Сверхвысокие частоты (СВЧ) электромагнитного излучения, воздействуя на слой почвы, способны угнетать микроорганизмы, яйца и личинки насекомых на глубину проникновения СВЧ-излучения в почву. Эффективность тепловой обработки слоя почвы определяется типом волновода СВЧ-излучателя. Исследования проведены с целью выбора наиболее эффективного типа волновода СВЧ-излучателя. В качестве волноводов рассматривали камеру стоячей волны, камеру бегущей волны и камеру лучевого типа. С использованием вычислительных моделей COMSOL Multiphysics выполнено моделирование теплового воздействия СВЧ-излучения на слой почвы глубиной 100 мм, влажностью 5, 10 и 20%. В зависимости от типа волновода изменяли размер облучаемого участка поверхности почвы от 40 × 88 до 134 × 201 мм и мощность источника излучения (антенна магнетрона) – от 650 до 5000 Вт при частоте излучения 2450 МГц. Моделирование воздействия СВЧ-излучения показало, что при тепловой обработке контакт волновода с почвой является необязательным. Эффективность СВЧ-излучения увеличивается с повышением влажности почвы, но при этом наблюдается неравномерность нагрева слоя почвы в объеме. В результате сравнительного анализа эффективности тепловой обработки слоя почвы СВЧ-излучателями с различными волноводами выявили, что на почве влажностью 10…20% является более предпочтительным использование волновода с камерой бегущей волны, передающего слою почвы 72…88% энергии источника излучения, и поглощается 60…85% энергии источника излучения. Высокий уровень мощности волновода и мощности нагрева, а также высокий уровень равномерности нагрева слоя почвы обеспечиваются при использовании волновода с камерой бегущей волны и влажности почвы 10%. Результаты моделирования подлежат экспериментальной проверке и послужат основой для разработки СВЧ-излучателя для тепловой обработки слоя почвы в теплицах и парниках.

Эксплуатация агродронов сдерживается отсутствием мобильных решений для их обслуживания в полевых условиях. Сервисное обслуживание сельскохозяйственных беспилотных летательных аппаратов (БЛА) вблизи обрабатываемого поля обусловливает использование автономной сервисной платформы (дронопорта). Исследования проведены с целью изучения подходов к автоматизации наземной инфраструктуры воздушных БЛА сельскохозяйственного назначения и создания складного роликового конвейера автономной сервисной платформы (модульного дронопорта конвейерного типа). Предложили конструктивно-технологическую схему мобильной сервисной платформы, осуществляющей перемещение агродрона с помощью складного конвейерного модуля. Разработали складной роликовый конвейер с последовательным зубчато-ременным приводом от шагового двигателя NEMA23/NEMA24 с током фазы около 5 А и планетарным редуктором 1:20. Натурные испытания прототипа конвейерного модуля габаритами 1,88 × 0,90 м в диапазоне скоростей 0,05…0,15 м/с проводили в лабораторных условиях на горизонтальной поверхности и на поверхности с уклоном в 3 и 6 град. с использованием агродрона EFT G630 массой 70 кг и груза весом 100 кг для имитации предельных условий. Потребляемая мощность привода конвейера при транспортировке груза составила до 30 Вт, в том числе при перемещении по поверхности с уклоном 6 град. Конструкция продемонстрировала отказоустойчивость: выход из строя отдельных роликов не нарушал работу системы. Результаты экспериментов подтвердили практическую реализуемость, энергоэффективность и надежность разработанного складного конвейерного модуля и перспективность создания мобильной автоматизированной системы сервисного обслуживания сельскохозяйственных беспилотных летательных аппаратов.

Определение белка в кормах методом фотолюминесцентной спектроскопии позволит существенно ускорить процесс приготовления кормов. Исследования проведены с целью анализа зависимостей параметров фотолюминесценции подсолнечного и соевого жмыхов от содержания в них сырого протеина для определения информативных параметров и спектральных диапазонов. Эксперимент проводили на дифракционном спектрофлуориметре СМ 2203. Определяли спектральные характеристики возбуждения и спектральные характеристики фотолюминесценции измельченных до 1,8 мм частиц подсолнечного и соевого жмыхов с различным содержанием сырого протеина. Рассчитали интегральные параметры спектров – поглощательную способность и поток фотолюминесценции. Спектральные характеристики возбуждения исследуемых кормов расположены в области 300…500 нм и являются суперпозицией максимумов на длинах волн 290, 362, 414/424 нм и более слабого на 485 нм. Выявили, что с увеличением содержания протеина спектральная поглощательная способность жмыха возрастает. Зависимости интегральных потоков фотолюминесценции от содержания протеина статистически достоверны (коэффициенты детерминации – 0,84…0,99) и могут быть аппроксимированы линейными уравнениями регрессии. Для фотолюминесцентного определения содержания сырого протеина в подсолнечном жмыхе наиболее подходящими длинами волн возбуждающего излучения являются 362 и 414 нм, в соевом жмыхе – 362 и 424 нм. При создании единой методики целесообразно использовать длину волны возбуждения 362 нм и регистрировать поток фотолюминесценции в диапазоне 410…600 нм. Полученные спектральные параметры и уравнения регрессии могут быть использованы для создания экспрессных приборов контроля кормов и совершенствования технологических процессов при приготовлении кормовых смесей.

Для сохранения почвенного покрова при заготовке кормов на переувлажненных почвах целесообразно использовать гусеничный движитель с упругими резинокордными траками. Исследования проведены с целью разработки физико-математической модели, оценивающей способность упругих эластичных опорных устройств снижать нагрузки, действующие на опорную ветвь треугольного неподрессоренного гусеничного движителя с опорным обводным колесом, при взаимодействии его с переувлажненными почвами. Аналитическим путем определены оптимальные параметры внешней амортизации гусеничной цепи треугольного неподрессоренного гусеничного движителя с опорным обводным колесом. В отличие от неамортизированного движителя наибольшее давление на опорное основание наблюдается при нахождении оси катка или обводного колеса над серединой очередного преодолеваемого звена гусеницы, а наименьшее – при прохождении им шарнира. Установлено, что давление движителя на почву можно описать как взаимодействие двух процессов с гармонической функцией в неподвижной относительно почвы системе координат и с последовательностью импульсов в подвижной, связанной с движителем. Разработанная физико-математическая модель нагрузок, действующих на опорную ветвь треугольного неподрессоренного гусеничного движителя с опорным обводным колесом, позволяет определить характеристики давления движителя на почву. Эпюры давления под опорной частью движителя для различных моментов времени показали отсутствие значительных пиков давления, формирующих глубину колеи на переувлажненных почвах, что доказывает демпфирующие способности применяемых резинокордных траков. Разработанная модель позволяет установить оптимальные конструктивные параметры гусеничного движителя.

Эксплуатация двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с использованием воды в качестве жидкого теплоносителя приводит к интенсивной коррозии и образованию отложений. Целесообразно в составе охлаждающей жидкости применять ингибитор коррозии с высоким защитным эффектом. Исследования проведены с целью оценки эффективности охлаждающей жидкости, содержащей карбоксилатный ингибитор коррозии, и коррозионной стойкости металлических элементов системы охлаждения ДВС. Разработанный опытный образец охлаждающей жидкости VN-RU-30 имеет следующий состав: вода – 48%; этиленгликоль – 48%; карбоксилатный ингибитор коррозии – 4%. Опытный образец сравнивали с предлагаемыми на рынке ОЖ-40 «ЛЕНА» и CoolStreamStandard 40. Согласно ГОСТ 28084-89 определили физико-химические показатели VN-RU-30, ОЖ-40 «ЛЕНА» и CoolStreamStandard 40 и сравнили их коррозионное воздействие на образцы меди М1, припоя ПОС-40-2, латуни Л-63, стали Ст3, чугуна СЧ-20 и алюминиевого сплава АК-7 в статических условиях. Защитный эффект опытного образца VN-RU-30 оказался на уровне исследуемых жидкостей. С целью оценки защитной эффективности охлаждающей жидкости VN-RU-30 проведены испытания на модели, имитирующей систему охлаждения двигателя, подвергнутой коррозионному разрушению, в течение 336 ч. Установлено, что VN-RU-30 нейтрализует продукты коррозии на металлических поверхностях и эффективно подавляет дальнейшее развитие коррозионных процессов (защитный эффект – более 98%). Натурные коррозионные испытания длительностью 46 месяцев показали сохранность металлических элементов системы охлаждения ДВС при использовании VN-RU-30 в сравнении с водой, способствующей интенсификации коррозии и образованию отложений. Полученные результаты подтверждают высокую защитную эффективность охлаждающей жидкости VN-RU-30 системы охлаждения ДВС, и ее можно применять при эксплуатации, восстановлении и длительной консервации двигателя.

Работоспособный двухдисковый сошник, формируя плотное и равномерно заглубленное ложе для семян, обеспечивает хорошую всхожесть и урожайность зерновых культур. Значительный абразивный диаметральный износ дисков сошников при эксплуатации обусловливает необходимость их частого восстановления. Цель исследований – обосновать выбор технических средств для реализации приварки ремонтной детали в виде фрагментов колец на примере дисков сошников. Выбор технических средств для реализации приварки ремонтной детали проводили на основе их многокритериальной оценки. Методика основана на ранговом сравнении характеристик и параметров с последующим критериальным условием максимума или минимума показателей. Учитывали технико-экономический критерий (сварочный аппарат и вид сварки), технологический критерий (марку электрода), критерий, характеризующий сварной шов (диаметр электрода), и прочностной критерий (материал ремонтной детали). Окончательную оценку выполняли с использованием обобщенного интегрального критерия – минимального расстояния до цели, полученного в результате анализа оценочных графов многокритериальных моделей. Рассмотрели 4 типа сварочных аппаратов, 7 марок электродов диаметром 2,5; 3,0; 3,2; 4,0 мм, и в качестве материала ремонтной детали – 4 типа стали. На основании выполненных расчетов и обобщенного интегрального критерия минимального расстояния до цели выбрали следующие технические средства: сварочный аппарат марки Кедр ВД-500.01 (μ_1min = 3,66); электрод марки УОНИ-13/45 (μ_2min = 4,19); электрод диаметром 3,2 мм (μ_3min = 3,87); материал ремонтной детали – сталь 30MnB5 (μ_4min = 4,00). Выбранные основные технические средства на основе эвристического метода многокритериальной оценки 23 показателей по обобщенному интегральному критерию расстояния до цели рекомендуется применять при реализации технологического процесса восстановления дисков сошников путем приварки ремонтной детали в виде фрагментов колец.

Импортозамещение запасных частей сельскохозяйственных машин и оборудования в условиях импортозависимости является актуальной задачей. Аддитивные технологии позволяют создать ножи с заданными физико-механическими свойствами, адаптированными к условиям эксплуатации. Цель исследований – используя аддитивные технологии, разработать нож смесителя-кормораздатчика с обоснованием геометрических параметров посадки соединяемых элементов ножа. Исследовали квадратные и звездообразные ножи, применяемые в горизонтальных смесителях-кормораздатчиках KUHN и Seko. Предложена конструкция сборного ножа смесителя-кормораздатчика. Режущие части его изготовлены методом SLM-печати из стали 17-4РН и 316L, а фланец – методом FDM-печати из инженерного термопласта REC X-Line ForMAX на основе ABS с добавлением 15% углеродных волокон. Прочность соединения сборного ножа подтверждена имитационным моделированием в программе SolidWorks. Установлено критическое значение натяга – не более 0,16 мм. Экспериментально подтверждено высокое качество аддитивного производства. Твердость стали 17-4PH составила 51,4 HRC, что на 15% ниже уровня эталонной серийной стали 9ХС, полученной объемной закалкой (60,4 HRC). Твердость фланца 86,7 ед. по Шору свидетельствует об оптимальных режимах FDM-печати. Сталь 17-4НР с оптимальным сочетанием износостойкости и коррозионной стойкости рекомендуется для изготовления модифицированных ножей методом 3D-прототипирования. Повысить долговечность ножей можно заданием определенных физико-механических свойств печатающему материалу с дальнейшим поверхностным упрочнением методом сверхвысокочастотного индукционного нагрева в борсодержащих обмазках, обеспечивающего формирование износостойких слоев глубиной до 1,2 мм с повышенной твердостью. Практическая реализация разработанного сборного ножа смесителя-кормораздатчика позволит оперативно заменять изношенные ножи при отсутствии оригинальных запасных частей, исключая простои техники и снижая импортозависимость

Значительный износ металлических деталей сельскохозяйственных машин и оборудования предопределяет необходимость их восстановления наиболее рациональными и недорогими методами. Исследования проведены с целью определения наиболее перспективного и экономически выгодного способа создания и ремонта деталей сельскохозяйственных машин аддитивными технологиями. Анализ методов 3D-печати металлом по стоимости оборудования и сложности технологического процесса показывает целесообразность использования устройств для пространственной ориентации сварочной горелки при использовании широко применяемых сварочных проволок различного состава. Для сельскохозяйственных предприятий при восстановлении геометрии изношенных деталей и изготовлении новых пространственных конструкций из металла наиболее рационально использовать технологии полуавтоматической сварки. Технология DED-W/WAAM/3DMP отличается наибольшей производительностью (до 800 см3/ч) и наименьшей стоимостью среди принтеров по металлу (без применения специальных роботов). При этом возможно использование фрезерно-гравировальных станков как для печати металлом, так и для последующей механической обработки. Результаты полевых испытаний рабочих органов, упрочненных прерывистыми износостойкими валиками WAAM-методом, показывают, что при наработке в 24,785 га на лемех износ линейного размера режущей кромки по ширине упрочненных лемехов в среднем на 10…11 мм меньше, чем у неупрочненных. Внедрение аддитивных технологий в систему технического обслуживания и ремонта крупных и средних сельскохозяйственных предприятий на основе фрезерно-гравировальных станков и комплекта для полуавтоматической сварки позволит повысить эффективность использования 3D-печати сваркой при восстановлении деталей машин, снизив при этом скорость изнашивания на 30…40%.

Обеспечение регулируемого и устойчивого давления пара в пароплазменном горелочном устройстве является одной из приоритетных задач проектирования системы отопления сельскохозяйственных предприятий. Существующие методы регулирования, основанные на использовании типовых регуляторов ПИД-типа, не позволяют достичь высокого КПД отопительной установки. Исследования проведены с целью разработки компьютерной модели автоматизированной системы регулирования давления пара пароплазменного горелочного устройства мощностью до 1 МВт и определения оптимальных коэффициентов регулятора, обеспечивающих стабилизацию давления пара. Компьютерная модель автоматизированной системы регулирования давления пара пароплазменного горелочного устройства, разработанная в программе Matlab/Simulink, включает в себя радиально-плунжерный насос, распределительный узел, пароплазменный генератор и систему управления на основе пропорционально-интегрального регулятора. Проведено моделирование динамических процессов в системе при фиксированных частотах вращения вала 100, 200, 300 и 477 об/мин и диапазоне давления пара 0…23 бар. Исследовано влияние параметров ПИ-регулятора на переходные процессы и устойчивость работы. В результате вычислительных экспериментов определены оптимальные коэффициенты ПИ-регулятора, обеспечивающие минимальное время переходного процесса (не более 7 сек.) и отклонение давления не выше 4% от заданного значения. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного метода регулирования и возможность его практической реализации в системах автоматического управления жидкотопливными горелками на сельскохозяйственных предприятиях.

Ручные и электрические секаторы, используемые при обрезке деревьев в промышленном садоводстве,являются недостаточно эффективными. Электрифицированный секатор с усовершенствованным магнитопроводом (статором и якорем электродвигателя) и оптимальными энергетическими характеристиками будет способствовать эффективному развитию отрасли. Исследования проведены с целью разработки линейного электродвигателя (ЛЭД) для привода ручного электрифицированного секатора и адаптации его технических характеристик (силы резания) к условиям промышленного садоводства. В предлагаемой конструкции ЛЭД усилие резания создается двумя намагничивающими катушками (рабочей и пусковой). Первая катушка установлена на неподвижный магнитопровод, вторая расположена на магнитной системе, имеющей немагнитную вставку. Линейный размер немагнитной вставки якоря варьировался и достигал 5, 10 и 15 мм. Теоретические значения силы тяги якоря в зависимости от размера немагнитной вставки, полученные моделированием в программе ElCut, сравнивали с экспериментальными данными. Результаты исследований показали, что чем длиннее немагнитная вставка, тем больше длина эффективного хода второй (пусковой) катушки. Для немагнитной вставки размером 5 мм длина хода составила 3 мм, а у вставки 15 мм – 9 мм соответственно. Установлено, что с увеличением размера немагнитной вставки пусковое усилие снижается с 27 до 17 Н. Суммарное усилие, создаваемое двумя намагничивающими катушками, позволяет в начальный момент осуществить перемещение системы на холостом ходу, а в конце рабочего хода при действии первой (рабочей) катушки реализовать процесс резания ветки диаметром 6 мм с нарастающим усилием от 25 до 132 Н. Теоретические значения суммарной силы тяги практически совпадают с экспериментальной кривой. Полученные характеристики силы резания ветки и работы линейного электродвигателя можно использовать при проектировании ручных электрифицированных секаторов.

Регулирование зазора молотильно-сепарирующего устройства зерноуборочного комбайна влияет на качество обмолота и потери зерна. Целью исследований является разработка аналитической зависимости между ходом исполнительного механизма электрогидравлического привода и величиной зазора, обеспечивающей реализацию алгоритмов активного регулирования. Объектом исследований является молотильно-сепарирующее устройство тангенциального типа зерноуборочного комбайна ACROS530. Методика основана на кинематическом анализе механизма подвески подбарабанья с использованием геометрического моделирования звеньев и определения координат шарнирных точек через пересечение окружностей. На базе полученной модели вычислены зависимости зазора от хода гидроцилиндра, что позволило сформировать обратную функцию, необходимую для систем управления. Для уменьшения вычислительной нагрузки выполнена аппроксимация методом кубического сплайна, обеспечившая высокую точность в рабочем диапазоне регулирования. Предложенная схема адаптивного электрогидравлического привода включает в себя замкнутые контуры управления положением, скоростью и давлением. Предложенная архитектура отличается пониженным энергопотреблением при удержании нагрузки и возможностью адаптации к изменяющимся условиям работы. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании и модернизации систем регулирования молотильно-сепарирующих устройств современных зерноуборочных комбайнов

Демографическое старение рабочей силы и технологическая модернизация АПК формируют объективную необходимость создания адаптивно-компетентностной модели корпоративного обучения работников старших возрастных групп (50+) на предприятиях агропромышленного комплекса. Исследования проведены с целью разработки и теоретического обоснования педагогической модели корпоративного обучения работников старших возрастных групп на предприятиях агропромышленной отрасли, учитывающей отраслевые, возрастные и институциональные особенности. Теоретико-методологическая база включает в себя андрагогический, компетентностный, акмеологический и социально-институциональный подходы. Использованы системный и сравнительно-аналитический анализы, контент-анализ научных и нормативных источников, экспертные оценки и педагогическое моделирование. Представлена модель, интегрирующая практикоориентированное обучение «на рабочем месте», персонализацию темпа и форматов (модульные микрокурсы), межпоколенческое наставничество и капитализацию эмпирических компетенций, обязательные модули по охране труда и биобезопасности, поэтапную цифровую инклюзию с ориентацией на «минимально достаточную цифровую компетенцию». Показано, что внедрение модели повышает производственную эффективность и надежность операций, снижает травматизм, укрепляет вовлеченность работников 50+ и межпоколенческую преемственность, а также согласуется с национальной политикой активного долголетия и международными рекомендациями Международной организации труда. Научная новизна состоит в уточнении содержания корпоративного обучения для работников 50+ применительно к отрасли, формулировке принципов цифровой инклюзии и в предложении оценочных критериев, сочетающих производственные и социально-психологические показатели. Практическая значимость заключается в возможности использования модели как теоретико методологической основы для проектирования типовых программ корпоративного обучения в организациях агропромышленного комплекса.