Технологии, машины и оборудование. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Исследование твердости почвы в условиях личных подсобных и индивидуальных хозяйств населения
Статья научная
Введение. Овощеводство является одной из важнейших отраслей сельскохозяйственного производства. Оно осуществляется как на сельскохозяйственных предприятиях, так и сельскохозяйственных личных подсобных и других индивидуальных хозяйствах населения. Возделывание овощных культур в условиях личных подсобных хозяйств всегда сопряжено с обработкой почвы: вспашкой, культивацией, фрезерованием и т. д. Для осуществления разных видов обработки почвы активно используются средства малой механизации, в частности мотоблоки, опыт эксплуатации которых, наряду с исследованиями в области эффективности их функционирования, позволяет определить ряд способов для повышения качества обработки почвы. Анализ способов повышения эффективности функционирования мотоблоков выявил, что на показатель производительности существенное влияние оказывают конкретные почвенные условия работы агрегатов, а именно твердость обрабатываемой почвы. Цель исследования. Определение твердости среднесуглинистой серой лесной почвы на различных почвенных горизонтах, характерных для выращивания основных плодово-овощных культур в условиях личных подсобных и индивидуальных хозяйств населения.
Бесплатно
Исследования выделения парниковых газов при переработке навоза молодняка крупного рогатого скота
Статья научная
Введение. В настоящее время расчет эмиссии парниковых газов осуществляется в соответствии с оценками Межправительственной группы экспертов по изменению климата, которые не отражают в полной мере ситуацию в сельском хозяйстве из-за укрупненных методов расчета и отсутствия детализации внутри стран. Оценка во многом зависит от точности расчетов, которую можно повысить за счет учета специфики в разрезе технологий в Российской Федерации, и от проведения фактических замеров при переработке навоза. Цель исследования. Изучение выделения парниковых газов с применением установки, имитирующей реальные условия переработки подстилочного навоза молодняка крупного рогатого скота. Материалы и методы. На обоснованной экспериментальной установке, включающей герметичную вентилируемую камеру, имитировали технологию компостирования навоза телят в части его естественного разогрева и замеряли концентрацию выделяемых климатически активных веществ в трех повторностях и в четырех температурных режимах. Исследование включало подготовительный этап – химический анализ, взвешивание и загрузка навоза; основной этап – запуск имитационных условий переработки и фиксирование концентрации загрязняющих веществ в выбросах; заключительный этап – выгрузка и взвешивание навоза. Содержание газов в выбросах определяли на четырехканальном газоанализаторе ЭЛАН плюс. Экспериментальные данные обрабатывали в программе Microsoft Excel. Для определения предельного значения случайной погрешности использовали критерий Стьюдента. Результаты исследования. На экспериментальной установке были определены концентрации аммиака, сероводорода, метана и углекислого газа в выбросах из навоза молодняка крупного рогатого скота в четырех режимах исследования. Значения средних величин концентрации попадают в интервал среднеквадратичных отклонений, следовательно, полученные данные достоверны. Обсуждение и заключение. По результатам аналитического обзора выбрана наиболее рациональная конструкция экспериментальной установки. Полученные на ней концентрации газов показали сходимость с результатами аналогичных исследований сторонних авторов. Далее необходимо разработать расчетную модель, учитывающую различные технологии обращения с навозом и позволяющую перейти от концентраций парниковых газов к удельным выбросам.
Бесплатно
Исследования и сравнительные испытания плющилки зерна с питающим устройством
Статья научная
Введение. В статье приведены результаты экспериментально-теоретических исследований технологического процесса плющилки зерна с питающим устройством ПЗ-1М. Работа выполнена на базе ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока в период 2011-2019 гг. Цель исследования - разработка схемы питающего устройства к плющилке зерна, определение рациональных параметров его рабочего органа (питающего вальца) и испытания усовершенствованной плющилки. Материалы и методы. Предложена конструктивно-технологическая схема плющилки с питающим устройством, новизна которой подтверждена патентами № 2628297 и 2557780. Разработана структурная схема плющилки с питающим устройством, включающим активный рабочий орган - питающий валец с лопастями. Проведены теоретические исследования движения зерновки по лопастям вальца питающего устройства, которые определили закономерности движения зерна в зависимости от величин параметров вальца. Результаты исследования. Установлено, что при величине внутреннего радиуса питающего вальца 0,045 м и больше все зерно сходит с лопасти в подводящий канал и через него на плющение под требуемым углом выхода, равным 60°, при частоте вращения вальца не меньше 400 мин-1 и величине коэффициента трения зерна о лопасть вальца меньше 0,4. При соблюдении данных параметров питающий вал и устройство эффективны. С учетом результатов исследований разработана конструкторская документация и изготовлена плющилка ПЗ-1М, включающая питающее устройство. Проведены ведомственные и сравнительные испытания плющилки, которые показали высокую эффективность ее применения: машина надежно и качественно выполняет технологический процесс плющения зерна. Обсуждение и заключение. Применение в конструкции плющилки питающего устройства в 2,08 раза повышает производительность плющения при снижении энергоемкости процесса в 1,6 раза; годовой экономический эффект от применения плющилки с питающим устройством ПЗ-1М, по сравнению с аналогом, составляет 67 583 руб. при уровне интенсификации 49 %.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Малые беспилотные летательные аппараты эффективно используются в сельском хозяйстве для обработки полей, но из-за большой дальности полета ручное управление с земли рулем высоты и тягой двигателя не позволяет поддерживать требуемые скорость и высоту над полем с необходимой точностью для обеспечения его равномерной обработки. Целесообразно управление рулем высоты и тягой двигателя осуществлять в автоматическом режиме. Переменная в полете масса летательного аппарата и неоднородный рельеф поля до настоящего времени не учитывались в достаточной мере в исследованиях по стабилизации высоты полета и его устойчивости. Цель исследования. Оценить влияние изменения массы малого беспилотного летательного аппарата на высоту полета и скорость центра масс при их стабилизации в режиме автоматического управления рулем высоты и тягой двигателя. Материалы и методы. Объект исследования – малый беспилотный летательный аппарат. При компьютерном моделировании автоматического управления рулем высоты и тягой двигателя летательного аппарата для стабилизации высоты полета использованы методы дифференциальных уравнений, теоретической механики, автоматического управления, программирования в среде Lazarus, численные методы. Наряду с указанными методами, используемыми в статье, также были применены методы визуального моделирования, реализованные в среде Scilab XCOS. Данные методы позволили дать оценку адекватности компьютерной модели. Результаты исследования. Разработаны компьютерные модели программного и траекторного управления полетом малых беспилотных летательных аппаратов на заданной высоте с заданной скоростью. Программное управление рулем высоты и тягой двигателя, определенное из решения дифференциальных уравнений продольного полета малого беспилотного летательного аппарата при заданном траекторном угле и скорости, позволило точно стабилизировать высоту и скорость. Траекторное управление рулем высоты и тягой двигателя по показаниям датчиков высоты, угла тангажа, угловой скорости и скорости позволило «отслеживать» заданный рельеф поля и стабилизировать высоту и скорость полета с достаточной точностью. Установлено, что на участках полета с уменьшением полетной массы высота, скорость полета и траекторный угол стабилизируются, а угол тангажа уменьшается вместе с массой, при большой заданной скорости полета над полем с отрицательным углом наклона (на спусках) угол тангажа становится отрицательным (некомфортным), возможна потеря управления. Обсуждение и заключение. Уменьшение полетной массы беспилотного летательного аппарата необходимо учитывать при их использовании в сельском хозяйстве для обработки полей. Проведенные исследования программного и траекторного управления для стабилизации высоты полета позволили установить связь между изменением массы и такими управляемыми параметрами, как угол тангажа и скорость центра масс летательного аппарата. Программное управление обеспечивает стабилизацию высоты полета при любом профиле поля, но его точность связана с точностью математической модели и без обратной связи с реальными данными полета не позволяет оценить истинную точность расчетов текущей высоты полета и скорости летательного аппарата. Траекторное управление с пропорционально-интегральным регулятором позволяет учитывать обратные связи. Как показали расчеты, такое управление полетом над полем с уклоном вниз может привести к потере устойчивости и падению летательного аппарата. Поле с неоднородным рельефом содержит участки, на которых уровень понижается. Они служат источником некомфортного полета и потери устойчивости.
Бесплатно
Контрфактуальный анализ эффективности обеззараживания органических отходов животноводства
Статья научная
Введение. Реализация указа президента Российской Федерации, направленного на обеспечение продовольственной безопасности страны, требует индустриализации агропромышленного комплекса. Животноводство является сектором агропромышленного комплекса, образующим наибольшее количество отходов органического происхождения, являющихся потенциальными энергоносителями: подстилочный и бесподстилочный навоз, технологические стоки и т. п. Согласно данным Росстата и результатам исследований годовой объем навоза, образуемый от хозяйств, составляет порядка 43,3-45,1 млн тонн, при этом присутствует тренд роста. Используемый энергетический потенциал от всего объема не превышает 40 %. Повысить эффективность использования энергетического потенциала органических отходов животноводства возможно путем внедрения цифровизированных решений. Стратегическим инструментом, обеспечивающим эффективную индустриализацию отрасли, является внедрение прикладных программных продуктов, обеспечивающих рост экологического и энергетического эффектов. Цель статьи. Контрфактуальная оценка эффективности модели обеззараживания свиного бесподстилочного навоза в активаторе обеззараживания.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Низкий уровень технического обеспечения селекционных работ приводит к сохранению высокой доли ручного труда в отрасли, нарушению агротехнических требований, повышению потерь дорогостоящего семенного материала, высоким материальным затратам на производство, что является сдерживающим фактором развития отечественной селекции и расширенного воспроизводства посевного материала. Одной из наиболее ответственных операций в селекции и семеноводстве, при которой затрачивается существенное количество энергии и выделяется большой объем отработавших газов, является механизированная уборка селекционных семян, в связи с чем актуально проведение исследований по совершенствованию селекционных комбайнов в направлении повышения качества выполнения уборочных работ и показателей энергосбережения, снижению негативного воздействия на окружающую среду. Цель исследования. Повышение качества выполнения технологических операций, энергоэффективности и экологичности селекционных комбайнов путем применения автоматизированного электропривода и гибридной энергетической установки с накопителями электрической энергии. Материалы и методы. Объектом исследования выступил технологический процесс работы селекционного зерноуборочного комбайна. Основой исследования послужили научные публикации по технологиям механизированной уборки селекционных посевов зерновых культур, информационные материалы предприятий-изготовителей селекционных комбайнов. В процессе исследования использовались такие методы, как системный анализ, структурно-функциональный анализ, синтез. Результаты исследования. Проведен анализ машинных технологий уборки, технических характеристик и режимов работы современных селекционных зерноуборочных комбайнов, по результатам которого выявлены закономерности энергопотребления при работе селекционного комбайна. Произведен структурный анализ селекционного зерноуборочного комбайна с построением функциональной схемы. С целью повышения его энергоэффективности, качества работы и снижения негативного экологического воздействия на окружающую среду предложено использование съемных энергетических модулей с электроприводом, а также применение электропривода агрегатов комбайна. Даны рекомендации по реализации электропривода рабочих органов, предложены варианты использования различных силовых установок, в том числе съемных энергетических модулей, разработана функциональная схема селекционного зерноуборочного комбайна на автоматизированном электроприводе основных узлов с питанием от съемного энергетического модуля. Обсуждение и заключение. Проведенные исследования способствуют решению задач по повышению энергетической и экономической эффективности, снижению негативного экологического воздействия на окружающую среду при выполнении механизированных уборочных работ в селекции путем применения комбинированной энергетической установки. Использование дополнительного электропривода и буферных накопителей электрической энергии по так называемой гибридной схеме позволяет снизить влияние неравномерных нагрузок, обусловленных особенностями технологического процесса уборки делянок, на работу двигателя внутреннего сгорания, где циклы загрузки с ярко выраженными режимами максимальной мощности, минуя переходные режимы, сменяются периодами незначительного энергопотребления. Определен круг задач для дальнейших исследований, заключающихся в определении оптимальных параметров съемного энергетического модуля и электропривода основных узлов селекционного комбайна методом математического моделирования их энергопотребления на различных режимах работы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Представлено решение задачи идентификации предметной области «предварительная настройка рабочих органов жатвенной части комбайна». Правильный выбор значений параметров жатвенной части как важнейшего элемента комбайна - одно из главных условий обеспечения высокого качества уборки, что и определило объект настоящего исследования. Цель исследования - разработка метода выбора значений регулируемых параметров жатвенной части зерноуборочного комбайна, соответствующих убираемой культуре и условиям уборки. Материалы и методы. Решения о значениях технологических параметров комбайна, являющегося сложной иерархической системой, принимаются на основе информации о внешней среде и техническом состоянии машины. Поступающие данные имеют количественный, качественный и оценочный характер. Учитывая разнородность и нечеткость информации, для принятия решения применяются интеллектуальные информационные системы, основанные на математическом аппарате нечеткой логики и использующие лингвистический подход для описания предметной области. Данный подход применяется из-за сложности и неоднозначности взаимосвязей между регулируемыми параметрами и внешними факторами. Результаты исследования. Исследована предметная область «предварительная настройка параметров жатвенной части комбайна». Подробно описана формально˗логическая схема выбора значений регулируемых параметров жатвенной части. Установлены основные факторы, влияющие на значения регулируемых параметров жатвенной части, дано их лингвистическое описание, введены соответствующие входные и выходные лингвистические переменные, на основе экспертной информации построены функции принадлежности. Проведен анализ согласованности представленной информации и выбраны оптимальные модели. Создана база нечетких знаний, на которой основан дедуктивный вывод решений. Обсуждение и заключение. Предложенный подход и созданная база нечетких знаний могут быть положены в основу интеллектуальной системы принятия решений по настройке регулируемых параметров комбайна. Применение такой системы в полевых условиях вместе с датчиками непрерывного мониторинга условий уборки урожая и автоматизированной системой анализа изображений позволит оперативно реагировать на изменение условий, существенно повысит результативность работы и сократит время принятия решений.
Бесплатно
Моделирование и оценка уровня плодородия почвы
Статья научная
Введение. Актуальность темы исследования связана с проблемой повышения плодородия почвы. Ценность почвы как основного средства аграрного производства в конкретной хозяйственной инфраструктуре определяется ее плодородием, то есть способностью удовлетворять потребность конкретных растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы воздухом и теплом. Эффективность процесса повышения плодородия почвы зависит от ее объективной оценки и прогнозирования, поэтому математическое моделирование уровня плодородия почв сельскохозяйственных угодий для производства сельскохозяйственной продукции является актуальной задачей агроинженерных исследований. Цель исследования. Разработка математической модели для комплексной оценки уровня плодородия почвы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Для ведения малых хозяйств актуальной является задача приспособления типовых комбикормовых агрегатов к местным кормам. Из семечек подсолнечника необходимо получать масло и жирный жмых для крупного рогатого скота. Универсальных прессов, которые подходили бы для этого, нет. Сложности вызывает и процесс измельчения жмыха. В связи с этим существует высокая необходимость в наборе специальных машин для данного вида операции. Цель исследования. Разработка математической модели приготовления подсолнечного жмыха на участке и комбикормов-концентратов на комбикормовом агрегате, которая позволит определять оптимальный участок и агрегат с минимальными технико-экономическими показателями.
Бесплатно
Моделирование эмиссии углекислого газа при обработке почвы
Статья научная
Введение. Актуальность темы исследования связана с проблемой снижения выбросов климатически активных веществ на используемых сельскохозяйственных угодьях. По оценкам ученых 25–40 % выделяемых газов (особенно оксида азота и углекислого газа ) имеют почвенное происхождение. На величину их выделения с пахотных земель, наряду с температурой и влажностью, оказывают существенное влияние способы обработки почвы. В связи с этим математическое моделирование эмиссии углекислого газа при различных системах обработки почвы является актуальной задачей. Цель исследования. Разработка математической модели для определения и прогнозирования эмиссии углекислого газа в результате различных способов обработки почвы. Материалы и методы. Применялись методы математического моделирования процесса эмиссии углекислого газа с учетом данных по измерению выделения газа с использованием метода камер и датчика CDD 24 HTL. Результаты исследования. Разработана математическая модель для определения и прогнозирования эмиссии углекислого газа при различных способах обработки почвы. На основе экспериментальных данных получены значения постоянных величин и угловых коэффициентов, характеризующих интенсивность эмиссии углекислого газа в конкретных условиях проведения основной отвальной обработки почвы. Для рассматриваемого технологического процесса основной отвальной обработки почвы эмиссия углекислого газа находилась в пределах от 11,3 до 92,4 кг с 1 га площади (или от 1,13 до 9,23 г с 1 м2 ). Обсуждение и заключение. Эмиссия углекислого газа, поступающего в атмосферу вследствие деятельности человека и применения им разных способов обработки почвы при производстве продукции растениеводства, оказывает негативное влияние на состояние окружающей среды. На величину эмиссии воздействуют почвенно-климатические особенности региона, поэтому ее величина может существенно отличаться. Это обстоятельство требует проведения работ по изучению величины эмиссии для условий конкретного региона. Проводимые исследования направлены на совершенствование методов оценки прогнозирования эмиссии газов и могут быть использованы в растениеводстве.
Бесплатно
Обоснование конструктивных параметров очистителя корнеплодов от почвы
Статья научная
Введение. Задача качественной очистки корнеплодов от почвы актуальна на всех стадиях их подготовки к переработке, продаже и скармливанию животным. Применяемые машины для очистки корнеплодов от загрязнений чаще всего используют воду. При затратах до 200-400 % воды на мойку единицы массы загрязненных корнеплодов ее использование создает огромную проблему, в том числе и по очистке загрязненной воды. Наиболее распространенный в практике сухой способ очистки корнеплодов связан с использованием соответствующих машин, которые не всегда способны обеспечить требуемое качество готового продукта. Поэтому разработка очистителя корнеплодов, реализующего сухой способ очистки, и обоснование его оптимальных параметров, обеспечивающих требуемое качество готовой продукции, является важной и актуальной задачей. Цель исследования. Теоретическое обоснование конструктивно-режимных параметров очистителя корнеплодов со смежными роликами, вращающимися с разной частотой, а также установление взаимосвязи между этими параметрами.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Разработка и внедрение автоматизированных и роботизированных машин и устройств для выполнения работ в селекции и семеноводстве зерновых и других культур создают условия для повышения производительности и снижения трудоемкости работ, способствуют наращиванию объемов производства отечественного посевного материала. Для посева культур на втором этапе селекционных работ применяются кассетные сеялки, в которых используются специальные загрузочные устройства для подачи кассет с разделенными на порции семенами к автономным высевающим аппаратам, число которых соответствует числу ячеек в кассете. Роботизированное кассетное загрузочное устройство селекционных сеялок предназначено для последовательного перемещения кассет с семенным материалом к высевающим аппаратам и подачи блоков кассет в рабочую зону по заданной программе при выполнении технологического процесса посева на делянках селекции зерновых, зернобобовых и других культур. При этом должно быть обеспечено строгое согласование работы роботизированного кассетного загрузочного устройства и высевающих аппаратов сеялки, а для этого необходимо обосновать конструкционно-технологические параметры загрузочного устройства с учетом его строения. Цель исследования. Проанализировать работу роботизированного кассетного загрузочного устройства карусельного типа в системе взаимодействия рабочих органов сеялки при выполнении технологического процесса посева культур на селекционных делянках и обосновать его параметры для загрузки высевающих аппаратов селекционной сеялки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Без технической (конструкторской) документации разработка и адаптация отечественных технологий, направленных на техническое обслуживание и ремонт зарубежной техники, не представляется возможной. В качестве объекта исследований выбран наиболее распространенный зарубежный объемный гидропривод Sauer-Danfoss серии 90, состоящий из гидронасоса 90R100 и гидромотора 90M100. Цель исследования - определить номинальные значения размеров и допускаемые отклонения деталей в ресурсолимитирующих соединениях объемного гидропривода зарубежного производства. Материалы и методы. Первая серия стендовых испытаний посвящена поиску диапазонов изменения значимых факторов, оказывающих влияние на объемный КПД. Вторая серия - получению регрессионных моделей и определению методом крутого восхождения значений износа деталей и зазоров в ресурсолимитирующих соединениях объемного гидропривода Sauer-Danfoss, соответствующих величине объемного КПД нового агрегата. Номинальные значения размеров и допускаемые отклонения деталей в соединениях гидропривода определяли методом размерного анализа. Результаты исследования. Стендовые испытания позволили определить диапазоны изменения износов деталей и зазоров в соединениях объемных гидроприводов, влияющих на объемный КПД. Предложен и реализован комплексный подход к определению номинальных размеров и допускаемых отклонений ответственных деталей агрегатов зарубежной техники, включающий комбинацию экспериментальных исследований (стендовые испытания) и метода размерного анализа. Для нового объемного гидропривода Sauer-Danfoss серии 90 получены следующие значения: диаметр отверстия в блоке цилиндров под поршень 22,7+0,006 мм; диаметр поршня 22,7-0,004 мм; диаметр отверстия в задней крышке под золотник 9,5+0,004 мм; диаметр золотника 9,5-0,0025 мм. Обсуждение и заключение. Определены номинальные значения размеров и допускаемые отклонения деталей, а также величины технологических зазоров в ресурсолимитирующих соединениях нового объемного гидропривода Sauer-Danfoss серии 90. Полученные результаты являются основой для разработки технологии восстановления работоспособности и повышения долговечности агрегатов объемного гидропривода зарубежного производства.
Бесплатно
Оптимизация параметров универсальной установки для измельчения кормов
Статья научная
Введение. Разнообразие кормовой базы и поголовья скота в фермерских хозяйствах требует множества различных технологических линий и технических средств для приготовления кормов. Чаще всего такие технические средства имеют высокую стоимость, что делает их использование экономически нецелесообразным. Таким образом, создание малогабаритных технических средств для механизации основных процессов кормоприготовления в фермерских хозяйствах является актуальной задачей. Цель исследования. Изучить основные конструктивно-технологические факторы, влияющие на рабочий процесс измельчения кормов молотково-сегментным режущим рабочим органом с более эффективными показателями энергоемкости процесса.
Бесплатно
Отделение легких примесей из очесанного вороха в корпусе адаптера
Статья научная
Введение. Повысить сепарирующую способность свободного зерна на решетчатом днище наклонной камеры зерноуборочного комбайна возможно за счет удаления из очесанного вороха большей части легких примесей посредством инерционной системы очистки, смонтированной в корпусе очесывающего адаптера. Цель исследования. Разработать инерционную систему очистки легких примесей в корпусе очесывающей жатки и оптимизировать ее основные параметры.
Бесплатно
Оценка возможности плющения микронизированного фуражного зерна
Статья научная
Введение. Микронизация фуражного зерна, повышая усвояемость корма, приводит к его повышенной хрупкости. Это затрудняет процесс плющения из-за риска переизмельчения материала и определяет актуальность исследований в области оптимизации технологии плющения микронизированного зерна. Цель исследования. Оценка возможности использования плющения в качестве метода подготовки микронизированного зерна для кормления сельскохозяйственных животных. Материалы и методы. В качестве объекта исследования было выбрано зерно ячменя и ржи, микронизированное с помощью инфракрасного излучения без предварительного увлажнения. На первом этапе исследования производилось плющение микронизированнного зерна без предварительной подготовки. На втором этапе плющению подвергалось увлажненное микронизированное зерно, после чего оценивалась влажность полученной хлопьевидной фракции и проводился рассев на соответствие зоотехническим требованиям. Результаты исследования. В результате проведенных исследований был установлен оптимальный режим плющения, обеспечивающий формирование хлопьевидной фракции: частота вращения вальцов 300 об/мин и зазор между ними 0,7 мм. Оптимальным режимом увлажнения является добавление влаги в микронизированный ячмень до 10 % перед плющением с продолжительностью влагонасыщения в течение 15 мин. Процесс плющения позволил получить продукт следующего состава: мучная фракция – 1,7 %, хлопьевидная – 94 % и фракция, проходящая через сито 2,5 мм – 3,95 %. Толщина плющеных зерновок при этом составила 1,67 мм. Плющение микронизированного зерна ржи на оптимальных режимах позволило получить хлопьевидную фракцию в количестве 89 % при толщине хлопьев 1,36 мм, проходе через отверстие 2,5 мм в количестве 5,16 % при мучной фракции порядка 2 %. Обсуждение и заключение. Насыщение микронизированного зерна влагой повышает пластичность зерновок, что обеспечивает получение хлопьевидной фракции, выход которой соответствует зооветеринарным требованиям. Использование гладких вальцов на плющилке положительным образом сказывается на снижении количества мучной фракции, делая плющение одним из способов подготовки микронизированного фуражного зерна для кормления сельскохозяйственных животных.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Актуальность исследования степных фитоценозов обусловлена неудовлетворительным состоянием природных травостоев: низким биоразнообразием и высокой степенью деградации. Цель работы - установить особенности связи данных дистанционного зондирования Земли с состоянием и степенью деградации естественных травостоев в различных почвенно-климатических зонах Ставропольского края. Данные дистанционного зондирования Земли с определенными временными и пространственными разрешениями позволяют осуществлять практически непрерывный мониторинг состояния природных травостоев. Материалы и методы. Изучение степных фитоценозов осуществлялось в 2016-2020 гг. наземно на учетных площадках (100 м²) согласно требованиям методик, общепринятых в фитоценологии. Оценка состояния растительности производилась с использованием данных дистанционного зондирования Земли по значениям нормализованного относительного вегетационного индекса. По данным спутника построены картограммы нормализованного относительного вегетационного индекса для каждого пункта исследования. Результаты исследования. Из числа объектов исследования, расположенных в зоне неустойчивого увлажнения, доля полигонов с сильной степенью деградации составляет 18,8 %, со средней степенью деградации 37,5 %, а в засушливой зоне 70,6 и 23,5 % соответственно. В зоне неустойчивого увлажнения наиболее высокие коэффициенты ранговой корреляции между степенью деградации и площадью, занимаемой травянистой растительностью с определенным значением вегетационного индекса, наблюдаются в случае с нормализованным относительным вегетационным индексом, находящимся в пределах 0,0-0,4, а в засушливой 0,0-0,3 (при уровне значимости 0,01). Обсуждение и заключение. При использовании данных дистанционного зондирования Земли для оценки степени деградации степных экосистем Ставропольского края необходимо использовать специфические для различных почвенно-климатических условий регрессионные модели.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Хлорофилл играет важную роль в абсорбции и трансформации световой энергии в химическую и обеспечивает производство органического вещества в растениях. Мониторинг содержания хлорофилла позволяет оценить взаимодействие растений с окружающей средой, степень влияния стресс-факторов, что важно для управления урожаем. Традиционные лабораторные методы анализа подразумевают разрушение образца, требуют много времени и не подходят для быстрых полевых оценок. Более удобным для этих целей представляется применение недорогих, портативных приборов. Цель исследования. Разработать структуру искусственной нейронной сети и ее машинное обучение для предсказания содержания хлорофилла в листьях растений по их оптической плотности в отдельных диапазонах видимого спектра. Материалы и методы. Датасет для искусственной нейронной сети формировали из экспериментальных данных, полученных с помощью денситометра ДП-1М и хлорофиллметра CCM-200. Измерения проводили для листьев растений салата, перца, томата, кабачка в различных возрастных состояниях и при различных параметрах световой среды. Обучение искусственной нейронной сети проводилось в среде Google Colab с последующей адаптацией модели для использования в микроконтроллерном устройстве – листовом фотоколориметре. Результаты исследования. В сформированном датасете размером 1 000 записей оптическая плотность листьев варьируется в красной области от 0,57 до 2,54, зеленой – от 0,9 до 1,66, синей – от 1,09 до 3,53 отн. ед. Соответственно этим комбинациям содержание хлорофилла меняется от 3,1 до 156,5 отн. ед. Наиболее точной из шести различных структур сети, отличающихся количеством нейронов в скрытых слоях, оказалась структура «32:32», обеспечивающая низкий уровень средней абсолютной ошибки MAE = 6,64 отн. ед., среднюю ошибку предсказаний MAPE = 16,34 % и высокий коэффициент детерминации R² = 0,8886. Для упрощения модели и экономии ресурсов микроконтроллера была выбрана структура «4:4». Она позволила сохранить невысокий уровень MAE = 6,83 %, MAPE = 16,86 % при R² = 0,8808 и значительно меньшем объеме используемых ресурсов – 41 весовой параметр и 164 байта памяти. Сравнительная оценка с классическими алгоритмами машинного обучения показала превосходство разработанной модели по всем метрикам. Обсуждение и заключение. Для практического использования обученная искусственная нейронная сеть перенесена в микроконтроллер разработанного ранее листового фотоколориметра, имеющего все необходимые аппаратные средства для измерения оптической плотности листа в отдельных спектральных диапазонах. Разработанная модель позволяет реализовать неразрушающий и оперативный контроль состояния растений, что особенно важно в системах точного земледелия. Разработка имеет большой потенциал для практического применения в системах экологического мониторинга и поддержки принятия решений в сельском хозяйстве. Результаты исследования подтверждают целесообразность использования машинного обучения для повышения эффективности методов оценки состояния растений и формирования цифровых решений в агротехнологиях.
Бесплатно
Статья научная
Введение. К сельскохозяйственной отрасли глубокой переработки сырья с ориентацией на конечного потребителя относится хлебопекарная промышленность. При производстве хлебобулочных изделий одну из операций технологического процесса выполняют тестоделительные машины вакуумно-поршневого типа, срок службы которых на 30-40 % ниже нормативного. Наиболее перспективным для восстановления изношенных деталей механизма всасывания является метод электроискровой обработки. При выборе материалов электрода важно, чтобы они обладали не только низкой эрозионной стойкостью, но и высокими триботехническими свойствами. Цель статьи. Выбрать электроискровые покрытия, снижающие изнашивание рабочих поверхностей деталей механизма всасывания при ремонте тестоделительных машин вакуумно-поршневого типа. Материалы и методы. Определение свойств электроискровых покрытий проводилось методами неразрушающего контроля с использованием современного научно-исследовательского оборудования, а обработка результатов с использованием программы «Компас-3D». Результаты исследования. Получены значения физических, механических, фрикционных и триботехнических свойств электроискровых покрытий из бронзы БрОС10-10 и сплава X15H60. Суммарная интенсивность изнашивания для покрытия из бронзы БрОС10-10 составила 8,3 ∙ 10-12, а для сплава Х15Н60 15 ∙ 10-12. Обсуждение и заключение. Суммарная интенсивность изнашивания на машине трения у образцов с покрытием из бронзы БрОС10-10 ниже, чем у базовой пары трения, в 1,4 раза, а у образцов с покрытием из сплава X15H60 выше в 1,26 раза. Добавление твердосмазочного покрытия MODENGY на покрытие из сплава X15H60 способствует снижению его истирающей способности в 3 раза, а суммарной интенсивности изнашивания - в 1,34 раза относительно базовой пары трения. Расчетно-экспериментальный метод показал низкую интенсивность изнашивания электроискровых покрытий из бронзы БрОС10-10 и сплава X15H60 по отношению к материалу деталей механизма всасывания тестоделительных машин вакуумно-поршневого типа.
Бесплатно
Оценка экологической устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве
Статья научная
Введение. Усиление антропогенного воздействия технических средств приводит к нарушению устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве, что в целом оказывает негативное влияние на существующий агроландшафт. В связи со значительным количеством отдельных экологических показателей оценка на устойчивость технологических процессов проводится как правило без ранжирования их значимости, не учитывая природно-климатические особенности, которые в значительной степени оказывают влияние на систему производства сельскохозяйственной продукции. При этом не выработан необходимый подход, который бы позволил комплексно произвести оценку устойчивости с высокой степенью достоверности. Цель исследования. Обосновать критерии и предложить оценку технологических процессов в растениеводстве по степени их экологической устойчивости и стабильности. Материалы и методы. Исследование базировалось на применении аналитических методов и обобщении научных результатов, полученных различными авторами. Метод статистического моделирования процессов позволил выявить их закономерность, определить и обоснованно выбрать весомые факторы, влияющие на устойчивость и стабильность процессов. Результаты исследования. Разработаны частные и интегральные критерии оценки экологической устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве. Приведены примеры расчета критериев и дана оценка экологической устойчивости и стабильности технологических процессов транспортировки и внесения жидких органических удобрений в почву. Обоснована шкала оценки технологических процессов по значениям интегрального критерия оценки. По степени экологической устойчивости технологические процессы предложено разделить на устойчивые, среднеустойчивые, неустойчивые и с высокой энтропией. Обсуждение и заключение. Предложенные авторами критерии оценки экологической устойчивости и стабильности технологических процессов в растениеводстве в дальнейшем можно использовать при разработке мобильных приложений, платформ и логистических решений для повышения эффективности отрасли, производительности труда, улучшения качества продукции и т. д.
Бесплатно
