Preview

Сельскохозяйственные машины и технологии

Расширенный поиск

Научно-теоретический рецензируемый журнал «Сельскохозяйственные машины и технологии»

На страницах журнала представляются материалы о разработанных отечественной и зарубежной сельскохозяйственной наукой технологиях по различным направлениям: энергосберегающие способы возделывания сельхозкультур, рациональные экологически безопасные способы применения удобрений и средств защиты растений, низкозатратные способы производства и приготовления кормов, рациональное использование электроэнергии, возобновляемых источников энергии, получение топлива из органического сырья, разработка и внедрение точного земледелия с применением систем ГЛОНАСС, развитие технологий робототехники, мехатроники, применение в сельском хозяйстве нанотехнологий.

Инновационным научным элементом является вклад журнала в создание отечественной энерго-ресурсосберегающей технологии аграрного производства, гарантирующей экономическую, эргономическую, экологическую и социальную безопасность страны, способствующую усилению процесса импортозамещения сельскохозяйственной техники в стране.

Ориентация журнала на публикацию материалов по прогрессивным направлениям в машинных технологиях производства продукции растениеводства и животноводства способствует усилению роли аграрной науки в развитии сельскохозяйственного производства по пути интенсификации на основе использования новейших достижений науки и передового опыта.

Подписной индекс 35825 в Каталоге Агенства "Урал-Пресс".

Текущий выпуск

Том 15, № 2 (2021)
Скачать выпуск PDF

ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ 

4-8 110
Аннотация

Показали, что для обеспечения интенсивных садов водой применяют различные технологии: бороздковый полив, капельное или внутрипочвенное орошение. Отметили среди недостатков во всех вариантах большой расход воды, минеральных удобрений и энергии. (Цель исследования) Разработать автоматизированную систему внутрипочвенного орошения интенсивных садов грунтовыми водами с помощью электронасосов и с использованием солнечных батарей, а также создать математическую модель распределения почвенной влаги. (Материалы и методы) Создали специальные устройства в виде колышков для подачи воды с растворенными в ней минеральными удобрениями прямо в корневую систему интенсивных садов. Исследовали их геометрические параметры и критерии размещения в почве с учетом расхода воды и питательных веществ. Изучили физико-механические, технологические свойства, механический состав и засоленость почвы. (Результаты и обсуждение) Показали, что при установке разработанного колышка обеспечивается увлажнение почвы через центральный трубопровод в радиусе 1,55-1,75 метра на глубине 0,7-0,9 метра. Разместили вокруг дерева 3-4 колышка, равноудаленных друг от друга, с наклоном по отношению к вертикальной оси на 20-30 градусов. Определили расход воды при различных способах орошения: при бороздковом поливе (контроль) – 1125,7 кубометра на гектар, при капельном орошении – 618,6 и внутрипочвенном – 506,4 кубометра на гектар. (Выводы) Определили, что  внутрипочвенное орошение, по сравнению с другими способами обеспечения деревьев водой и питательными веществами, способствует экономии воды на 57 процентов, минеральных удобрений на 25-35 процентов.   

9-12 113
Аннотация

Показали, что эффективность хлопково-текстильного кластера (мощность машинно-тракторного парка, урожайность хлопчатника, рентабельность производства) во многом зависит от применения оптимального количества тракторов и сельхозмашин. Существующие методики (теоретические, графические, экономико-математические) сложны для практического использования и не учитывают специфику механизированных процессов хлопководства. Поэтому важно разработать простой нормативный метод определения оптимального для кластеров состава машинно-тракторного парка, соответствующего технологической карте по производству хлопка-сырца. (Цель исследования) Рассчитать требуемое количество сельхозтехники на основе установленных нормативов. (Материалы и методы) Разработали алгоритм определения нормативных коэффициентов потребности в технике на 1000 гектаров пашни. Эти коэффициенты для каждого типа техники установили в разрезе технологических операций выращивания хлопчатника: пахота, подготовка почвы к посеву, посев семян, культивация почвы в междурядьях хлопчатника, механизированное удаление точек роста главных стеблей и боковых ветвей растений, дефолиация химикатами, машинная уборка и транспортировка убранного хлопка-сырца. (Результаты и обсуждение) Предложили термин «модельный хлопково-текстильный кластер». Вычислили требуемое количество техники для такого кластера с площадью 13732 гектара. Определили процентный состав машинно-тракторного парка: доля тракторов – 28 процентов, культиваторов – 22, прицепов – 19,8, хлопкоуборочных машин 13,8, остальных – 16,4 процента. Подчеркнули, что шлейф машин может расширяться при поступлении новых современных машин, выпускаемых машиностроительными заводами республики и импортируемых из зарубежных государств. (Выводы) Признали рациональным машинно-тракторный парк хлопково-текстильного кластера с количеством техники 1660 единиц. Доказали, что он обеспечивает выполнение всех технологических операций в агротехнические сроки. 

   

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ 

13-18 80
Аннотация

Показали, что основной технологический процесс в комбайновом и раздельном способах уборки льна-долгунца – отделение семенной части урожая от стеблей. Подтвердили, что от его совершенства зависят потери семян и соломы, выход и качество волокна, состав вороха, трудоемкость и энергоемкость его сушки и переработки. (Цель исследования) Разработать технологию очеса льна-долгунца на корню очесывающим устройством, изучить его параметры и режимы работы. (Материалы и методы) Исследовали технологический процесс очеса льна на корню очесывающим устройством. Разработали экспериментальную установку очесывающего аппарата. Предложили модель теоретического расчета исходя из физико-механических свойств льна-долгунца и агротехнических требований для его уборки. (Результаты и обсуждение) Теоретически определили: оптимальную высоту, кинематический режим работы, чистоту очеса, радиус барабана очесывающего устройства, провели лабораторные исследования. Показали, что обмолот семян в поле позволит снизить потери семян льна на 10 процентов и отход стеблей в путанину в процессе уборки – на 18 процентов, сократить количество уборочной техники, численность персонала, уменьшить себестоимость продукта. Выявили возможность повысить производительность путем увеличения ширины захвата жатки: например, ширина захвата жатки зернового комбайна около 4 метров, а льноуборочного – 1,52 метра, то есть производительность уборки льна увеличится при одной и той же скорости в 2,6 раза, а на более высокой скорости – в 3 раза. Сократили одну единицу техники – ворохоразделовательную машину, поскольку технологическую операцию по переработке вороха осуществляет зерновой комбайн. (Выводы) Представили теоретическое обоснование параметров и режимов работы очесывающего аппарата для очеса льна-долгунца на корню. Предложили модель их определения на основе физико-механических свойств льна и агротехнических требований для его уборки. 

   

19-25 82
Аннотация

Показали, что короткое волокно масличного льна обычно получают из спутанной массы поломанных стеблей. Однако в последнее время поднимается вопрос о возможности переработки в длинное волокно целых стеблей, оставшихся после уборки семян. (Цель исследования) Изучить возможность получения длинного волокна из стеблей масличного льна на различном технологическом оборудовании с обоснованием характеристик волокна. (Материалы и методы) Взяли целые стебли различного качества шести разных сортов масличного льна. Образцы перерабатывали на станке СМТ-500 и в мяльно-трепальном агрегате марки АЛС-1, после чего определяли показатели качества длинного волокна. (Результаты и обсуждение) Выявили, что большинство показателей качества тресты масличного льна соответствуют характеристикам тресты льна-долгунца, но прочность волокна имеет недопустимо низкие значения. Номер льнотресты из льна масличного не превышает 0,5, а выход длинного волокна изменяется от 0,4 до 11,0 процентов, что гораздо ниже, чем из льна-долгунца, то есть основная часть волокна выпадает в отходы. Определили, что на станке СМТ500 невозможно получить длинное волокно даже самого низкого номера из-за малого значения горстевой длины, а после агрегата АЛС-1 номер длинного волокна не выше 8. В ходе анализа отдельных характеристик длинного волокна из масличного льна определили, что в сравнении со льном-долгунцом это волокно более толстое, менее прочное и гибкое. (Выводы) Доказали, что из целых стеблей льнотресты льна масличного можно получить длинное волокно, но низкого качества. Определили, что в длинное волокно могут быть переработаны до 67 процентов сортов льнотресты. Из рассмотренных типов льнотресты масличного льна выявили наилучший по качеству – сорт ЛМ-98 и наихудшие – Бирюза и Ручеек.
 

ИННОВАЦИИ 

26-32 88
Аннотация

Показали необходимость разработки заднеприводного гибридного мобильного транспортного средства сельскохозяйственного назначения с электроприводом и силовой энергетической установкой. (Цель исследования) Разработать и исследовать новую кинематическую схему мобильного транспортного средства на базе тракторного самоходного шасси Т-16, обеспечивающую повышенную надежность, комфортные условия труда оператора, значительное улучшение экологической обстановки, а также экономическую эффективность. (Материалы и методы) Перечислили преимущества новой кинематической схемы гибридного транспортного средства. Привели сравнительные технические характеристики дизельного двигателя и асинхронного электродвигателя. Разработали новую методику расчета технических параметров газотурбинного двигателя. Описали процесс производства электропривода мощностью 11 киловатт для привода ведущих колес. Привели тепловой расчет параметров компрессора, турбины. Вычислили коэффициент избытка воздуха. По полученным параметрам выбрали турбокомпрессор К27-145, который одновременно служит турбиной и компрессором газотурбинного двигателя. Создали кинематическую схему с газотурбинным электрогенератором, аккумуляторными батареями, асинхронным двигателем частотного управления и механической коробкой переключения передач. (Результаты и обсуждение) Предложили использовать мобильное транспортное средство как передвижную электростанцию: выходная розетка с напряжением 220-230 вольт работает от инвертора, подключенного к аккумуляторным батареям; вторая розетка – с трехфазным напряжением 400 вольт – от генератора силовой газотурбинной установки. (Выводы) Доказали, что предложенная конструкция гибридного мобильного транспортного средства на аккумуляторной батарее и газовой турбине способна работать в течение всего рабочего дня, а для обеспечения мощности 16 лошадиных сил дизельного двигателя достаточно установить асинхронный электродвигатель мощностью 7,5 киловатт. Рассчитали производительность компрессора газотурбинного двигателя, которая составила 0,178 килограмма в секунду. Определили геометрические параметры камеры сгорания и техническую характеристику турбокомпрессора. 

33-40 85
Аннотация

Отметили дефицит тракторов класса 2 и 3 в крестьянских хозяйствах. В качестве решения данной проблемы предложили разработать технологический модуль, позволяющий повысить универсальность тракторов класса 1,4 путем перевода их в более высокий тяговый класс. (Цель исследования) Обосновать номинальную эксплуатационную мощность двигателя для трактора с технологическим модулем. (Материалы и методы) Для расчета необходимой мощности предложили методику, учитывающую конструктивные особенности модульного построения машинно-тракторного агрегата. (Результаты и обсуждение) Показали, что для модульного энергосредства с колесной формулой 6К6 следует учитывать ряд дополнительных факторов, влияющих на точность расчета: во-первых, тягово-сцепные свойства трактора зависят от количества ведущих осей; во-вторых, буксование колес по отдельным осям неодинаково и обусловлено конструктивно заданным кинематическим несоответствием в их приводе; в-третьих, КПД трехосной трансмиссии можно определить только как суммарный показатель трех ветвей трансмиссии, то есть на привод передних и задних колес трактора и отдельно – на привод колес технологического модуля. Сравнили требуемую мощность двигателя при использовании трактора с балластом и с технологическим модулем. (Выводы) Определили, что для достижения предельной по сцеплению силы тяги на крюке при переходе в следующий более высокий класс тяги необходимо, чтобы трактор, к которому подсоединяется технологический модуль, обладал энергонасыщенностью 2,00-2,41 киловатта на килоньютон, что соответствует тракторам тягово-энергетической концепции, у которых мощность двигателя не может быть реализована через тягу. Выявили, что энергонасыщенность трактора с технологическим модулем будет равна 1,59-1,65 киловатта на килоньютон, что соответствует трактору тяговой концепции и позволяет реализовать заложенную мощность двигателя через тягу. 

41-45 87
Аннотация

Показали, что одна из причин потери урожая – некачественное определение степени пораженности сельскохозяйственных культур патогенами. Предложили систему точечного внесения жидких средств химизации. Выявили возможность расчета необходимого объема удобрений и средств защиты. (Цель исследования) Разработать систему точечного внесения жидких средств для защиты и питания растений на основе модели сверточной нейронной сети. (Материалы и методы) Провели анализ существующих архитектур и методов машинного обучения. При разработке системы использовали U-net-алгоритм сверточных нейронных сетей, а также данные, отображающие заболевания озимой и яровой пшеницы – бурую ржавчину и мучнистую росу. Каждое изображение кадрировали вручную и размечали с помощью специализированной Python-библиотеки. В ходе применения архитектуры экспериментальным путем выбрали оптимальные метрики (jaccard metric), скорость обучения – 0,0001 секунды, количество эпох – 300, а также другие показатели. (Результаты и обсуждение) Установили, что при подаче алгоритму нового, ранее не доступного изображения, он за несколько секунд распознает болезнь и возвращает пользователю не только исходное изображение, но и маску поверх него. Определили точность наложения маски на больной участок – 80 процентов. Показали, что прогнозируемая ошибка на валидационных данных составила 0,18758. На практике она может отличаться от заявленной не более чем на 10-15 процентов. Предложили использовать алгоритм с системой технического зрения. (Выводы) Показали, что несовершенство технических средств для химизации растений повышает расход до 30 процентов относительно объема, необходимого для точечного внесения. Разработали нейросетевой алгоритм для определения пораженных участков растений и предложили концепцию точечного внесения средств химизации растений с целью сокращения затраты при обработке посевов. Определили, что нейросеть способна диагностировать пораженные участки растений за 1 секунду.

ТЕХНИКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ 

46-52 71
Аннотация

Провели полевые исследования системы дифференцированного внесения удобрений «Агронавигатор-дозатор», установленной на культиватор-удобритель для внутрипочвенного внесения гранулированных минеральных удобрений в условиях Северного Казахстана.  (Цель исследований) Определить влияние системы дифференцированного внесения удобрений на агротехнические, энергетические, эксплуатационно-технологические и экономические показатели работы культиватора-удобрителя в производственных условиях. (Материалы и методы) Выполнили агрохимическое обследование почвы по официально утвержденной методике. Составили электронную карту-задание. Использовали методику определения условий производственных испытаний, агротехнической, энергетической, эксплуатационно-технологичекой и энергетической оценок, соответствующую требованиям действующей нормативной документации. Производственные испытания системы дифференцированного внесения удобрений проводили в ходе второй плоскорезной обработки парового поля с одновременным внутрипочвенным внесением гранулированных минеральных удобрений. (Результаты и обсуждение) Выявили, что применение системы дифференцированного внесения удобрений «Агронавигатор-дозатор» сократило фактическую дозу внесения с 95 до 40 килограммов на гектар. Определили, что наличие в исследуемой системе режима параллельного вождения уменьшило величину перекрытия смежных проходов, благодаря чему повысилась сменная производительность – с 4,25 до 4,32 гектара в час, удельные затраты энергии сократились с 88,1 до 86,6 мегаджоуля на гектар, а удельный расход топлива снизился с 14,41 до 14,16 килограмма на гектар. Экономический эффект от применения системы дифференцированного внесения удобрений «Агронавигатор-дозатор» составил 630,6 тысячи рублей в год. (Выводы) Доказали, что основное влияние система дифференцированного внесения удобрений «Агронавигатор-дозатор» оказала на фактическую дозу внесения удобрений, которая уменьшилась на 57,6 процента. Установили, что снижение величины перекрытия смежных проходов повысило сменную производительность, снизило удельный расход топлива и удельные затраты энергии на 1,7 процента. Рассчитали, что совокупные затраты денежных средств благодаря применению системы дифференцированного внесения удобрений «Агронавигатор-дозатор» сократились на 36 процентов.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ САДОВОДСТВА 

53-60 80
Аннотация

Исследовали показатели пневмогидравлического устройства распыления жидкости для орошения, питания и защиты сельскохозяйственных растений с учетом принципов водоэнергосбережения, основанных на предварительном газонасыщении распыливаемой воды и использовании в конструкции аэраторного узла кавитационного эффекта при эжекции и подаче воздуха под давлением. (Цель исследования) Определить технологические показатели пнемогидравлического устройства распыления жидкости для получения искусственного дождя регулируемой дисперсности и обосновать выбор его оптимальных технических параметров в зависимости от режимов работы. (Материалы и методы) Использовали алгоритм расчета параметров в табличном процессоре EXCEL или WPS и математические выражения. (Результаты и обсуждение) Теоретически определили минимальные и максимальные расчетные параметры геометрии конструктивного решения устройства для распыления жидкой фазы: сопла водяного штуцера, канала воздушного штуцера, камеры смешения, среднего кольцевого зазора, выходного сопла. Изменяли показатели рабочего давлениях воды – 0,20; 0,25; 0,30 и 0,35 мегапаскаля; воздуха – 0,25 и 0,30 мегапаскаля при условии расхода воды от 0,002 до 0,010 литра в секунду и воздуха – от 0,0005 до 0,0090 килограмма в секунду. При повышении расхода воды в указанных пределах и коэффициента эжекции от 0,5 до 0,9 выявили линейное увеличение среднего диаметра кольцевого зазора от 2 до 15 миллиметров, а также нелинейную зависимость роста диаметра камеры смешения распылителя с 5 до 20 миллиметров. Показали возможность существенно уменьшить диаметр камеры смешения, если повысить давление воды от 0,25 до 0,35 мегапаскаля и, соответственно, давление воздуха – от 0,20 до 0,30 мегапаскаля. Определили величины параметров для разработки макетных и экспериментальных образцов, которые оказались значительно меньше, чем при работе в режиме эжекции воздуха: выходного сопла и среднего кольцевого зазора – на 16 процентов, канала воздушного штуцера – на 23, диаметра камеры смешения – на 50 процентов и более. (Выводы) Получили расчетные данные для оптимизации технологических параметров и конструктивных решений, что позволит ускорить изготовление макетных и модельных образцов устройства и его экспериментальную апробацию для генерации капель искусственного дождя различной дисперсности.

61-68 125
Аннотация

Реализация интеллектуальных технологий в промышленном садоводстве возможна с помощью автоматизированной системы для управления продукционными процессами. (Цель исследования) Разработать и обосновать параметры системы автоматизированного управления агротехнологиями в садоводстве с возможностью проведения наземных осмотров с помощью мобильного приложения. (Материалы и методы) Для работы с базой данных использовали ADO.NET-драйвер Npqsql. В качестве Object Relational Mapping применили Dapper. В веб-приложении использовали шаблон проектирования Model View Controller, в качестве css-фреймворка – Bootstrap. Визуализацию данных из базы провели по облачной технологии, разместив сайт с помощью набора сервисов Internet Information Services. Jquery (набор функций JavaScript) служит как основной фреймворк по работе с клиентской частью программного кода. Задействовали также систему управления базами данных PostgreSql. Мобильное приложение создали в интегрированной среде Android studio. (Результаты и обсуждение) Разработали автоматизированную систему для управления агротехнологиями. Сформировали структуру программно-аппаратной базы. Реализовали возможность работы системы в режиме диалога с пользователем посредством форм, на основе алгоритма выбора оптимальных вариантов технологических процессов при производстве продукции садоводства. Для проведения наземных осмотров в цифровом виде реализовали мобильное приложение. Определили порядок проведения наземных осмотров агрономами с помощью мобильного приложения. (Выводы) Разработали систему автоматизированного формирования и управления технологиями в садоводстве, которая обеспечивает оперативную обработку информационных потоков в реальном времени, отражающих особенности роста и состояния растений в критические фазы развития. Предусмотрели работу современных регистрирующих приборов и мобильного приложения. Показали, что система автоматически оптимизирует машинные технологийи возделывания садовых культур по биологическим (реализация потенциальной биологической продуктивности культур) и экономическим (повышение эффективности использования производственных ресурсов) критериям.

ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ 

69-74 76
Аннотация

Реферат. Показали, что управление продукционными процессами в растении в системе закрытых искусственных агроэкосистем – необходимое условие получения высоких урожаев. Важно контролировать интенсивность этих процессов в динамическом режиме.  (Цель исследования) Разработать способ неразрушающего контроля роста продуктивности растений для создания алгоритмов управления продукционными процессами. (Материалы и методы) Изучили зависимость продуктивности растения от температуры листа. Определили прирост листовой массы растения с помощью цифровых весов, провели учет температуры листа и контрольного объекта пирометрическим термометром, измерили площадь листовой поверхности.  (Результаты и обсуждение) Получили значения параметров растения и окружающей среды и, учитывая расход влаги на транспирационное охлаждение, установили значения прироста листовой массы салата (Latuca sativa L.), которые будут использованы в совокупности с другими измеренными параметрами растения и окружающей среды для управления лимитирующими факторами в закрытых искусственных агроэкосистемах. (Выводы) Разработали способ неразрушающего контроля роста продуктивности растений в климатических камерах на примере салата сорта Красный дуболистный. Определили, что прирост прирост зеленой массы имеет максимум, если масса охлаждающей воды при испарении равна 0,65 грамма, то есть растение стремится максимально использовать свободную энергию и определяющие ее продуктивные факторы. Рассчитанные по результатам эксперимента весовые значения (2,0 грамма) соответствуют данным, полученным в Омском государственном аграрном университете (1,9 грамма), с точностью 5 процентов.

75-80 97
Аннотация

Производительность – один из важных эксплуатационных показателей транспортных и транспортно-технологических средств. Подтвердили необходимость унифицировать расчеты этого показателя на фоне обширной номенклатуры сельскохозяйственных грузов и большого количества работ по их перемещению. (Цель исследования) Разработать универсальные взаимосвязанные этапы определения эксплуатационной производительности транспортных и транспортно-технологических средств при реализации механизированных работ в растениеводстве. (Материалы и методы) Определили значения эксплуатационной производительности посредством анализа нормообразующих факторов и статистической обработки. Использовали системный подход к определению отдельных элементов цикла транспортировки грузов. Изучили каждый из методических подходов и применяемые математические аппараты для определения производительности технических средств различных типов. (Результаты и обсуждение) После поэтапного моделирования реализации транспортных и транспортно-технологических процессов получили унифицированную формулу целевой функции (критерия оптимальности). В результате реализации более удобного алгоритма расчета и преобразования математического аппарата вычислили значения норм выработки для транспортных средств при транспортировке минеральных удобрений к месту их внесения. (Выводы) Провели детальное математическое описание этапов реализации транспортного и транспортно-технологического процесса. Определили функциональные зависимости между эксплуатационными параметрами и производственными и агроландшафтными условиями. Разработали универсальный алгоритм, для расчета значения эксплуатационной производительности транспортных и транспортно-технологических средств. Определили значения коэффициента, позволяющего унифицировать и сопоставить алгоритм вычисления норм выработки на транспортные и транспортно-технологические работы. Выявили, что с увеличением длины транспортировки от 3 до 54 километров этот коэффициент повышается 3,8 раза. Данное варьирование объяснили ростом чисто транспортной фазы выполнения процесса. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.