agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2022-6-47-53agroengineering-439Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESРазработка центробежного рабочего органа разбрасывателя минеральных удобренийDesign of a centrifugal working unit of a mineral fertilizer spreaderhttps://orcid.org/0000-0001-7431-7834ПанферовН. С.PanferovN. S.

ПАНФЕРОВ НИКОЛАЙ СЕРГЕЕВИЧ, канд. техн. наук, старший научный сотрудник 

Researcher ID: CAF-7219-2022 

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

NIKOLAY S. PANFEROV, PhD (Eng), Senior Research 

Researcher ID: CAF-7219-2022

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

nikolaj-panfyorov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3733-3717КостенкоМ. Ю.KostenkoM. Yu.

КОСТЕНКО МИХАИЛ ЮРЬЕВИЧ, д-р техн. наук, профессор

Researcher ID: G-9926-2019

390044, Рязанская область, г. Рязань, ул Костычева, д.1

MIKHAIL YU. KOSTENKO, DSc (Eng), Professor 

Researcher ID: G-9926-2019

1 Kostycheva Str., Ryazan 390044

km340010@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8116-723XТетеринВ. С.TeterinV. S.

ТЕТЕРИН ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ, канд. техн. наук, старший научный сотрудник 

Researcher ID: G-7742-2019 

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

VLADIMIR S. TETERIN, PhD (Eng), Senior Research 

Researcher ID: G-7742-2019 

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

v.s.teterin@mail.ruПехновС. А.PekhovS. A.

ПЕХНОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДОРОВИЧ, старший научный сотрудник 

Researcher ID: CAF-7059-2022

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

SERGEY A. PEKHOV, Senior Research 

Researcher ID: CAF-7059-2022

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

pehnov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9442-2276СибирёвА. В.SibiryovA. V.

СИБИРЁВ АЛЕКСЕЙ ВИКТОРОВИЧ, д-р техн. наук, старший научный сотрудник 

Researcher ID: M-6230-2016 

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

ALEKSEI V. SIBIRYOV, DSc (Eng), Senior Research Engineer 

ResearcherID: M-6230-2016 

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

sibirev2011@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5151-7312МосяковМ. А.MosyakovM. A.

МОСЯКОВ МАКСИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ, канд. техн. наук, доцент 

Researcher ID: A-8482-2019

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

MAKSIM A. MOSYAKOV, PhD (Eng), Associate Professor 

ResearcherID: A-8482-2019

49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

Maks.Mosyakov@yandex.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian FederationРязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. КостычеваРоссияRyazan State Agrotechnological University named after P.A. KostychevRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation2022161120222464753Copyright © Панферов Н.С., Костенко М.Ю., Тетерин В.С., Пехнов С.А., Сибирёв А.В., Мосяков М.А., 20232023Панферов Н.С., Костенко М.Ю., Тетерин В.С., Пехнов С.А., Сибирёв А.В., Мосяков М.А.Panferov N.S., Kostenko M.Y., Teterin V.S., Pekhov S.A., Sibiryov A.V., Mosyakov M.A.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/439

При дифференцированном внесении твердых минеральных удобрений (ТМУ) точно регулировать дозировку и равномерно распределять гранулы по полю позволяют рабочие органы центробежных распределителей удобрений. С целью выявления наиболее рациональных параметров и режимов распределителя ТМУ, влияющих на траекторию полета гранул и равномерность распределения удобрений по полю, проведены теоретические и экспериментальные исследования центробежного диска распределителя твердых минеральных удобрений, оснащенного поворотной разгонной камерой и набором сменных П-образных лопаток. Описано влияние длины лопаток на траекторию и дальность полета гранул удобрений, а также влияние поворота выходного окна разгонной камеры на факел распределения удобрений. На разработанном лабораторном стенде распределителя твердых минеральных удобрений проведен эксперимент по определению аэродинамических свойств гранул нитроаммофоски (60:60:60), который позволил определить физические параметры, влияющие на дальность и траекторию их полета – коэффициент парусности и критическую скорость. Установлено, что смещение выходного окна разгонной камеры распределяющего диска ведет к перемещению зоны интенсивного покрытия в направлении поворота выходного окна разгонной камеры. Это позволяет регулировать интенсивность и оказывает непосредственное влияние на зону рассева гранул твердых минеральных удобрений. Дано обоснование наиболее рациональной конструкции распределяющего диска. Установлено, что наибольшая равномерность распределения твердых минеральных удобрений достигается при использовании диска с 8 попарно соосно расположенными лопатками длиной 300, 250, 200, 100 мм.

In variable-rate application of solid mineral fertilizers (SMF), working units of centrifugal fertilizer distributors can regulate precisely the application rate and evenly distribute pellets over the field. To determine the most rational parameters and modes of a solid fertilizer distributor, influencing the flight path of pellets and the uniformity of their distribution over the field, the authors carried out theoretical and experimental research of a centrifugal disc of a solid fertilizer distributor equipped with a rotary acceleration chamber and a set of exchangeable U-shaped blades. The authors describe the influence of the blade length on the trajectory and the flight distance of the fertilizer pellets as well as the influence of the rotation of the dispersal chamber outlet window on the fertilizer distribution pattern. The experiment on determining aerodynamic properties of the nitroammonium phosphate pellets (60:60:60) was carried out using the developed laboratory bench of the solid fertilizer distributor. The experiment allowed determining the physical parameters of pellets influencing the range and trajectory of their flight – the winglet ratio and the critical speed. It was found that the rotation displacement of the dispersal chamber outlet window of the spreading disc leads to the displacement of the intensive coverage zone in the direction of the window rotation. This makes it possible to regulate the intensity and has a direct impact on the distribution zone of solid mineral fertilizers. The paper justifies the most rational design of the spreading disc. The research proved that the greatest uniformity of solid mineral fertilizer spreading is observed when using a disk with eight paired coaxially located blades with a length of 300, 250, 200, and 100 mm.

распределитель твердых минеральных удобренийцентробежные рабочие органыдифференцированное внесениеравномерность распределениятвердое минеральное удобрениевнесение удобренийразгонная камераdistributor of solid mineral fertilizerscentrifugal working unitsvariable-rate applicationuniformity of distributionsolid mineral fertilizerfertilizer applicationdispersal chamberReferencesЛичман Г.И., Белых С.А., Марченко А.Н. Способы внесения удобрений в системе точного земледелия // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12, № 4. С. 4-9. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2018-12-4-4-9.Lichman G.I., Belykh S.A., Marchenko A.N. Methods of fertilization in precision farming. Sel’skokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2018; 12(4): 4-9. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2018-12-4-4-9 (In Rus.)Тетерина О.А., Костенко Н.А. Совершенствование машин для внесения минеральных удобрений // Юность и знания – гарантия успеха-2017: Сборник научных трудов 4-й Международной молодежной научной конференции. Курск, 2017. Т. 2. С. 202-205. EDN: XDHTHX.Teterina O.A., Kostenko N.A. Improving machines for applying mineral fertilizers. Yunost’ i znaniya – garantiya uspekha – 2017: sb. nauch. tr. 4-y Mezhdunar. molodezhnoy nauch. konf. In two vol. 2017: 202-205. (In Rus.)Li Z.X., Chi F.Q., Zhang J.M., Kuang E.J., Su Q.R. Effects of long-term localized fertilization on nutrient balance and dynamic change of humic acid molecular structure in black soil. Spectroscopy and spectral analysis. 2018; 38 (12): 3875-3882.Li ZX., Chi FQ., Zhang JM., Kuang EJ., Su QR. Effects of Long-Term Localized Fertilization on Nutrient Balance and Dynamic Change of Humic Acid Molecular Structure in Black Soil. Spectroscopy and spectral analysis. 2018; 38(12): 3875-3882.Romanenkov V., Belichenko M., Petrova A., Raskatova T., Jahn G., Krasilnikov P. Soil organic carbon dynamics in long-term experiments with mineral and organic fertilizers in Russia. Geoderma Regional. 2019; 17: e00221. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2019.e00221.Romanenkov V., Belichenko M., Petrova A., Raskatova T., Jahn G., Krasilnikov P. Soil organic carbon dynamics in long-term experiments with mineral and organic fertilizers in Russia. Geoderma Regional. 2019; 17: e00221. https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2019.e00221Дорохов А.С., Новиков Н.Н., Митрофанов С.В. Интеллектуальная технология формирования системы удобрения // Техника и оборудование для села. 2020. № 7 (277). С. 2-5. EDN: QFDQTX.Dorokhov A.S., Novikov N.N., Mitrofanov S.V. Intelligent technology for establishing a fertilizer system. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2020; 7 (277): 2-5. (In Rus.)Zhang X., Dong W., Dai X., Schaeffer S., Yang F., Radosevich M., Xu L., Liu X., Sun X. Responses of absolute and specific soil enzyme activities to long term additions of organic and mineral fertilizer. Science of The Total Environment. 2015; 536: 59-67. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.07.043.Zhang X., Dong W., Dai X., Schaeffer S., Yang F., Radosevich M., Xu L., Liu X., Sun X. Responses of absolute and specific soil enzyme activities to long term additions of organic and mineral fertilizer. Science of The Total Environment. 2015; 536: 59-67. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.07.043Андреев К.П. Направление совершенствования машин для поверхностного внесения минеральных удобрений // Принципы и технологии экологизации производства в сельском, лесном и рыбном хозяйстве: Материалы 68-й Международной научно-практической конференции. Рязань: РГАТУ им. П.А. Костычева, 2017. С. 17-21. EDN: ZFFMOX.Andreev K.P. Ways of improving machines for the surface application of mineral fertilizers. Printsipy i tekhnologii ekologizatsii proizvodstva v sel’skom, lesnom i rybnom khozyaystve: sb. Ryazan’: RGATU im. P.A. Kostycheva. 2017: 17-21. (In Rus.)Панферов Н.С., Тетерин В.С., Митрофанов С.В., Благов Д.А., Пехнов С.А., Сухоруков Д.Г. Тенденции развития машин с центробежными рабочими органами для поверхностного внесения твердых минеральных удобрений // Техника и оборудование для села. 2021. № 12 (294). С. 18-24. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-12-18-24.Panferov N.S., Teterin V.S., Mitrofanov S.V., Blagov D.A., Pekhnov S.A., Sukhorukov D.G. Trends in the development of machines with centrifugal working elements for the surface application of solid mineral fertilizers. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2021; 12(294): 18-24. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-12-18-24 (In Rus.)Пигорев И.Я., Солошенко В.М., Наумкин В.Н., Наумкин А.В., Хлопяников А.М., Хлопяникова Г.В. Об инновационных технологиях в земледелии // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. № 3. С. 32-36. EDN: WLAQLJ.Pigorev I.Ya., Soloshenko V.M., Naumkin V.N., Naumkin A.V., Khlopyanikov A.M., Khlopyanikova G.V. On innovative technologies used in agriculture. Vestnik Kurskoy GSKHA. 2016; 3: 32-36. (In Rus.)Андреев К.П., Костенко М.Ю., Шемякин А.В., Макаров В.А. Терентьев В.В. Совершенствование центробежных разбрасывателей для поверхностного внесения минеральных удобрений // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. 2017. № 1 (33). С. 54-59. EDN: YTORGT.Andreev K.P., Kostenko M.Yu., Shemyakin A.V., Makarov V.A., Improving centrifugal spreaders for surface application of mineral fertilizers. Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. 2017; 1(33): 54-59. (In Rus.)Андреев К.П. Влияние неравномерности внесения удобрений на урожайность // Принципы и технологии экологизации производства в сельском, лесном и рыбном хозяйстве: Материалы 68-й Международной научно-практической конференции. Рязань: РГАТУ им. П.А. Костычева, 2017. С. 13-17. EDN: ZEYNKX.Andreev K.P. Influence of the uneven application of fertilizers on the yield. Printsipy i tekhnologii ekologizatsii proizvodstva v sel’skom, lesnom i rybnom khozyaystve: sb. Ryazan’: RGATU im. P.A. Kostycheva. 2017: 13-17. (In Rus.)Shemyakin A.V., Borychev S.N., Uspenskiy I.A., Andreev K.P., Terentyev V.V. Improvement of the technological process of surface application of mineral fertilizers // BIO Web of Conferences. International Scientific-Practical Conference «Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources» (FIES 2019). 2020: 00192. https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700192.Shemyakin A.V., Borychev S.N., Uspenskiy I.A., Andreev K.P., Terentyev V.V. Improvement of the technological process of surface application of mineral fertilizers. BIO Web of Conferences. International Scientific-Practical Conference «Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources» (FIES2019). 2020: 00192. https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700192Andreev K., Terentyev V., Shemyakin A. Technological process of application of mineral fertilizers by self-loading machine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science // XII International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry, 2019; 403: 012180.Andreev K., Terentyev V., Shemyakin A. Technological process of application of mineral fertilizers by self-loading machine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. XII International Scientific Conference on Agricultural Machinery Industry, 2019; 403: 012180.Лабораторный стенд для исследования физико-механических свойств различных видов твердых минеральных удобрений и рабочих органов разбрасывателей центробежного типа: Патент RU 2748068 C1, МПК A01C 15/00, A01C 17/00 / В.С. Тетерин, С.А. Пехнов, Н.С. Панферов и др.; заяв. № 2020136018 от 02.11.2020; опубл. 19.05.2021. EDN: UZFOHM.Teterin V.S., Pekhnov S.A., Panferov N.S. et al. Laboratory bench for the study of the physical and mechanical properties of various types of solid mineral fertilizers and the working elements of centrifugal type spreaders: Patent No. 2748068 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01C15/00, A01C17/00, 2021. (In Rus.)Панферов Н.С., Тетерин В.С., Пехнов С.А., Сухоруков Д.Г. Разработка лабораторного стенда для исследования рабочих органов распределителей удобрений центробежного типа // Техника и оборудование для села. 2020. № 7 (277). С. 26-29. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2020-7-26-29.Panferov N.S., Teterin V.S., Pekhnov S.A., Sukhorukov D.G. Design of a laboratory bench for the study of the working elements of centrifugal-type fertilizer distributors. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2020; 7(277): 26-29. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2020-7-26-29 (In Rus.)Интеллектуальная система управления лабораторным стендом для исследования рабочих органов разбрасывателей центробежного типа: Свид-во о гос. регистрации программы для ЭВМ RU 2020667366 / Н.С. Панферов, Н.Н. Новиков, В.С. Тетерин и др.: заяв. № 2020664608 от 19.11.2020; опубл. 23.12.2020. EDN: GGIZXT.Panferov N.S., Novikov N.N., Teterin V.S. et al. Intelligent control system of a laboratory bench for the study of the working elements of centrifugal-type spreaders: Certificate of state registration of a computer program RU No. 2020667366 Rossiyskaya Federaciya. No. 2020664608. 2020. (In Rus.)Рабочий орган для центробежного разбрасывателя удобрений и мелиорантов: Патент RU 2744735 C1, МПК A01C 17/00 / В.С. Тетерин, Н.Н. Новиков, С.А. Пехнов и др.; заяв. № 2020131770 от. 28.09.2020; опубл. 15.03.2021. EDN: WKBYAF.Teterin V.S., Novikov N.N., Pekhnov S.A. et al. Working element for a centrifugal-type spreader of fertilizers and ameliorants: Patent RU No. 2744735 C1 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01C17/00: No. 2020131770, 2021. (In Rus.)Костенко М.Ю., Тетерин В.С., Панферов Н.С., Пехнов С.А., Сухоруков Д.С., Пехнов А.С. Теоретическое обоснование движения гранул минеральных удобрений после схода с разбрасывающего диска // Техника и оборудование для села. 2021. № 12 (294). С. 25-28. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-12-25-28.Kostenko M.Yu., Teterin V.S., Panferov N.S. Pekhnov S.A., Sukhorukov D.S., Pekhnov A.S. Theoretical rationale for the movement of mineral fertilizer pellets after leaving the spreading disk. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2021; 12(294): 25-28. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-12-25-28 (In Rus.)Костенко М.Ю., Гайбарян М.А., Тетерин В.С., Панферов Н.С., Митрофанов С.В., Гапеева Н.Н. Теоретическое обоснование параметров рабочих органов разбрасывателя центробежного типа // Техника и оборудование для села. 2021. № 2 (284). С. 16-20. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-2-16-20.Kostenko M.Yu., Gaybaryan M.A., Teterin V.S. Panferov N.S., Mitrofanov S.V., Gapeeva N.N. Theoretical rationale for the parameters of the working elements of the centrifugal-type spreader. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2021; 2(284): 16-20. https://doi.org/10.33267/2072-9642-2021-2-16-20 (In Rus.)

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