agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2026-2-103-113agroengineering-1271Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONРегулирование зазора молотильно-сепарирующего устройства комбайна с использованием электрогидравлического привода на основе кинематического анализаElectro-hydraulic control of concave clearance in combine harvesters based on kinematic analysishttps://orcid.org/0000-0002-6606-2015ИвлиевЕ. А.IvlievE. A.

Ивлиев Евгений Андреевич, младший научный сотрудник, преподаватель

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Evgeniy A. Ivliev, Junior Research Engineer, lecturer

Gagarin Sq. 1, Rostov-on-Don, 344003

123ivliev123@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1422-2811ГрищенкоВ. И.GrishchenkoV. I.

Грищенко Вячеслав Игоревич, канд. техн. наук., заведующий кафедрой

344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1

Vyacheslav I. Grishchenko, CSc (Eng), Head of the Department

Gagarin Sq. 1, Rostov-on-Don, 344003

vig84@yandex.ruДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian Federation202626042026282103113Copyright © Ивлиев Е.А., Грищенко В.И., 20262026Ивлиев Е.А., Грищенко В.И.Ivliev E.A., Grishchenko V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/1271

Регулирование зазора молотильно-сепарирующего устройства зерноуборочного комбайна влияет на качество обмолота и потери зерна. Целью исследований является разработка аналитической зависимости между ходом исполнительного механизма электрогидравлического привода и величиной зазора, обеспечивающей реализацию алгоритмов активного регулирования. Объектом исследований является молотильно-сепарирующее устройство тангенциального типа зерноуборочного комбайна ACROS530. Методика основана на кинематическом анализе механизма подвески подбарабанья с использованием геометрического моделирования звеньев и определения координат шарнирных точек через пересечение окружностей. На базе полученной модели вычислены зависимости зазора от хода гидроцилиндра, что позволило сформировать обратную функцию, необходимую для систем управления. Для уменьшения вычислительной нагрузки выполнена аппроксимация методом кубического сплайна, обеспечившая высокую точность в рабочем диапазоне регулирования. Предложенная схема адаптивного электрогидравлического привода включает в себя замкнутые контуры управления положением, скоростью и давлением. Предложенная архитектура отличается пониженным энергопотреблением при удержании нагрузки и возможностью адаптации к изменяющимся условиям работы. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и модернизации систем регулирования молотильно-сепарирующих устройств современных зерноуборочных комбайнов

Adjusting the concave clearance in a threshing-and-separating unit of a combine harvester directly impacts threshing quality and grain loss. This study aims to develop an analytical relationship between the actuator stroke of the electro-hydraulic drive and the clearance size, enabling the implementation of active control algorithms. The research focuses on the tangential-type TSU of the ACROS530 combine harvester. The methodology is based on a kinematic analysis of the concave suspension mechanism, utilizing geometric modeling of the links and determining joint coordinates via the intersection of circles. Based on the resulting model, the authors established the relationship between the clearance and the hydraulic cylinder stroke to formulate the inverse function required for control systems. To minimize computational load, a cubic spline approximation was performed, ensuring high precision within the operational regulation range. The proposed adaptive electro-hydraulic drive scheme incorporates closed-loop control for position, speed, and pressure. The proposed architecture is characterized by reduced energy consumption during load holding and the ability to adapt to varying operating conditions. The study results can be applied to the design and modernization of regulation systems for the threshing and separating units of modern combine harvesters

регулирование зазора молотильно-сепарирующего устройстваподбарабаньекомбайнмолотильно-сепарирующее устройствосхема адаптивного электрогидравлического приводагидроцилиндрadjusting the concave clearance of the threshing-and-separating unitconcavecombine harvesterthreshing-and-separating unit (TSU)adaptive electro-hydraulic drive circuithydraulic cylinderReferencesПапаскири Т.В., Митрофанов С.В., Богданчиков И.Ю. и др. Анализ структуры посевных площадей России в рамках концепции устойчивого земледелия // Аграрная наука. 2024. Т. 1, № 9. С. 136-145. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-386-9-136-145Papaskir T.V., Mitrofanov S.V., Bogdanchikov I.Yu., et al. Analysis of the structure of Russian acreage within the framework of the concept of sustainable agriculture. Agrarian science. 2024;1(9):136-145. (In Russ.) https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-386-9-136-145Мерчалова М.Э., Тарасенко А.П., Оробинский В.И., Сорокин Н.Н. Совершенствование технологии получения качественных семян и продовольственного зерна // Лесотехнический журнал. 2014. Т. 4, № . 1 (13). С. 36-40. EDN: SAXJXVMerchalova M., Tarasenko A., Orobinsky V., Sorokin N. Improving technology for obtaining high-quality seeds and food grains. Forestry Engineering Journal. 2014;1:36-40. (In Russ.) https://doi.org/10.12737/3343Cherkasova E., Golinitsky P., Antonova U., Pupkova D., Gusev S. Ensuring the safety of grain raw materials used in the production of grain products. In: E3S Web of Conferences, 2023;390:02018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339002018Cherkasova E., Golinitsky P., Antonova U. et al. Ensuring the safety of grain raw materials used in the production of grain products. In: E3S Web of Conferences, 2023.390:02018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339002018Аль-Аббас А., Балабанов В.И. Исследование оптимальных показателей молотильного аппарата при обмолоте пшеницы // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2011. № 3. С. 168-172. EDN: OCRHVNAl-Abbas A., Balabanov V.I. Study of optimal indicators of a threshing machine during wheat threshing. Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy. 2011;(3):168-172. (In Russ.)Антибас И.Р., Савостина Т.П., Саед Б.И. Влияние параметров молотильно-сепарирующего устройства на обмолот // Вестник Донского государственного технического университета. 2017. Т. 17, № 2. С. 108-115. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-2-108-115Antypas I.R., Savostina T.P., Saed B.I. Effect of threshing-separating device parameters on threshing. Vestnik of Don State Technical University. 2017;17(2):108-115. (In Russ.) https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-2-108-115Vlăduț N.-V. et al. Research on the identification of some optimal threshing and separation regimes in the axial flow apparatus. Agriculture. 2023;13(4):838. https://doi.org/10.3390/agriculture13040838 https://repository.iuls.ro/handle/20.500.12811/3676Vlăduț N.-V. et al. Research on the identification of some optimal threshing and separation regimes in the axial flow apparatus. Agriculture. 2023;13:838. https://doi.org/10.3390/agriculture13040838Wang S., Peng B., Wu H. et al. Design and modelling of the full-feed peanut picking device with self-adaptive adjustable working clearance and feeding rate. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2024;16(6):97-106. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20231606.8135Wang S., Peng B., Wu, H., Hu, Z., Sun D., Wang Y., Cao M. Design and modelling of the full-feed peanut picking device with self-adaptive adjustable working clearance and feeding rate. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2024;16(6):97-106. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20231606.8135Молотильно-сепарирующее устройство зерноуборочного комбайна: Патент № 110591 Российская Федерация, МПК A01F 12/18(2006.01) / А.П. Троценко, Е.М. Ященко, В.С. Василенко, В.Я. Куликов, С.О. Корсунов, В.Е. Кравченко: № 2011125722/13: заявл. 22.06.2011: опубл. 27.11.2011, Бюл. № 33. EDN: BLCRYXTrotsenko A.P., Yashchenko E.M., Vasilenko V.S. et al. Threshing and separating unit of a combine harvester: Patent, No. 110591 Russian Federation, IPC A01F 12/18(2006.01), 2011. (In Russ.)Механизм регулирования положения деки зерноуборочного комбайна: Патент № 118831 Российская Федерация, МПК A01D41/12 (2006.01) / Е.В. Голуменков, В.Е. Кравченко, С.О. Корсунов, В.С. Василенко, С.А. Покотило, Д.В. Кокорин; заявл. 20.03.2012: опубл. 10.08.2012, Бюл. № 22. EDN: KGTRIGolumenkov E.V., Kravchenko V.E., Korsunov S.O. et al. Adjustment mechanism of combine harvester concave position: Patent, No. 118831 Russian Federation, IPC A01D41/12(2006.01), 2012. (In Russ.)Механизм подвески и регулирования подбарабанья зерноуборочного комбайна: Патент № 199269 Российская Федерация, МПК A01F 12/28 (2006.01) / А.В. Тютюников, С.Г. Ожеред, П.С. Попок; заявл. 09.04.2020; опубл. 24.08.2020, Бюл. № 24. EDN: PNQFSYTyutyunikov A.V., Ozhered S.G., Popok P.S. Concave suspension and adjustment mechanism for combine harvesters: Patent, No. 199269 Russian Federation, IPC A01F 12/28(2006.01), 2020. (In Russ.)Beskopylny A.N., Ivliev E., Grishchenko V., Medvedev D. Load and positional constraints’ impact on the accuracy and dynamic performance of an autonomous adaptive electrohydraulic pump-controlled actuator for mobile equipment. Actuators. 2025;14:333. https://doi.org/10.3390/act14070333Beskopylny A.N., Ivliev E., Grishchenko V., Medvedev D. Load and positional constraints’ impact on the accuracy and dynamic performance of an autonomous adaptive electrohydraulic pump-controlled actuator for mobile equipment. Actuators. 2025;14:333. https://doi.org/10.3390/act14070333Yan Z., Ge L., Quan L. Energy-efficient electro-hydraulic power source driven by variable-speed motor. Energies. 2022;15(13):4804. https://doi.org/10.3390/en15134804Yan Z., Ge L., Quan L. Energy-efficient electro-hydraulic power source driven by variable-speed motor. Energies. 2022;15:4804. https://doi.org/10.3390/en15134804Nie Y., Liu J., Lao Z., Chen Z. Modeling and extended state observer-based backstepping control of underwater electro hydrostatic actuator with pressure compensator and external load. Electronics. 2022;11(8):1286. https://doi.org/10.3390/electronics11081286Nie Y., Liu J., Lao Z., Chen Z. Modeling and extended state observer-based backstepping control of underwater electro hydrostatic actuator with pressure compensator and external load. Electronics. 2022;11:1286. https://doi.org/10.3390/electronics11081286Huang Q., Li B., Xu H. The design and testing of a PEA powered ankle prosthesis driven by EHA. Biomimetics. 2022;7:234. PMCID: PMC9776366Huang Q., Li B., Xu H. The design and testing of a PEA powered ankle prosthesis driven by EHA. Biomimetics. 2022;7:234. https://doi.org/10.3390/biomimetics7040234Niu Z., Liu Y.-S., Wang L., Yang S., Li X. Portable electro-hydraulic actuator technology based on spherical micro pump. In: IEEE International Conference on Aircraft Utility Systems. 2016:114-118. https://doi.org/10.1109/AUS.2016.7748031Niu Z., Liu Y.-S., Wang L., Yang S., Li X. Portable electro-hydraulic actuator technology based on spherical micro pump. In: IEEE International Conference on Aircraft Utility Systems, 2016:114-118. https://doi.org/10.1109/AUS.2016.7748031

The authors declare that there are no conflicts of interest present.