В настоящее время российский агрокомплекс испытывает острый дефицит в отношении тракторной энергетики, особенно дефицит универсально-пропашных тракторов. Для производства отечественного универсально-пропашного трактора и обоснования шлейфа машин к нему важно выявить возможности его агрегатирования с учетом навесоспособности гидравлических систем изделия и несущей способности движителей. Исследования проведены с целью оценки навесоспособности универсально-пропашного трактора интегральной схемы класса 2-3 ЛТИ-162.5 при различном агрегатировании сельскохозяйственных машин и работе в междурядьях различных сельскохозяйственных культур. Анализ показателя максимального давления на почву ходовой системы ЛТИ-162.5 показал его зависимость от вертикальной нагрузки на колесо, типоразмера шины колеса, внутреннего давления в шине. В результате исследований рассчитана допустимая масса сельскохозяйственных машин, агрегатируемых на переднем и заднем навесных устройствах, из условия допустимой нагрузки на движители трактора ЛТИ-162.5 на всех заявленных типоразмерах шин и установлено ее соответствие техническим условиям по грузоподъемности навесных систем. Определили, что агрегатирование трактора ЛТИ-162.5 и в однооперационном и комбинированном вариантах обеспечивается без потери управляемости агрегата в положении ближнего транспорта на всех типоразмерах шин, в диапазоне допустимых нагрузок на них, и не требует дополнительной балластировки грузами. При агрегатировании трактора ЛТИ-162.5 в комбинированном варианте на переднем устройстве допускается агрегатирование навесной машины массой 1900 кг и на заднем навесном устройстве массой 2600 кг, что ограничивается грузоподъемностью навесных систем трактора. При этом в положении ближнего транспорта обеспечивается управляемость агрегата без дополнительной балластировки. Полученные результаты позволят комплектовать универсально-пропашной трактор различным оборудованием и шлейфом машин.

Разработка методики теоретического определения параметров пневмосистемы для равномерного распределения обогащенного удобрениями гидрогеля при посадке картофеля на орошении позволит сократить количество поливов. С целью определения параметров пневмосистемы рассматривали пневмосистему картофелесажалки, позволяющую равномерно распределить гранулы гидрогеля и удобрений в почве. В основе теоретических исследований нахождения параметров пневмосистемы принято уравнение Бернулли о неразрывности потока жидкости или газа. На основании полученных закономерностей определены значения скоростей воздуха в различных сечениях пневмосистемы, найдены зависимости избыточного давления в системе, параметры инжектора, а также определен радиус насадка для смешивания гранул удобрений и гидрогеля. Для решения полученных сложных зависимостей разработали алгоритм и использовали программу Mathcad. Установлено, что пневмосистема, обеспечивающая транспортировку смеси гидросорбента и удобрений ниже посадочной борозды картофеля, должна создавать оптимальный напор от 0,22 до 0,28 Н/м³. При этом радиус насадка варьируется в пределах от 3∙10^-3 м до 3,5∙10^-3 м, средняя величина радиуса составляет 3,25∙10^-3 м. Полученные значения позволят оптимизировать работу картофелесажалки.

Опыт использования современного посевного комплекса на базе сеялки Nardi Dora (DORA 600) на ферме Целот Республики Эритрея при посеве пшеницы показал большую вариацию характеристик, оценивающих точность движения агрегата: неравномерные расстояния между рядками, видимые зоны повторных посевов и зоны пропусков при посеве. Неточный высев приводит к образованию участков с повторным посевом и пропускам (незасеянной площади). При этом увеличиваются денежные затраты по причине перерасхода посевного материала и топлива, снижается производительность. Эти негативные явления стали причиной проведения исследований процесса посева и разработки рекомендаций по устранению недостатков. Исследования проведены с целью определения процента незасеянных и повторно засеянных площадей и оценки точности движения пневматической сеялки DORA 600 в сравнении с современными системами автоматизированного вождения. Эксперимент проведен в Эритрее на площади около 107 га, засеянной пшеницей. Проведена оценка точности посева по результатам отслеживания треков движения агрегата на мобильном телефоне с использованием приложения Locus GIS offline land survey, версия 1.17.0. По записи треков определены отклонения фактической рабочей ширины от требуемых значений. Произведено сравнение точности движения исследуемого агрегата с системой автовождения. Проведен анализ современных систем автовождения ведущих компаний Autopilot, Autopilot™, AutoTrac™, SteerCommand with GPS7500, AGI-4, GPS PILOT, Autosteer, Auto-Steer, F100 Auto Steer System и IntelliSteer™. По точности и универсальности управления выбран российский продукт Autopilot, обеспечивающий точность 1 см + 1 ppm. Определен рабочий диапазон скоростей – 10-12 км/ч, обеспечивающий допустимый интервал варьирования рабочей ширины захвата. Статистический анализ показал высокий уровень превосходства сеялок с GPS-наведением в сравнении с обычным посевным агрегатом. Авторы предложили применять в Эритрее передовые автоматизированные технологии.

Неудовлетворительное состояние большинства почвенных ресурсов страны обусловлено применением агротехнических приемов и технических средств механического воздействия на почвенные горизонты. При энергозатратной отвальной вспашке плугом с оборотом пласта происходит вертикальное перемешивание разнородных слоев почвы и воздействие фотохимической лучистой энергии солнца. В результате погибают аэробные и анаэробные бактерии, микроорганизмы и мезофауна, приспособленные к жизни в почве на определенной глубине, нарушаются естественные природные процессы формирования и накопления гумуса и плодородия почв, переуплотняются и разрушаются почвенные горизонты. При такой технологии непроизводительные потери органического углерода достигают 50%. С целью разработки технологических процессов и технических систем обработки почвы, обеспечивающих интегрированный переход в природный ресурсооборот сельскохозяйственных угодий, автором проведен анализ тенденций развития приемов обработки почвы, закономерностей физиологии, жизнедеятельности растений и почвенных биоценозов. В результате исследований установлено, что внутрипочвенная обработка импульсами сжатого воздуха посредством погружения в почву пневмогидробуров обеспечивает оптимальное рыхление, аэрацию и последующую рациональную подачу растворов агрохимикатов в корнеобитаемые слои. При этом прекращаются процессы деградации и эрозии сельскохозяйственных земель, увеличивается содержание гумуса в корнеобитаемых слоях почвы. Разработанный способ (Патент № 2830861 РФ) и инновационная конструкция пневмогидробура создают условие в режиме онлайн за 10-15 с сканировать почвенный горизонт и осуществлять экспресс-анализ характеристик почвы, на его основе подавать в почву необходимую дозу соответствующих реагентов. Переход к инновационному принципу обработки почвы позволяет значительно сократить совокупные удельные энергозатраты.

Автоматизация миникомбикормового завода позволяет исключить человеческий фактор в процессе управления и контроля технологического процесса производства кормов. Исследования проведены с целью повышения эффективности работы миникомбикормового завода за счет автоматического контроля и управления процессом измельчения зерновых компонентов. Автоматизация систем управления технологическим процессом измельчения зерна возможна при условии механизации процесса регулирования подачи зернового материала в пневматическую молотковую дробилку. Авторами предложена модель системы дистанционного автоматического управления устройством загрузки (эжектором) пневматической молотковой дробилки с учетом заданной массы компонента согласно рецептуре комбикорма, силы потребляемого тока молотковой дробилкой и сравнения набора данных изображений задаваемых компонентов с видеопотоком поступающего сырья в дробилку. Для реализации предлагаемой модели разработан эжектор с дистанционным управлением заслонки окна подсоса воздуха посредством «боуден-троса». Проведена экспериментальная проверка его работоспособности, по результатам которой получена зависимость производительности эжектора от площади окна подсоса воздуха с достоверностью аппроксимации 0,9985. В результате доказано, что предлагаемое техническое решение способно осуществить автоматическое регулирование производительности пневматической молотковой дробилки. В дальнейшем планируется разработать сервопривод для плавного перемещения «боуден-троса» как в прямом, так и в обратном направлениях, а также мгновенного отключения подачи материала при достижении заданной массы компонента или возникновении аварийной ситуации.

Влажное гранулирование растительного сырья с целью приготовления гранулированного корма малого диаметра для рыб и их мальков целесообразно проводить в корзинном грануляторе. Экспериментальные исследования проведены с целью установления рациональных значений факторов влажного гранулирования, обеспечивающих его низкую удельную энергоемкость. В корзинном грануляторе корм из растительного сырья для мальков рыб гранулировали, получая гранулы диаметром 2 мм и длиной 4 мм. В результате предварительных исследований установлены три наиболее значимых фактора, влияющих на процесс влажного гранулирования растительного сырья и удельную энергоемкость гранулирования: влажность сырья, модуль помола сырья и частота вращения рабочих органов корзинного гранулятора. В качестве критерия оптимизации процесса влажного гранулирования растительного сырья была принята удельная энергоемкость процесса. Эксперимент проводили при следующих значениях факторов: влажность корма – 30, 35 и 40%; модуль его помола – 0,82, 1,24 и 1,66 мм; частота вращения рабочих органов гранулятора – 40, 50 и 60 мин^-1. Полученное уравнение регрессии адекватно описывает процесс влажного гранулирования корма. Установленные оптимальные значения удельной энергоемкости влажного гранулирования кормов, равные 1,9…2,3 кВт·ч/т, достигаются при следующих рациональных значениях факторов: влажность сырья – 40…42%; модуль его помола – 1,6…1,7 мм; частота вращения рабочих органов гранулятора – 60…62 мин^-1. При соблюдении указанных значений получаются водостойкие гранулы и обеспечивается минимальная удельная энергоемкость гранулирования.

Повышение экологических требований к тракторным дизелям и рост цен нефтяных топлив вызывают необходимость поиска альтернативных топлив, способных частично или полностью заменить традиционные, – например, растительных масел. Арахисовое и пальмовое масла являются наиболее конкурентоспособными и доступными. Исследования проведены с целью оценки возможности использования арахисового и пальмового масел в качестве добавок к дизельному топливу тракторных двигателей. Экспериментальные исследования проводились на тракторном двигателе воздушного охлаждения Д-120 на смесевых топливах, по составу приближенных по физико-химическим свойствам к базовому дизельному топливу. В первой серии опытов смесевое топливо содержало по объему 40% арахисового масла, 30% дизельного топлива и 30% керосина. Во второй серии опытов дизельное топливо смешивалось с 10 и 20% пальмового масла. Анализировали влияние масел на расход топлива, удельный эффективный расход топлива и концентрацию токсичных компонентов отработавших газов. В качестве эталона использовали чистое дизельное топливо. Экспериментально установлено, что добавка 40% арахисового масла приводит к увеличению расхода топлива на 8…10% и концентрации продуктов неполного сгорания (углеводородов – на 25…32%, СО – в 1,55 раза). Концентрация оксидов азота и сажи снижается на 10…25% в зависимости от режима. При добавлении 10% пальмового масла расход топлива увеличивается на 0,1…0,2 кг/ч, при 20% – на 0,2…0,3 кг/ч. На низких и средних нагрузках 20%-ная добавка масла привела к снижению содержания углеводородов на 42% и увеличению СО на 37…49%. При высоких нагрузках снизилось содержание углеводородов на 17% и оксидов азота на 21% (4550 ppm), концентрация СО увеличилась в 6-8 раз (до 65 ppm). Содержание сажи в отработавших газах при 10%-ной добавке снижается на 20…30%, при 20%-ной – на 35…45%. В исследованиях доказано, что добавки к топливу – арахисовое и пальмовое масла – можно применять на дизельном двигателе, но необходима корректировка вязкости и периода задержки воспламенения топлива.

Летучие ингибиторы коррозии, проникая в зазоры и адсорбируясь на поверхности, обеспечивают лучшую, чем другие виды ингибиторов, защиту металлических изделий. В частности, антикоррозионное действие аминоспиртов объяснятся образованием комплексных соединений между азотом или кислородом и ионом металла. Борные эфиры образуют на поверхности металла труднорастворимые защитные пленки. Этаноламин с борной кислотой может образовывать различные продукты, но их свойства в качестве летучих ингибиторов коррозии пока не изучены. Целью исследований стали синтез продуктов взаимодействия этаноламина и борной кислоты и исследование антикоррозионных свойств полученных веществ на черных и цветных металлах. Для определения состава и условий получения ингибитора с высокими антикоррозионными свойствами авторы провели эксперименты, в которых варьировалось соотношение реагентов и температура реакции, в результате чего разработаны методики получения летучих ингибиторов коррозии. Синтезировали 4 продукта: аддукт этаноламина и борной кислоты, аминоэтилборат, ди(аминоэтил)борат и три(аминоэтил)борат. Антикоррозионные свойства ингибиторов изучали при ускоренных испытаниях. Оценку защитной способности определяли гравиметрическим методом, после чего рассчитали скорость коррозии, коэффициент торможения коррозии и степень защиты. Антикоррозионное действие летучих ингибиторов коррозии испытали на образцах-пластинах из стали Ст3, меди М1 и сплавов Д16, Л63. В результате испытаний полученных ингибиторов наилучшие защитные свойства показал ди(аминоэтил)борат. Его максимальный защитный эффект (89,9%) наблюдали на стали, минимальный эффект (30,3%) – на меди. Полученные результаты позволят существенно увеличить степень защиты изделий из черных и цветных металлов от коррозии в процессе эксплуатации, транспортировки и хранения при сокращении затрат на их техническое обслуживание.

Долговечность работы соединения «Вал-уплотнение» сельскохозяйственной техники влияет на ресурс работы агрегата. Анализ факторов, влияющих на долговечность работы соединения «Вал-уплотнение», выявил необходимость исследования качества формирования первоначального диапазона натягов в соединении «Вал-уплотнение» и их соответствия параметрам размерной взаимозаменяемости, заложенным в конструкторской документации на этапе проектирования агрегата. Цель исследований ‒ оценка вероятностных характеристик рассеяния соединений внутреннего диаметра манжеты и наружного диаметра фланца КПП ЯМЗ-239. Исследовались 100 фланцев и 100 манжет 1.2-100×125-12. Измерение диаметров концов валов проводилось с помощью скобы рычажной СРП 100-0,001. Внутренний диаметр манжет определялся на приборе ДИП-6 с системой НИИК-890. Оценка параметров рассеяния размеров поверхности выходного вала КПП ЯМЗ-239 под манжету 100h10 показала, что при изготовлении вала обеспечивается точность технологического процесса выше требуемой с удовлетворительной настроенностью, имеется сдвиг в сторону исправимого брака. Исследование внутреннего диаметра манжет показало, что точность процесса формирования внутреннего диаметра манжет хорошая, настроенность процесса удовлетворительная, имеется небольшой сдвиг в сторону неисправимого брака, но сам брак отсутствует. Проведенный анализ рассеяния натягов показал, что вероятный процент бракованных соединений, как характеристики долговечности, составил 0,01%. В результате исследований установлено, что точность изготовления деталей, образующих соединение «Фланец-манжета», отвечает заданным требованиям, а возникающие проблемы с утечками смазочного материала из уплотнений следует искать, исходя из параметров износостойкости указанных деталей, а также из анализа износа влияющих размеров, образующих размерную цепь, где в качестве исходного замыкающего звена будут выступать отклонение от соосности и радиальное биение вала по отношению к диаметру манжеты.

Одним из эффективных способов восстановления работоспособности соединения «Вал-манжета» является использование ремонтных тонкостенных втулок. Установка их на валы обеспечивает восстановление герметичности соединения без разборки агрегата в минимальные сроки и в полевых условиях. Коллектив авторов изготовил ремонтные тонкостенные втулки с толщиной стенки 0,25 мм. Исследования проведены с целью выбора способа упрочнения поверхности тонкостенной втулки до микротвердости выше 21 000 МПа, превышающей микротвердость кварцевого абразива и оксида алюминия, входящих в основной состав пыли. Проанализировав методы поверхностного упрочнения, авторы сделали заключение о применимости для тонкостенных ремонтных втулок методов электролитического хромирования и физического осаждения покрытий (PVD). Поверхностное упрочнение тонкостенных втулок электролитическим хромированием (Хтв 21) провели при температуре 45…55°C, покрытие нитридом титана (TiN) получили методом PVD при температуре 200…450°C. Толщину покрытия измеряли электромагнитным толщиномером защитных покрытий Константа К5. Микротвердость полученной упрочненной поверхности определили на приборе ПМТ-3М. Шероховатость упрочненных рабочих поверхностей тонкостенных ремонтных втулок измеряли профилометром MarSurf M400. В результате поверхностного упрочнения тонкостенных втулок толщина хромового покрытия составила 21…30 мкм, а нитрида титана – 4,2…5,2 мкм. Установили, что при электролитическом хромировании микротвердость поверхности втулки достигала 11000…12000 МПа, а метод PVD обеспечил микротвердость 18900…21700 МПа. Профилограмма упрочненной рабочей поверхности втулки показала уменьшение шероховатости на один класс чистоты поверхности. Результаты исследований доказывают применимость выбранных методов упрочнения ремонтных тонкостенных втулок толщиной от 0,25 мм.

Обработку почвы от вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур с целью обеззараживания проводят альтернативными методами, к которым относят электромагнитное излучение различного спектра: ультрафиолетовое, инфракрасное, сверхвысокочастотное и высокочастотное. Авторами разработано устройство для обеззараживания ИК-излучением почвосмеси в тонком слое на конвейере. C целью оптимизации процесса обеззараживания почвосмеси ИК-излучением поставлена задача получить уравнения регрессии режимов работы установки. Авторы исследовали различные режимы обработки ИК-излучением слоя почвосмеси на конвейере при толщине слоя 10…50 мм, высоте подвеса ИК излучателя 50…250 мм, мощности ИК излучателя 9,5…47,5 Вт. Получили три основные зависимости рабочего процесса: 1. Зависимость температуры почвосмеси от толщины слоя при постоянной мощности ИК-излучателя, постоянной высоте подвеса ИК-излучателя и постоянной скорости движения ленты конвейера. 2. Зависимость скорости движения ленты конвейера от высоты подвеса ИК-излучателя при постоянной мощности ИК-излучателя, постоянной толщине почвосмеси и фиксированном диапазоне температуры (T = 95±5°C). 3. Зависимость скорости движения ленты конвейера от мощности ИК-излучателя при постоянной высоте подвеса ИК-излучателя, постоянной толщине почвосмеси и фиксированном диапазоне температуры (T = 95±5°C). Полученные уравнения регрессии с точностью аппроксимации 0,976…0,999 позволят рассчитать рабочие режимы установок разных типоразмеров, выполнить оптимизацию процесса обеззараживания почвосмеси ИК-излучением и реализовать его в техническом исполнении с системой автоматического управления.

При прогнозировании электропотребления и недоотпуска электроэнергии в сельских сетях необходимо учитывать сезонность аварийных отключений. Однако необходимые данные для учета сезонности на показатели надежности электрических сетей отсутствуют, и в нормативно-технической документации вопросы сезонности в электроэнергетике не раскрываются в достаточной мере. Исследования проведены с целью определения коэффициентов сезонности по потоку отказов и времени восстановления с учетом причин отключений в сельских электрических сетях 0,4 кВ. Используя статистические данные одного из центральных регионов России за период 2018-2023 гг., выявили наиболее значимые причины аварийных отключений сельских электрических сетей 0,4 кВ: отключения по вине потребителя, перегорание предохранителей, схлестывание проводов, обрыв проводов и др. По каждой причине рассчитаны коэффициенты сезонности по потоку отказов и времени восстановления отключений. Установлено, что наибольшая вероятность возникновения аварийного отключения прослеживается с мая по август, коэффициент сезонности для этого периода варьируется в диапазоне 1,15…1,83. В другие периоды коэффициенты ниже: с сентября по декабрь – 0,71…1,06; с января по апрель – 0,54…0,67. Наибольшее значение коэффициента сезонности по времени восстановления наблюдали в период с мая по август (1,27…2,03), минимальные – в январе-феврале (0,44…0,52). Учет коэффициентов сезонности по конкретным причинам позволит прогнозировать показатели надежности электроснабжения потребителей и более качественно и эффективно подбирать мероприятия по повышению надежности сетей.