vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2026-20-1-4-10STMEGLvimjour-733Research ArticleТЕХНИКА ДЛЯ ЖИВОТНОВОДСТВАMACHINERY FOR ANIMAL INDUSTRYРазработка энергосберегающего магнитного привода для левитирующей доильной платформы карусельного типаDevelopment of an Energy-Efficient Magnetic Drive for a Levitating Carousel-Type Milking PlatformИзмайловА. Ю.IzmailovA. Yu.

Андрей Юрьевич Измайлов, доктор технических наук, профессор, академик Российской академии наук

Москва

Andrey Yu. Izmailov, Dr.Sc.(Eng.), professor, member of the Russian Academy of Sciences

Moscow

vim@vim.ruКирсановВ. В.KirsanovV. V.

Владимир Вячеславович Кирсанов, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии наук

Москва

Vladimir V. Kirsanov, Dr.Sc.(Eng.), professor, corresponding member of the Russian Academy of Sciences

Moscow

kirvv2014@mail.ruКирсановС. В.KirsanovS. V.

Сергей Владимирович Кирсанов, аспирант

Москва

Sergey V. Kirsanov, Ph.D. student (Eng.)

Moscow

kirseryii@mail.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation202619032026201410Copyright © Измайлов А.Ю., Кирсанов В.В., Кирсанов С.В., 20262026Измайлов А.Ю., Кирсанов В.В., Кирсанов С.В.Izmailov A.Y., Kirsanov V.V., Kirsanov S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/733

Показали целесообразность использования на крупных животноводческих фермах и комплексах России роторно-конвейерных доильных установок карусельного типа. Для вращения платформ используются мотор-редукторы с приводными полиуретановыми колесами, взаимодействующими посредством фрикционного контакта с металлическими профилями, изогнутыми по дуге окружности платформы. Для исключения приводных и опорных колес движителей системы рельс-колесо и связанных с этим трудовых и денежных затрат по их замене в результате износа рассмотрели возможность использования технологии магнитного подвеса и разработки энергосберегающего магнитного привода. (Цель исследования) Создание левитирующей модели доильной платформы карусельного типа. (Материалы и методы) За основу предложили взять ранее разработанную технологическую схему с использованием аксиально намагниченных постоянных магнитов прямоугольной формы. Рассмотрели технологическую схему привода для платформы на 36 доильных мест с использованием цилиндрической магнитной передачи с внешним зацеплением, получили основное уравнение динамики ее вращательного движения. (Результаты и обсуждение) Исходя из динамического расчета вращающейся платформы, определили момент инерции вращающейся платформы с животными, окружное усилие, вращающие моменты на ведущем и ведомом колесах, их угловые скорости, зависимость углового ускорения платформы от времени ее разгона. (Выводы) Обоснованы топологические (установочные воздушные зазоры и шаги расположения магнитов на ведущем и ведомом колесах платформы) и кинематические параметры (углы зацепления, радиусы ведущего и ведомого колеса) цилиндрической магнитной передачи. Проведен магнитостатический расчет с определением нормальной и тангенциальной составляющих сил магнитного взаимодействия, разработан алгоритм расчета цилиндрической магнитной передачи с определением параметров магнитного поля и размеров постоянных магнитов для привода левитирующей доильной платформы типа «Карусель».

The paper demonstrates the feasibility of using rotary conveyor–type carousel milking installations at large livestock farms and complexes in Russia with 1,000 or more head of cattle. In conventional designs, platform rotation is provided by geared motors equipped with polyurethane drive wheels that transmit torque through frictional contact with metal profiles curved along the platform circumference. To eliminate the drive and support wheels of the rail-wheel propulsion system as well as the associated labor and financial costs resulting from wear-related replacement, the paper considers the potential application of magnetic levitation technology and the development of an energy-efficient magnetic drive. (Research purpose) To develop a model of a levitating carousel-type milking platform. (Materials and methods) The proposed approach is based on a previously developed technological scheme using axially magnetized rectangular permanent magnets. The study considers a drive system for a 36-stall milking platform employing a cylindrical magnetic transmission with external meshing and derives the fundamental equation describing the rotational dynamics of the system. (Results and discussion) Based on the dynamic analysis of the rotating platform, the study determined the moment of inertia of the platform with animals, the circumferential force, the torques acting on the driving and driven wheels, their angular velocities, and the relationship between the platform’s angular acceleration and the acceleration time. (Conclusions) The study substantiates the topological parameters of the cylindrical magnetic transmission, including the installation air gaps and the spacing of magnets on the driving and driven wheels of the platform, as well as the kinematic parameters of the system, namely the meshing angles and radii of the driving and driven wheels. A magnetostatic analysis determined the normal and tangential components of the magnetic interaction forces. In addition, the study developed an algorithm for calculating the cylindrical magnetic transmission, enabling the determination of magnetic fi eld parameters and the dimensions of the permanent magnets for the drive system of a levitating carousel-type milking platform.

доильная платформа типа «Карусель»магнитная левитациямагнитный приводцилиндрическая передачавоздушный зазоругол зацеплениявращающий моментнормальная и тангенциальная силыcarousel-type milking platformmagnetic levitationmagnetic drivecylindrical magnetic transmissionair gapmeshing angletorquenormal and tangential forcesReferencesМорозов Н.М., Кирсанов В.В., Ценч Ю.С. Историко-­аналитическая оценка развития процессов автоматизации и роботизации в молочном животноводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. N1. С. 11-18. DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-1-11-18.Morozov N.M., Kirsanov V.V., Tsench Yu.S. Historical and analytical assessment of automation and robotization for milking processes. Agricultural Machinery and Technologies. 2023. Vol. 17. N1. 11-18 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-1-11-18Кирсанов В.В., Кравченко В.Н. Пути совершенствования оборудования для доения и первичной обработки молока // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005. N9. С. 41-48. EDN: HZBEDT.Kirsanov V.V., Kravchenko V.N. Ways of improving the equipment for milking and primary processing of milk. Tractors and Agricultural Machinery. 2005. N9. 41-48 (In Russian). EDN: HZBEDT.Вторый В.Ф., Вторый С.В. Развитие механизации молочного скотоводства в России и Советском Союзе в первой половине ХХ века // Аграрная наука Евро-­Северо-Востока. 2024. N25(2). С. 301-310. DOI: 10.30766/2072-9081.2024.25.2.301-310.Vtoryi V.F., Vtoryi S.V. Development of mechanization of dairy cattle in Russia and the Soviet Union in the first half of the twentieth century. Agrarian Science Euro-North-East. 2024. N25(2). 301-310 (In Russian). DOI: 10.30766/2072-9081.2024.25.2.301-310.Ценч Ю.С., Годлевская Е.В. Математическое моделирование как инструмент проектирования сельскохозяйственных машин и агрегатов (применительно к истории развития научной школы Южного Урала) // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2023. Т. 17. N2. С. 4-12. DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-2-4-12.Tsench Yu.S., Godlevskaya E.V. Mathematical modeling as a aspect for designing agricultural machines and units (development history of Southern Urals Scientific School). Agricultural Machinery and Technologies. 2023. Vol. 17. N2. 4-12 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2023-17-2-4-12.Лобачевский Я.П., Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Научно-технические достижения агро­инженерной науки в условиях цифровизации сельского хозяйства // Российская сельскохозяйственная наука. 2025. N3. С. 45-53. DOI: 10.31857/S2500262725030081.Lobachevsky Ya.P., Lachuga Yu.F., Izmailov A.Yu., Shoge­nov Yu.Kh. Scientific and technical achievements of agroengineering science in the conditions of digitalization of agriculture. Russian Agricultural Science. 2025. N3. 45-53 (In Russian). DOI: 10.31857/S2500262725030081.Лобачевский Я.П., Федоренко В.Ф., Кирсанов В.В. и др. Моделирование взаимодействия магнитных сборок левитирующей доильной платформы «Карусель» // Российская сельскохозяйственная наука. 2025. N2. С. 54-58. DOI: 10.31857/S2500262725020106.Lobachevsky Ya.P., Fedorenko V.F., Kirsanov V.V. et al. Simulation of the interaction of magnetic assemblies of the «Karusel» levitating milking platform. Russian Agricultural Science. 2025. N2. 54-58 (In Russian). DOI: 10.31857/S2500262725020106.Молоканов О.Н., Рыжов В.В., Конюшенко Е.В. и др. Анализ материалоемкости ветроагрегата на основе дифференциальной магнитной передачи // Электротехника. 2023. N1. С. 2-9. DOI: 10.53891/00135860_2023_01_2.Molokanov O.N., Ryzhov V.V., Konyushenko E.V. et al. Cost evaluation of wind turbine generator system with magnetic continuously variable transmission. Electrical Engineering. 2023. N1. 2-9 (In Russian). DOI: 10.53891/00135860_2023_01_2.Приходько А.А., Коптева А.А. Моделирование динамики планетарного перемешивающего устройства с неравномерным вращательным движением рабочего органа // Математическое моделирование и численные методы. 2020. N1(25). С. 88-102. DOI: 10. 18698/2309-3684-2020-1-88102.Prikhodko A.A., Kopteva A.A. Modeling the dynamics of a planetary stirred tank with irregular rotational motion of the impeller. Mathematical Modeling and Numerical Methods. 2020. N1(25). 88-102 (In Russian). DOI: 10. 18698/2309-368.Дерюгин Е.Е. Упрощенный расчет момента инерции поперечного сечения консоли под нагрузкой. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2024.N24(2). С. 159-169. DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-2-159-169.Deryugin E.E. Simplified calculation of the inertia moment of the cross section of the console under loading. Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2024. N24(2). 159-169 (In Russian). DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-2-159-169.Иванов Ю.Г., Михляев А.К. Технологическая оценка автоматизированной и роботизированной доильных установок типа «карусель»// Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. 2025. N12. С. 24-31. DOI: 10.33920/sel-10-2512-04.Ivanov Yu.G., Mikhlyayev A.K. Technological evaluation of automated and robotic Сarousel-type milking units. Agricultural Machinery: Service and Repair. 2025. N12. 24-31 (In Russian). DOI: 10.33920/sel-10-2512-04.Гинзбург Б.А., Каминская Т.П., Поляков П.А., Попов В.В. Микроскопическая структура магнитного поля на поверхности постоянного магнита // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2018. Т. 82. N2. С. 226-231. DOI: 10.7868/S0367676518020187.Ginzburg B.A., Kaminskaya T.P., Polyakov P.A., Popov V.V. Microstructure of the magnetic field on the surface of a permanent magnet. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2018. Vol. 82. N2. 226-231 (In Russian). DOI: 10.7868/S0367676518020187.Вавилов В.Е., Исмагилов Ф.Р., Жеребцов А.А. и др. Исследование магнитных полей в новой конструкции гомополярного магнитного подшипника // Авиакосмическое приборостроение. 2023. N8. С. 50-61. DOI: 10.25791/aviakosmos.8.2023.1357.Vavilov V.E., Ismagilov F.R., Zherebtsov A.A. et al. Investigation of magnetic fields at new construction of a homopolarius magnetic bearing. AerospaceInstrument-­making.2023. N8. 50-61 (InRussian). DOI: 10.25791/aviakosmos.8.2023.1357.

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