vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2025-19-2-78-83HQHGAHvimjour-671Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTАвтоматизированная почвообрабатывающая машина для послойной обработки почвы высокотурбулентной воздушной струейAutomated Layer-by-Layer Soil Tillage Machine Using a Highly Turbulent Air JetАхалаяБ. Х.AkhalayaB. Kh.

Бадри Хутаевич Ахалая, кандидат технических наук,ведущий научный сотрудник

Москва

Badri Kh. Akhalaya, Ph.D.(Eng.), leading researcher

Moscow

badri53@yandex.ruЦенчЮ. С.TsenchYu. S.

Юлия Сергеевна Ценч, доктор технических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник

Москва

Yulia S. Tsench, Dr.Sc.(Eng.), corresponding member of the RAS, chief researcher

Moscow

vimasp@mail.ruБеляеваН. И.BelyaevaN. I.

Наталия Ивановна Беляева, младший научный сотрудник

Москва

 

Natalia I. Belyaeva, junior researcher

Moscow

catlin@mail.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation2025010720251927883Copyright © Ахалая Б.Х., Ценч Ю.С., Беляева Н.И., 20252025Ахалая Б.Х., Ценч Ю.С., Беляева Н.И.Akhalaya B.K., Tsench Y.S., Belyaeva N.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/671

Показали, что сохранение и повышение плодородия почв сельскохозяйственных угодий остается одной из важнейших народнохозяйственных проблем. В почвозащитной системе земледелия безотвальная обработка почвы играет определяющую роль в предупреждении развития ветровой и водной эрозии, в процессах регулирования ее физических, химических и биологических свойств, способствует более полному использованию почвенных и климатических ресурсов для получения более высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. (Цель исследования) Разработка автоматизированной почвообрабатывающей машины для послойной обработки высокотурбулентной воздушной струей, повышающей плодородие почвы и снижающей тяговое сопротивление агрегата. (Материалы и методы) Разработана конструкция автоматизированной почвообрабатывающей машины для послойной обработки почвы высокотурбулентной воздушной струей, при которой по команде системы управления срабатывают пневмоэлектроклапаны и подается сжатый воздух в рабочие органы. Конструкция машины содержит: игольчатые прикатывающие катки с длиной иглы до 10 см, дисковые фрезы с глубиной обработки под корнеплоды – 15-20 и под зерновые – 8-12 сантиметров. Рабочие органы выполнены в виде двух дугообразных ножей и установлены друг за другом с интервалом 15-20 см, при этом передний нож установлен на глубину обработки 10-12, задний на 10-12 сантиметров ниже, (Результаты и обсуждение) Установили, что рассматриваемая конструкция автоматизированной почвообрабатывающей машины позволит импульсными ударами сжатого воздуха, без разрушения структуры почвы, увеличить производительность и обеспечить возможность проводить как сплошную обработку, так и рядовую с улучшением качественных показателей, сократив расход горючего. (Выводы) Разработка конструкции автоматизированной почвообрабатывающей машины для послойной обработки высокотурбулентной воздушной струей создает возможность для сохранения и повышения плодородия почвы.

The paper highlights that preserving and enhancing the soil fertility of agricultural lands remains one of the most pressing challenges for the national economy. In soil conservation farming systems, no-till soil cultivation plays a crucial role in preventing wind and water erosion, regulating the soil’s physical, chemical, and biological properties, and optimizing the use of soil and climatic resources to ensure higher and more stable crop yields. (Research purpose) To develop an automated layer-by-layer soil tillage machine that utilizes a highly turbulent air jet to improve soil fertility and reduce the traction resistance of the machine-tractor unit. (Materials and methods) A design was developed for an automated layer-by-layer soil tillage machine utilizing a highly turbulent air jet. Upon receiving a signal from the control system, pneumatic solenoid valves are activated supplying compressed air to the working tools. The machine is equipped with needle rollers having needles up to 10 centimeters long and disc mills capable of reaching tillage depths of 15–20 centimeters for root crops and 8–12 centimeters for grain crops. The working tools include two arc-shaped blades arranged in sequence with a spacing of 15–20 centimeters; the front blade operates at a depth of 10–12 centimeters, while the rear blade is positioned 10–12 centimeters lower to enable multi-layer soil tillage. (Results and discussion) The results demonstrate that the proposed design delivers impulse bursts of compressed air that loosens the soil without disturbing its structure. This improves operational efficiency and supports both continuous and row-specific tillage. Moreover, the system enhances quality indicators and reduces fuel consumption. (Conclusions) The development of an automated layer-by-layer soil tillage machine utilizing a highly turbulent air jet offers a promising solution for preserving and improving soil fertility.

почвообрабатывающая машинасекциябаллон сжатого воздухапневмотрубкиклапаны пускарабочий органзубовая боронаsoil tillage machinesectioncompressed air tankpneumatic tubesstart valvesworking tooltooth harrowReferencesИзмайлов А.Ю., Лобачевский Я.П. Перспективные пути применения энерго- и экологически эффективных машинных технологий и технических средств // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2013. N4. С. 8-11. EDN: QZKYNV.Izmailov A.Yu., Lobachevsky Ya.P. Promising ways of applying energy and environmentally efficient machine technologies and technical means. Agricultural Machinery and Technology. 2013. N4. 8-11 (In Russian). EDN: QZKYNV.Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Мазитов Н.К. Почвообрабатывающая техника: пути импортозамещения // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N2. C. 37-42. DOI: 10.22314/2073 75992017.2.3741.Lachuga Yu.F., Izmaylov A.Yu., Lobachevskiy Ya.P., Mazitov N.K. Soil-cultinating machinery: ways of import substitution. Agricultural Machinery and Technology. 2017. N2. 37-42 (In Russian). DOI: 10.22314/207375992017.2.3741.Дорохов А.С., Сибирев А.В., Аксенов А.Г., Мосяков М.А. Аналитическое обоснование системы автоматического контроля глубины обработки почвы // Агроинженерия. 2021. N(103). С. 19-23. DOI: 10.26897/2687-1149-2021-3-19-23.Dorokhov A.S., Sibiryov A.V., Aksenov A.G., Mosyakov M.A. Analytical feasibility study of the automatic control system of tillage depth. Agroengineering. 2021. N3(103). 19-23 (In Russian). DOI: 10.26897/2687-1149-2021-3-19-23.Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Мазитов Н.К. Почвообрабатывающая техника: пути импортозамещения // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N2. С 37-42. DOI: 10.22314/2073-7599-2017-2-37-41.Lachuga Yu.F., Izmaylov A.Yu., Lobachevskiy Ya.P., Mazitov N.K. Soil-cultinating machinery: ways of import substitution. Agricultural Machinery and Technologies. 2017. N2. 37-42 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2017-2-37-41.Ахалая Б.Х., Старовойтов С.И., Ценч Ю.С. и др. Комбинированный агрегат с универсальным рабочим органом для поверхностной обработки почвы // Техника и оборудование для села. 2020. N8 (278). С. 8-11. DOI: 10.33267/2072-9642-2020-8-8-11.Akhalaia B.Kh., Tsench Yu.S., Starovoitov S.I. et al. A combined unit fitted with a versatile working body for surface tillage. Machinery and Equipment for for Rural Areas. 2020. N8 (278). 8-11 (In Russian). DOI: 10.33267/2072-9642-2020-8-8-11.Ахалая Б.Х. Культиватор с универсальным глубокорыхлителем // Сельский механизатор. 2016. N5. 12-13. EDN: WAIJIR.Akhalaya B.Kh. Cultivator with universal chisel. Selskiy Mechanizator. 2016. N5. 12-13 (In Russian). EDN: WAIJIR.Русинов А.В., Слюсаренко В.В. Влияние многократных проходов колес по одному следу на деформацию почвы // Техника в сельском хозяйстве. 2005. N4. С.46-51 (In Russian). EDN: UJNFQL.Rusinov A.V., Slyusarenko V.V. The effect of multiple wheel passes over one track on soil deformation. Machi­nery in Agriculture. 2005. No4. 46-51 (In Russian). EDN: UJNFQL.Измайлов, А.Ю., Лобачевский Я.П., Ценч Ю.С. и др. О синтезе роботизированного сельскохозяйственного агрегата // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. N4. С. 63-68. DOI: 10.30850/vrsn/2019/4/63-68.Izmaylov A.Yu., Lobachevsky Ya.P., Tsench Yu.S. et al. about synthesis of robotic agriculture mobile machine. Vestnik of the Russian Agricultural Science. 2019. N4. 63-68 (In Russian). DOI: 10.30850/vrsn/2019/4/63-68.Миронова А.В., Лискин И.В., Панов А.И. Технология восстановления целинных и залежных земель // Технический сервис машин. 2020. N2 (139). С. 111-121. DOI: 10.22314/2618-8287-2020-58-2-111-121.Mironova A.V., Liskin I.V., Panov A.I. Technology for restoring virgin and fallow lands. Machinery Technical Service. 2020. N2 (139). 111-121 (In Russian). DOI: 10.22314/2618-8287-2020-58-2-111-121.Цепляев А.Н., Косульников Р.А., Цепляев В.А. др. Снижение тягового сопротивления сельскохозяйственных машин за счет минимализации его колебаний при обработке тяжелосуглинистых почв // Агроинженерия. 2019. N2 (90). С. 14-19. EDN: UTZXZN.Tseplyayev A.N., Kosulnikov R.A., Tseplyayev V.A. et al. Reducing traction resistance of agricultural machines by minimalizing its fluctuations when tilling heavy-loamy soils. Agricultural Engineering. 2019. N2(90). 14-19 (In Russian).Лискин И.В., Миронова А.В. Обоснование искусственной почвенной среды для лабораторных исследований износа и тяговых характеристик почворежущих рабочих органов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14. N3. С. 53-58. DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-3-53-58.Liskin I.V., Mironova A.V. Artificial soil environment justification for laboratory studies of wear and traction characteristics of soil-cutting working bodies. Agricultural Machinery and Technologies. 2020. Vol. 14. N3. 53-58 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-3-53-58.Ахалая Б.Х. Совершенствование технологии заготовки качественных кормов // Вестник ВНИИМЖ. 2009. Т. 20. N2 . С. 118-122. EDN: NPUEWZ.Ahalaya B.H. Improving the technology of harvesting high-quality feed. Journal of VNIIMZH. 2009. Vol. 20. N2. 118-122 (In Russian). EDN: NPUEWZ.Ахалая Б.Х., Шогенов Ю.Х., Старовойтов С.И., Ценч Ю.С. Трехсекционный почвообрабатывающий агрегат с универсальными сменными рабочими органами // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. N3(54). С. 92-95. DOI: 10.12737/article_5db9656e2ade23.01560949.Ahalaya B., Shogenov Yu., Starovoytov S.I., Tsench Yu.S. Three-section tillage unit with universal replaceable working bodies. Vestnik of the Kazan State Agrarian University. 2019. Vol. 14. N3(54). 92-95 (In Russian). DOI: 10.12737/article_5db9656e2ade23.01560949.Жук А.Ф., Шишиморов С.А., Юнусов Г.С., Пустотин А.М. Комбинированный агрегат АПК-6 // Сельский механизатор. 2017. N8. С. 18-19. EDN: ZBIXIJ.Zhuk A.F., Shishimorov S.A., Yunusov G.S., Pustotin A.M. Combined unit APR-6. Selskiy Mechanizator. 2017. N8. 18-19 (In Russian). EDN: ZBIXIJ.Старовойтов С.И., Ценч Ю.С., Коротченя В.М., Личман Г.И. Технические системы цифрового контроля качества обработки почвы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14. N1 С. 16-21. DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-1-16-21.Starovoytov S.I., Tsench Yu.S., Korotchenya V.M., Lich­man G.I. Technical systems for digital soil quality control. Agricultural Machinery and Technologies. 2020. Vol. 14. N1. 16-21 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-1-16-21.Ахалая Б.Х., Ценч Ю.С. Комбинированный агрегат для обработки почвы импульсным воздействием ударной волны // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. N4. С. 62-67. DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-4-62-67.Akhalaya B.Kh, Tsench Yu.S. Combined unit for tillage with pulsed shock wave action. Agricultural Machinery and Technologies. 2023. Vol. 17. N4. 62-67 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-4-62-67.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.