agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2026-4-32-41agroengineering-1333Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESОпределение параметров перемещения семян зерновых и зернобобовых культур в центробежном распределителе селекционной сеялки. Parameters of moving grain and leguminous crop seeds in a centrifugal distributor of a breeding seederhttps://orcid.org/0000-0003-0031-6868ЧаплыгинМ. Е.ChaplyginM. E.

Чаплыгин Михаил Евгеньевич, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Mikhail E. Chaplygin, CSc (Eng)

109428, Moscow, 1st Institutsky Proezd Str., 5

misha2728@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0004-1511-4307СтепановК. А.StepanovK. A.

Степанов Кирилл Александрович, канд. техн. наук

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Kirill A. Stepanov, CSc (Eng)

109428, Moscow, 1st Institutsky Proezd Str., 5

89999878895@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-1178-451XЧулковА. С.ChulkovA. S.

Чулков Андрей Сергеевич, ведущий научный сотрудник, канд. техн. наук

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Andrey S. Chulkov, CSc (Eng)

109428, Moscow, 1st Institutsky Proezd Str., 5

andrei.chulkov@mail.ruМнацаканянА. Л.MnatsakanyaA. L.

Мнацаканян Анаит Левоновна, магистрант

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Anahit L. Mnatsakanya, MSc student

109428, Moscow, 1st Institutsky Proezd Str., 5

anahit-mal@mail.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation2026270820262843241Copyright © Чаплыгин М.Е., Степанов К.А., Чулков А.С., Мнацаканян А.Л., 20262026Чаплыгин М.Е., Степанов К.А., Чулков А.С., Мнацаканян А.Л.Chaplygin M.E., Stepanov K.A., Chulkov A.S., Mnatsakanya A.L.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/1333

Разработка селекционных сеялок возможна при детальном изучения закономерности перемещения семян в центробежном распределителе на основе исследования скорости, времени и углового перемещения семян. Оптимальные параметры перемещения семян в центробежном распределителе должны обеспечить точное и бесперебойное распределение семян по патрубкам в семяпроводы для равномерного высева семян в борозду при рядовом посеве. Целью исследований являлось определение параметров перемещения семян в центробежном распределителе селекционной сеялки при взаимодействии его лопаток с потоком семян зерновых или зернобобовых культур. Методология исследований включала в себя анализ физико-математических зависимостей и имитационное моделирование процесса выпадения семян в центробежном распределителе сеялки типа Wintersteiger Plotseed S-ВИМ с частотой вращения распределителя до 3100 об/мин. Разработанная 3D-модель процесса движения семян в центробежном распределителе позволила установить нелинейную зависимость коэффициента трения семян о материал лопаток на динамику процесса. При увеличении коэффициента трения с 0,2 до 0,38 скорость семян при сходе с лопатки снижается с 8,59 до 6,3 м/с (на 36%), время движения по лопатке возрастает с 0,0065 до 0,0086 с (на 32%), а угловое перемещение увеличивается с 1,59 до 2,24 рад (на 40%). Дальнейший рост коэффициента трения до 0,57 приводит к дополнительному снижению скорости на 8% и увеличению времени движения на 54%. Угол схода семян линейно возрастал с 54 до 68 град. Установлено, что качественный посев семян зерновых и зернобобовых культур для сеялки Wintersteiger Plotseed S-ВИМ возможен при условии, когда коэффициент трения семян о материал лопатки равен 0,38, угол схода семени с лопатки соответствует 62,5 град. и скорость семени при сходе достигает 6,3 м/с. Разработанная 3D-модель процесса движения семян в центробежном распределителе поможет в дальнейшем разработать высевающий аппарат с электроприводом для сеялки 3-го этапа селекционных работ с роботизированным кассетным загрузочным устройством.

The development of breeding seeders is possible through a detailed study of seed movement patterns in a centrifugal distributor, based on the investigation of seed velocity, time, and angular displacement. The optimal parameters of seed movement in the centrifugal distributor should ensure accurate and uninterrupted distribution of seeds through the nozzles into the seed tubes for uniform seeding into the furrow during row sowing. The study aimed to determine the seed movement parameters in the centrifugal distributor of a breeding seeder during the interaction of its blades with the seed flow of grain or leguminous crops. The research methodology included an analysis of physical and mathematical relationships and simulation modeling of the seed release process in the centrifugal distributor of the Wintersteiger Plotseed S-VIM seeder, with a distributor speed of up to 3100 rpm. The developed 3D model of seed movement in the centrifugal distributor made it possible to establish a nonlinear dependence of the coefficient of friction between seeds and the blade material on the process dynamics. As the coefficient of friction increased from 0.2 to 0.38, the seed velocity at the blade exit decreased from 8.59 to 6.3 m/s (by 36%), the travel time along the blade increased from 0.0065 to 0.0086 s (by 32%), and the angular displacement increased from 1.59 to 2.24 rad (by 40%). A further increase in the coefficient of friction to 0.57 led to an additional 8% reduction in velocity and a 54% increase in travel time. The seed release angle increased linearly from 54 to 68 degrees. It was established that high-quality sowing of grain and leguminous crops for the Wintersteiger Plotseed S-VIM seeder is possible provided the coefficient of friction between seeds and the blade material is 0.38, the seed release angle is 62.5 degrees, and the seed velocity at release reaches 6.3 m/s. The developed 3D model of seed movement in the centrifugal distributor will facilitate the future development of an electric-driven seeding unit for a third-stage breeding seeder with a robotic cassette loading device.

семясеменаселекционная сеялкаэлектроприводвысевающий аппаратцентробежный распределителькоэффициент трения семянпосев семян зерновых и зернобобовых культурseedsbreeding seederelectric driveseeding unitcentrifugal distributorseed friction coefficientgrain and leguminous crop seedingИсследования выполнены в рамках государственного задания FGUN-2025-0007 «Разработать научные основы создания цифровых интеллектуальных систем управления технологическими процессами, инновационные технические средства для селекции, семеноводства и производства зерновых, зернобобовых и масличных культур».The research was carried out as part of the fulfillment of the State Assignment FGUN-2025-0007 “Developing the scientific foundations for designing digital intelligent process control systems, innovative technical means for breeding, seed production and production of grain, leguminous and oilseeds.”ReferencesИзмайлов А.Ю. Интеллектуальные технологии и роботизированные средства в сельскохозяйственном производстве // Вестник Российской академии наук. 2019. Т. 89, № 5. С. 536-538. https://doi.org/10.31857/S0869-5873895536-538. EDN: UKKACWIzmaylovA.Yu. Intelligent technologies and robotic means in agricultural production. Herald of the Russian Academy of Sciences. 2019;89(5):536-538. (In Russ.)Бейлис В.М., Ценч Ю.С., Коротченя В.М., Старовойтов С.И., Кынев Н.Г. Тенденции развития прогрессивных машинных технологий и техники в сельскохозяйственном производстве // Вестник ВИЭСХ. 2018. № 4. С. 150-156. EDN: YTHPIDBeylis V.M., Tsench Yu.S., Korotchenya V.M., Starovoytov I.S., Kynev N.G. Trends in the development of advanced machine technologies and techniques in agricultural production. Vestnik VIESKH. 2018;4:150-156. (In Russ.).Лобачевский Я.П., Дорохов А.С. Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15, № 4. С. 6-10. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10Lobachevskiy Ya.P., Dorokhov A.S. Digital technologies and robotic devices in the agriculture. Agricultural Machinery and Technologies. 2021;15(4):6-10. (In Russ.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10Чулков А.С., Шайхов М.М. Математическое моделирование работы конусного высевающего аппарата селекционной сеялки // Агроинженерия. 2025. Т. 27, № 4. С. 40-46. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2025-4-40-46Chulkov A.S., Shaikhov M.M. Mathematical modeling of the operation of a cone-type seeding unit of a crop breeding seeder. Agricultural Engineering (Moscow). 2025;27(4):40-46. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2025-4-40-46Чулков А.С., Чаплыгин М.Е., Шайхов М.М. Роботизированное кассетное загрузочное устройство карусельного типа для селекционной сеялки // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2024. Т. 17, № 3. С. 99-107. EDN: UREWACChulkov A.S., Chaplygin M.E., Shaykhov M.M. Сarousel type robotic cassette loading device for breeding seeder. Vestnik of Voronezh State Agrarian University. 2024;17(3):99-107. (In Russ.)Чулков А.С., Чаплыгин М.Е., Шайхов М.М. Обоснование параметров работы роботизированного кассетного загрузочного устройства карусельного типа для селекционной сеялки // Инженерные технологии и системы. 2024. Т. 34, № 4. С. 549-562. https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202404.549-562Chulkov A.S., Chaplygin M.E., Shaykhov M.M. Justifying the operation parameters of a robotic cassette loading device of the carousel type for a selection seeder. Engineering Technologies and Systems. 2024;34(4):549-562. https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202404.549-562Cheng X.P., Li H.W., He J. et al. Optimization of operating parameters of seeding device in plot drill with seeding control system. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2021;14(3):83-91. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20211403.6218Cheng X.P., Li H.W., He J. et al. Optimization of operating parameters of seeding device in plot drill with seeding control system. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2021;14(3):83-91. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20211403.6218Шварц А.А., Беседин Б.П., Колесников Е.Ю. Конструктивные особенности и результаты работы разбрасывателя органо-минеральных удобрений // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 7. С. 186-188. EDN: YIKNIVShvartsA.A., Besedin B.P., Kolesnikov E.Yu. Design features and performance characteristics of an organic and mineral fertilizer spreader. Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii. 2015;7:186-188. (In Russ.)Cool S.R., Pieters J.G., Seatovic D. et al. Development of a stereovision-based technique to measure the spread patterns of granular fertilizer spreaders. Sensors. 2017;17(6):1396. https://doi.org/10.3390/s17061396Cool S.R., Pieters J.G., Seatovic D. et al. Development of a stereovision-based technique to measure the spread patterns of granular fertilizer spreaders. Sensors. 2017;17(6):1396. https://doi.org/10.3390/s17061396Ou M., Wang G., Lu Y. et al. Structure optimization and performance simulation of a double-disc fertilizer spreader based on EDEM-CFD. Agronomy. 2025;15(5):1025. https://doi.org/10.3390/agronomy15051025Ou M., Wang G., Lu Y. et al. Structure optimization and performance simulation of a double-disc fertilizer spreader based on EDEM-CFD. Agronomy. 2025;15(5):1025. https://doi.org/10.3390/agronomy15051025Bivainis V., Jotautienė E., Lekavičienė K. et al. Theoretical and experimental verification of organic granular fertilizer spreading. Agriculture. 2023;13(6):1135. https://doi.org/10.3390/agriculture13051135Bivainis V., Jotautienė E., Lekavičienė K. et al. Theoretical and experimental verification of organic granular fertilizer spreading. Agriculture. 2023;13(6):1135. https://doi.org/10.3390/agriculture13051135Guan Z., Mu S., Jiang T. et al. Development of centrifugal disc spreader on tracked combine harvester for rape undersowing rice based on DEM. Agriculture. 2022;12(4):562. https://doi.org/10.3390/agriculture12040562Guan Z., Mu S., Jiang T. et al. Development of centrifugal disc spreader on tracked combine harvester for rape undersowing rice based on DEM. Agriculture. 2022;12(4):562. https://doi.org/10.3390/agriculture12040562Черноволов В.А., Хижняк В.И., Несмиян А.Ю. и др. Методика расчета угла бросания удобрений и семян центробежным аппаратом с отклоненными от радиуса лопатками как функции случайных координат точки подачи // Вестник аграрной науки Дона. 2022. Т. 15, № 2. С. 17-28. EDN:AELVMJChernovolov V.A., Khizhnyak V.I., NesmiyanA.Yu. et al. Method of calculating the throwing angle of fertilizers and seeds by a centrifugal apparatus with blades displaced from the radius as a function of random coordinates of the feed point. Don Agrarian Science Bulletin. 2022;15(2):17-28.Мальцев П.С. Разработка и исследование высевающего аппарата избыточного давления для точного поштучного дозирования семян сои // Агроэкоинфо. 2023. № 3. С. 25. EDN: ICADFNMaltsev P.S. Development and research of an overpressure seeding apparatus for precise piece-by-piece dosing of soybean seeds. AgroEkoInfo. 2023;3:25. (In Russ.).Марвко И.А, Новиков В.И., Зубрилина Е.М. и др. Методика и результаты определения коэффициента трения семенного материала с использованием автоматизированного устройства // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2019. № 147. С. 10-20. EDN: BKHXDFMarvko I.A., Novikov V.I., Zubrilina E.M. et al. Methods and results of the seed material friction coefficient determining using an automated device. Polythematic online electronic Scientific Journal of Kuban State Agrarian University. 2019;147:10-20. (In Russ.)Черноволов В.П., Ужахов Т.М. Моделирование процессов распределения минеральных удобрений центробежными аппаратами: Монография. Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2011. 264 с. EDN: QLCEQFChernovolov V.P., Uzhakhov T.M. Modeling the distribution of mineral fertilizers by centrifugal units. Monograph. Zernograd, FGOU VPOACHGAA, 2011. 264 p. (In Russ.)

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