vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2026-20-1-25-30PFIUSIvimjour-736Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTОпределение допустимых значений параметров рабочих органов селекционного зерноуборочного комбайнаDetermination of Permissible Operating Parameters for the Working Units of a Breeding Plot HarvesterЧаплыгинМ. Е.ChaplyginM. E.

Михаил Евгеньевич Чаплыгин, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

Москва

Mikhail E. Chaplygin, Ph.D.(Eng.), senior researcher

misha2728@yandex.ruДмитриевК. С.DmitrievK. S.

Кирилл Сергеевич Дмитриев, кандидат технических наук, доцент

Москва

Kirill S. Dmitriev, Ph.D.(Eng.), associate professor

kir0597@yandex.ruОвчаренкоА. С.OvcharenkoA. S.

Александр Сергеевич Овчаренко, младший научный сотрудник

Москва

Aleksandr S. Ovcharenko, junior researcher

peterbilt@list.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияФедеральный научный агроинженерный центр ВИМRussian FederationМосковский политехнический университетРоссияМосковский политехнический университетRussian Federation2026190320262012530Copyright © Чаплыгин М.Е., Дмитриев К.С., Овчаренко А.С., 20262026Чаплыгин М.Е., Дмитриев К.С., Овчаренко А.С.Chaplygin M.E., Dmitriev K.S., Ovcharenko A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/736

Одной из серьезных проблем механизации отечественной селекции остается недостаточный уровень технического оснащения системами автоматического управления рабочими органами, в том числе с элементами искусственного интеллекта. В технологии механизированной уборки большая часть регулировок параметров под изменяющиеся условия уборки осуществляется механизатором вручную. В связи с этим актуальна разработка методов автоматического регулирования параметров рабочих органов для повышения точности уборки на протяжении всего уборочного процесса, в том числе для селекционных зерноуборочных комбайнов, где особенно важно минимизировать потери и повреждение семенного материала. (Цель исследования) Определить области допустимых значений параметров рабочих органов селекционного зерноуборочного комбайна на основе оценки характеристик хлебостоя методом математического моделирования. (Материалы и методы) Определение математических зависимостей взаимосвязанных параметров линейного хода комбайна и частоты работы режущего аппарата, получение области допустимых значений графическим способом. (Результаты и обсуждение) Математически и графически определены области допустимых значений параметров рабочих органов селекционного зерноуборочного комбайна на основе оценки характеристик хлебостоя с учетом диапазонов работы комбайна и плотности хлебостоя: скорости движения комбайна от 1 до 2 метров в секунду, частоты работы режущего аппарата 200-800 оборотов в минуту, плотность хлебостоя 200-600 стеблей на один метр квадратный. Сформулированы и визуализированы зависимости между параметрами хлебостоя и режимами работы комбайна, что позволяет определить область допустимых значений. (Выводы) Полученные модели могут быть использованы в разрабатываемых интеллектуальных системах управления жатвенной частью и скоростью комбайна для повышения эффективности уборки и минимизации потерь. Подтверждена применимость модели для реализации в системах автоматизированного регулирования в реальных условиях.

One of the major challenges in the mechanization of domestic breeding remains the insufficient level of technical equipment incorporating automatic control systems for working units, including AI-based solutions. In mechanized harvesting technology, most adjustments of operating parameters in response to changing harvesting conditions are still performed manually by the operator. Therefore, the development of automatic control methods aimed at improving harvesting accuracy throughout the entire harvesting process is highly relevant, particularly for breeding grain harvesters, where minimizing losses and damage to seed material is of critical importance. (Research purpose) To determine the permissible parameter values for the working units of a breeding plot harvester through mathematical modeling based on an assessment of crop stand characteristics. (Materials and methods) Mathematical relationships between the interrelated parameters of the harvester’s linear travel speed and the operating frequency of the cutting unit were established, and the permissible parameter values for the working units of a breeding plot harvester were obtained using a graphical approach. (Results and discussion) The permissible parameter values for the working units of a breeding plot harvester were obtained using mathematical and graphical methods based on crop stand characteristics, taking into account the operating ranges of the harvester and crop stand density. The following parameters were established: harvester travel speed of 1-2 meters per second, cutting unit operating frequency of 200-800 revolutions per minute, and crop stand density of 200–600 stems per square meter. Functional relationships between crop stand parameters and harvester operating modes were formulated and visualized, enabling the determination of permissible parameters. (Conclusions) The derived models can be used in the development of intelligent control systems for the header assembly and harvester travel speed to improve harvesting efficiency and minimize losses. The applicability of the proposed model for implementation in automated control systems under real operating conditions has been confirmed.

селекционный комбайнавтоматизированное управлениережущий аппаратадаптивное управлениепотери зернатехническое зрениематематическое моделированиеReferencesИзмайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Дорохов А.С. и др. Современные технологии и техника для сельского хозяйства – тенденции выставки AGRITECHNIKA 2019 // Тракторы и сельхозмашины. 2020. N6. С. 28-40. DOI: 10.31992/0321-4443-2020-6-28-40.Izmaylov A.Yu., Lobachevskiy Ya.P., Dorokhov A.S. et al. Modern agriculture technologies and equipment - trends of the Agritechnika 2019 exhibition. Tractors and Agricultural Machinery. 2020. N6. 28-40 (In Russian). DOI: 10.31992/0321-4443-2020-6-28-40.Шаров В.В., Ценч Ю.С. Приоритеты России в мировом тракторостроении. Доклады ТСХА. 2019. Вып. 291. Ч. 2. С. 446-448. EDN: FJMOLR.Sharov V.V., Tsench Yu.S. Russia’s priorities in the global tractor industry. Reports of the Timiryazev Academy. 2019. Iss. 291. Part 2. 446-448 (In Russian). EDN: FJMOLR.Лобачевский Я.П., Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Инновационные достижения агроинженерных научных учреждений в условиях развития цифровых систем в сельском хозяйстве // Техника и оборудование для села. 2024. N5(323). С. 2-9. DOI: 10.33267/2072-9642-2024-5-2-8.Lobachevsky Ya.P., Lachuga Yu.F., Izmailov A.Yu., Shogenov Yu.H. Innovative achievements of agricultural engineering scientific institutions in the context of the development of digital systems in agriculture. Machinery and Equipment for Rural Area. 2024. N5(323). 2-9 (In Russian). DOI: 10.33267/2072-9642-2024-5-2-8.Бейлис В.М., Ценч Ю.С., Коротченя В.М. и др. Тенденции развития прогрессивных машинных технологий и техники в сельскохозяйственном производстве // Вестник ВИЭСХ. 2018. N4 (33). С. 150-156. EDN: YTHPID.Beylis V.M., Tsench Yu.S., Korotchenya V.M. et al. Trends in the development of advanced machine technologies and techniques in agricultural production. Vestnik VIESH. 2018. N4 (33). 150-156 (In Russian). EDN: YTHPID.Чаплыгин М.Е., Старостин И.А., Овчаренко А.С. Концептуальные основы создания электрического селекционного комбайна с комбинированной энергетической установкой // Инженерные технологии и системы. 2025. N2. С. 266-283. DOI: 10.15507/2658-4123.035.202502.266-283.Chaplygin M.E., Starostin I.A., Ovcharenko A.S. Conceptual basis for developing electric plot combine harvester with combined power-generating plant. Engineering Technologies and Systems. 2025. N2. 266-283 (In Russian). DOI: 10.15507/2658-4123.035.202502.266-283.Чаплыгин М.Е., Жалнин Э.В. Определение качества работы зерноуборочных комбайнов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2019. Т. 13. N4. С. 71-76. DOI: 10.22314/2073 7599 2019 13 4 71 76.Chaplygin M.E., Zhalnin E.V. Determining the performance quality of combine harvesters operating. Agricultural Machinery and Technologies. 2019. Vol. 13. N4. 71-76 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2019-13-4-71-76.Li W., Zhang K., Lv G. et al. An improved fuzzy logic control method for combine harvester’s cleaning system. Automatic Control and Computer Sciences. 2022. N56(4). 337-346. DOI: 10.3103/S0146411622040058.Li W., Zhang K., Lv G. et al. An improved fuzzy logic control method for combine harvester’s cleaning system. Automatic Control and Computer Sciences. 2022. N56(4). 337-346 (In English). DOI: 10.3103/S0146411622040058.Димитров В.П., Борисова Л.В., Нурутдинова И.Н., Папченко А.А. О задаче корректировки регулируемых параметров роторного зернокомбайна // Вестник аграрной науки Дона. 2024. Т. 17. N2(66). С. 4-13. DOI: 10.55618/20756704_2024_17_2_4-13.Dimitrov V.P., Borisova L.V., Nurutdinova I.N., Papchenko A.A. About the problem of updating adjustable parameters of a rotary combine harvester. Don Agrarian Science Bulletin. 2024. N17-2 (66). 4-13 (In Russian). DOI: 10.55618/20756704_2024_17_2_4-13.Ожерельев В.Н., Погонышев В.А., Погонышева Д.А. и др. Вопросы управления эксплуатацией зерноуборочной техники с использованием метода моделирования // Вестник Брянской ГСХА. 2025. N2 (108). С. 62-67. DOI: 10.21515/1990-4665-208-040.Ozherel’yev V.N., Pogonyshev V.A., Pogonysheva D.A. et al. Issues of operation management of grain harvesters using modeling method. Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. 2025. N2. 62-67 (In Russian). DOI: 10.21515/1990-4665-208-040.Смирнов И.Г., Хорт Д.О., Кутырев А.И. Интеллектуальные технологии и роботизированные машины для возделывания садовых культур // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. N4. С. 35-41. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15- 35-41.Smirnov I.G., Khort D.O., Kutyrev A.I. Intelligent technologies and robotic machines for garden crops cultivation. Agricultural Machinery and Technologies. 2021. Vol. 15. N4. 35-41 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-35-41.Goossens J., Lenaerts B., Devos S. et al. Anomaly detection on the cutter bar of a combine harvester using cyclostationary analysis. Biosystems Engineering. 2023. Vol. 226. 169-181. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2023.01.013.Goossens J., Lenaerts B., Devos S. et al. Anomaly detection on the cutter bar of a combine harvester using cyclostationary analysis. Biosystems Engineering. 2023. N226. 169-181 (In English). DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2023.01.013.Димитров В.П., Борисова Л.В., Нурутдинова И.Н. Метод определения начальных значений регулируемых параметров жатвенной части зерноуборочного комбайна // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32. N4. С. 552-566. DOI: 10.15507/2658-4123.032.202204.552-566.Dimitrov V.P., Borisova L.V., Nurutdinova I.N. Method for determining the initial values of the adjustable parameters of the combine harvester cutting unit. Engineering Technologies and Systems. 2022. Vol. N32. N4. 552-566 (In Russian). DOI: 10.15507/2658-4123.032.202204.552-566.Qin F., Zhao C., Wang Q. et al. Grain combine harvester header profiling control system development and testing. Computers and Electronics in Agriculture. 2024. Vol. 223. 109082. DOI: 10.1016/j.compag.2024.109082.Qin F., Zhao C., Wang Q. et al. Grain combine harvester header profiling control system development and testing. Computers and Electronics in Agriculture. 2024. Vol. 223. 109082 (In English). DOI: 10.1016/j.compag.2024.109082.Минин П.С., Ловчиков А.П. К обоснованию конструктивных параметров режущего аппарата бесподпорного резания для комбайновых жаток с поступательным движением режущих элементов // Вестник КрасГАУ. 2013. N8 (83). С. 161-167. EDN: RYBWAZ.Minin P.S., Lovchikov A.P. To the substantiation of the constructive parameters of the non-supporting cutting device for combine reapers with the forward motion of cutting elements. Bulletin of Krasnoyarsk State Agrarian University. 2013. N8(83). 16-167 (In Russian). EDN: RYBWAZ.Михальцов Е.М., Кем А.А., Даманский Р.В. и др. О соответствии производительности отечественных зерноуборочных комбайнов и урожайности зерновых и зернобобовых культур в России // Агроинженерия. 2023. N5 (25). С. 23-28. DOI: 10.26897/2687-1149-2023-5-23-28.Mikhaltsov E.M., Kem A.A., Damanskiy R.V., Schmidt A.N. On the compliance of the productivity of domestic combine harvesters and the yield of grain and leguminous crops in Russia. Agricultural Engineering. 2023. N5(25). 23-28 (In Russian). DOI: 10.26897/2687-1149-2023-5-23-28.Алдошин Н.В., Золотов А.А., Лылин Н.А. Совершенствование конструкции сегментно пальцевых режущих аппаратов // Вестник НГИЭИ. 2017. N6 (73). С. 46-52. EDN: YZJEGB.Aldoshin N.V., Zolotov A.A., Lylin N.A. Improving the design segment-finger cutting machines. Bulletin of NGIEI. 2017. N6(73). 46-52 (In Russian). EDN: YZJEGB.Астафьев В.Л., Ташмухамедов Р.Ф., Живулько У.В. Обоснование параметров хедеров и жаток хедеров к зерноуборочным комбайнам различных классов в режиме неполной загрузки молотилки // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15. N1. С. 34-40. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-1-34-40.Astafyev V.L., Tashmukhamedov R.F., Zhivulko U.V. Parameters substantiation of headers and reaper-headers for various classes combine harvesters in the incomplete loading mode of the thresher. Agricultural Machinery and Technologies. 2021. Vol. 15. N1. 34-40 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-1-34-40.Козлов С.И., Коцуба В.И., Кузюр В.М., Будко С.И. Повышение производительности и снижение энергоемкости привода режущего аппарата // Вестник Брянс­кой ГСХА. 2023. N3 (97). С. 34-40. DOI: 10.52691/2500-2651-2023-97-3-46-51.Kozlov S.I., Kotsuba V.I., Kuzyur V.M., Budko S.I. Performance improvement and reduction energy consumption of the cutting machine drive. Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. 2023. N3. 46-51 (In Russian). DOI: 10.52691/2500-2651-2023-97-3-46-51.Сергованцев В.Т. Аналитический подход к автоматизации сельскохозяйственных технологий на примере комбайна // Вестник МГАУ имени В.П. Горячкина. 2008. N1 (26). С. 19-22. EDN: ISVULB.Sergovantsev V.T. Analytical approach to the automation of agricultural technologies using the combine harvester as an example. Bulletin of MSAU named after V.P. Goryachkin. 2008. N1(26). 19-22 (In Russian). EDN: ISVULB.

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