Изучены вопросы селекции, семеноводства, зональные особенности и ареал, пригодный для выращивания топинамбура в зависимости от назначения, системы защиты от болезней и вредителей, технологии выращивания, хранения и переработки. В результате исследований предложена классификация сортов топинамбура с разделением на две основные группы: ранние (150-170 дней) и поздние (190 дней и более). Сформулированы задачи по промышленному использованию топинамбура с механизированным его возделыванием. Разработана методическая база для проведения исследований по культуре топинамбура в соответствии с требованиями методики полевого опыта, Программой и методикой оценки сортов топинамбура в тест-питомниках в рамках реализации программы Союзного государства «Инновационное развитие картофеля и топинамбура» на 2014-2016 гг. и «Методики исследований по культуре картофеля» как культуры, наиболее близкой по технологии выращивания. Методическая база включает в себя: подбор опытных участков с учетом особенностей растений топинамбура; наблюдение за агрометеорологическими условиями проведения исследований; выбор сортов топинамбура, используемых в качестве объектов исследований; соблюдение условий и методик для проведения полевых и лабораторных исследований (фенологические наблюдения; оценка биометрических показателей; оценка поражения грибными, вирусными и бактериальными болезнями и вредителями; апробация посадок; учет урожая и качества клубней и зелёной массы; определение столовых качеств клубней (сырых, варёных) и на переработку (чипсы, фри); учеты лежкости клубней; определение экономической и биоэнергетической эффективности возделывания топинамбура). Достоверные данные по характеристике сортов топинамбура отсутствуют. Поэтому разработанные основные пункты методической базы для проведения исследований по культуре топинамбура позволят дать предварительную оценку сортов топинамбура. Методика будет полезна производителям, которые планируют заняться выращиванием топинамбура.

На базе Федерального научного агроинженерного центра ВИМ и Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева разработана опытная конструкция трапециевидных лемехов с накладным оборотным долотом. Спроектированы остов лемеха и долото, которые можно изготавливать из прокатной стальной полосы специального сечения, отличающиеся тем, что на тыльной поверхности остова располагается ребро жесткости, проходящее от бороздного до полевого обреза параллельно спинке и лезвию лемеха. Преимуществами новой конструкции являются: невысокая стоимость изготовления; повышенная прочность и долговечность; наличие оборотного долота, позволяющего после износа одной режущей кромки развернуть долото на 180 градусов и продолжать его эксплуатацию. Остов лемеха и долото изготовлены из стали 30ХГСА, закаленной до твердости 45…48 HRC; толщина лемеха в месте ребра жесткости равна 12 мм, на линии спинки - 9 мм, на линии кромки лезвия - 2,5…3 мм. Длина нового лемеха составляет 580 мм, ширина - 125 мм, вылет долота - 40 мм, что обеспечивает хорошую заглубляющую способность при вспашке твердых почв. Опытные лемеха с накладным оборотным долотом испытывались в 2015-2016 гг., в период с августа по октябрь в СПК «Крапивинский», Щёкинском районе Тульской области. Почвы имели среднесуглинистый механический состав, твердость почвы в период испытаний составляла 2,4…3,8 МПа. Опытные лемеха испытывались на восьмикорпусном плуге ПЛН-8-35 в агрегате с трактором К-700А. Глубина пахоты составляла 20…25 см, что характерно для данной почвенно-климатической зоны. Скорость движения агрегата 8,5…10,5 км/ч. По результатам испытаний средняя наработка опытных лемехов составила 85…90 га/лемех, в том числе долот - 69…74 га/лемех. Все опытные лемеха признаны пригодными к дальнейшей эксплуатации. Проведенные лабораторно-полевые испытания новых лемехов без применения дорогостоящей наплавки лезвий показали их преимущество по ресурсу перед серийными лемехами с наплавкой в 2,5…3,3 раза. Работоспособность составного лемеха новой конструкции обеспечивает не менее одного цикла годового сезона пахоты без замены запасных частей.

Рассмотрен инновационный проект развития систем видеонаблюдения и управления агротехнологическими процессами с применением времяпролётной камеры. Проведен анализ современных 3D информационных технологий наблюдения агрообъектов в трёхмерном пространстве. Показаны основные возможности и преимущества использования времяпролётных видеокамер для более точного позиционирования и выполнения агротехнологических операций мобильными и роботизированными агрегатами. Приведено математическое описание модели реализации времяпролётной технологии на фотоматричных приёмниках оптического излучения. Определены области широкого применения времяпролётных технологий в промышленности и сельском хозяйстве. Проанализированы основные направления применения времяпролётных камер в аграрных технологиях. Особое внимание уделено развитию специализированных поисково-преобразовательных функций беспилотного летательного аппарата для эффективного применения в сельском хозяйстве как важнейшей задаче дальнейшего развития локально-дифференцированных агротехнологий. Определены задачи модернизации функций беспилотного летательного аппарата для адаптации в технологии аграрного производства применительно к растениеводству, животноводству и природопользованию, направленные на совершенствование лётно-посадочных, поисково-распознавательных и манипуляционно-роботизированных характеристик беспилотного летательного аппарата с применением 3D-технологий. Сформулированы основополагающие выводы развития стратегии модернизации аграрного производства на новом научно-техническом уровне.

Произведен анализ точности возможного производства земельных работ, производимых одноковшовыми экскаваторами. Оценка точности производства работ рабочим механизмом проведена на математической модели рабочего механизма ввиду возможностей уточнения модели другими параметрами, влияющими на точность, для дальнейших исследований. Построена кинематическая модель рабочего механизма для отечественного гусеничного экскаватора Четра ЭГП-230, создана ее математическая модель для проведения настоящих исследований кинематической точности рабочего механизма с возможностью проведения дальнейших расчетов точности с учетом динамических характеристик. Для оценки точности влияния каждого из гидроцилиндров рабочего механизма на точность положения режущей кромки ковша построены рабочая область и зона обслуживания. Построена область возможных положений режущей кромки ковша с учетом погрешностей изготовления звеньев. При исследовании точности кинематической цепи рабочего механизма классическим методом «максимума-минимума» область возможных положений составляет 20,6 мм по вертикальной координате. Однако при других сочетаниях погрешностей выполнения звеньев область возможных положений составляет 133,5 мм по вертикальной координате, что в несколько раз превышает регламентируемое СНиП значение 50 мм. Исследовано влияние погрешностей перемещения штоков гидроцилиндров на положение режущей кромки ковша в зоне облуживания. При разработке траншеи глубиной до 2,5 м погрешность положения режущей кромки ковша рабочего механизма экскаватора с учетом погрешностей перемещения штоков гидроцилиндров может составлять от 10 до 20 мм, а при разработке более глубокой траншеи погрешность положения режущей кромки составляет не более 10 мм. Произведены оценки геометрической погрешности перемещения рабочего механизма и погрешности перемещения рабочего механизма с учетом погрешности перемещения штоков. По результатам моделирования выявлено, что соответствие всех звеньев техническим требованиям не гарантирует соблюдения требуемой точности перемещения выходного звена кинематической цепи, а значит, недобор грунта в основании траншеи может превысить требуемое значение 0,05 м либо возможна увеличенная выемка грунта, что приведет к невозможности прокладки мелиоративных систем.

Рассматривается пример оптимизации параметров рекуперативного теплообменника с учетом текущих экономических условий и особенностей объекта. Задача оптимизации рассмотрена на примере секции откорма свиноводческой фермы с замкнутым циклом производства ООО «Фирма «Мортадель». Помещение предназначено для выращивания 280 голов свиней на откорме массой от 30 до 110 кг. Секция откорма оборудована тремя рекуператорами: два аппарата УТ-6000С и один УТ-3000. Суммарная производительность рекуператоров составляет приближенно 15000 м3/ч. Проведены теплотехнические и аэродинамические расчеты рекуператора с целью определения влияния площади теплообменной поверхности на коэффициент эффективности утилизации теплоты и аэродинамическое сопротивление аппарата. Расчетное гидравлическое сопротивление составило 127,4 Па (длина теплообменника 1,71 м). На основании расчетов определены потребности в тепловой энергии для рассматриваемой секции откорма и зависимость срока окупаемости и прибыли от длины теплообменника (определяющей площадь, размер). Рассчитано, что срок окупаемости рекуператоров тепла уменьшается до значения коэффициента эффективности утилизации теплоты 24,18%, а после этого значения скачкообразно увеличивается до 28,25% и далее незначительно изменяется. Это объясняется зависимостью гидравлического сопротивления от длины теплообменника. С увеличением длины рекуператора повышается его стоимость, а производительность - снижается. По критерию окупаемости целесообразно применять рекуператоры с небольшим коэффициентом утилизации теплоты и длиной около 1 м. С целью же получения максимальной прибыли подтверждена целесообразность применения рекуператоров с большей длиной теплообменника.

Представлена принципиальная схема фермерской зерносушилки, содержащей в своем составе парокомпрессионный тепловой насос, который в зимний период используется также для отопления фермерского дома. Выполнен термодинамический анализ работы теплового насоса в составе фермерской сушилки при условиях, что температура сушильного агента на входе в сушилку равна 60°С и испаритель теплового насоса расположен в грунте, температура которого равна 8°С. Температура кипения хладагента в испарителе на 5°С ниже температуры грунта и составляет 3°С. В процессе сжатия хладагента в компрессоре до давления 11,02 бар его температура повышается до 70°С. В процессе конденсации пара воздух, проходящий через сушильную камеру (сушильный агент), нагревается до 60…63°С. В качестве хладагента, исходя из сравнительного анализа свойств различных хладагентов, экологической безопасности, рабочего диапазона температур, сравнительно невысокого давления на линии сжатия и наличия на рынке, был выбран хладон R600а (CH(CH3)5). Построен термодинамический цикл теплового насоса, из которого рассчитаны энергетические показатели установки и коэффициент преобразования энергии, равный 2,98. На основании анализа термодинамического цикла установлено, что применение теплового насоса позволяет сэкономить 66,4% энергии, затрачиваемой на сушку семян кукурузы. Выполненный тепловой анализ работы теплового насоса в составе сушильной установки периодического действия показал целесообразность ее применения в фермерском хозяйстве.

Приводятся результаты оптимизационных расчетов уборочно-транспортного комплекса по уборке хлопка в условиях Сирийской Арабской Республики. Определено, что в расчёте на 100 га, с учётом производительности применяемых комбайнов и установленных сроков уборки, требуется два хлопкоуборочных комбайна марки ХМП-1,8 (АО «Гомсельмаш», Республика Беларусь). При расстоянии транспортировки урожайной массы хлопка до места временного хранения, равном 0,5…1 км, соотношение технических средств составит 2:4 (на два комбайна приходится четыре тракторных транспортных средства: трактор Al-Furat E470 мощностью 51,5 кВт (Сирийская Арабская Республика) с прицепом Palazoglu i2-4 (Турция). На плече перевозки 1,5…3 км соотношение составит 2:5, при 5 км - 2:6. При расстоянии перевозки 12 км соотношение комбайнов и транспортных средств 2:9. На расстояниях более 14 км график функциональной зависимости количества транспортных средств при фиксированном значении комбайнов по критерию оптимальности - минимум затрат от взаимного ожидания не имеет экстремума даже при соотношении 2:10 и принимает вид асимптоты. Для получения экстремума необходимо вводить дополнительные транспортные средства, что является нерациональным, или использовать другие, более производительные виды транспортных средств, например автомобили. Однако в большинстве провинций Сирийской Арабской Республики нет грузовых автомобилей повышенной проходимости, способных выезжать на вспаханные (обработанные) поля.

Обосновано применение электроконтактной приварки компактных материалов (проволок и лент) при получении функциональных покрытий на деталях сельскохозяйственных машин. Показана возможность применения отходов инструментального производства (полотен механических и ручных пил, а также электролобзиков) для получения функциональных покрытий на цилиндрических деталях электроконтактной приваркой (ЭКП). Установлен деформационный критерий привариваемости отходов инструментального производства из углеродистых, легированных и быстрорежущих сталей в зависимости от их физико-механических свойств и диаметра цилиндрической детали. Критерием, отражающим возможность приварки углеродистых и легированных стальных лент заданной толщины на вал известного диаметра, которыми, в частности, являются ножовочные полотна, может служить полная деформация ленты, предшествующая разрушению. Деформацию можно рассчитать, зная физико-механические свойства присадочного материала: относительное удлинение, модуль и предел упругости. Приведены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать минимальный (критический) диаметр вала, на который возможно приварить ленту известных размеров из материала с известными физико-механическими свойствами, представлен пример расчётов для некоторых марок сталей. Установлено, что критический диаметр вала, полученный при расчёте по зависимостям для ленты из стали Р9 толщиной 0,65 мм в состоянии поставки (после отжига) и в термообработанном состоянии (закалка и отжиг 560°C), составил 5,8 и 64,4 мм соответственно. Экспериментально подтверждена предложенная расчётная формула, позволяющая производить расчёт длины раскроя компактного материала, при его электроконтактной приварке на цилиндрическую деталь, с необходимой точностью.

Представлен метод определения показателей надежности электропривода сельскохозяйственных машин на основе использования размеченных графов состояний электропривода. Используя математический аппарат, электропривод представлен динамической системой и рассматривается как множество, состоящее из n элементов и имеющее N состояний, т.е. как система с дискретными состояниями. Рассматриваемая система может переходить из состояния в состояние в любое время, вследствие чего случайный процесс, протекающий в ней, является процессом с непрерывным временем. Тогда переходы системы из состояния в состояние можно рассматривать как происходящие под влиянием некоторых потоков событий: потоков отказов и восстановлений элементов электропривода. Случайный процесс с дискретными состояниями называется марковским - это когда все вероятностные характеристики процесса зависят лишь от состояния в настоящее время и не зависят от того, каким образом он протекал в прошлом (будущее зависит от прошлого через настоящее). В марковском процессе все потоки событий, переводящие систему из состояния в состояние, являются простейшими, т.е. они отвечают требованиям: стационарность, ординарность и отсутствие последействия. Составлена система дифференциальных уравнений, описывающих множество состояний электропривода. Осуществлен предельный переход к алгебраическим уравнениям, решение которых позволило определить коэффициент готовности и коэффициент вынужденного простоя электропривода.

На основе экспертных и статистических данных распределительных сетей напряжением 10 кВ исследованы составляющие отказов электрооборудования, их причины и варианты устранения. Произведен анализ надежности электрооборудования распределительной сети 10 кВ. Представлена многокритериальная методика оценки целесообразности перевооружения воздушных линий 10 кВ на новое электрооборудование с целью повышения надежности электроснабжения и качества электрической энергии. В качестве критериев многокритериальной оценки использования элементов воздушных линий электропередачи выбраны: недоотпуск электроэнергии, ущерб от недоотпуска, отклонение напряжения, неодинаковость напряжения, также в качестве фактора неопределенности среды был выбран рост загрузки. С целью проверки математического аппарата применяемой методики по пяти критериям выбраны две воздушные линии электропередачи 10 кВ Подольская МВС и Орловская РЭС. По итогам оценки надежности электроснабжения и качества электроэнергии выявлено, что анализируемые линии являются ненадежными, имеют большие потери напряжения, высокий недоотпуск электроэнергии и ущербы. На основании анализа рынка электрооборудования России были выбраны элементы воздушных линий электропередач и предложено восемь вариантов компоновок сетей 10 кВ с новыми элементами ВЛ с целью последующей оценки и разработки наиболее перспективной компоновки.