Статья: ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ FDM ТЕХНОЛОГИЙ (2026)

В условиях системного ухудшения качества дизельного топлива на российском рынке, где доля некондиционных нефтепродуктов достигает 10–15%, проблема обеспечения надежности дизельной техники в агропромышленном комплексе приобрела особую остроту. Сельскохозяйственные предприятия сталкиваются с повышенным риском отказов двигателей в периоды ответственных полевых работ, что напрямую обусловлено использованием обводненного топлива с механическими примесями. Проведенные экспериментальные исследования параметров тонкой фильтрации современных материалов на специально сконструированной безнасосной установке выявили существенные различия в их эффективности. Установка имитировала работу топливной системы с отстойником по модернизированной схеме «сверху-вниз». Тестировались синтетические мембраны (МФФК-3, МФФК-3Г), полипропилен (ПП) и пенополиуретан (ППУ) при обводнённости топлива 0,1–1%. Наибольшую эффективность очистки продемонстрировали полипропиленовый фильтр, обеспечивающий степень очистки до 91% при низкой обводнённости (0,1%), и гидрофобная мембрана МФФК-3, сохраняющая стабильные 86-89% очистки независимо от давления и степени обводнённости. Особый практический интерес представляет модернизированная схема фильтрации, которая для мембраны МФФК-3 повысила эффективность более чем в 2 раза по сравнению со стандартной схемой. При этом пенополиуретан, несмотря на высочайшую удельную пропускную способность, в 47 раз превышающую показатель мембран, показал низкую эффективность обезвоживания (5-20%), что делает его непригодным для решения проблемы обводнения. Таким образом, для надежной защиты дорогостоящей топливной аппаратуры необходим комплексный подход с применением высокоэффективных фильтрующих материалов, подобных ПП и МФФК-3, в сочетании с оптимизированными схемами фильтрации.

В статье представлен комплексный анализ трансформации структуры мирового энергопотребления в сельском хозяйстве за период 2000-2025 гг. На основе статистических данных Energy Institute (2024) и International Energy Agency (IEA) исследованы динамика изменения долей традиционных и возобновляемых источников энергии (ВИЭ), региональные особенности энергетического перехода и влияние технологических инноваций на повышение энергоэффективности аграрного производства. Показано, что совокупное энергопотребление отрасли выросло примерно на 30 %, при этом доля нефти и угля снизилась более чем в два раза, а доля ВИЭ увеличилась в четыре раза, достигнув 8,5 %. Наиболее активно переход к чистым источникам энергии осуществляется в странах Европы, Китае и Индии, где широко внедряются биогазовые, солнечные и ветровые установки мощностью 30-500 кВт. Особое внимание уделено оценке коэффициента энергетической отдачи, который для сельскохозяйственных ВИЭустановок варьирует в пределах 7,2-9,8, что соответствует высокому уровню энергоэффективности. Применение биогазовых комплексов мощностью 250 кВт обеспечивает ежегодное сокращение выбросов CO₂ на 1 150 т и экономию до 21 ГВт·ч энергии за жизненный цикл. Полученные результаты подтверждают, что использование ВИЭ способствует снижению удельных затрат энергии на 10-20 % и углеродного следа продукции на 15-25 %. Энергетическая диверсификация рассматривается как ключевое условие устойчивости аграрного сектора и его конкурентоспособности в условиях климатических рисков и роста цен на углеводородное топливо.

В климатических условиях Саратовской области особое внимание уделяется обработке почвы на полях, имеющих уклоны обеспечивающие снижение поверхностного стока, что способствует снижению эрозии почвы, повышению влагозапаса и урожая. Для выполнения обработки почвы в работе предлагается новая конструкция почвообрабатывающего агрегата (ПА), обеспечивающего обработку почвы с нарезанием водозадерживающих борозд синусоидального характера. Представлено описание конструкции нового ПА и установлены аналитические зависимости, позволяющие определить его основные конструктивнотехнологические параметры. Выполнены расчеты конструктивно-технологических параметров предлагаемого ПА, позволяющие определить их величину с учетом ширины захвата. Установлено, что при достижении максимальной величины амплитуды водозадерживающей борозды в 0,1 м и увеличении ширины захвата почвообрабатывающего агрегата с 5 м до 20 м необходимо увеличивать расстояние от места крепления поворотного круга до места шарнирного крепления рабочего органа на раме ПА. Диапазон изменения должен находиться в пределах от 0,12 м до 0,61 м в зависимости от величины смещения крепления тяги на поворотном круге относительно центра его вращения, тогда длина тяги будет находится в диапазоне от 2,5 м до 10,02 м. На величину периода синусоидального характера водозадерживающей борозды оказывает влияние скорость движения трактора и ее увеличение с 6 км/ч до 12 км/ч, что приводит к увеличению периода с 0,01 м до 0,104 м. Такое конструктивное выполнение позволит выполнять качественную обработку почвы с повышением влагозапаса и предотвращением образования эрозионных процессов, особенно на полях имеющих уклон, что позволит повысить урожай сельскохозяйственных культур.

Сортировка корнеплодов сахарной свеклы по размерам необходима для обеспечения эффективности её хранения и последующей промышленной переработки. Типовые методы сортировки овощей по фракциям в хранилищах при больших объёмах приёмки корнеплодовне не применимы для корнеплодов сахарной свеклы. В статье представлена методика использования компьютерного зрения для бесконтактного определения размеров и загрязнённости корнеплодов сахарной свёклы в кузове грузового автомобиля на свеклопункте сахарного завода. Разработан прототип системы, включающий программно-аппаратный комплекс (микроконтроллер, лазерный дальномер, RGB-камера, источники дополнительного освещения, светодиодное табло), сервер и автоматизированное рабочее место оператора. Система предназначена для автоматизации процесса оценки размерных характеристик корнеплодов для их распределения по кагатам оперативного, среднесрочного или длительного хранения, а также при направлении на переработку. Предложен алгоритм работы системы компьютерного зрения, включающий выполнение черырех последовательных этапов. На этапе «Поиск» происходит обнаружение автомобиля под камерой с помощью лазерного дальномера. Многоуровневое обнаружение корнеплодов на изображении происходит с использованием нейронной сети, реализованной на Python. Оптимизациия вычислений осуществляются на этапе «Распознавание». Определение размерных параметров корнеплодов производят на основе данных с камеры по математическим формулам на этапе «Анализ». Формирование структурированного отчёта по исходным и обработанным изображениям корнеплодов, статистика их количества и размерные классы, а также загрязнённость корнеплодов осуществляют на этапе «Запись».

Исследования влияния озонной обработки почвы на почвенную микрофлору представлены в статье. Воздействие процесса озонирования на развитие микроорганизмов и свойства почвы проанализировано. При проведении лабораторных исследований использовали чернозёмную почву из-под посевов яровой пшеницы, выращиваемой по технологии органического земледелия. Выявлено, что в зависимости от режима, озонная обработка по-разному влияет на различную почвенную микрофлору. Эффективность воздействия озона зависит от метаболических характеристик микроорганизмов, механизмов их антиоксидантной защиты, особенностей физиологического строения клеток и т. д. Небольшие дозировки действуют как стрессовый фактор, оказывая терапевтический эффект и стимулируя развитие микроорганизмов в почве. При дозе озонной обработки 504 мг·мин/м³ произошёл рост популяций бактерий рода Bacillus, увеличилось содержание несовершенных грибов рода Fusarium, возросла численность микромицетов на 20-60%, по сравнению с неозонируемой почвой. При этом благоприятная среда способствовала повышению количества не только полезной почвенной микрофлоры, но и развитию патогенов. В результате исследований установлено, что рациональная доза озонной обработки в заданных условиях составляет 907 мг·мин/м³. Она обеспечивает баланс между сохранением численности полезных бактерий рода Bacillus и подавлением патогенных грибов рода Fusarium. Следовательно, озонная обработка при правильном подборе режима озонирования может регулировать состав почвенной микрофлоры. Проведённый эксперимент формирует научную базу для управления составом микробиома почвы посредством озонирования. Это позволит поддерживать плодородие сельскохозяйственных угодий, повысив их агрономическую ценность и улучшив микробиологический состав, что увеличит урожайность культурных растений экологически чистым способом.

Одним из эффективных критериев, служащих в качестве оценки устойчивости криволинейного движения колесных тракторов и скомплектованных на их основе машиннотракторных агрегатов являются ордината x и абсцисса y траектории поворота кинематического центра. В настоящее время для аналитического расчета координат x и y неустановившегося поворота колесного трактора используются уравнения, в основу вывода которых положена формула для определения теоретического минимального радиуса (ТМР) правильного поворота. Установлено, что для фактического поворота колесной машины, реализуемого посредством четырехзвенной рулевой трапеции заднего расположения, расчетная зависимость для нахождения ТМР действительного поворота не будет тождественна зависимости для правильного поворота. В статье выведены уравнения для определения координат теоретической траектории фактического поворота и приведены результаты расчетов с их использованием, относящиеся к универсально-пропашному трактору Беларус- 1221.2. Выявлено расхождение значений основных кинематических характеристик правильного и фактического неустановившегося поворота. В зависимости от величин углов поворота управляемых колес абсциссы поворота отличаются на 4-80 %, а ТМР поворота – на 7,5-21,3 %. При увеличении скорости поступательного движения трактора с 1,86 м/с до 2,556 м/с значения абсциссы x увеличиваются и при правильном, и при фактическом повороте на 43,71…47,27 %, а ординаты y – на 21,5…27,17 %. В этом случае мгновенный теоретический радиус поворота не изменяется. Таким образом, доказана необходимость применения для вычисления координат траектории движения колесной машины уравнений, при выводе которых использована формула для определения ТМР фактического поворота. Проведенная проверка адекватности полученных уравнений дала полную сходимость результатов.

В статье анализируются способы доставки корнеплодов на свеклопункт сахарного завода, в зависимости от условий уборки сахарной свеклы и использования уборочной техники. Описаны технологические операции и используемые технические средства при доставке корнеплодов и организации хранения на приемном пункте сахарного завода различными способами. Теоретически определены: потребность в технологическом транспортном средстве для обслуживания свеклоуборочного комбайна, суточная производительность большегрузных автомобилей при перевозке корнеплодов с поля до свеклопункта и их количество. Выявлена продолжительность обслуживания большегрузного автомобиля на свеклопункте сахарного завода при взятии пробы корнеплодов в сырьевой лаборатории, при выгрузке их в кагат с использованием буртоукладочной машины и непосредственной выгрузке на гидротранспортер линии переработки. Установлено, что время нахождения автомобиля на территории свеклоприемного пункта, в зависимости от типа большегрузного автомобиля (с прицепом или без него), составляет в среднем от 20 до 55 минут. Предложено для управления транспортными потоками при доставке корнеплодов на сахарный завод оборудовать большегрузные автомобили свеклосдатчиков GPS-трекерами для реализации предлагаемого часового графика прибытия на свеклопункт, соорудить площадку ожидания и разместить на ней оборудование для технического зрения по определению размерных характеристик корнеплодов и применить электронную очередь обслуживания автомобилей. Рекомендовано для обеспечения ритмичной работы в качестве альтернативы создать при сахарном заводе транспортное подразделение по доставке свеклосырья и организовать его работу с применением информационных технологий.

В работе исследовано влияние озоновоздушной подготовки (ОВП) на рабочие и экологические характеристики бензинового карбюраторного двигателя 153FMI, дизельных двигателей Hyundai Tuscon III D4HA/Series R, Komatsu 4D92L-1B59B. Эксперименты проводились с использованием акустического анализа работы двигателей и анализа дымности выхлопных газов. Испытания проводились при температуре 25°C, относительной влажности воздуха 47%, включали работу двигателей на бензине АИ-92 и летнем дизельном топливе при различных режимах: холостой ход, набор оборотов и работа на номинальных оборотах. Первоначально проводился контрольный запуск и прогрев двигателя без подачи озона. Затем осуществлялся повторный запуск и регистрация рабочих характеристик уже с введенной в систему ОВП. Применение ОВП в бензиновом двигателе 153FMI привело к значительному улучшению процесса запуска. Время запуска сократилось, в среднем, с 8 тактов (без ОВП) до запуска с первого оборота коленчатого вала. В режиме холостого хода наблюдалась стабилизация работы: уменьшение пропусков воспламенения и более равномерный характер акустических сигналов. Влияние ОВП на дизельный двигатель Komatsu 4D92L-1B59B выразилось в снижении дымности выхлопа. Средняя дымность (по десяти замерам) снизилась с 5,7% (без ОВП) до 2,3%. Кроме того, наблюдалось улучшение равномерности работы дизельных двигателей и повышение отклика на изменение положения педали акселератора. Полученные результаты свидетельствуют о положительном влиянии ОВП на рабочие характеристики двигателей внутреннего сгорания. Анализ показал, что применение ОВП способствует более эффективному сгоранию топливовоздушной смеси. Дальнейшие исследования направлены на оценку влияния ОВП на мощностные характеристики, экологические показатели (выбросы CO, CH, NOx) и топливную экономичность, а также оптимизацию параметров подачи озона.

Процесс механизированной уборки картофеля сопровождается в среднем повреждаемостью корнеплодов до 30 %, поэтому устойчивость к механическим повреждениям является ключевым критерием для отбора сортов картофеля для промышленного производства. Установлено, что корреляция устойчивости к механическим повреждениям составляет 52-56 %, что существенно выше (приблизительно в 2,5 раза), по сравнению с фактором среды (20-22 %). Точность оценки повреждения корнеплодов зависит от качества функционирования технических средств для определения повреждаемости клубней и физико-механических свойств картофеля. Недостатки установки с прутковым барабаном с выгрузным окном, не позволяющие моделировать реальные условия процесса уборки картофеля, проанализированы. Предлагается модернизация имитатора повреждения клубней. Предлагается изготовить барабан из нескольких секторов, особенность которых заключается в том, что концы крайних прутков каждого сектора закреплены жестко, а концы прутков, смонтированных между ними, закреплены с помощью гибкого ремня из прорезиненного материала, и оснащены кулачками, для имитирования динамических нагрузок на клубни картофеля, которые возникают в процессе функционирования встряхивателей. Были проведены испытания с помощью этого устройства сортов картофеля Сарма, Иркутский розовый, Нерпенок. Оценивали в пересчете на 1 клубень содранность кожуры с определенной поверхности клубня и потемнение мякоти. По первому показателю лучшие результаты показал сорт Иркутский розовый (содранность отсутствовала вообще), по второму Нерпенок (0,11 случаев на 1 клубень).

Специфической особенностью отплодоносивших стеблей малины (ОСМ) является небольшое усилие, необходимое для их переламывания при поперечном нагружении. Машина или орудие, реализующие предлагаемый способ силового воздействия могут быть использованы для измельчения ОСМ в связи с этим. Они были подвергнуты поперечному давлению вертикального лезвия фрагмента сферического диска, имитирующего технологическую функцию дисковой бороны для уточнения физико-механических параметров ОСМ. Установлено, что для ОСМ сорта Спутница вертикальное воздействие лезвия при его свободном размещении на поверхности междурядья приводит к его вдавливанию в рыхлую почву на 80…100 мм и частичному надлому поперечного сечения. Гарантированное разрушение стебля при усилии на лезвии сферического диска в 995,6 Н происходит при прижатии его концов к поверхности почвы специальными грузами весом 45…47 Н. Вырезанные ОСМ, подсушенные на воздухе в течение двух недель, на втором этапе эксперимента были размещены на двух участках поверхности междурядья с их поперечной ориентацией по отношению к направлению рядов. Трактор с дисковой бороной марки БДН-1,5 производил по одному участку раскладки ОСМ в один проход со скоростью 6,9 км/час, а по второму выполнил два прохода во встречных направлениях. Измерение полученных фрагментов стеблей свидетельствует о том, что их средняя длина по вариантам опыта составила 239 и 257 мм, соответственно. Дисковая борона обеспечивает приемлемую степень измельчения ОСМ и присыпание значительной части их фрагментов почвой, что способствует естественной утилизации. Необходимость в приобретении ягодоводческим хозяйством специального подборщика-измельчителя отплодоносивших стеблей отсутствует.

В статье рассматриваются методы снижения низкочастотной вибрации (НВ) машинно-тракторного агрегата (МТА) и санитарные нормы на уровень вибрации рабочего места тракториста при условии применения активных ветрозащитных средств. Объектом исследования является МТА на базе трактора класса 0,6. Снижения НВ осуществлялись с помощью изменения жесткости и коэффициента сопротивления сиденья и колёс трактора, учитывали влияние их на уровень вертикальных вибрации на сиденье человека-оператора. Процесс движения подрессоренного сиденья рассмотрен при условии, что входным процессом является смещение пола кабины, выходным - смещение нагружающей сиденье массы, эквивалентной массе тракториста. Оценка снижения низкочастотных случайных вибраций производилась с учётом разности частоты преобладающей вибрации основания сиденья и собственной частоты сиденья. Разработаны схемы смещения пола кабины эквивалентной механическая системы с определением частотной характеристики сиденья тракториста при различных значениях относительного коэффициента затухания; колебательной системы трактора в продольно-вертикальной плоскости с определением зависимости дисперсии вертикального смещения сиденья тракториста от деформирования шин заднего моста и коэффициентов жесткости. Построена спектральная плотность вибрации основания сиденья. Получены система уравнений, описывающая движение данной модели в отклонениях от положения статического равновесия; исходные данные базы трактора для определения дисперсий изменения угла наклона продольной оси трактора и вертикальной координаты его центра тяжести. Рассмотрены диапазоны изменения коэффициентов сопротивления и жесткости. На основании расчётных данных построены графики зависимости угла наклона трактора в продольной плоскости и дисперсии вертикального смещения центра при продольных колебаниях от коэффициентов сопротивления и жесткости переднего моста.

Качество посева, определяемое равномерностью распределения семян по площади и глубине, является критическим фактором урожайности. Существующие агротехнические требования к работе сеялок носят эмпирический характер и не учитывают вероятностную природу процессов сева, что затрудняет объективную оценку и сравнение качества различных конструкций. В связи с этим целью работы является разработка вероятностно-статистической модели для нормирования показателей равномерности посева овощных сеялок на основе анализа выбросов случайных процессов за допустимые уровни. В исследовании применен аппарат теории случайных процессов. Адаптированы вероятностные характеристики: относительная длительность превышения заданного уровня и средняя частота выбросов. Получены аналитические зависимости, связывающие агротехнический допуск (β), вероятность его соблюдения (Р) и коэффициент вариации для нормального и гамма-распределений, адекватно описывающих процессы распределения семян по глубине bc(L) и по длине рядка xc(L)соответственно. Расчеты выполнены с использованием функций Лапласа и неполной гаммафункции. Установлено, что для процесса глубины заделки семян bc(L), имеющего нормальное распределение, при допуске β=0,1 и вероятности Р =0,6–0,9 допустимый коэффициент вариации должен находиться в диапазоне 4–11%. Для процесса распределения интервалов xc(L), описываемого гамма-распределением, при агротехническом требовании Р=70% и допуске β = 0,5 установлено допустимое значение коэффициента вариации. равное 50%. Проведен сравнительный анализ, показавший незначительное расхождение в оценках Р для нормального и гамма-распределений. Это позволяет использовать более простые соотношения для нормального закона при практических инженерных расчетах равномерности высева с достаточной точностью.