаимодействие с автопоилками системы автопоения следует отнести к системам массового обслуживания. В соответствии с этим будем считать, что животные, находящиеся в коровнике и являющиеся основными потребителями воды, служат источниками заявок на обслуживание. Потребление воды животными характеризует собой определённую последовательность заявок на обслуживание, формируемую случайным образом, и образует входящий поток требований. В процессе моделирования потребление воды животными задается распределением времени обслуживания поступивших заявок, а также числом одновременно обслуживаемых животных и количеством мест обслуживания, а обслуженные заявки образуют выходящий поток. Оценка качества обслуживания животных производилась на основании следующих показателей: распределение количества одновременно пьющих животных и распределение длительности потребления воды животными. В процессе моделирования были приняты следующие состояния рассматриваемой системы: животное испытывает потребность в воде, частично или полностью утоляет жажду. При разработке модели учитывались следующие требования: животное не может начать потребление воды из автопоилки раньше момента времени, относительно которого отсчитываются все последующие события; животное, полностью использовавшее моделируемое время водопотребления, считается полностью обслуженным и покидает систему автопоения. В результате моделирования процесса водопотребления были установлены интенсивность и продолжительность потребления воды животными, а также количество одновременно обслуживаемых животных.
Бесплатно
Теоретические исследования безопасности сельскохозяйственной техники, оснащённой гидравликой
Статья научная
В статье обоснована математическая модель расчета параметров опор трактора на примере экскаватора-погрузчика МТЗ (Беларус) ЭО-2636 с гидроприводом, рассмотрены случаи работы гидроцилиндра с гидрозамком при выдвижении штока без нагрузки до соприкосновения пяты гидроопоры с опорной поверхностью и опускании машины на опорах, убирании штока под нагрузкой, обоснована методика поверочного расчета деталей гидроцилиндра на прочность, при котором определяются напряжения, возникающие в опасных сечениях деталей при наибольших действующих нагрузках, которые затем сравниваются с допускаемыми напряжениями для выбранного материала, детали гидроцилиндра рассчитываются на статические нагрузки. Расчет гидроцилиндра на прочность выполняется после окончания конструирования, когда уже известны конструкция, размеры деталей и допуски на их изготовление, а также выбраны материалы и их термообработка. Детали гидроцилиндра обычно рассчитываются с учётом статических нагрузок, на усталость детали гидроцилиндра не рассчитываются. Расчетными нагрузками являются наибольшие рабочие или предельные нагрузки, действующие на деталь в процессе работы гидроцилиндра, при заданной регулировке предохранительных клапанов гидропривода. Под рабочей нагрузкой подразумеваются нагрузки, возникающие при нормальной эксплуатации, а под предельной - максимальные нагрузки, при действии которых должна обеспечиваться прочность деталей гидроцилиндра. Для упрощения расчетов можно пренебречь величинами, имеющими малые значения: усилиями пружин обратных клапанов и силами трения подвижных деталей гидрозамка. С достаточной точностью можно считать, что вес штока с опорной пятой уравновешивается силами трения элементов уплотнения. Изложенный метод расчета позволяет исключить указанные вредные явления и определить максимально допустимый диаметр штока для данного случая, при заданном из условий полезной нагрузки диаметре гидроцилиндра.
Бесплатно
Теоретические исследования процесса удаления жидкости из зеленой массы кукурузы при силосовании
Статья научная
Кукурузный силос является одним из основных стебельчатых кормов при кормлении животных в молочном скотоводстве. Наиболее ценный в питательном плане силос из стебельчатой массы кукурузы совместно с початками. Заготовка силосуемой массы приходится на сезон, когда нередки дожди. Попадание воды приводит к потерям питательных веществ и повышению кислотности силосуемой массы, что снижает питательную ценность силоса, уменьшает его поедаемость и усвояемость коровами. Для заготовки силоса вне зависимости от погодных условий и получения качественных кормов в дождливую погоду следует осушать измельченную массу от воды до закладки её в хранилище. Разработан способ приготовления и хранения силосованного корма, включающий заготовку зеленой массы растений с их измельчением и загрузкой в контейнеры, осушение и герметизацию с вакуумированием. Осушение силосной массы осуществляют до герметизации и последующего вакуумирования путем просасывания через нее воздуха с попутным отводом жидкости. В качестве источника вакуума лучше использовать агрегат доильный типа АИД-1, а в качестве контейнеров Биг-беги с полиэтиленовыми вкладышами. В работе представлены теоретические исследования процесса предварительного удаления свободной влаги из измельченной зеленой массы кукурузы при силосовании и хранении в контейнере. Под действием перепада давления ненасыщенной пористой среды, помещенной в контейнер, создается поток. В результате этого происходит удаление воды из пористой среды измельченной массы. Получено выражение для определения объема выведенной свободной жидкости из измельченной кукурузной массы совместно с воздухом в зависимости от времени процесса, которое позволяет определить объём жидкости, а через него и величину влажности силосуемой массы.
Бесплатно
Теоретическое обоснование параметров дозатора с цилиндрическим рабочим органом
Статья научная
Работа посвящена теоретическому обоснованию параметров объемного дозатора непрерывного действия с цилиндрическим рабочим органом и выявлению существенных факторов, которые влияют на его конструктивные и технологические параметры. Исследование поставленной задачи базируется на методе «вязких течений», в котором в первом приближении движение материала принимается как течение вязкопластической среды и используется подход к решению гидродинамической задачи с подобными предельными условиями. Выявлено, что скорость движения частиц в скатывающемся слое определяет осевую скорость перемещения материала во вращающемся цилиндре. Получены аналитические уравнения, которые описывают движение материала в плоскости вращения цилиндра. Немаловажную роль при этом в формировании продольного сечения материала в цилиндре, повышении производительности и точности дозатора играет угол наклона цилиндрического рабочего органа. Оптимальный угол наклона цилиндрического рабочего органа для транспортировки сыпучего материала должен составлять от 15 до 30°. Получено, что основными факторами, которые влияют на производительность дозатора непрерывного действия с цилиндрическим рабочим органом, являются: физико-механические свойства дозируемого материала, а также конструктивные параметры дозатора (длина цилиндра, его диаметр и угол наклона) и режимы работы (частота вращения цилиндра и коэффициент кинематического режима). Определено, что с ростом коэффициента кинематического режима больше 0,5 производительность дозатора возрастает незначительно. Теоретически обоснован режим работы дозатора (особенно для микродозирования при производительности до 400 кг/ч): коэффициент кинематического режима должен быть в интервале от 0 до 0,4; частота вращения рабочего цилиндра до 100 об/мин.; диаметр цилиндра до 0,08 м; угол наклона рабочего цилиндра 10-20°; толщина скатывающегося слоя должна равняться 0,021-0,022 м.
Бесплатно
Статья научная
Продовольственная безопасность государства заключается в обеспечении населения продовольствием. Основным источником питания в Российской Федерации является слаженная работа двух базовых отраслей АПК - растениеводства и животноводства. При функционировании животноводческих предприятий различной мощности проблемными вопросами являются накопление, хранение навоза различной консистенции и производство органических удобрений. Основным элементом очистки жидкого навоза является его обеззараживание. Существующие методы обеззараживания являются дорогостоящими и малоэффективными, основываются на экстенсивных методах путем аэробного обеззараживания в прудах-накопителях в течение 12 месяцев. В настоящее время более 30% поголовья животных содержатся на фермах и комплексах на щелевых полах с получением больших объемов жидкого навоза влажностью более 93%. В процессе перехода животноводческих предприятий на ресурсосбережение наиболее рациональным является применение для этих целей возобновляемых источников энергии. Целью работы является совершенствование технико-технологических приемов обеззараживания жидкого навоза на основе ресурсосбережения. Нами разработано устройство ускоренного обеззараживания жидкого навоза на основе использования ветроротора Савониуса. В работе представлены блок-схема функционирования животноводческого предприятия ресурсосберегающей направленности в системе замкнутого цикла производства продукции, технологическая схема устройства ускоренного обеззараживания жидкого навоза и функциональная схема устройства. Принцип действия ветроротора основывается на обеспечении перемешивания слоев навозной массы и насыщении её кислородом из атмосферы путем использования энергии ветра, что приводит к её аэробному обеззараживанию. Перемещение платформы с установленным оборудованием по площади пруда-накопителя управляется дистанционно посредством командного механизма. Выявлены конструктивные и режимные параметры, влияющие на работу установки, основными из которых являются форма ветроротора, его площадь, форма и количество лопастей для перемешивания локальных объемов жидкого навоза, частота вращения вала ветроротора Савониуса.
Бесплатно
Статья научная
Овощные культуры являются ценным источником питания человека и важнейшей кормовой базой сельскохозяйственных животных. Поэтому одно из актуальных направлений развития агропромышленного комплекса России занимает развитие производства овощных культур. В традиционных технологиях выращивания овощных культур чаще всего применяется сплошной способ опрыскивания. Данный подход не отвечает современным направлениям в области ресурсосбережения. Совершенствование методов борьбы с вредителями и болезнями, внесения листовых подкормок реализуется в использовании современных инновационных средств и приёмов при опрыскивании. Актуальным и перспективным направлением развития технологии опрыскивания является применение полосовых процессов при выполнении операций по уходу за посевами. Объектом исследований является зона покрытия рабочим раствором на посадках овощных культур. Для плавной и надежной фиксации перемещаемых держателей, обеспечивающих полное покрытие культурного растения рабочим раствором, предложено техническое решение по фиксации корпусов форсунок на штангах опрыскивателя с возможностью перемещения в зависимости от фазы роста и развития растения. При этом обеспечивается увеличение качественных показателей со снижением экономических затрат на выполнение полосового опрыскивания при полном покрытии объекта обработки рабочим раствором, снижение гектарной нормы внесения и сокращение загрязнения окружающей среды. Усовершенствованная конструкция зажима корпусов насадок гибких шлангов обеспечивает практичную и удобную настройку оборудования и повышает скорость подготовки опрыскивателя к работе. В статье представлены результаты исследований величины необходимого перемещения мест крепления держателей форсунок в зависимости от фаз развития картофеля для угла распыления щелевой форсунки 65° и 80° для ручного управления трактором и управления с системой автоподруливания при наличии высокоточного RTK-сигнала и даны рекомендации по настройке оборудования.
Бесплатно
Статья научная
При производстве продукции растениеводства долгое время применяли разрушающие методы землепользования. На современном этапе развития цивилизации разработка и внедрение новых способов и методов обработки почвы и посевов требуют решения технологических, экономических и экологических задач одновременно с возможностью создания условий для регенерации почвенных ресурсов. Реализация данных подходов стала возможной благодаря разработке новой технологии возделывания сельскохозяйственных культур, основанной на точном избирательном воздействии на объект обработки. Это технология избирательного воздействия (ТИВ), объединяющая положительный накопленный опыт традиционных систем земледелия и ресурсосберегающих подходов. Высоких показателей качества и экономии затрат при внедрении ТИВ можно достичь при применении на пропашных культурах, в том числе овощных, бахчевых, хлопчатнике. Предложены технологические подходы и технические решения, которые позволяют решать задачи современного производителя продукции растениеводства путем повышения экологичности сельского хозяйства, повышения урожайности, рентабельности производства. Реализация ресурсосберегающих подходов полосового технологического процесса ТИВ способствует сокращению углеродного следа, что является одним из приоритетных направлений зеленой экономики. Дисперсный состав и густота покрытия оценивались с применением разработанного и запатентованного программного продукта для расчета качественных показателей распыла на основе графического распределения тонового изображения объекта оценки в цветовом пространстве файла. Данный подход позволяет оценивать уровень экологической безопасности технологического процесса распыления пестицидов, а также повышать производительность труда за счет снижения влияния человеческого фактора на точность оценки покрытия рабочим раствором при обработке индикаторных полос при анализе полученных результатов исследований.
Бесплатно
Ударное взаимодействие семенного материала и рабочей поверхности сельскохозяйственных машин
Статья научная
Протравливание семян сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей является важным агротехнологическим приемом, направленным на повышение урожайности. Исследования по травмированию семян показали, что наименьшее их повреждение происходит при использовании барабанных протравливателей. Ударное взаимодействие семенного материала и рабочей поверхности сельскохозяйственных машин является важным аспектом при проектировании и эксплуатации машин для предпосевной подготовки. Это взаимодействие влияет на равномерность распределения семян в потоке и, как следствие, на качество обработки и вероятность травмирования. Важными параметрами при этом являются скорость семени и угол падения. Для качественного протравливания семян и уменьшения их травмированности необходимо в полной мере использовать рабочий объем камеры протравливателя. Для этого необходимо установить траектории и технологические параметры движения семенного потока. При исследовании допустили, что движение сыпучего материала в барабане аналогично движению одной его частицы, принятой за материальную точку, а коэффициент трения скольжения принимается равным постоянной величине, которая соответствует среднему его значению на всем пути движения по поверхности. Рассмотрено движение частицы сыпучего материала внутри пустотелого цилиндра. Получены аналитические выражения определения места удара частицы сыпучего материала о внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана протравливателя, угол падения частицы, время движения. Интерполирование данных по полученным выражениям позволило построить зависимости угла падения частицы сыпучего материала при ударе и времени движения от радиуса R барабана. Полученные зависимости могут применяться при конструировании или совершенствовании барабанных технических устройств сельскохозяйственного назначения, в том числе протравливателей семян сельскохозяйственных культур.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время метод дискретных элементов (МДЭ) считается одним из перспективных способов при моделировании процессов обработки почвы и посева рабочими органами сельскохозяйственных орудий. Важным этапом моделирования методом дискретных элементов для получения адекватных результатов является калибровка параметров используемой модели контакта. Для калибровки параметров используемой модели контакта Герца-Миндлина JKR, в которой для описания нормальных сил применяется модель контакта Герца, для тангенциальных сил - модель Миндлина-Дересевича, а для сил учета сцепления почвенных частиц - модель Johnson-Kendall-Roberts (JKR), использована калибровка путем сопоставления результатов физических тестов по определению усилий пенетрации пенетрометра статического действия ПСГ-МГ4 и аналогичных модельных тестов, реализованных идентичным прибором в программном комплексе Rocky DEM. Результаты калибровки параметров контактной МДЭ-модели почвенной среды показали, что из выбранных параметров (коэффициент Пуассона 0,3, коэффициент статического трения 0,9, коэффициент динамического трения 0,7, диаметр частиц 5 мм, модуль Юнга 100 МПа) на характер изменения усилия пенетрации моделируемой почвенной среды значительно влияет поверхностная энергия. На основе сопоставления результатов натурных и модельных экспериментов разработана номограмма для выбора значения поверхностной энергии моделируемой почвенной среды в зависимости от влажности реальной почвы для контактной модели Герца-Миндлина JKR для чернозема легкосуглинистого механического состава. Полученные результаты калибровки по поверхностной энергии от 120 до 160 Дж/м2 соответствуют оптимальной влажности почвы в диапазоне от 14% до 25%. Полученные результаты необходимо применять при моделировании технологического процесса обработки почвы и разработки на их основе цифровых двойников почвообрабатывающих и посевных машин для прогнозирования энергетических и агротехнических показателей. По результатам проведенных исследований в перспективе планируется создание цифрового двойника почвенного канала с калибровкой физико-механических свойств различных типов почвы.
Бесплатно
Экспериментальное исследование процесса дозирования семян аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха
Статья научная
Исследования технологических процессов по возделыванию полевых культур позволяют выявить закономерности их протекания с целью дальнейшего совершенствования. Исследования пунктирного высева семян перспективными аппаратами позволят повысить качество их работы. Одним из перспективных аппаратов является дозатор с нагнетаемым потоком воздуха. Выполнено экспериментальное исследование процесса дозирования семян кукурузы аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха, разработанным в Азово-Черноморском инженерном институте ФГБОУ ВО Донской ГАУ и используемым на сеялке пунктирного высева СПВ-870 (изготовитель ООО «НИПВФ «Тензор-Т»). Научные задачи, поставленные при проведении экспериментального исследования, реализованы методами математической статистики и планирования эксперимента. Для лабораторного исследования процесса дозирования семян кукурузы аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха разработан цифровизированный стенд. Стенд позволяет фиксировать количество семян в дозирующих единицах высевающего диска в заборном устройстве аппарата. Это позволило провести многофакторный эксперимент типа 23. Исследовано влияние на подачу семян кукурузы трех факторов: диаметра воздушного отверстия в дозирующей единице диска, давления воздуха в аппарате, частоты вращения диска аппарата на верхнем и нижнем уровнях. Выявлена эмпирическая зависимость влияния исследуемых факторов на процесс дозирования семян кукурузы. Используя общепринятый метод планирования и обработки эксперимента, проведен анализ полученных экспериментальных результатов, синтезирована математическая модель. Подставляя значения факторов в разработанную модель, синтезированы выражения для построения графиков изолиний сечений поверхности отклика в кодированном и в натуральном виде. Построены графики изолиний односемянной подачи семян кукурузы дозирующими единицами аппарата с нагнетаемым потоком воздуха. При помощи графиков определяются необходимые рациональные параметры и режимы для качественной работы аппарата с нагнетаемым потоком воздуха. Использование рациональных параметров позволит довести количество односемянных подач аппаратом с нагнетаемым потоком воздуха до 95-98%.
Бесплатно
Статья научная
Одним из существенных факторов, оказывающих влияние на травмирование семян, является способность рабочей поверхности сельскохозяйственных машин поглощать удар. Использование стальных элементов конструкций приводит к значительному травмированию семенного материала. Поэтому для достижения высоких показателей целостности семян необходима замена стальных жестких конструктивных элементов, взаимодействующих с семенами, на полиуретановые эластомеры, способные выдерживать значительные упругие деформации растяжения-сжатия и поглощать ударное воздействие на семена. Планируется создать мобильный модульный сортировально-протравочный комплекс. Рабочие органы и элементы технических устройств, входящих в этот комплекс, будут изготовлены из высокоэластичного полиуретана, что позволит не сомневаться не только в надежности рабочих органов, но и в травмобезопасности для семенного материала. Для изготовления ударопоглощающих рабочих органов технических устройств, рекомендуемых к использованию в технологии подготовки семян к посеву, был выбран полиуретановый эластомер марки Адипрен-L167. Образец, вырезанный штанцевым ножом из полиуретановой пластины, подвергался деформации растяжения до разрыва на оригинальной разрывной испытательной машине, разработанной и изготовленной в Азово-Черноморском инженерном институте. Определены характеристики прочности и пластичности эластомера марки Адипрен-L167, поострен график зависимости напряжения от относительной деформации образца. Сравнительный анализ физико-механических характеристик эластомера, полученных при выполнении экспериментов, с аналогичными характеристиками, указанными производителем, показал, что предел прочности экспериментального образца несколько ниже значения, указанного изготовителем. Определено истинное напряжение в момент разрыва. Данная характеристика не была заявлена производителем, но весьма значима при выборе высокоэластичного полиуретана в качестве материала для изготовления рабочих органов сельскохозяйственных машин, работающих в условиях значительных деформаций растяжения и динамического нагружения. Анализ результатов экспериментальных исследований высокоэластичного полиуретана позволил сформулировать требования к выбору эластомера для изготовления ударопоглощающих рабочих органов сельскохозяйственных машин.
Бесплатно
Энергосберегающая охладительная установка для горных пастбищ
Статья научная
Российская Федерация обладает всеми возможностями занять ведущее место по экспорту молока. Экспортный потенциал достаточно велик с учетом несопоставимых кормовых ресурсов относительно других стран-производителей. Территории угодий для ведения молочного животноводства в России достаточно обширны и имеют различия в том числе и в географическом расположении. В частности, горные пастбища, площадь которых достигает около двух миллионов гектаров только на территории Северо-Кавказского федерального округа. Обеспеченность научным сопровождением и внедрение адаптированных к горным условиям и энергосберегающих технических средств молокопроизводства позволит заложить в стране основу производства питьевого коровьего молока в экологически чистой зоне страны. При использовании технических средств для производства коровьего молока в Кабардино-Балкарской Республике выявились нарушения работы серийных доильных аппаратов, используемых в условиях горных хозяйств. А именно, нарушаются соотношения между длительностями тактов, за счет чего происходит рост травматизма дойных коров, как следствие - увеличение количества маститных заболеваний, а в результате - понижение продуктивности животных и производительности труда операторов машинного доения. Участились случаи досрочной выбраковки продуктивного скота. Имеются сложности в энергообеспечении горных доильных центров, куда входит оборудование по первичной обработке и хранению молока. Особенно нуждаются в бесперебойном энергопотреблении технические средства охлаждения и хранения молока, а сложность их обслуживания и наличие вредных реагентов дополнительно усугубляют общий набор недостатков. Перечисленные отрицательные стороны производственного процесса снижают экономическую привлекательность молокопроизводства в условиях горных пастбищ. Дается анализ в направлении охлаждения и хранения коровьего молока. Приводятся данные энергозатрат на охлаждение свежевыдоенного молока. Разработана энергосберегающая холодильная установка для условий горных пастбищ, работающая от возобновляемого источника реки или ручья. Предлагаемая холодильная установка апробирована в условиях горных пастбищ Северного Кавказа совместно со всем комплексом технических средств доильного центра.
Бесплатно
