Агроинженерия. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Harrow with turning disc section
Статья научная
Introduction. At present, there is widely used smooth plowing, which is moldboard plowing without back ridges and deep furrows. Aim of the Article. The article deals with developing a new design of working tools for smooth soil plowing that ensure the fulfillment of the required quality of soil cultivation. Materials and Methods. Based on the analysis of existing designs, the authors developed a harrow with a turning disc section, which is characterized by increased operational reliability by reducing energy costs for its adjustment. The range of change in the approach angle of the disk working bodies is 5-45°. Results. It was found that the speed of movement and the inclination angle disks have the greatest influence on the tillage quality. To optimize the motion parameters with a turning disk section for the best smooth plowing quality, a two-factor experiment was carried out. Discussion and Conclusion. As a result, it was found that at a speed of 9.113 km/h and approach angle of working disks of 32°, the quality of tillage is maximum and amounts to 86.1%.
Бесплатно
Justification of dual-level opener parameters in digital twin by the discrete element method
Статья научная
Introduction. The discrete element method is the most promising method for modeling soil tillage. With the use of DEM modeling it is possible to create a digital twin for technological process of interaction of tools with soil, analyze the operation of tillage and seeding machines having various design and technological parameters, and predict energy and agrotechnical indicators of еtheir work. To improve the prediction accuracy, it is necessary to compare the obtained data with the results of field experiments. Aim of the Study. The study is aimed at developing a digital twin of the tillage bin through using the discrete element method and optimizing the main design and technological parameters of the dual-level opener.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Исследование рабочих процессов пропашных сеялок, их совершенствование, повышение производительности и качества работы являются актуальными агроинженерными задачами. Цель статьи. Формирование предложений по оптимизации конструкции вакуумных аппаратов пропашных сеялок на основе анализа закономерностей процесса дозирования семян подсолнечника и кукурузы присасывающими отверстиями их высевающих дисков. Материалы и методы. Характеристики работы вакуумного высевающего аппарата зависят от диаметра присасывающих отверстий и величины разрежения в вакуумной камере. Гипотетически можно предположить, что при постоянном расчетном значении силы присасывания можно подобрать такое их соотношение, при котором количество пропусков и групповых подач семян не будет превышать допуска агротребований. Проверка этого предположения проводилась экспериментально в лабораторных условиях. Результаты исследования. Найдены полиномы, с высокой точностью описывающие зависимость вероятности образования групповых подач семян подсолнечника и кукурузы от диаметра присасывающих отверстий. Обсуждение и заключение. Частость групповых подач семян менее 0,05 будет обеспечиваться при диаметре присасывающих отверстий около 0,8 мм для подсолнечника и около 1,9 мм для кукурузы. При этом значения разрежений в вакуумной камере должны будут составлять 31-56 кПа, что превосходит возможности пневмосистем существующих пропашных сеялок. Соответственно, модернизация высевающих аппаратов вакуумных пропашных сеялок за счет уменьшения диаметра присасывающих отверстий должна сопровождаться дополнительными усовершенствованиями, направленными на повышение их захватывающей способности.
Бесплатно
Влияние процессов вспушивания ленты стеблей льна на структурные параметры слоя
Статья научная
Введение. Эффективность выделения длинного льноволокна из тресты во многом зависит от структурных параметров слоя стеблей. Современные вспушиватели лент льна создают хаотичные перекосы и перекрещивания слоя стеблей под подбирающим барабаном. Указанные недостатки существующих машин минимизированы в опытном вспушивателе, в котором слой стеблей перемещается над подбирающим барабаном с показателем кинематического режима, равным единице. Цель статьи. Изыскание средств и методов сохранения структурных параметров слоя стеблей при вспушивании лент льнотресты.
Бесплатно
Исследование инновационного процесса теребления стеблей в аппаратах с поперечными ручьями
Статья научная
Введение. При уборке льна-долгунца рабочие органы активно взаимодействуют с растениями. Для льнотеребильного аппарата с поперечными ленточно-дисковыми ручьями характерно разделение технологических потоков растений, приводящее к потерям семян и повреждениям стеблей. Цель работы - теоретическое и экспериментальное обоснование изменений конструкции теребильного аппарата с поперечными ленточно-дисковыми ручьями за счет исключения разделения технологических потоков растений при их тереблении. Материалы и методы. Экспериментальные исследования по обоснованию параметров и режимов работы теребильного аппарата проводили по имеющимся и разработанным методикам, а оценку льнопродукции - по действующим ГОСТам. Определялось влияние фаз спелости и урожайности льна, а также типа теребильного аппарата на показатели разделения технологических потоков растений и потерь семян. Устанавливали влияние типа теребильного аппарата, ширины захвата теребильной секции и скорости агрегата на показатели переработки льнотресты. Результаты исследования. Получена зависимость для определения комлевой растянутости стеблей с учетом сцепления семенными коробочками. Конструкцию модернизированного теребильного аппарата использовали для того, чтобы оценить, как уменьшение растянутости и устранение разделения технологических потоков растений при тереблении влияет на снижение потерь семян и повышение выхода длинного волокна. В усовершенствованной машине элементы рамы расположены за теребильным аппаратом. Благодаря модернизации теребильного аппарата льнотреста имела более высокие показатели качества: 1,5 номера у ТЛН-1,9М и 1,25 номера у ТЛН-1,9П. Обсуждение и заключение. Модернизированный теребильный аппарат ТЛН-1,9М при уборке посевов в фазе ранней желтой спелости, по сравнению с аппаратом ТЛН-1,9П, позволяет снизить потери семян на 1,4-2,0 %, на 1,3 % возрастает выработка длинного волокна и увеличивается на 0,45 его номер.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Работа двигателя внутреннего сгорания с современными экологичными и высокоэкономичными характеристиками не представляется возможной без глубоких и доскональных исследований, связанных с применением новых видов топлив. Именно поэтому прогнозирование показателей впрыскивания и распыливания в дизеле, работающем на смесевом спиртосодержащем топливе, оказывающих прямое воздействие на процесс горения и образование токсичных компонентов и, как следствие, экономичность и экологичность, является актуальной научной задачей. Цель исследования. Разработать теоретическую основу для расчета характеристик впрыскивания и распыливания метанолсодержащего топлива в цилиндры дизельного двигателя, позволяющую оптимизировать его рабочий процесс.
Бесплатно
Методологическая основа для создания почвообрабатывающих фрез
Статья научная
Введение. Рассматривается проблема повышения эффективности функционирования самоходных малогабаритных почвообрабатывающих фрез за счет адаптации к изменяющимся условиям внешней среды, в частности, к изменяющимся физико-механическим свойствам почвы. Цель исследования - разработка методологии проектирования самоходных малогабаритных почвообрабатывающих фрез. Материалы и методы. В исследовании применялись основные положения теории механизмов и машин и теории проектирования в машиностроении. Основное внимание уделено общенаучному принципу адаптации при создании самоходных малогабаритных почвообрабатывающих фрез. Авторы понимают этот принцип как способность автоматического обеспечения требуемого режима работы машины применительно к почвенным условиям. Результаты исследования. Представленные в статье результаты позволили предложить методологический подход к созданию эффективных самоходных малогабаритных почвообрабатывающих фрез с возможностью их адаптации к изменяющимся внешним условиям. Результаты представлены в виде методики проектирования фрез и нового технического решения их адаптации к почвенным условиям. На основе патентов на изобретения и полезные модели, в которых реализован этот способ, был разработан опытный образец фрезы, автоматически охватывающей весь требуемый диапазон режимов работы. Обсуждение и заключение. По сравнению с известными фрезами такое техническое решение конструкции почвообрабатывающей фрезы позволяет повысить качество обработки почвы. Это происходит благодаря тому, что значение кинематического показателя находится в нужном диапазоне, а агротехнические требования, предъявляемые к обработке почвы, соблюдаются.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Предотвращение загрязнения окружающей среды, включая водные объекты, биогенными элементами (азотом и фосфором) при их выносе с сельскохозяйственных угодий с возможными стоками является актуальной проблемой современной агроинженерной науки, которая требует своевременного решения. Исследованиями установлено, что вынос биогенных элементов происходит в результате геохимических процессов, внесения на поле удобрений и иных факторов. В этой связи математическое моделирование процесса выноса биогенных элементов с сельскохозяйственных угодий и возможного их попадания в водные объекты является актуальной задачей агроинженерных исследований. Цель исследования. Смоделировать и спрогнозировать процесс возможного выноса биогенных элементов с сельскохозяйственных угодий в водоемы.
Бесплатно
Моделирование процесса обработки почвы методом концентрации напряжений в обрабатываемом пласте
Статья научная
Введение. Обработка почвы - важнейшее звено в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. В настоящее время на обработку почвы в среднем приходится 35-40 % энергетических затрат всего объема полевых работ и до 20 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Обработка почвы позволяет регулировать водно-воздушный режим, интенсивность биологических процессов и поддержать необходимое фитосанитарное состояние почвы и посевов. Энергоемкость и качество обработки почвы зависят от степени совершенства технических средств. Математическое моделирование процесса обработки почвы различными почвообрабатывающими рабочими органами является актуальной задачей, поскольку позволяет разработать более совершенные энергоэффективные технические средства. Цель статьи. Представить результаты исследования по разработке математических моделей для определения и анализа показателей процесса обработки почвы рабочим органом скобообразной формы. Материалы и методы. В процессе теоретических исследований скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа для сплошной поверхностной обработки почвы использовались методы анализа, обобщения и систематизации, теоретической механики, математической статистики и моделирования, теории вероятности, методы дифференциального исчисления, теория взаимодействия рабочих органов с почвой и их движения по поверхности поля. Результаты исследования. Получены аналитические модели для определения создаваемого давления, тягового сопротивления, суммарной силы сжатия почвенного пласта, времени его движения через рабочий орган, требуемой мощности и количества энергии, затрачиваемых на сжатие и крошение почвенного пласта в зависимости от скорости перемещения предложенного скобообразного рабочего органа. Приведены графические зависимости исследованных параметров скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа и установлены закономерности их изменения. Обсуждение и заключение. Предложенные математические модели и выявленные закономерности изменения параметров процесса обработки почвы рабочим органом замкнутого контура позволят разработать новые эффективные рабочие органы, рассчитать их конструктивно-технологические параметры.
Бесплатно
Модель перемещения опрыскивателя для обработки тростника рисовой оросительной системы
Статья научная
Введение. Рисоводство - важная отрасль растениеводства для экономики Кубани, производящей около 80 % российского риса. Одним из существенных факторов, снижающих урожайность данной культуры, является наличие высокостебельных сорняков, растущих в каналах и на валиках рисового чека. Проблема состоит в отсутствии конструктивно-технологической схемы опрыскивателя для защиты рисовой оросительной системы от тростника, обеспечивающего локальную обработку его метелок. При обработке сорняка по периметру рисового чека агрегат находится под воздействием возмущений, которые возникают из-за неровностей рельефа чека. Данные возмущения вызывают колебания штанги в вертикальном и горизонтальном направлениях, что оказывает негативное влияние на качество обработки метелок тростника. Цель статьи. Повышение эффективности защиты рисовых чеков от тростника путем обоснования конструктивно-технологической схемы опрыскивателя для локальной обработки метелок и модели его перемещения с учетом рельефа рисового чека. Материалы и методы. В теоретических исследованиях использовались положения математики и теоретической механики. Экспериментальные исследования проводились на рисовых оросительных системах Красноармейского района Краснодарского края с использованием планирования эксперимента. Результаты исследования. Предложена конструктивно-технологическая схема опрыскивателя с правосторонней штангой, выполненная по форме размещения верхних точек тростника y = 310,84x0,0955, находящегося в канале чека. На основании модели перемещения опрыскивателя диапазон изменения положения штанги отличается от регулируемого значения по вспашке - 3,1 %; стерне риса - 1,4 %; рапсу - 0,6 %; чистому пару - 2,3 %; озимой пшенице - 1,4 %. Обсуждение и заключение. Полученные данные показывают незначительное отличие изменения колебаний штанги предлагаемого опрыскивателя от регулировочного значения, что положительно влияет на качество и точность обработки метелок. Представленные в статье результаты могут быть использованы для серийного производств опрыскивателей, позволяющих выполнять обработку высокостебельных сорняков рисовой оросительной системы и высокорослых культур.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Одним из главных компонентов в рационе сельскохозяйственных животных являются концентрированные корма, которые в России подвергают измельчению молотковыми дробилками. При этом в готовом продукте наблюдается большое содержание пыли, которое можно уменьшить, применяя измельчители с другим принципом измельчения. Предложена конструкция фрезерного измельчителя, в котором разрушение зерна осуществляется резанием. Цель статьи. Теоретические исследования влияния конструкционных и технологических параметров фрезерного измельчителя на условия движения зерновки по зубу рабочего органа. Материалы и методы. Теоретическое исследование разработанного измельчителя проводилось с использованием методов усредненного ускорения. Для этого изучалась поверхность зуба рабочего органа. Результаты исследования. Получены уравнения, описывающие движение частицы по поверхности зуба рабочего органа. Разработана программа, позволяющая облегчить процесс анализа влияния конструкционных и технологических параметров измельчителя на процесс движения частицы по поверхности зуба. Обсуждение и заключение. Наблюдается прямо пропорциональное уменьшение времени движения частицы по зубу рабочего органа с ростом угловой скорости. В то же время увеличение угла приводит к росту времени нахождения частицы на поверхности зуба. Увеличение значений угловой скорости приводит к снижению перемещения частицы вдоль оси. При угле 45° перемещение вдоль оси в 1,1-1,5 раза меньше, чем при угле 70°. При высоких угловых скоростях перемещение вдоль оси минимально. Из проведенного анализа, учитывая необходимость создания более плавного движения частицы по винтовой линии, следует вывод, что наиболее рациональными будут следующие значения: угол 70°, угловая скорость рабочего органа 185-206 рад/с.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Технологическая операция обработки почвы является энергоемким процессом. Непосредственное влияние на показатель энергозатрат оказывает тяговое сопротивление почвообрабатывающих агрегатов. В связи с этим актуальной является задача разработки конструкции рабочего органа парового культиватора, обеспечивающего снижение тягового сопротивления. Цель исследования. Поиск оптимальных параметров функционирования рабочего органа парового культиватора путем определения тягового сопротивления, создаваемого рабочим органом.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье описан процесс рассмотрения геометрических параметров струи воды в зависимости от ее режима работы и вида форсунки. В рамках исследования гидравлической обработки почвы в приствольных зонах возникла необходимость изучить параметры струи при различных видах насадок. Требовалось определить геометрические параметры потока воды для расчета площади поперечного сечения и определения структурных особенностей формирования струи. Данные характеристики важны для полноценного описания, последующего исследования и расчета действия струи воды при гидравлической обработке почвы. Также они позволяют изучить реальную форму и структуру струи при различных видах форсунки. Цель исследования. Определение геометрических параметров струи воды в зависимости от вида форсунки и режима работы струи.
Бесплатно
Оптимизация параметров адаптивного распылителя сельскохозяйственного опрыскивателя
Статья научная
Введение. При выращивании высокорослых сельскохозяйственных культур (зерновых на поздних фазах развития, кукурузы, подсолнечника и др.) используют штанговые опрыскиватели, оснащенные двухфакельными распылителями с неизменяемыми углами наклона к вертикали факелов распыла. Рабочая жидкость такими распылителями более интенсивно наносится на набегающую сторону листьев растений, а интенсивность покрытия рабочей жидкостью растений с тыльной стороны снижается. Повысить качество обработки культур штанговыми опрыскивателями позволит усовершенствование их распылителей. Цель исследования. Экспериментальное определение алгоритма изменения углов наклона факелов распыла двухфакельного распылителя, обеспечивающего одинаковую интенсивность нанесения рабочей жидкости на листья высокорослых растений.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Уровень технологической оснащенности и качество расстановки оборудования на участках предприятий технического сервиса оказывает значительное влияние на величину площадей производственных участков и эффективность путей перемещения объектов технического сервиса. Цель работы - оценить фактический уровень оснащенности и качество расстановки технологического оборудования на конкретных производственных участках предприятий. Материалы и методы. Качество расстановки оборудования на предприятиях определяется на основании сравнения фактического и нормативного значений коэффициента, учитывающего рабочие места, проезды и проходы на конкретных производственных участках. В процессе исследования предложен метод определения уровня технологической оснащенности участков на основании физического износа технологического оборудования и коэффициента плотности расстановки. Результаты исследования. На 80 % участков не соблюдаются основные нормы технологического проектирования. Фактическое значение коэффициента плотности расстановки оборудования на конкретных участках составляет 1,1-42,8. При этом среднее значение коэффициента составило 12,5 для предприятий с парком менее 25 тракторов, 10,2 для предприятий с парком от 25 до 50 тракторов и 8,6 для предприятий с парком более 50 тракторов. Доля участков с высокой плотностью расстановки оборудования составила 13,3 %, со средней 40,0 % и с низкой 46,7 %. Коэффициенты, наиболее близкие к нормативным значениям, выявлены на участках ремонта гидравлической системы и масляной аппаратуры, полимерном и окраски и сушки. А на таких основных участках, как слесарно-механический, кузнечный, сварочно-наплавочный и др., значения коэффициента плотности расстановки оборудования отличаются от нормативных значений в несколько раз. Обсуждение и заключение. Проведенные исследования показали низкий уровень технологической оснащенности большинства производственных участков предприятий в Приволжском федеральном округе. Результаты исследования позволят в будущем оптимизировать величины площадей производственных участков и обеспечить эффективность путей перемещения техники внутри корпусов.
Бесплатно
Параметры и режимы работы гидравлической мини-сеялки мелкосемянных овощных культур
Статья научная
Введение. В области выращивания сельскохозяйственных растений с использованием воды и суспензий обозначена тенденция развития гидропосева газонной травы. Направление менее изучено для посева мелких проклюнувшихся и пророщенных семян овощей, поскольку специализируется на семенах арбуза, тыквы, огурцов и табака. Отсутствуют исследования для гидропосева семян моркови, петрушки, укропа, салата, томатов и сельдерея. Таким образом, актуальными являются теоретические изыскания, направленные на обоснование способа и технических решений посева мелкосеменных культур в условиях открытого и закрытого грунта. Проблема заключается в отсутствии конструктивно-технологической схемы резервуара для формирования посевной смеси мелкосемянных культур, конструктивно-режимных показателей гидравлической мини-сеялки рядкового посева для повышения его эффективности. Цель исследования. Оптимизация параметров и режимов работы гидравлической мини-сеялки рядкового посева.
Бесплатно
Параметры и режимы работы срезающе-измельчающего аппарата
Статья научная
Введение. Для повышения эффективности уборки сельскохозяйственных культур необходимо совершенствовать существующие рабочие органы косилок и жаток комбайнов, которые будут обеспечивать их универсальность и многофункциональность. Повышение энерговооруженности отрасли в существующих экономических и политических условиях может быть достигнуто применением принципов ресурсосбережения и использованием альтернативных конструкций косилок и жаток комбайнов. Существующие режущие аппараты этих сельскохозяйственных машин не обеспечивают одновременное срезание, сбор и измельчение стеблей кукурузы, подсолнечника, камыша, а также веток с целью дальнейшей заделки в почву или сбора массы для использования в животноводстве. Поэтому обоснование конструктивно-технологической схемы, определение параметров и режимов работы универсального срезающе-измельчающего аппарата является актуальным. Цель статьи. Повышение эффективности среза и измельчения растений путем обоснования структурно-функциональной схемы агрегата, рациональных параметров и режимов работы режущего аппарата.
Бесплатно
Повышение равномерности внесения минеральных и известковых удобрений
Статья научная
Введение. Современное сельскохозяйственное производство основано на применении ресурсосберегающих технологий производства растениеводческой продукции. Важным элементом данных технологий является применение минеральных удобрений, равномерности внесения которых уделяют особое внимание. Цель исследования. Совершенствование процесса внесения минеральных и известковых удобрений путем разработки пневмоцентробежного рабочего органа.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию оптимизации процесса применения жидких азотных минеральных удобрений на основе карбамидно-аммиачной смеси как в серийном виде КАС-32, так и в инновационном КАС+S (c добавлением мезоэлемента серы S) в качестве подкормки озимой пшеницы весной в период кущения. Процесс внесения осуществляли поверхностно по посевам с крупнокапельными форсунками серийным штанговым опрыскивателем «Туман-2» и инжекторно-инновационным агрегатом мультиинжектором «Туман-2М». Цель статьи. Обосновать рациональные технологии с основными составляющими эффективного применения КАС на основных видах сельскохозяйственных культур. Материалы и методы. В процессе исследования использованы общепринятая методика полевого опыта, ОСТы и ГОСТы на испытания машин для внесения удобрений. В качестве объектов исследований были приняты жидкие азотные минеральные удобрения КАС-32 и КАС+S производства ПАО «КуйбышевАзот», которые вносились опрыскивателями «Туман-2» и «Туман-2М» предприятия ООО «Пегас-Агро». Результаты исследования. Проведенные Самарским ГАУ полевые сравнительные испытания инновационных технологий применения КАС показали увеличение урожайности озимой пшеницы сорта Базис до 59,9 %, по сравнению с вариантом обработки посевов аммиачной селитрой. Кроме того, применение КАС+S повышает классность пшеницы по белку с III до I класса, по клейковине - с III до II класс. Обсуждение и заключение. Жидкие минеральные удобрения КАС имеют преимущество, по сравнению с аммиачной селитрой, особенно в засушливые годы, что весьма актуально в условиях прогнозируемого глобального потепления. Полученные результаты имеют большое значение для широкого внедрения данной инновационной технологии в АПК.
Бесплатно
Приборное и методологическое обеспечение диагностики потребности растений в элементах питания
Статья научная
Введение. Минеральные удобрения, без которых невозможны интенсивные технологии производства сельскохозяйственных культур, являются дорогостоящим и экологически небезопасным ресурсом, загрязняющим почву и продукты земледелия при избыточном внесении. Поэтому использовать удобрения необходимо исходя из диагностических данных потребности растений. Цель исследования - приборное и методологическое обеспечение современной функциональной диагностики потребности растений в элементах питания, ориентированной на активизацию процесса фотосинтеза. Материалы и методы. Предложено в процессе диагностики многочисленные промежуточные пластиковые пробирки со смесью постоянных компонентов (хлористого натрия, суспензии хлоропластов и краски Тильманса) вариантов диагностического раствора заменить эластичной единой светозащитной емкостью. Однородная смесь в единой емкости исключает ошибку концентрации компонентов раствора, сопутствующую многоразовому формированию смесей в промежуточных пробирках. Это позволило уменьшить количество однотипных операций заполнения пипеточными дозаторами промежуточных пробирок, повторяющихся для каждой смеси элементов. Исследования выполнены в 2021-2022 гг. с использованием механических пипеточных дозаторов «Ленпипет» Thermo Fisher Scientific (Финляндия) - 10 мл, «Ленпипет Колор» - 100 мкл и «Ленпипет Колор» - 200 мкл. Погрешность их определяли на электронных весах ВК-600. Результаты исследования. С применением инновации возросла достоверность диагностических данных вследствие уменьшения ошибки концентрации компонентов в растворе смеси в среднем на 8,6 %. Кроме того, снизились затраты времени на выполнение диагностики в 1,7 раза, что в условиях ограниченного времени жизни хлоропластов благоприятно сказалось на получении достоверных данных. Обсуждение и заключение. Достоверные данные диагностики потребности растений в элементах питания позволят сэкономить удобрительные ресурсы, а также повысить качество производимой сельскохозяйственной продукции, не загрязненной избыточными элементами питания.
Бесплатно
