Для снижения содержания почвенных примесей и повреждений клубней картофеля при уборке необходимо исследовать состав разделяемой смеси клубненосного вороха товарной продукции и определить энергию разрушения почвенных комков. С целью выявления закономерностей физико-механических свойств комков почвы при взаимодействии с сепарирующим рабочим органом экспериментально исследовали разрушение почвенного комка. Энергия разрушения почвенных комков выщелоченного чернозема плотностью в интервале от 1300 до 1700 кг/м³ определялась на образцах размером 5 см при влажности почвы 10…30%. На лабораторной установке, включающей в себя сепарирующий прутковый элеватор, исследовалось влияние воздействия полотна (частоты встряхивания интенсификаторов сепарации) на количество образованных почвенных фракций размером 5 см. Выяснили, что материальный баланс для сепарирующих устройств картофелеуборочного комбайна первичной и вторичной очистки определяется массовой подачей клубненосной массы на сепарирующий орган и количеством массы, сходящей с сепарирующего органа. Количество удаляемой с сепарирующего органа массы является стационарной функцией частоты колебаний пруткового элеватора и количества находящегося на нем продукта. Разработана методика исследований по определению энергии разрушения почвенных комков с подготовкой пробы почвы. Проведены экспериментальные исследования по определению энергии разрушения почвенного пласта при взаимодействии с абсолютно твердым телом. Установлено, что при увеличении влажности почвы с 10 до 30% энергия разрушения комков возрастает в диапазоне 6249,18…10118,5 Дж/м³. При влажности почвы более 25% пропорционально повышается до 60,2 см максимальная высота разрушения почвенного комка. Установлена эмпирическая зависимость определения энергии разрушения частицы почвы при варьировании влажности. Результаты исследований позволяют на основе показателя влажности почвы подбирать оптимальную частоту колебаний пруткового элеватора и обеспечивать высокое качество сепарации.

Разработка технологии поверхностного рыхления почвы сжатым воздухом за счет ультразвукового воздействия является актуальной задачей, поскольку это позволяет проводить объемное рыхление поверхностного слоя почвы без механического воздействия. Исследования проведены с целью определения степени интенсивности воздействия струи сжатого воздуха в режиме ультразвуковых колебаний на поверхностный слой суглинистой почвы. Для экспериментальных исследований изготовлен газоструйный излучатель, ось выходного отверстия которого перпендикулярна оси набегающего и отраженного потока. Газоструйный излучатель имеет следующие геометрические характеристики: диаметр входного отверстия сопла – 5,7 мм; диаметр критического отверстия сопла – 2,9 мм; расстояние между сечением входного и критического отверстия сопла – 5,9 мм; диаметр выходного отверстия сопла – 3,42 мм; расстояние между сечением критического и выходного отверстия –2,4 мм; расстояние между соплом и резонатором – 3,75 мм; диаметр и глубина колодца резонатора – 3 мм; внутренний диаметр рабочей камеры – 12 мм; диаметр выпускного отверстия – 5 мм. Реакция среды на сброс давления ресивера в интервале 0,2…0,5 МПа оценивалась глубиной проникновения воздушной струи, возможностью выкрашивания поверхности, разрушения образца, наличия широких трещин. Исследовались почвенные образцы диаметром 0,1 и высотой 0,05 м. В результате исследований установлено, что при величине абсолютной влажности суглинистой почвы 17% и твердости 4,16 МПа глубина проникновения струи воздушного потока составила 3…5 см. Полное разрушение почвенного образца соответствовало давлению сброса ресивера 0,45 и 0,5 МПа. Выкрашивание поверхности образцов характерно для сброса давления ресивера в диапазоне 0,2…0,4 МПа. Сделан вывод о том, что для газоструйного излучателя с заявленными геометрическими характеристиками расстояние между соплом и резонатором должно составлять 3,75 мм, а давление сброса ресивера – 0,4 МПа.

Качество корма влияет на продуктивность сельскохозяйственных животных. Оптимизировать его приготовление можно с помощью экструдеров. Шнеки экструдеров подвергаются абразивному и коррозионному изнашиванию. Износ шнека экструдера является важным критерием при оценке работоспособности машины. Анализ производства кормовых экструдеров показал, что большинство экструдеров для кормопроизводства и запасных частей к ним являются импортными. С целью необходимости замены дорогостоящих импортных рабочих органов отечественными, обладающими высокой износостойкостью и работоспособностью, рассмотрены условия эксплуатации кормовых экструдеров и выявлены наиболее значимые причины износа шнеков. Проведен анализ научных публикаций по оценке различных показателей (структура сталей, содержание сторонних примесей в составе сталей, плотность сталей, температура, нагрев и др.), влияющих на износостойкость и коррозионную стойкость шнеков кормовых экструдеров. Рассмотрены процессы, протекающие в молекулярной структуре перерабатываемого сырья. В результате установлено, что износ шнеков обусловлен несоответствием их геометрических и физико-механических параметров, повышенной кислотностью перерабатываемой смеси и особенностями режима работы (повышенные значения температуры 100…180°C, влажность кормовых смесей 10…30%, давление прессования 3,0…5,0 МПа). В зависимости от типа получаемого корма его химический состав варьируется: содержание белков – от 20 до 40%, углеводов – 50…80%, жиров – 10…35%. Повысить прочность рабочих органов экструдеров можно за счет получения износостойких и стойких к коррозии покрытий на рабочих кромках рабочих органов экструдеров. Необходимо разрабатывать отечественные технологии и роботизированные средства в целях упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин для животноводства. Для решения этой задачи необходимы новые материалы и технологии.

Предпосевное увлажнение семян – один из способов воздействия на всходы сельскохозяйственных культур и повышения их урожайности. В большинстве установок для предпосевного увлажнения семян циклического действия реализован принцип погружного увлажнения, установки же непрерывного увлажнения не подходят по причине недостаточной длительности процесса. Наиболее целесообразной является разработка установки циклического действия с обеспечением дыхательного режима путем распыления увлажняющей жидкости на поверхность семян в сочетании с процессом перемешивания. Предложена установка для предпосевного увлажнения семян барабанного типа. При реализации концепции установки на этапе проектировочно-технологических расчетов важную роль играет определение угла поворота форсунки, осуществляющей распыление увлажняющей жидкости, и времени распыления, необходимого для нанесения жидкости на поверхность семян. С целью решения поставленных задач выполнены математические расчеты, согласно которым для прототипа установки предпосевного увлажнения семян с барабаном диаметром 480 мм и глубиной 250 мм, при угловой скорости барабана 1,256 рад/с и высоте слоя семян, соответствующей углу 0,42 рад, расчетный угол поворота форсунки составил 0,39 рад. Время распыления жидкости при вероятности взаимодействия капли с зерновкой P = 0,95 составило 126,9 с. Для автоматизации и упрощения расчетов при проектировании технологических линий предпосевного увлажнения семян на языке Visual C# разработана программа, позволяющая на основании характеристик зернового материала и геометрических параметров барабана рассчитать угол поворота форсунки и время распыления жидкости. Результаты расчетов по полученным моделям в дальнейшем планируется проверить экспериментальными исследованиями.

Павел Михайлович Белянчиков был одним из авторитетнейших ученых, активно участвующих в становлении тракторостроительной отрасли в нашей стране, но практически неизвестный современному поколению. С целью оценки вклада профессора П.М. Белянчикова в науку о тракторе и в становление отечественного тракторостроения проведен анализ архивных материалов, хранящихся в Музее земледельческой механики имени В.П. Горячкина, научно-технической литературы и периодических изданий. Отметим, что Павел Михайлович Белянчиков был одним из первых в нашей стране, кто разработал методики, программы и написал учебники по обучению студентов устройству и эксплуатации тракторов. Используя результаты испытаний тракторной техники, он подготовил к публикации аналитические материалы, ставшие основой для зарождения отечественной науки по конструированию тракторов. Его научно-технические материалы использовал Е.Д. Львов при написании первой в нашей стране книги по теории трактора «Тракторы их конструкция и расчеты». В 1927 г. П.М. Белянчиков возглавил жюри Всероссийского комитета испытания тракторов, которое выбрало лучшие тракторные образцы для освоения поточно-массового производства в СССР. Научная и педагогическая деятельность П.Н. Белянчикова была прервана в связи репрессиями в 1930 г. С течением времени его имя перестало упоминаться в публикациях и постепенно забылось. Вспоминая и оценивая заслуги П.М. Белянчикова, необходимо отметить, что они были весомыми как в теоретическом, так и в практическом плане. Он заложил основу для создания дисциплины «Тракторы и автомобили», определил вектор развития отечественного тракторостроения и разработки новых тракторных конструкций.

Цилиндропоршневая группа (ЦПГ), от работы которой зависят надежность и эффективность всей техники, наиболее часто подвергается ремонту в автотракторных двигателях. В ремонтном производстве используемая человеко-читаемая маркировка деталей, основанная на цветовых схемах, является недостаточно информативной, поэтому целесообразно переходить от человекочитаемой к машиночитаемой маркировке. С целью внедрения цифровой маркировки для запасных частей и цифровой трансформации ремонтных предприятий рассмотрены основные показатели качества запасных частей ЦПГ автотракторных двигателей и селективная сборка соединений «Поршень-гильза» двигателей ЗМЗ‑402 по 10 группам. Для повышения точности базовых условий сборки при реализации метода межгрупповой взаимозаменяемости ЦПГ двигателей и автоматизации процесса комплектации предложено использовать машиночитаемую маркировку на основе QR-кода или радиочастотные метки. Преимуществами QR-кода являются невысокая стоимость его создания, быстрая считываемость информации, возможность создания избыточного QR-кода, высокая емкость, возможность считывания нескольких меток одновременно. Маркировка с помощью средств радиочастотных меток (RFID, NFC) позволяет кодировать и считывать информацию без непосредственного контакта. Она является более устойчивой к механическим воздействиям по сравнению с QR-кодом. Существенными недостатками радиочастотных меток являются сложность со считыванием при экранировании сигнала и высокая стоимость внедрения данной системы маркировки. Цифровая маркировка запасных частей поможет спрогнозировать спрос, позволит повысить автоматизацию, удобство работы со складскими базами данных и прозрачность проводимых операций, более точно прогнозировать сроки и стоимость ремонта. Использование QR-кода совместно с информационной средой (интернет-каталогом) предприятия позволит увеличить собираемость при селективной сборке и снизить вероятность возникновения ошибок персонала.

Необходимость совершенствования технологий и процесса ремонта машин обусловлена трудностями в поставках техники, оборудования и запасных частей и ограниченностью финансовых ресурсов сельскохозяйственных предприятий. Одной из причин выхода из строя сельскохозяйственной техники является повреждение радиаторов системы жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания. С целью разработки технологии устранения механических повреждений радиаторов проведен анализ основных конструктивных особенностей радиаторов и выявлены их наиболее распространенные дефекты. В ходе исследований установлено, что в системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания сельскохозяйственной техники наиболее распространенными являются алюминиевые или латунно-медные радиаторы. Основными дефектами, возникающими при эксплуатации, являются механические повреждения радиаторов ДВС в виде течи в трубках и отрыва охлаждающих пластин или ленты. Наиболее распространенными методами устранения данных дефектов являются пайка оловянно-свинцовыми припоями, заглушка протекающих трубок, заливка полимерных герметиков в охлаждающую жидкость, заклеивание. В случае механического повреждения радиаторов авторами предложено использовать холодное газодинамическое напыление металлического слоя с помощью Димет‑405. Предварительная абразивная подготовка поверхности производится корундовым порошком марки К00‑04‑16. Предложены оптимальные режимы напыления: для порошка А‑20‑11 – при температуре 100 или 200°C (соответственно первый или второй режимы), для порошка С‑01‑11‑200 или 300°C (второй или третий режимы). Скорость подачи порошка составляет 0,3 г/с. Прочность полученных соединений не уступает прочности паяного соединения свинцово-оловянными припоями. Разработанная авторами технология герметизации течи и восстановления контакта охлаждающей ленты с трубками позволяет быстро и качественно восстанавливать поврежденные радиаторы. Ремонт радиаторов системы охлаждения двигателей позволяет сократить время вынужденного простоя машин.

В технологии обработки зерна перед проращиванием высокий бактерицидный эффект наблюдается при обеззараживании зерна ультрафиолетовым излучением. Обработка зерна, семян и обеззараживание пищевой продукции целесообразны с помощью линейных источников излучения. Однако отсутствуют исследования по выбору линейного источника и его размещению с учетом конструктивных особенностей проектируемого устройства. Исходя из этого авторами обоснован выбор линейного источника облучения для ультрафиолетовой обработки зерна на установке ленточного типа. Для реализации метода ультрафиолетовой обработки в подвижных установках ленточного типа предложена математическая модель расчета энергетической освещенности от линейного источника ультрафиолетового излучения с учетом высоты подвеса, мощности, длины источника излучения и рекомендуемого уровня энергетической освещенности ленты транспортера не менее 9 Вт/м² . Проведен эксперимент, в ходе которого исследовались лампы типа ДКБУ‑7 и Uniel ESL‑36. УФ-лампу с отражателем размещали на различных контрольных расстояниях над зоной облучения. С учетом конструктивных особенностей установки ленточного типа ширина зоны обработки составляла 200 мм, высота подвеса источника облучения – 100 мм, длина зоны обработки – 1200 мм. Замеры параметров энергетической освещенности производили с использованием трехканального УФ-радиометра «ТКА-ПКМ». Расхождение расчетных и экспериментальных значений энергетической освещенности не превысило 5%, что позволило утверждать адекватность предложенной модели. Анализ распределения энергетической освещенности поверхности в пределах ширины транспортерной ленты показал целесообразность использования лампы типа Uniel ESL‑36 мощностью 36 Вт. Предпочтительным является использование параболического отражателя из травленого алюминия размером, равным ширине зоны обработки.

В некоторых технологических процессах АПК беспилотное летательное средство (БПЛС) осуществляет доставку удобрений, средств защиты растений, воды и водных растворов. Сброс груза может контролироваться микропроцессором, установленным на БПЛС, с помощью программы, для которой необходим алгоритм. С целью разработки математической модели движения груза при его сбросе с низколетящего БПЛС и алгоритма для определения момента сброса груза для достижения им заданной точки приземления по известным параметрам полета проведены теоретические исследования. Выявлены факторы, влияющие на траекторию движения сбрасываемых объектов. Сформулирована задача определения расстояния от точки сброса груза с летательного средства до требуемой точки приземления. Представлены системы дифференциальных уравнений движения грузов без учета сопротивления воздуха и при квадратичной зависимости силы сопротивления воздуха от скорости падения. Построены кривые, позволяющие упрощенно определить момент сброса груза, используя скорость и высоту полета БПЛС. Приведены уравнения для вычисления конечной горизонтальной составляющей скорости падения груза, тангенса угла и продолжительности его падения, а также искомого расстояния. При этом аргументами найденных функций являются баллистический коэффициент, скорость и высота полета летательного средства. Отмечена необходимость уточнения полученных решений посредством учета зависимости параметров падения грузов от скорости и направления ветра, а также осадков и атмосферного давления. Приведен алгоритм автоматического определения момента сброса груза бортовым восьмиразрядным процессором с циклической реализацией продолжительности обработки поступающей информации.

Требования к качеству теоретических и практических знаний и умений агроинженеров с каждым годом повышаются. Включение генеративных нейросетей в программы подготовки соответствующих специалистов отвечает требованиям программ обучения и уровню развития навыков, ключевых для Индустрии 4.0, и на перспективу Индустрии 5.0. С целью теоретического обоснования и определения возможностей применения генеративных нейросетей в обучении агроинженеров авторы рассматривают генеративную нейросеть как открытый ресурс, при помощи которого можно проектировать образовательную траекторию в соответствии с интересами, целями познания участников взаимодействия. Предлагается система работы по изучению ключевых тем дисциплины «Информатика и цифровые технологии» для студентов, обучающихся по направлению 35.03.06 – Агроинженерия. Описаны направления деятельности, поддерживающие интерактивную коммуникацию, генерацию диаграмм, графиков и 3D-моделей, поиск оригинальных названий, подбор списка литературы, построение алгоритмов решения и т.д. Сформулированы выводы о том, что нейросети способствуют повышению качества подготовки агроинженеров за счет представления информации в различной форме, автоматизации вычислений, анализа больших массивов данных, поддержки принятия решений и др. Накопленный преподавателями цифровой школы опыт в обучении агроинженеров и совершенствование содержательного материала позволят в перспективе применять нейросети внутри различных дисциплин.

Подготовка специалистов для высокотехнологичного агропроизводства, способных применять проектные технологии для решения профессиональных задач, требует педагогических кадров, обеспечивающих их образовательный процесс. Использование методов проектного и исследовательского обучения позволяет создать условия для получения студентами начального профессионального опыта, сформировать необходимые общие и профессиональные компетенции, а также способствует их профессиональному самоопределению. Сформированная у педагога готовность организовывать проектно-исследовательскую деятельность обучающихся обеспечивает качество образования. Цель исследований – выявление и обоснование педагогических условий для формирования готовности педагогов профессионального обучения к организации проектно-исследовательской деятельности обучающихся. Анализировались теоретические и практические аспекты решения проблемы формирования готовности педагогов к организации проектно-исследовательской деятельности. В исследованиях приняли участие 246 студентов Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева. Исследования предполагали выявление степени готовности студентов (будущих педагогов профессионального обучения) к организации проектно-исследовательской деятельности, а также поиск и проверку решений по формированию этой готовности. Целенаправленная организация комплекса мер по освоению студентами необходимых знаний, умений и навыков, приобретению ими опыта проектно-исследовательской деятельности, развитию необходимых личностных качеств обеспечивает в целом формирование готовности к организации данной деятельности на оптимальном уровне. Результаты исследований показали, что создание практико-ориентированной среды, насыщенной проектными заданиями, и целенаправленное формирование готовности будущих педагогов профессионального обучения к организации проектно-исследовательской деятельности в рамках дисциплины «Организация проектного обучения» доказали свою эффективность.