Процесс уборки картофеля и овощных культур происходит в сезонный период выпадения наибольшего количества осадков, что усложняет очистку товарной продукции от почвенных примесей повышенной влажности, способствующих залипанию рабочей поверхности очистительных устройств и ухудшению показателей качества их работы. С целью устранения этой проблемы проведены теоретические исследования сепарирующей системы с тепловой энергией очистки отработавших газов силовой установки по обоснованию конструктивных и технологических параметров её отдельных функционирующих элементов. Установлены зависимости по определению площади сепарирующей поверхности, представленной щелевыми очистительными рабочими органами – прутковым элеватором и очистительной звездой. Выполнено обоснование межосевого расстояния между дефлекторами, междефлекторного расстояния, межтранспортерного расстояния, а также поступательной скорости движения пруткового элеватора. Определена схема распределения тепловых потоков отработавших газов на сепарирующей поверхности машин для уборки корнеплодов и картофеля. Выполненное обоснование режимов работы и технологических параметров сепарирующей системы с теплотой отработавших газов для уборки корнеплодов и картофеля и представленная схема распределения тепловых потоков отработавших газов на сепарирующей поверхности машин позволят в дальнейшем провести экспериментальные исследования по совершенствованию отдельных элементов машин для уборки корнеклубнеплодов.

В условиях постоянно возрастающих требований к снижению энергоэффективности технологических процессов в растениеводстве актуальным является создание новых средств механизации, позволяющих осуществлять за один проход сельскохозяйственной машины две операции – скашивание растительности и поверхностную обработку почвы. Анализ современной научной и патентной литературы показал отсутствие такой техники в сельскохозяйственном производстве. Целью исследований являлось теоретическое обоснование нового комбинированного органа, предназначенного для одновременного кошения растительности и фрезерования почвы на основе системного подхода. В результате теоретических исследований определены исходные требования к технологическим операциям по удалению малоценной и сорной растительности с одновременным фрезерованием почвенного профиля, рассмотрена модель совмещения данных технологических процессов с учётом требований к технологии заготовки кормов. Учитывалось, что при подготовке почвы необходимо полное подрезание растительности с наименьшими энергозатратами без снижения ее качества для последующих воздействий. При математическом проектировании рабочего органа учитывались реологические свойства объектов обработки – почвенного слоя и растительного материала. На основании данных исследований разработана эффективная конструкция рабочего органа, позволяющего совмещать технологический процесс кошения с фрезерованием почвы. Сравнительные расчёты агроэнергоёмкости совмещенной технологической операции показали снижение удельных энергозатрат в среднем на 10…12%.

Общие рекомендации производителей относятся, как правило, к выбору картофелеуборочных комбайнов по эксплуатационным и конструктивным характеристикам. Под эти рекомендации подходят много марок и моделей картофелеуборочных комбайнов различных производителей. На окончательный выбор сельхозпроизводителя влияют различные показатели качества картофелеуборочного комбайна. Для разработки рекомендаций по выбору картофелеуборочного комбайна необходимо не только знать эти показатели, но и уметь ранжировать их по степени важности. Разработана методика, позволяющая систематизировать и ранжировать показатели качества картофелеуборочных комбайнов. В результате апробации разработанной методики собраны данные 20 сельхозпроизводителей и построена диаграмма Парето показателей качества, влияющих на выбор картофелеуборочных комбайнов. АВС-анализ позволил выявить наиболее важные для потребителя показатели качества картофелеуборочных комбайнов. Отобранные показатели сгруппированы в иерархическое дерево свойств. Разработана шкала для оценивания важности показателя качества, влияющего на выбор картофелеуборочного комбайна. Для ранжирования отобранных показателей качества предложено использовать метод сравнения попарных иерархий. В результате проведенного исследования установлено, что наиболее весомыми при выборе картофелеуборочного комбайна являются экономические показатели, далее ‒ показатели качества выполнения процесса уборки, менее значимой является группа показателей эксплуатационной надежности, незначимой можно считать группу показателей производительности комбайна. Полученные в результате ранжирования коэффициенты весомости единичных показателей могут быть использованы для оценки уровня качества картофелеуборочных комбайнов по комплексному показателю. Это позволит сельхозпроизводителю обоснованно принимать решения о приобретении новых и подержанных комбайнов.

Процесс определения уровня допустимых потерь зерна при работе зерноуборочных комбайнов связан со сложностью взятия пробы из-под работающего комбайна по всем предъявляемым требованиям ГОСТ и ее дальнейшей обработки. С целью определения потерь зерна проведены теоретические исследования технологического процесса работы сепараторов и рассмотрена теория разделения компонентов смеси по удельному весу. Использовались результаты предыдущих исследований авторов, а также информация из научно-исследовательских отчетов по данной тематике. Отмечена необходимость учета трех факторов, влияющих на точность расчета: природы сил, действующих на отдельные частицы в слое сепаратора; аэростатического поля, оказывающего на отдельную частицу аэростатическое воздействие, обеспечивающего скважность и разделение частиц при рабочих скоростях воздушного потока сепаратора; перемешивания частиц в слое пробы и разделения их в сепараторе по удельному весу. Определено, что при прохождении воздушного потока через слой сыпучей пробы внутри слоя образуется аэростатическое поле, обладающее большим градиентом статического давления, в котором частицы (зерна) разделяются только по удельному весу, независимо от их размеров, абсолютного веса или формы. В процессе работы сепаратора наряду с аэростатическим воздействием воздушный поток оказывает на частицы также аэродинамическое воздействие, которое отрицательно влияет на разделяемость зерна. В результате исследований установлено, что оптимальным режимом работы сепаратора следует считать такой режим, при котором скорость воздушного потока, проходящего через слой сыпучей пробы, минимальна, а разность давлений воздуха на границах слоя уравновешивает слой зерна.

В последние годы промышленные посевы тыквы появляются и в умеренной зоне. Доля сортов и гибридов, подходящих для возделывания в условиях умеренного климата и пригодных для механизированной уборки, невелика. Для правильного выбора сорта необходимо знание физико-механических свойств плодов тыквы. С целью определения сортов, обладающих наиболее высокой твердостью, подходящих для возделывания в условиях умеренного климата и пригодных для механизированной уборки, проведен ряд исследований. Определялись размерно-весовые параметры (биометрические), с помощью пенетрометра измерялась твердость коры и мякоти, методом гидростатического взвешивания определялась плотность плодов тыквы. Объектами исследований служили 16 сортов и сортообразцов возделываемых механизированно отечественных и зарубежных видов тыквы: твердокорой (Spaghetti, Пивденная, Мозолеевская); крупноплодной (Пастила Шампань, Амбар, Marine Di Chioggia, № 119-С); мускатной (Butternut, № 19-Пгв, Мускат Прованса, Красавица, Витаминная, № 13-М, № 26-Мч, № 28-Иг); фиголистной (№ 4480). Исследования проводились в условиях Московской области с 2016 по 2020 гг. Технология возделывания, постановка полевых исследований и статистическая обработка полученных результатов проводились по стандартной методике Б.В. Доспехова. На основании проведенных исследований выявлено, что наиболее высокими прочностными показателями (твердостью коры и мякоти) обладают твердокорая тыква сорта Spaghetti (1,20 и 0,80 кг/мм2 ), крупноплодная Пастила шампань (1,02 и 0,79), мускатная Мускат Прованса (1,10 и 0,65) и фиголистный сортообразец № 4480 (1,25 и 0,97 кг/мм2 ). Совокупность тыквы по размеру и массе подчиняется закону распределения, масса плодов в среднем по годам колеблется от 1,56 до 3,3 кг. Полученные исследования позволяют рекомендовать данные сорта к возделыванию в условиях умеренного климата и механизированной уборке.

Технологические процессы первичной обработки и хранения продукции животноводства требуют больших объемов низкопотенциальной тепловой энергии. Одним из эффективных способов сохранения высокого качества молока, снижения энергозатрат технологического процесса первичной обработки и хранения животноводческой продукции является применение альтернативных источников энергии. Проведен анализ систем для первичной обработки и хранения молока на основе использования природного холода, вакуума и термоэлектрических модулей. Показаны преимущества таких систем по сравнению с традиционными. Дана классификация оборудования с использованием природного холода. Отмечено, что при использовании природного холода затраты электроэнергии на охлаждение молока сокращаются до 10…12 кВт·ч/т, а за счет комбинированной вакуумно-испарительной установки – до 15…18 кВт·ч/т. Представлена технологическая схема термоэлектрической установки для охлаждения и пастеризации молока и рекуперативного подогрева промывочной воды на фермах с доильными роботами. Проведен анализ и даны предложения по применению альтернативных источников энергии для предварительного охлаждения молока на фермах с доильными роботами. Установлено, что использование альтернативных источников энергии обеспечивает создание экологически безопасных, энергосберегающих и надежных систем первичной обработки и хранения животноводческой продукции в местах ее производства, способствует значительному сокращению потерь и сохранению высокого качества. Исследования показывают эффективность использования комбинированных систем охлаждения и хранения животноводческой продукции с использованием природного холода в сочетании с термоэлектрическим, вакуумным и грунтовым охлаждением

При анализе сырого молока следует учитывать сложность и неоднозначность критерия «Бактериальная обсеменённость». Авторами проведена оценка влияния физико-химических и микробиологических параметров молока на его обсеменённость в течение года. В качестве источника информации использовались протоколы испытания молока за 2020 г. Исследовались значения кислотности, количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ), количество соматических клеток, доля белка и жира и плотность молока. С целью оценки влияния параметров окружающей среды учитывались значения температуры воздуха и влажности в момент забора пробы. Забор образцов проводился согласно ГОСТ 26809.1-2014 «Молоко и молочная продукция. Правила приемки, методы отбора и подготовка проб к анализу». Исследования проводились на трех молочно-товарных фермах Княгининского района Нижегородской области: МТФ с привязным содержанием на 200 гол. с доением в молокопровод линейного типа; МТФ с беспривязным содержанием на 400 гол. с доением в молокопровод типа «Елочка»; МТФ с привязно-выгульным содержанием на 450 гол. с доением в молокопровод линейного типа. Наиболее низкий показатель КМАФАнМ, равный 36,7 103 КОЕ/см3 ,установлен в марте, а самый высокий – 166,7 КОЕ/см3 – в ноябре. В результате корреляционного анализа установлено, что наибольшее влияние из исследуемых факторов на уровень бактериальной обсеменённости оказывает количество соматических клеток (коэффициент корреляции Пирсона R = 0,71 при доверительной вероятности P = 0,0619). Причиной этого, по мнению авторов, могут быть несоблюдение выполнения требований к гигиене вымени коров, ненадлежащее состояние оборудования и помещения. Выявлено слабое влияние на уровень бактериальной обсеменённости со стороны плотности молока (R = –0,18 при P = 0,096) и температуры окружающего воздуха (R = –0,18 при P = 0,095), что может быть следствием недостаточного охлаждения молока перед транспортировкой.

Одной из технологий получения и хранения высококачественного силоса и сенажа считается использование силосных башен. Корпусные листы для силосных башен предложено изготавливать из высокопрочной и коррозионно-устойчивой стали, покрытой стеклоэмалью, обладающей более низким коэффициентом трения скольжения, чем сталь и бетон, а также высокой стойкостью к агрессивной внешней среде. Целью исследования являлось определение свойств стеклоэмалевого покрытия стальных деталей для изготовления хранилищ башенного типа. Стеклоэмалевое покрытие из фритты стеклоэмальной марки МК-5 наносилось на подготовленные листы из стали 09Г2С с помощью пульверизатора. Общая толщина эмалированного покрытия составила от 200 до 350 нм. Обжиг в печи производился при температуре 850°C в течение 30 мин. Толщина эмалированного покрытия определялась микроскопом Olympus GX51. Определение шероховатости проводилось на профилографе-профилометре TAYLOR HOBSON Surtronic 25. Исследование адгезионных свойств покрытия проводилось адгезиметром Positest AT-M. Каждый тестовый образец испытывался дважды. Испытания проводились на участке площадью 0,06 м2 . Коэффициент трения скольжения определялся на адаптированном испытательном стенде. Лабораторные испытания с силосной массой проводились согласно разработанной методике. Исследования стальной поверхности со стеклоэмальным покрытием показали, что толщина эмалированного слоя в среднем составила 690 нм, шероховатость – 0,01 мкм, адгезия – 5,25 МПа. Коэффициент трения скольжения измельченных растительных материалов об эмалированную стальную поверхность составил 0,15, что в 2,6 и 3,2 раза ниже, чем у неэмалированной стали и бетона соответственно. Сделаны выводы о возможности применения в силосных башнях стали 09Г2С в качестве подходящей замены стали 65Г и о достаточной эффективности выбранной технологии эмалирования.

В поиске новых эффективных путей повышения износостойкости силовых передач и повышения их долговечности предложено устройство для обогащения системы смазки силовых передач легирующими элементами меди. Исследованы трибохимические процессы и осуществлен подбор компонентов смазочной композиции, позволяющий реализовать самоорганизацию избирательного переноса в парах трения «Сталь-сталь» с образованием сервовитной пленки. Разработана полезная модель для обогащения масла системы смазки легирующими элементами меди силовой передачи. Для испытания эффективности предложенной присадки и способа формирования сервовитной пленки в процессе эксплуатации использовался роликовый испытательный стенд, предусматривающий синхронное измерение скорости изнашивания и момента сил трения в течение всего опыта без разъединения зоны трения. Зона трения (испытательный контакт) образована циклическими поверхностями ролика диаметром 70,0 ± 0,1 мм из стали 45 (HRс 50) и колодки, прошедшей гомогенизацию, радиусом 35,0 ± 0,1 мм, и габаритами (в плане): 2,01 мм вдоль скольжения и 7,27 мм поперек скольжения. Площадь зоны трения составила 0,1461 см2 . Ряд нормальных сил: 730; 925; 1130 Н – определен экспериментально из условия гарантированного отсутствия признаков заедания. Частота вращения вала 100 мин-1 (линейная скорость 0,37 м) выбиралась экспериментально из условия гарантированного отсутствия гидродинамического режима смазки. Представленный способ получения металлоплакирующей присадки легко реализуется в агрегатах трансмиссии, а также исключает седиментационную неустойчивость смазочной композиции. Устройство для обогащения масла системы смазки легирующими элементами меди в процессе эксплуатации обеспечивает устойчивый и самоорганизующийся режим избирательного переноса. Результаты трибологических исследований показали высокую эффективность металлоплакирующей присадки: интенсивность износа в диапазоне нормальной силы от 720 до 1130 Н снизилась в 2,8…7 раз.

Основными направлениями поверхностной закалки при электромеханической обработке являются отделочно-упрочняющая электромеханическая обработка (ОУЭМО) и электромеханическая поверхностная закалка (ЭМПЗ). Особенностями ЭМПЗ по сравнению с режимами ОУЭМО являются незначительная скорость обработки (0,6…1,4 м/мин), большая ширина контакта (до 5 мм), значительная сила электрического тока вторичной цепи (1200…3000 А). В исследовании с помощью программы продукта ANSYS Workbench представлена трехмерная модель для прогнозирования и определения температурных полей упрочненного слоя втулок из сталей У8 при ЭМПЗ. Проведено конечно-элементное моделирование процесса ЭМПЗ, состоящего из двух последовательных анализов: переходного прочностного анализа (Transient Structural) и переходного теплового анализа (Transient Thermal). При ЭМПЗ термомеханический цикл «Нагрев-выдержка-деформирование-охлаждение» осуществляется в закрытой зоне контакта инструмента и заготовки за сотые доли секунды. Установлено, что при ЭМПЗ по глубине упрочненной зоны формируется градиент температуры – интенсивное охлаждение поверхностного слоя, нагретого до 1559°С, в результате отвода тепла нижележащими слоями металла. После ЭМПЗ в зоне упрочнения формируется мелкодисперсный мартенсит. Результаты исследований позволяют разработать технологию ЭМПЗ поверхностного слоя втулок из стали У8 на основе режима упрочнения при следующих параметрах: скорость закалки – 1,2 м/мин, сила тока во вторичной цепи – 1600 А, напряжение вторичной цепи – 3 В; ширина – электроконтактного воздействия 4 мм; усилие прижатия инструментального ролика – 400 Н.

Технологии трехмерной печати находят применение в изготовлении запасных частей сельскохозяйственной техники. Применение 3D-печати сдерживается ввиду недостаточно высоких механических свойств получаемых деталей, обусловленных плохой адгезией слоев пластика при печати. Для устранения этой проблемы предложено проводить вакуумную пропитку 3D-печатных деталей в эпоксидной смоле. Целью исследований является оценка изменения предела прочности и ударной вязкости пропитанных в полимерном компаунде 3D-печатных конструкций по сравнению с их непропитанными аналогами, а также выявление характера поведения данных свойств в зависимости от структуры 3D-печатного каркаса. Каркасы образцов изготавливались из полилактида на 3D-принтере по технологии FDM с 20-, 33- и 50%-ным заполнением. В процессе печати слои пластика укладывались в продольном и поперечном направлениях относительно оси образца. Последующая пропитка полимерным компаундом осуществлялась в вакуумной камере. В результате испытаний установлено, что при любой геометрии механические свойства пропитанных образцов оказываются выше непропитанных, у пропитанных образцов с различным направлением укладки слоев значительно снижается анизотропия прочностных свойств (коэффициент анизотропии снижается от 2…5,5 до 0,94). Характер разрушения материала – хрупкий. При 3D-печати с увеличением процента заполнения у образцов типа «Вдоль» наблюдается рост механических свойств, у образцов типа «Поперек», напротив, проявляется тенденция снижения механических свойств. Для 3D-печатных конструкций соотношение между пластиком основы и пропитывающим составом рекомендовано как 33:77. Исследованиями показана целесообразность применения методики изготовления 3D-печатных конструкций, пропитанных эпоксидной смолой.

Основной проблемой современных двигателей внутреннего сгорания является увеличение требований к экологической безопасности. Для решения этой проблемы предложено добавлять к дизельному топливу спирт: этанол или метанол, – который способствует снижению вредных выбросов продуктов сгорания в атмосферу, повышению эффективности работы ДВС на основных режимах работы. На процесс сгорания топливно-воздушной смеси со спиртом большое влияние оказывает метод ее подачи в камеру сгорания. Существует большое количество методов подачи спирта в двигатель, но их сравнительные характеристики до сих пор полностью не изучены. С целью оценки различных методов введения спирта в дизельный двигатель разработана экспериментальная установка, включающая в себя электрическую тормозную балансированную машину и дизельный двигатель. Установка позволяет нагрузить ДВС до необходимого значения крутящего момента и дает возможность фиксировать основные механические параметры двигателя. В исследовании авторами рассматривалась подача спирта двумя методами: в цилиндры дизельного двигателя в виде эмульсии с топливом и подача спирта с воздухом на впуске (во впускной коллектор). Установка позволяет получать количественную оценку при различных режимах работы двигателя и долю содержания спирта, поступающего как в виде эмульсии, так и с воздухом. Исследования дадут возможность оценить целесообразность использования спиртовых добавок и скорректировать теоретическое обоснование происходящих процессов при сгорании топливо-спиртовой смеси в цилиндре.

Развитие технических средств производства способствует совершенствованию технологических укладов экономики. С целью установления тенденции обновления технических средств и формирования технологических укладов экономики страны, их взаимосвязи и взаимообусловленности выделены и охарактеризованы ключевые периоды становления и развития техники, определены ключевые факторы формирования и совершенствования технологических укладов экономики, установлены перспективные технико-технологические направления развития современного общественного производства. Установлено, что ускорение темпов научно-технического прогресса в современных условиях сопровождается реализацией достижений науки в жизнедеятельности общества в процессе постепенной передачи отдельных функций человека и выполнения сложных производственных операций техническим средствам, преобразованием технологий и техники, превращением последней в машинный комплекс. Совершенствование машинного комплекса как единого целого, изменение каждого звена с учетом изменений прочих звеньев позволяют обеспечить автоматизацию и цифровизацию производства на качественно новом технико-технологическом уровне, реализуя прогрессивные, инновационные методы организации и управления производством. Эволюция техники стимулирует деятельность научного сообщества в технико-технологическом сегменте, способствует формированию новых технологических укладов в экономике страны. Определено, что в процессе исторического совершенствования общественного производства «драйвером» появления новых технологических укладов становятся инновационные технические средства и технологии. Смена технологического уклада является результатом технико-технологического прогресса, сопровождающегося коренными изменениями в развитии производительных сил, обновления рабочей силы, обладающей компетенциями, соответствующими требованию нового технологического уклада. Переход страны к шестому технологическому укладу обеспечит опережающее развитие всех сфер общественного производства, и вместе с тем – повышение уровня рентабельности и конкурентных преимуществ отечественного агропромышленного производства.