Для получения полноценного урожая картофеля необходимо обеспечить благоприятный температурный, аэрационнный и влажностный режимы в зоне расположения клубневых гнезд. Для разработки теоретических предпосылок и принципов конструирования среды при выращивании картофеля в 2019-2020 гг в ФГБНУ «ФИЦ картофеля имени А.Г. Лорха» проведены исследования на дерново-подзолистой супесчаной почве. Изучалось влияние применения влагосберегающего суперабсорбирующего полимера (САП) Аквасин (Агро) и ширины междурядий на основные агрофизические параметры почвы и урожайность клубней при оптимизации средообразования в технологии выращивания картофеля. Закладка полевого опыта, учеты и наблюдения проведены в соответствии с требованиями методики полевого опыта и методик исследований по культуре картофеля. Схема опыта включала в себя вариацию трех параметров: сортов Метеор (ранний) и Фаворит (среднеспелый); ширины междурядий 120 + 30 см (для гряд) и 75 см (для гребней); доз суперабсорбирующих полимеров при первом уходе в количестве 0, 200 и 400 кг/га. Опыт закладывали согласно схеме методом систематического размещения делянок в четырёхкратной повторности. Площадь учетной делянки составляла 21 м². Экспериментально установлено, что увеличение ширины междурядий и внесение САП способствовали улучшению составляющих средообразования в зоне клубневого гнезда: температура почвы понизилась на 0,3°C; влажность почвы повысилась с 47,4 до 59,2% от предельной полевой влагоемкости; значения твёрдости почвы понизились на 2,7...11,0 кг/см². Урожайность картофеля раннего сорта Метеор возросла с 30,7 т/га (в варианте с гребневой технологией без применения суперабсорбирующих полимеров) до 37,7 т/га (в варианте с грядовой технологией и дозой САП 400 кг/га). Также возросла урожайность среднеспелого сорта Фаворит - соответственно с 32,3 до 39,6 т/га. Сделан вывод о перспективности применения САП в сочетании с грядовой технологией.

В связи с необходимостью замены изношенных средств механизации на более современные высокопроизводительные марки актуальным является поиск альтернативных технологий возделывания картофеля. Проведен сравнительный анализ производственной эффективности грядово-ленточной и гребневой технологий возделывания картофеля для ЗАО «Совхоз имени Ленина» Московской области. Площадь возделывания картофеля сорта «Пироль» составила 400 га. При грядово-ленточной технологии основная и предпосевная обработка почвы осуществлялась тракторами МТЗ 1025 и К744Р1. На внесении удобрений использован ZA1500, обрабатывающие орудия - плуг ПЛН-5-35, культиватор КСС-9. При переходе к гребневой технологии возделывания картофеля предложены альтернативные средства механизации. Тракторы МТЗ 1025 и К744Р1 предложено заменить на John Deere 8295R. При осенней обработке вспашка заменена на глубокорыхление, осуществляемое глубокорыхлителем Digger N Fert + COMPACT, с одновременным внесением комплексных удобрений. В качестве посевного комплекса выбран GL 430 вместо энергонасыщенной машины Grimme VL20 KLZ. Уборку картофеля предложено проводить самоходным комбайном Ventor 4150, который является менее производительным, чем DR-1500, но более экономичным по топливу и, помимо уборки, осуществляет срез ботвы. Предложенные мероприятия позволили сократить производственную себестоимость 1 ц на 10,8%, или на 33,5 руб/ц, увеличить прибыль на 16,0%, рентабельность производства на 9,8 п.п. и достичь 43,7%. Практика применения новых машин на примере данного предприятия может стать полезной и для других картофелеводческих хозяйств Нечерноземной зоны России.

Вследствие недостаточной изученности условий дражирования семян диатомитно-пе сочной и глиняно-песочной смесями (ДПС и ГПС) проведены экспериментальные исследования режимов дражирования семян ДПС и ГПС в дражираторе, выполненном из стекла и имеющем форму эллиптического параболоида вращения с диаметром основания 60 мм. Сформулированы требования к качеству драже, обоснована возможность косвенной оценки качества дражирования по количеству смеси, не вступившей в процесс образования драже. Экспериментально подтверждена зависимость прочности оболочки драже от нескольких факторов: частоты вращения и угла наклона рабочего органа, влажности и режима подачи исходных смесей, продолжительности дражирования семян диатомитно-песочной смесью, а также состава смеси на втором этапе дражирования. В результате реализации отсеивающего эксперимента установлено, что на количество смеси, не вступившей в процесс образования драже, существенно влияют влажность исходных смесей, частота вращения рабочего органа и продолжительность дражирования диатомитно-песочныой смесью. Поиск области оптимума параметров дражирования произведен методом крутого восхождения Бокса-Уилсона. Участок поверхности отклика описывался отрезком ряда Тейлора, по коэффициентам которого установлено, что наилучший результат достигается при влажности исходной смеси 7%, частоте вращения рабочего органа 16 м^-1 и продолжительности первого этапа дражирования семян диатомитно-песочной смесью 18 мин.

Для рационального движения посевного агрегата при посеве трав на газонах требуется, чтобы сеялка двигалась как по прямолинейной, так и по криволинейной траектории, позволяющей огибать возможные препятствия, сохраняя при этом равномерный высев. Для равномерного высева при движении сеялки по криволинейной траектории требуется, чтобы в почву поступало различное количество семян от катушек, двигающихся по различным радиусам. С целью проверки показателей неравномерности высева между аппаратами и неустойчивости общего высева при прямолинейном и криволинейном движении разработана и исполнена экспериментальная сеялка СВ-0,9, оснащенная высевающим аппаратом катушечного типа. Представлена методика стендовых испытаний определения показателя неравномерности высева между аппаратами для экспериментальной сеялки с учетом её возможностей обеспечивать равномерный высев как при прямолинейном, так и при криволинейном движении. Стендовые испытания экспериментальной сеялки проводили на семенах, различающихся между собой по физико-механическим свойствам: белом клевере и травосмеси «Спортивная». Площадь засева составляла 30 м². Результатами стендовых испытаний подтверждена линейная зависимость между числом желобков катушки и количеством высева. Установлено, что между аппаратами сеялки показатель неравномерности высева семян белого клевера составил 2,23...3,10%, а травосмеси - 3,97...4,79% при нормативе 8%. Показатель неустойчивости общего высева семян белого клевера составил 2,77%, для травосмеси «Спортивная» этот показатель составил 2,95% при нормативе 9%. Экспериментально подтверждена эффективность применения разработанной сеялки для равномерного высева трав на газонах.

Биологизация аграрного производства предусматривает отказ от минеральных удобрений и химических пестицидов. В связи с отсутствием серийных образцов малогабаритных маневренных машин, способных поверхностно вносить растворы биопрепаратов на деградированные горные луга и пастбища, на базе минитрактора «Феншоу-180» создан лабораторный образец блок-модуля и обоснована технология процесса внесения биопрепаратов разрабатываемым агрегатом, конструкции его рабочих органов и узлов с учетом агротехнических требований к ним. Проведены наладочные и регулировочные работы, стендовые и полевые испытания блок-модуля. Для проведения испытаний выбран типичный для почвенно-климатической зоны участок, соответствующий требованиям технического задания, техническим условиям на изготовление и агротехническим требованиям к опытному образцу. Испытания данной технологии проводились в горной зоне РСО-Алания (Даргавская котловина, опорный пункт СКНИИГПСХ) на высоте 1540 м над уровнем моря юго-восточной экспозиции с крутизной склона до 15°. Лабораторный образец агрегата соответствует агротехническим требованиям и техническому заданию. Поверхностное внесение биопрепаратов осуществлялось согласно нормам внесения. Исследованиями установлены увеличение урожайности многолетних трав за год на 15...20% и укрепление дернины, препятствующей развитию водной и ветровой эрозии на участке горной зоны с деградированными почвами. Сделан вывод о целесообразности применения разработанного блок-модуля на горных лугах и пастбищах с уклоном до 15°.

Воспаление в копытах кров приводит к снижению удоев и может стать причиной ранней выбраковки животных. Ранняя диагностика заболевания обеспечивает снижение затрат на лечение, позволяет сохранить здоровье и молочную продуктивность животных. Применение инфракрасной термографии для определения температуры конечностей крупного рогатого скота является быстрым и неинвазивным способом получения достоверной информации о состоянии здоровья животного. С целью разработки математической модели определения состояния конечностей крупного рогатого скота на основе профилей термограмм копыт были обработаны данные 20 коров ярославской породы, находящихся на 2-4-й лактации, с лактационным периодом от 1 до 7 мес. Массив данных формировался с помощью тепловизора Guide C400M в ИК-диапазоне. Данные о физиологическом состоянии КРС вносились в программу Matlab R2019b. Для градации цвета выбрано цветовое пространство RGB. Представленная математическая модель обработки профиля термограмм позволяет собрать информацию о пространственно-временной динамике температур копыт КРС по термофизиологическим категориям. При определении состояния конечностей выделяются области пространственно-временного распределения температуры в копыте в виде преобразованного сегментационного профиля термограммы в матрицу, где к пикселям из каждого фрагмента области присваивается RGB, обозначающее определенную температуру. Превышение значений R > 230, G > 103, B < 0 символизирует температуру выше 40°C и означает наличие воспаления в копыте. Разработанный алгоритм позволит ветеринару хозяйства в автоматическом режиме получать информацию о состоянии копыт каждой коровы, определять очаг воспаления, место его расположения и определять заболевание.

При проектировании новых животноводческих ферм важно правильно выбрать объемно-планировочные решения коровников и технологические решения основных производственных процессов, для чего необходима разработка математических зависимостей. В исследовании представлены математические зависимости определения размеров коровника с беспривязно-боксовым содержанием коров при использовании трех вариантов расположения боксов (технологических модулей). Каждая математическая зависимость учитывает несколько факторов: количество коров в группе; параметры технологического модуля, зависящие от живой массы коров (размеры боксов, проходов); выбор ширины кормового стола, канала навозоудаления и скотопрогона в зависимости от принятых технических решений выполнения технологических процессов. Определение общего размера коровника облегчает сравнение различных вариантов планировочных решений коровника с беспривязно-боксовым способом содержания животных с точки зрения финансовых затрат и комфорта животных и позволяет выбрать вариант в зависимости от конкретных условий хозяйства на этапе подготовки технического задания на проектирование. Предложенные зависимости могут быть использованы в алгоритмах проектирования молочных ферм.

Снижение выбросов в атмосферу парниковых газов, образующихся в животноводстве, является актуальной задачей. Одним из ее решений является сокращение количества органических отходов, а также технологических операций по их транспортировке и внесению, что способствует меньшему потреблению топлива сельскохозяйственными машинами. Сокращение количества навозосодержащих стоков доильного зала и их утилизация позволят уменьшить количество выбросов углекислого газа. С целью оценки экологического эффекта от сокращения количества навозосодержащих стоков доильного зала и их утилизации проведено сравнение количества выбросов СО₂ в технологии, предусматривающей утилизацию навозосодержащих стоков доильного зала в теплице и внесение навоза на поля, и базовой технологии, в которой смесь навозосодержащих стоков и навоза вносится на поля. Расчет количества выбросов углекислого газа на 1 т молока осуществлялся при использовании математической модели оптимизации. В результате решения оптимизационной задачи определено, что в зависимости от варианта для фермы с поголовьем 600...650 дойных коров количество выбросов СО₂ может отличаться на 4,9%. На основании нормативных данных и результатов теоретических исследований для фермы на 640 дойных коров с удельным выходом стоков от одной коровы 7 л/сут. выполнен расчет количества выбросов углекислого газа от агрегатов при утилизации навозосодержащих стоков доильного зала в теплице и внесении навоза на поля. Плановая продуктивность коров принята за 25 кг/сут. Внесение навоза на поля для рассматриваемых вариантов предусматривалось агрегатом Т-150К + МЖТ-23, который, транспортируя жидкие органические удобрения на расстояние 7 км, имеет производительность 22,9 т/ч. Установлено, что технология с утилизацией навозосодержащих стоков в теплице по сравнению с базовой технологией позволит снизить количество выбросов углекислого газа от агрегатов, транспортирующих органические удобрения на поля, на 11,1%.

На данный момент отсутствует комплексное решение по удаленному контролю за техническим состоянием, местоположением и другими параметрами парка машин. Одними из перспективных направлений в области ремонта и диагностики являются упреждающая диагностика и совершенствование систем диагностирования. Для решения данной задачи предложен веб-сервис, с помощью которого можно контролировать местоположение единиц техники, техническое состояние и другие параметры. Для взаимодействия пользователя и веб-сайта выбран язык программирования JavaScript с асинхронными AJAX-запросами. Для хранения данных предложен облачный сервер, для доступа к которому выбрана реляционная система управления базами данных MySQL. При передаче на сервер все данные конвертируются в JSON-формат с помощью сервера Apache, являющегося средством связи между экраном оператора и сервером. Для коммуникации всех систем применен кроссплатформенный локальный сервер XAMPP. Для отправки сообщений и установления быстрой коммуникации между операторами, механиками и водителями применен мессенджер Slack. Для удаленного контроля технического состояния двигателя внутреннего сгорания в систему встроен разработанный алгоритм диагностики, позволяющий контролировать состояние механических систем на основе анализа данных, полученных из электронной системы управления. К системе электронного управления можно подключиться с помощью одного разъема OBD-2 и считать стандартную информацию о техническом состоянии данной техники. Возможность применения разработанного алгоритма диагностики подтверждена на экспериментальной установке с дизельным двигателем IVECOF4HE с современным электронным управлением. Проведенный экономический расчет показал эффективность внедрения системы удаленного контроля в процессе эксплуатации на предприятии. Следующий этап в разработке интеллектуальной системы диагностики будет заключаться в усовершенствовании алгоритма диагностики технического состояния и расширении контроля за другими частями машины.

Мелкодисперсное дождевание, ультралёгкий водяной туман и искусственный снег в настоящее время широко применяются в различных отраслях народного хозяйства. С целью возможности более широкого использования мелкодисперсного дождевания и искусственного снега в агропромышленном комплексе и практического предложения по их применению проведен анализ конструкций технических устройств, создающих мелкодисперсное дробление жидкости и формирующих искусственный снег для нужд сельского хозяйства; определены основные технологические параметры оптимального технического решения. Исследования показали, что устройства для формирования искусственной снежной массы могут использоваться не только для производства искусственного снега, но и для осуществления мелкодисперсного дождевания или создания ультралёгкого водяного тумана, используемых в качестве укрывного материала, поддержания микроклимата в сооружениях сельскохозяйственного назначения, обработки питательными или защитными растворами сельскохозяйственньгх насаждений. Формирование искусственного снега или мелкодисперсного дождевания осуществляется стационарными или передвижными установками, которые обеспечивают распыл воды в виде мельчайших капель размером от 50 до 600 мкм с последующим их замерзанием. Определено, что наиболее эффективными устройствами для распыла жидкости в снегогенераторах являются распылители на основе сопла Лаваля, которые обеспечивают качественное мелкодисперсное распыливание жидкости с возможностью регулирования размеров капель, стабильную работу при различных температурных режимах. Теоретическая производительность установки при обработке посевов и посадок искусственным снегом может находиться в пределах 0,05...0,34 га/ч. Сделан вывод о необходимости дальнейших исследований динамического воздействия струи распыливаемой жидкости на растения с целью определения оптимальный режимов работы и конструктивных параметров устройства, оптимального расположения распыштающих устройств относительно обрабатываемых объектов

На функциональные свойства поверхности существенно влияет её микрогеометрия, поэтому необходима оптимизация параметров микрогеометрии поверхности металлических конструкций. Анализ и оценка микрогеометрии поверхности позволяют провести оценку усталостной прочности металлических конструкций. С целью исследования зависимости долговечности тонколистовых конструкций от степени коррозионного разрушения проведён анализ микрогеометрии поверхности при помощи профилометра 130 в соответствии с ГОСТ 25142-82. В качестве исследуемого материала использовалась малоуглеродистая холоднокатаная сталь 08кп. Шероховатость поверхности образцов составила Ra = 0,22 мкм. Параметры шероховатости вычислялись согласно ГОСТ 2789-73. Исследовалась профилограмма, представляющая собой дискретный ряд значений пиков и впадин рельефа поверхности металлической пластины. Для оценки микрогеометрии поверхности применён вейвлет-анализ, позволяющий проводить обработку нестационарных во времени или неоднородных в пространстве сигналов. Сигнал в виде последовательных приближений имеет тренд, циклические компоненты и локальные особенности (флуктуации) вокруг составляющих сигнала. Свойство локальности вейвлетов даёт преимущества перед тригонометрическим преобразованием Фурье: синусы и косинусы определены на всей числовой оси, а вейвлеты имеют компактный носитель. Для кратномасштабного анализа разработан быстрый каскадный алгоритм вычислений по аналогии с быстрым преобразованием Фурье. В исследовании проведено разложение сигнала до 9-го уровня. Восстановленные детализирующие коэффициенты представляют высокочастотные и низкочастотные флуктуации. Показана целесообразность применения кратномасштабного вейвлет-анализа Хаара для оценки микрогеометрии металлических поверхностей.

Повышение работоспособности машин в пределах срока их использования вызывает необходимость модернизации стратегий технического обслуживания и ремонта. С целью разработки способа организации технического обслуживания и ремонта деталей машин для повышения безотказности сельскохозяйственной техники проведен анализ U-образного вида кривой интенсивности отказов. Рассмотрено постгарантийное обслуживание двух типов. Показано, что отказы деталей машин при эксплуатации бывают двух видов: отказы завода-изготовителя (обусловленные качеством проектирования, изготовления и монтажа и характеризуемые интенсивностью отказов), эксплуатационные отказы (обусловленные качеством обслуживания деталей машин и характеризуемые законом распределения отказов, описываемых распределением Вейбулла, стандартным нормальным законом распределения Гаусса или другими законами распределения случайных величин). В результате исследований показаны характеристики периодов жизни объектов контроля. Обоснованы и определены закон распределения ресурса и активный участок контроля. Представлены способы их вычисления и использования при техническом обслуживании и ремонте деталей машин. Предлагаемый способ технического обслуживания и ремонта, основанный на предупреждении отказов деталей машин путем применения постгарантийного обслуживания, позволит повысить безотказность работы диагностируемой машины.

Анализ условий работы сельскохозяйственной техники показал, что основными загрязнителями деталей являются сочетание остатков почвы с растительными и другими органическими материалами и смесь нефтепродуктов различного происхождения. С целью выявления наиболее эффективного и экономичного режима очистки деталей проведен эксперимент, учитывающий три фактора: длительность мытья, температуру моющего раствора, концентрацию водного раствора моющих компонентов. Критерием оптимизации выбран процент смытого загрязнения. Создана матрица реализации плана полнофакторного эксперимента. Очистка образцов, представляющих собой трубу квадратного профиля размером 50 х 50 мм, длиной 50 мм, осуществлялась с помощью погружной моечной машины в виде малогабаритной ультразвуковой ванны Specos V-100. В качестве моющего средства использовался раствор, состоящий из карбоната натрия и смеси поверхностно-активных веществ в пропорции 9:1. Режимы ультразвуковой очистки менялись в соответствии с варьированием трех факторов в следующих диапазонах: длительность процесса очистки - от 5 до 15 мин, температура моющего раствора - от 40 до 80°C; концентрация водного раствора моющих компонентов - от 5 до 25 г/л. Воспроизводимость результатов эксперимента подтверждена с помощью критерия Кохрена. Значимость коэффициентов регрессии определена с помощью критерия Стьюдента. Модель подтверждена с помощью критерия Фишера. На основе уравнения регрессии построены поверхности отклика, в которых зависимости чрезвычайно близки к линейным. Сделан вывод о том, что при продолжительности процесса мойки 12 мин, температуре моющего раствора 70°С и концентрации водного раствора моющих компонентов 20 г/л процент смытого загрязнения является максимальным.