Статья: ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОЛЕЙ В СЕВООБОРОТЕ С ПОЗИЦИИ МАШИННОТРАКТОРНОГО ПАРКА (2026)

Применение навозной массы крупного рогатого скота в качестве органического удобрения является перспективным для сельского хозяйства Российской Федерации. Метод моделирования гидравлической системы устройства для нагнетания обеззараживающего раствора может быть полезным для отладки процесса обеззараживания навозной массы перед применением. Целью данной работы было определение диапазона изменений гидравлического сопротивления навозной массы при водонасыщении дезинфицирующим раствором. Экспериментальные методы на основе натурного эксперимента, имитационное моделирование и проведение численных экспериментов с целью оптимизации параметров, а также анализ полученных результатов использовались в работе. Экспериментальная установка, используемая для проведения натурных экспериментов, создана и описана. Имитационная модель, соответствующая экспериментальной установке, методы приведения её к адекватному состоянию и методология проведения численных экспериментов по оптимизации параметров гидравлического сопротивления навозной массы описаны. Навоз крупного рогатого скота разной влажности от максимальной до сухого перегноя использовался в работе. Дополнительно использовался птичий помет. Проведенная работа позволила определить диапазон изменения гидравлического сопротивления навозной массы, выраженного как коэффициент местного сопротивления. Показано, что коэффициент местного сопротивления в зависимости от влажности изменяется более чем 16,7 раз и находится в пределах от 4,88 до 81,71. Полученные результаты позволили определить направление дальнейших исследований для обеспечения необходимых условий для отработки технологического процесса обеззараживания навозной массы.

Надежность современных автотракторных двигателей во многом зависит от качества моторного масла. Современные моторные масла для смазки деталей двигателей представляют собой сложные смеси углеводородов, их производных и различных присадок или добавок с уникальными функциональными свойствами. Особое место среди противоизносных и антифрикционных присадок (добавок) к маслам, как за рубежом, так и у нас в стране, занимают молибденсодержащие комплексные соединения и порошки. Растворимые присадки и твердофазные добавки имеют определённые недостатки и для выбора наиболее эффективного их состава и состояния были проведены сравнительные исследования. В работе была предложена двухстадийная технология получения наноразмерного порошка дисульфида молибдена и методика проведения сравнительных трибологических исследований присадки содержащей соединения дисульфида молибдена и смазочной композиции, содержащей наноразмерный порошок дисульфида молибдена (НРПДМ). Результаты сравнительных исследований показали, существенное уменьшение величины момента трения в зоне контакта образцов было зафиксировано на смазочной композиции, представляющей собой смесь масла МС-20 с добавкой НРПДМ. Ее величина через 1 ч испытаний была в 2,0 раза меньше чем на масле МС-20, и в 1,6 раза меньше чем на смазочной композиции состоящей из смеси масла МС-20 и присадки Liqui Moly. Для повышения противоизносных свойств было предложено в смазочную композицию, состоящую из смеси масла МС-20 с добавкой НРПДМ дополнительно ввести, разработанную ранее, порошкообразную добавку «Кластер», которая представляет собой смесь нанодисперсного порошка сплава латуни легированного серой и фосфором, определенного количества олеиновой кислоты и базового масла. Результаты ее использования показали значительное улучшение противоизносных характеристик смазочной композиции на основе НРПДМ. Средняя величина износа колодок за 3 ч исследований не просто уменьшилась по сравнению с работой на других экспериментальных смазочных композициях, а показали приращение массы на 0,05 мг.

В статье описан один из способов более эффективного прогрева и запуска дизельных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автотракторной техники (АТ) в зимнее время, а также устройство для его реализаций непосредственно на борту техники. Устройство, реализуемое разработанный способ на борту техники, представляет собой дозатор-смеситель, предназначенный для подачи дополнительного компонента в камеру сгорания дизельного двигателя. Устройство оперативно подаёт небольшое количество бензина в струю проходящего воздуха. Описаны результаты проведённых испытаний опытного образца устройства, который был размещён в системе питания дизельного ДВС, установленного на нагрузочном стенде КИ- 5540. В ходе проведённых исследований установлено, что работа двигателя на комбинированном топливе стабильна на всех режимах работы. При подаче бензина в количестве 5…10%, отмечается повышение мощности на 5…14 %, после чего была определена внешняя скоростная характеристика ДВС при работе ДВС на дизельном топливе и комбинированном топливе (с рациональной подачей бензина 10 % от расхода топлива). После чего были проведены натурные испытания разработанного способа прогрева дизельных ДВС на АТ (двух тракторах МТЗ-82) при температуре минус 25 оС. Результаты 30 хронометражей показали, что среднее время прогрева дизельных ДВС, эксплуатируемых с применением перспективного способа, не превышает 21 минуты до температуры 50 оС, что почти на 1,5 раза меньше по сравнению с прогревом ДВС при работе на обычном дизельном топливе. Внедрение разработанного способа на АТ в условиях низких температур позволит повысить надёжность запуска дизельных ДВС, сократить время их прогрева и снизить время подготовки двигателя к принятию нагрузки до 40% за счёт обогащения рабочей смеси небольшим количеством бензина, сгорающего в камере сгорания при температуре выше, чем обычное дизельное топливо.

Оптимизация технологий и режимов работы сельскохозяйственного оборудования играет решающую роль в повышении эффективности АПК России. Рассматривали вопросы повышения устойчивости развития агропромышленного комплекса (АПК) за счет применения искусственного интеллекта (ИИ) и нейросетевых технологий (НСТ). Показана результативность применения отечественной оптимизации для АПК. С учетом особенностей сельскохозяйственной техники и оборудования для АПК установлены показатели с выявлением наиболее рабочих гипотез путем байесовской оптимизации. Выявлены наиболее часто применяемые прикладные аспекты ИИ и нейросетевых технологий НСТ для АПК Курской области. Определены основные гипотезы для расчета эффективности: Н1 – экономия топлива до 15%; Н2 – снижение потерь зерна 10-12%; Н3 – снижение выбросов и расход топлива до 20%; Н4 – рост производительности труда до 25%; Н5 – снижение энергозатрат на 30%. Выбраны основные инструменты для повышения эффективности техники и технологий. На основе прогнозирования вероятностных процессов при внедрении перспективных технологий в АПК определены доли вклада каждой гипотезы в повышение эффективности АПК:

Выполнено исследование влияния параметров культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris ИФР № С-111 на выход биомассы и накопление липидной фракции. Липиды из биомассы могут служить сырьём для получения биодизельного топлива и производства биодобавок к дизельному топливу, используемому в сельском хозяйстве. Актуальность работы связана с необходимостью импортозамещения моторных топлив и кормового белка в АПК России. Эксперименты выполнены в лабораторном трубчатом фотобиореакторе, моделирующем условия сельскохозяйственного производства. Эксперименты спланированы с использованием центрально-композиционного плана второго порядка (план Бокса–Уилсона) с количеством опытов в центре плана равным 4 и звездным плечом для α= 1,414. Изучалось влияние температуры (20–40°С), концентрации азота в питательной среде (10–110%) и интенсивности освещения (2–14 клк) на прирост биомассы и содержание липидов. Данные обработаны методами математической статистики. Построены поверхности отклика, адекватность регрессионных моделей подтверждена. Высокая концентрация азота стимулирует рост биомассы, но подавляет накопление липидов. Напротив, азотное голодание активирует липидогенез. Это обосновывает необходимость двухстадийной технологии для сельскохозяйственных предприятий. Первая стадия обеспечивает рост биомассы, а вторая – стимуляцию накопления липидов. Показано, что обезжиренный шрот может использоваться как кормовая добавка для животных, повышая рентабельность. Эти данные представляют ценность для внедрения энергоэффективных технологий получения биотопливного сырья в сельскохозяйственных организациях, снижая зависимость от привозных нефтепродуктов и импортного белка. Такие результаты могут быть масштабированы при проектировании модульных установок для агропромышленных комплексов различной мощности.

Предлагаемые на рынке роботы для сортировки сельскохозяйственной продукции не могут работать в условиях многозадачности. Работа посвящена усовершенствованию робота-сортировщика (РС) для повышения качества сортировки сельскохозяйственной продукции в условиях многозадачности. Предложен усовершенствованный РС, отличительной особенностью которого является наличие узлов технического зрения (ТЗ), где камеры каждого узла ТЗ соединены с системой управления и направлены в сторону объекта сортировки. При наличии дефектов камеры ТЗ через систему управления подают сигнал одной из четырех механических рук для изъятия объектов с дефектами из зоны сортировки. РС из-за наличия четырех механических рук с зажимными клещами может одновременно выполнять захват объектов сортировки как на одном транспортере подачи продукции в зону сортировки, так и на четырех. Построение алгоритмов работы усовершенствованного РС в условиях многозадачности при сортировке сельскохозяйственной продукции выполнено при условии, что в зону сортировки поступает продукция по четырем транспортерам. При этом сортировка реализуется по качественным признакам и размерным параметрам. Рассмотрено четыре варианта работы РС, которые отличаются друг от друга количеством одновременного поступления объектов сортировки по транспортерам, вида объектов сортировки, их качественных и размерных параметров, а также последовательности укладки объектов сортировки в установленное место. Разработаны алгоритмы работы РС в условиях многозадачности при сортировке сельскохозяйственной продукции, которые имеют различный уровень сложности и включают циклы с постусловием при определении вида сельскохозяйственной продукции на транспортерах, ее качественных и размерных показателей, а также при укладке сельскохозяйственной продукции в соответствующие ящики, и являются основой для разработки управляющих программ.

В статье представлен всесторонний анализ рынка сельскохозяйственной техники в России, переживающего в 2024–2025 годах системный кризис, угрожающий продовольственной безопасности и технологической независимости АПК. Рассмотрены основные макроэкономические и регуляторные факторы, приведшие к спаду производства и продаж: высокая ключевая ставка, рост утилизационного сбора и снижение рентабельности аграриев. Выделены основные меры поддержки правительство РФ данной отрасли и в частности бизнеса. Особое внимание уделено структурным изменениям рыночного спроса, которое свидетельствует о крайне непростом положении аграриев: отказ от капитальных затрат в пользу поддержания плодородия почв и наращивание производительности труда с помощью более доступных средств. На основе анализа предложений на электронных торговых площадках проведено исследование вторичного рынка зерноуборочных комбайнов, определены его объем, брендовая структура и ценовые зависимости. На примере модельного ряда «Ростсельмаш Acros» получены регрессионные зависимости, описывающие нелинейное снижение цены от срока эксплуатации и зависимость наработки двигателя от возраста комбайна. Выявлена высокая дисперсия наработки, что подтверждает риски приобретения подержанной техники. Обоснована актуальность разработки цифровых моделей и прикладных программ для прогнозирования эксплуатационных затрат и технологических потерь при использовании подержанных комбайнов, что позволит сельхозпроизводителям минимизировать риски и повысить эффективность уборочных кампаний в условиях кризиса первичного рынка.

Информация о том, что аэродинамические свойства компонентов зерновой смеси (коэффициент парусности и скорость витания) сильно варьируются даже в пределах одной культуры. представлена в статье. Например, для пшеницы коэффициент парусности составляет от 0,074 до 0,124 м-1, – что затрудняет их полное разделение традиционными методами воздушной сепарации из‑за перекрытия диапазонов признаков культуры и засорителя. Новый показатель – время падения семян в неподвижном воздухе с высоты 4 м предложен в работе. Для пшеницы оно составило в среднем 0,964 с, для овсюга – 1,031 с, для кусочков соломы – 1,138 с. Закон гамма‑распределения (он точнее отражает асимметрию кривой в сторону щуплых зёрен) использован для описания распределения коэффициента парусности. С его помощью определены параметры для пшеницы (m=0,099 м-1, M=0,096 м-1, α=33,0, β=33,33), овсюга (m=0,206 м-1, M=0,198 м-1, α=25,75, β=125,0) и соломы (m=0,377 м-1, M=0,370 м-1, α=53,86, β=142,86). Взаимосвязь дальности полёта частицы с её коэффициентом парусности при начальной скорости 7 м/с и угле бросания 25° установлена. Расчёты показали, что при установке приёмного отсека на расстоянии 4,35 м от точки бросания потери семян пшеницы составят 0,44%, засоренность очищенного материала (при начальной засоренности 20%) не превысит 1,776%, а в отсек чистого зерна попадёт лишь 7,2% семян овсюга (P2=0,072). Таким образом, введение времени падения и использование гамма‑распределения позволяют точнее прогнозировать процесс сепарации, на этой основе предложена технологическая схема экспериментальной установки для аэродинамической очистки зерна в неподвижном воздухе путём разделения фракций по дальности их свободного падения.

Одним из источников углеродного следа в сельском хозяйстве являются продукты сгорания топлива при использовании мобильной и стационарной сельскохозяйственной техники. Одним из перспективных направлений его снижения является применение в качестве топлива природного газа. Большой потенциал его применения заложен в переводе зерносушилок на газ, так как сушка зерна, на долю которой приходится от 35 до 55% от общих затрат по первичной обработке убранного урожая зерновых, является одной из самых энергоемких операций. Целью исследования являлась сравнительная оценка углеродного следа зерносушилок, работающих на природном газе и на дизельном топливе. Для анализа и оценки углеродного следа зерносушилок использованы результаты их испытаний на машиноиспытательных станциях Минсельхоза России (МИС) и полученные значения расхода природного газа и дизельного топлива на сушке зерна различных культур на продовольственном и семенном режиме. В расчетах эквивалента углеродного следа использовалось методика Центра исследований и экологического инжиниринга. Получены значения СО2 эквивалента углеродного следа сушилок, работающих на природном газе, которые находятся в пределах 6,9-22,4 кг/пл. т, при среднем значении 12,4 кг/пл. т. Значения СО2 эквивалента углеродного следа сушилок, работающих на дизельном топливе, находятся в пределах 7,7-27,2 кг/пл. т, при среднем значении 17,6 кг/пл. т. Анализ результатов испытаний зерносушилок свидетельствует о перспективности использования природного газа при сушке продовольственного и семенного материала в плане уменьшения отрицательного влияния на окружающую среду продуктов его сгорания. Средние значения углеродного следа сушилок, работающих на природном газе меньше в 1,4 раза сушилок, работающих на дизельном топливе.

Для обеспечения нормальной производительности труда сельскохозяйственным организациям и фермерским хозяйствам необходим парк специализированной техники. Однако высокие затраты на её приобретение и потребность в больших складских площадях делают это недоступным для многих хозяйств, где зачастую основой технопарка являются лишь колёсный трактор и зерноуборочный комбайн, а значительная часть работ выполняется вручную. Распространённый способ сократить ручной труд — применение фронтальных погрузчиков в паре с маломощными колёсными тракторами становится всё более востребованным в сельском хозяйстве. Ключевым условием эффективной эксплуатации такого оборудования является наличие быстросъёмного механизма, позволяющего оперативно монтировать и демонтировать навесное устройство. В статье рассматривается реализация подобного подхода на примере личного подсобного хозяйства, где остро стоит вопрос универсальности техники при ограниченном парке машин. Анализ существующих предложений на рынке показывает, что большинство серийных фронтальных погрузчиков обладают узкой специализацией и рассчитаны преимущественно на выполнение типовых погрузочно-разгрузочных операций. Это ограничивает их функциональные возможности и не позволяет в полной мере использовать трактор для выполнения широкого круга агротехнических задач. В связи с этим была спроектирована и изготовлена оригинальная навесная конструкция, работающая по кинематической схеме фронтального погрузчика и предназначенная для агрегатирования с трактором тягового класса 1,4. Разработанное устройство отличается повышенной прочностью и усиленной конструкцией, что обеспечивает надёжную работу в условиях интенсивной эксплуатации. Применение такой разработки позволяет снизить затраты на приобретение специализированной техники, обеспечить быструю смену рабочих органов, сократить площади для их хранения, а главное — расширить спектр операций, выполняемых одним трактором с данным навесным оборудованием, и уменьшить долю ручного труда.

Одной из актуальных тенденций развития льноводства в современных условиях является разработка и внедрение технологий переработки стеблей непосредственно в процессе уборки, прямо в полевых условиях. Такой подход позволяет существенно сократить логистические издержки, минимизировать потери сырья при транспортировке и хранении, а также ускорить общий цикл производства волокнистого материала. Модернизированный агрегат КВЛ 1М - инновационное решение для первичной переработки льна и получения ликвидного, однотипного волокнистого материала непосредственно в полевых условиях разработан для решения этих проблем. Машина выполняет комплекс технологических операций: подбор массы льна, уложенной в валки или ленту, отделение волокна от костры (древесной части стебля); сбор готового волокна в бункер для последующей промышленной переработки. Целью данной работы является определение оптимальных параметров режимов работы агрегата, влияющих на скорость воздушного потока. Симметричный композиционный план второго порядка применен в исследованиях. Особое внимание уделено изучению аэродинамических характеристик, поскольку воздушный поток играет ключевую роль в процессе сепарации и очистки волокнистого материала. Исследования зависимости скорости воздушного потока во входном и выходном диффузорах от частоты вращения ротора и геометрических параметров вентиляционных лопастей, проведены на изготовленной лабораторной установке. Экспериментальным путем установлено, что что максимальную эффективность имеют вентиляционные лопасти с наибольшей рабочей площадью при частоте вращения ротора от 1000 до 1200 мин-1 оборотов. Изменения скорости воздушного потока не происходит при дальнейшем увеличении частоты вращения ротора. Это связоно с допустимой пропускной способностью воздушной системы. С учетом ранее произведенных исследований и сопоставив их с нынешними, рекомендуемая частота врашения ротора 950 – 1100 мин-1. Данные параметры обеспечат высокую производительность и качество получаемого однотипного волокна.

Рассмотрели формирование суточного нагрузочного графика мощности оросительной насосной станции с частотно-регулируемым приводом по заданному профилю водопотребления. Требуемый напор в напорной сети задавали инженерной характеристикой с учётом статической составляющей и гидравлических потерь, а также вводили ограничение по минимальному напору у потребителя. Напорную характеристику насоса и зависимость КПД при номинальной скорости задавали таблично по паспортным данным и выполняли пересчёт на переменную скорость по законам подобия ротодинамических насосов. Для каждого шага времени формировали множество допустимых скоростей привода, обеспечивающих требуемый расход и выполнение ограничения по напору. Скорость на шаге выбирали по критерию минимальной мощности среди допустимых скоростей. Нагрузочный график мощности рассчитывали по гидравлической мощности с учётом КПД и сравнивали с базовым режимом работы при постоянной частоте. Эффективность методики оценивали по суточной энергии, удельным энергозатратам на подачу воды и пиковой мощности при одинаковом суточном объёме водоподачи. В вычислительном эксперименте для двухпикового профиля водопотребления получено снижение суточной энергии с 927,44 до 668,63 кВт·ч и уменьшение удельных энергозатрат с 0,26727 до 0,19269 кВт·ч/м³ при неизменном объёме водоподачи 3470 м³. Пиковая мощность уменьшилась с 65,754 до 53,24 кВт. Снижение суточной энергии и удельных энергозатрат составило 27,91%, снижение пиковой мощности — 19,03%. Методика рекомендуется для расчётного построения нагрузочных графиков и обоснования режимов частотно-регулируемого привода насосных станций объектов АПК.

В условиях возрастающей климатической изменчивости и дефицита водных ресурсов повышение эффективности работы широкозахватных дождевальных машин является ключевым фактором обеспечения продовольственной безопасности. Особую проблему представляет эксплуатация таких машин на склоновых землях со сложным рельефом. Цель исследования: повышение эффективности и равномерности полива дождевальной машиной кругового действия «Кубань-ЛК1» при работе на склоновых участках за счет модернизации дождевальных аппаратов. Комплексный научно-технический подход включал теоретический анализ, полевые эксперименты и статистическую обработку данных. Были использованы зависимости для расчета поливной нормы, расхода воды, интенсивности дождя и несущей способности почвы. Установлено, что основной причиной снижения эффективности полива на склонах (коэффициент эффективного полива падал до 0,60) является значительное колебание расхода воды (до ±50%) из-за перепада высот по длине машины. Это приводит к образованию поверхностного стока (до 30-40%), снижению несущей способности почвы (до 45 кПа) и повышению вероятности пробуксовки и простоя техники. В качестве решения предложено оснастить дождевальные аппараты в концевой части машины регуляторами расхода и стержневыми рассекателями струи. Это позволяет снизить среднюю интенсивность подачи воды с 0,4 мм/мин до 0,2-0,3 мм/мин, что увеличивает достоковую норму полива и несущую способность почвы до 69-82 кПа. Экспериментально подтверждено, что модернизация дождевальной машины «Кубань-ЛК1» путем установки регулирующих устройств на дождевальные аппараты позволяет повысить коэффициент эффективного полива с 0,68 до 0,71 на склонах с уклоном 0,05. Данное техническое решение обеспечивает сохранение урожайности сельскохозяйственных культур на уровне показателей, характерных для выровненного рельефа

Подготовка различных видов кормов: грубых, сочных, концентрированных к скармливанию животным и птице позволяет повысить эффективность их использования и отдачу каждой кормовой единицы. Анализ существующих технических средств для измельчения кормов показал, что они имеют ряд существенных недостатков. Осуществленный обзор и анализ конструкций технических средств для измельчения кормов позволил решить техническую задачу их модернизации на уровне патентоспособности. Результатами модернизации стали: минимизация удельной энергоемкости процесса измельчения обрабатываемого материала; повышение технологической эффективности функционирования технического средства – возможность работать с грубыми и сочными, в том числе концентрированными кормами. Этого удалось достичь благодаря применению интеграции конструкции неподвижной ребристой деки с определенным значением угла нарезки рифлей к горизонту, обеспечивающим процесс резания со скольжением. Это способ, при котором лезвие движется не только вглубь материала, но и вдоль его кромки. Скольжение позволяет перерезать волокна материала, которые при обычном «рубящем» ударе могли бы просто замяться. Применение способа измельчения, обрабатываемого материала при подготовке кормов к поеданию сельскохозяйственными животными и птицей, «скользящее резание» вместо способа резания «рубка» достигается включением в конструкцию измельчителя ребристой деки с заданным значением угла нарезки рифлей к горизонту, что дает возможность установить оптимальный угол скольжения τ. Реализация способа измельчения «скользящее резание» обеспечивает снижение удельной энергоемкости в сочетании с повышением технологической эффективности процесса измельчения.

Применение жидкофазных средств защиты растений способствует увеличению урожайности сельскохозяйственных культур и уменьшению потери урожая. Перспективным направлением применения жидких средств защиты растений является технология использования аэрозольного опрыскивания на основе беспилотных летательных аппаратов. Данная работа посвящена изучению особенностей осуществления процессов аэрозольного опрыскивания пестицидов с помощью мультикоптеров-опрыскивателей, оснащенных аэрозольными баллонами. Выполнен сравнительный анализа различных видов известных показателей эффективности аэрозольного опрыскивания растений пестицидами, в том числе осуществляемого с помощью мультикоптеров-опрыскивателей. Предложен интегрированный показатель эффективности опрыскивания растений пестицидами, учитывающий биологическую эффективность действия пестицидов и эффективность использования пестицидов при опрыскивании. Обсуждены основные параметры процесса опрыскивания растений пестицидами, включая радиус капель распыляемой жидкости, степень покрытия и густоту покрытия, и характер их взаимосвязей, который следует учитывать на практике при выборе их приемлемых значений. Получено выражение степени покрытия поверхности растений, устанавливающее взаимосвязь между густотой покрытия и радиусом летящих капель. Обосновано оптимальное расстояние от сопла распылительного устройства до опрыскиваемого растения, состав системы распыления, монтируемой на мультикоптерах. Дано описание экспериментального образца навесного распылительного устройства, монтируемого на мультикоптере с возможными вариантами размещения баллона. Предложены конструктивные варианты баллона с возможностью выходящей аэрозольной струи вниз или горизонтально. Рассмотрены особенности практической реализации аэрозольного опрыскивания.