agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2023-4-26-32agroengineering-623Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESРазвитие мобильной энергетики с учётом агротехнологических ограниченийDevelopment of mobile power production taking into account agrotechnological limitationshttps://orcid.org/0000-0001-8010-4448ЛевшинА. Г.LevshinA. G.

Левшин Александр Григорьевич - д-р техн. наук, профессор

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Aleksandr G. Levshin - DSc (Eng), Professor 

49, Timiryazevskaya Str., Moscow 127434

alevshin@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7161-3654ГаспарянИ. Н.GasparyanI. N.

Гаспарян Ирина Николаевна -д-р с.-х. наук, доцент, главный научный сотрудник

127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 31

Irina N. Gasparyan - DSc (Agr), Associate Professor, Chief Researcher

31, Pryanishnikova Str., Moscow, 127434

irina150170@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3754-0380ГолубевИ. Г.GolubevI. G.

Голубев Иван Григорьевич - д-р техн. наук, профессор, заведующий отделом

141261,  Московская область, р.п. Правдинский, ул. Лесная, 60

Ivan G. Golubev - DSc (Eng), Professor, Head of Department

60 Lesnaya Str., Pravdinsky Settlement, Moscow region, 141261

golubev@rosinformagrotech.ru Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. ПрянишниковаРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Agrochemistry named after D.N. PryanishnikovRussian FederationРоссийский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплексаРоссияRussian Research Institute of Information and Feasibility Studies for Engineering and Technical Support of the Agro-Industrial SectorRussian Federation2023070920232542632Copyright © Левшин А.Г., Гаспарян И.Н., Голубев И.Г., 20232023Левшин А.Г., Гаспарян И.Н., Голубев И.Г.Levshin A.G., Gasparyan I.N., Golubev I.G.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/623

Проблема поиска оптимального соотношения массы, мощности и рабочей скорости была и остается актуальной задачей со времен формирования основ земледельческой механики. Концепция развития, направленная на повышение производительности и рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов, привела к росту единичной мощности и увеличению массы машин. Анализ тенденций развития тракторов и самоходных машин показал ежегодное увеличение средней мощности вновь созданных тракторов на 2…4 л.с. Реализация потенциала техники повышенной энергонасыщенности возможна за счет дополнительного роста массы машин, увеличивающего уплотнение почвы. Критические напряжения, достигающие значительной глубины, не способствуют процессу полной релаксации почвы. В необрабатываемом слое формируется почвенный горизонт от 25…30 до 100…120 см (с твердостью, соответствующей глиняной укатанной дороге), ограничивающий зону развития корневой системы растений и нарушающий фильтрацию почвы. Интенсивное использование энергонасыщенных агрегатов и самоходных машин привело к накопленному переуплотнению необрабатываемого слоя более 60% пахотных земель. Переуплотнение почвы по следу колес приводит к снижению урожайности зерновых культур на 10% и корнеклубнеплодов на 20%. При модернизации или создании новых образцов машин предлагаем в технико-экономическом обосновании учитывать негативные экологические последствия применения агрегатов и переработать нормативно-методические документы по оценке удельных давлений на почву движителей самоходных машин. Необходимо снижать машинную нагрузку на почву, применяя машины меньшей массы и реализуя мероприятия по разуплотнению подпочвенного горизонта. Следует обосновать параметры и создать линейку роботизированных энергетических систем, комплекс рабочего оборудования и систему управления на принципах мультиагентного управления ансамблями динамических объектов применительно к сельскохозяйственному производству.

The problem of finding the optimal ratio of mass, power, and working speed has been and remains an urgent task since laying the groundwork of agricultural mechanics. The concept of development aimed at increasing the productivity and operating speeds of machine-tractor units, has led to an increase in unit power and the mass of machines. An analysis of the development trends of tractors and self-propelled machines showed an annual increase in the average power of newly designed tractors by 2 to 4 hp. Capacity implementation of equipment with increased energy saturation is possible due to an additional increase in the mass of machines, which results in increased soil compaction. Critical stresses reaching a significant depth do not contribute to the process of complete relaxation of the soil. In the uncultivated layer, a soil horizon is formed between 25 to 30 and 100 to 120 cm (with a hardness corresponding to a clay rolled road), limiting the development zone of the plant root system and disturbing soil filtration. The intensive use of energy-saturated units and self-propelled machines has led to the accumulated overconsolidation of the uncultivated layer of more than 60% of arable land. Soil overconsolidation along the wheel track leads to a decrease in the yield of grain crops by 10% and root crops by 20%. When modernizing or designing new models of machines, we suggest taking into account the negative environmental consequences of the use of units in the feasibility study and reworking the regulatory and methodological documents for assessing the specific pressures on the soil of the running gear parts of self-propelled machines. It is necessary to reduce the machine load on the soil by using smaller machines and by implementing measures to loosen the subsoil horizon. Equally important is to determine the parameters and design a line of robotic energy systems, a set of working equipment and a control system based on the principles of multi-agent control of sets of dynamic objects in relation to agricultural production.

уплотнение почвымощность двигателядавление ходовых системмасса машинсмещение грунтабуксованиеsoil consolidationengine powerundercarriage system pressuremachine weightsoil displacementslippingReferencesЗинченко С.И., Зинченко В.С. Формирование плужной подошвы при различных приемах основной обработки серой лесной почвы // Владимирский земледелец. 2015. № 1 (71). С. 2-6. EDN: VHVYBFZinchenko S.I., Zinchenko V.S. Formation of a plow pan at various methods of basic processing of gray forest soil. Vladimirskiy zemledelets. 2015;1(71):2-6. (In Rus.)Sarauskis E., Buragiene S., Romaneckas K., Masilionyte L., Kriauciuniene Z., SakalauskasA., JasinskasA., Karayel D. Deep, shallow and no-tillage effects on soil compaction parameters. Engineering for Rural Development. 2014;13:31-36.Sarauskis E., Buragiene S., Romaneckas K., Masilionyte L., Kriauciuniene Z., SakalauskasA., JasinskasA., Karayel D. Deep, shallow and no-tillage effects on soil compaction parameters. Engineering for Rural Development. 2014;13:31-36.Kellera T., Sandina M., Colombia T., Hornd R., Or D. Historical increase in agricultural machinery weights enhanced soil stress levels and adversely affected soil functioning. Soil and Tillage Research. 2019;194:104293. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104293Kellera T., Sandina M., Colombia T., Hornd R., Or D. Historical increase in agricultural machinery weights enhanced soil stress levels and adversely affected soil functioning. Soil and Tillage Research. 2019;194:104293. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104293Кузнецов Н.Г., Гапич Д.С., Ширяева Е.В. К вопросу об определении допустимого коэффициента буксования полноприводного колесного трактора // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2014. № 2 (34). С. 176-179. EDN: SFFKYRKuznetsov N.G., Gapich D.S., Shiryaeva E.V. On the issue of determining the permissible coefficient of slipping of an all-wheel drive wheeled tractor. Proceedings of the Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Education. 2014;2(34):176-179. (In Rus.)Канделя М.В., Канделя Н.М., Земляк В.Л., Бумбар И.В. Переуплотнение почв – один из важнейших факторов её деградации // Дальневосточный аграрный вестник. 2019. № 3 (51). С. 105-115. https://doi.org/10.24411/1999-6837-2019-13043Kandelya M.V., Kandelya N.M., Zemlyak V.L., Bumbar I.V. Strong compaction of soil is one of the most important factors of its degradation.Dalnevostochniy Agrarniy Vestnik. 2019;3(51):105-115. https://doi.org/10.24411/1999-6837-2019-13043 (In Rus.)Горин Г.С. Механические характеристики почвогрунтов при объёмном деформировании // Наука и техника. 2012 № 3. С. 56-63. EDN: TYNWFLGorin G.S. Mechanical soil characteristics at volume deformation.Science and technique. 2012;3:56-63.(In Rus.)Ерофеева В.А., Иванский Ю.В., Кияев В.И. Управление роем динамических объектов на базе мультиагентного подхода // Компьютерные инструменты в образовании. 2015. № 6. С. 34-42. EDN: VTYVNVErofeeva V.A., Ivansky Yu.V., Kiyaev V.I. Swarm control of dynamic objects based on multi-agent technologies. Komp’yuternye instrumenty v obrazovanii. 2015;6:34-42. (In Rus.)Иванов Д.Я. Использование принципов роевого интеллекта для управления целенаправленным поведением массово применяемых микророботов в экстремальных условиях // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2011. № 9. С. 70-78. EDN: OJDQXTIvanov D.Ya. Use of swarm intelligence principles to control mass-applied microrobots in extreme conditions. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2011;9:70-78. (In Rus.)

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