vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2026-20-1-52-57BOVNBWvimjour-740Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTОбоснование целесообразности и параметров противоэрозионного элемента рабочего органа глубокорыхлителяJustification of the Expediency and Parameters of the Anti-Erosion Element in the Working Tool of the Deep Soil LoosenerПархоменкоГ. Г.ParkhomenkoG. G.

Галина Геннадьевна Пархоменко, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

г. Зерноград

Galina G. Parkhomenko, Ph.D.(Eng.), leading researcher

Zernograd

parkhomenko.galya@yandex.ruКамбуловС. И.KambulovS. I.

Сергей Иванович Камбулов, доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник

г. Зерноград

г. Ростов-на-Дону

Sergey I. Kambulov, Dr.Sc.(Eng.), associate professor, chief researcher

Zernograd

Rostov-on-Don

kambulov.s@mail.ruБужинскийН. В.BuzhinskyN. V.

Никита Владимирович Бужинский, аспирант

г. Зерноград

Nikita V. Buzhinsky, postgraduate student

Zernograd

27091999n@mail.ruАграрный научный центр «Донской»РоссияAgricultural Research Center "Donskoy"Russian FederationАграрный научный центр «Донской»; Донской государственный технический университетРоссияAgricultural Research Center "Donskoy"; Don State Technical UniversityRussian Federation2026190320262015257Copyright © Пархоменко Г.Г., Камбулов С.И., Бужинский Н.В., 20262026Пархоменко Г.Г., Камбулов С.И., Бужинский Н.В.Parkhomenko G.G., Kambulov S.I., Buzhinsky N.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/740

Отметили, что при разработке нового рабочего органа параметры и режимы его функционирования необходимо определять комплексно с использованием согласованных между собой зависимостей. Должны быть учтены не только форма рабочего органа, но и физико-механические свойства почвенной среды, которые не однородны, устойчивый ход работы, а также выполнены требуемые качественные и энергетические показатели технологического процесса. (Цель исследования) Разработка противоэрозионного глубокорыхлителя, извлекающего комки на поверхность почвы. (Материалы и методы) Рабочий орган нового типа предназначен для основной обработки почвы и глубокого (свыше 25 сантиметров) рыхления без оборота пласта с образованием кротовин при противоэрозионной обработке почвы. Представлена схема взаимодействия рабочего органа с почвой. (Результаты и обсуждение) Научную новизну исследований представляют зависимости взаимосвязи параметров и режимов функционирования нового рабочего органа в процессе взаимодействия с объектом. С использованием этих зависимостей разработана методика инженерного расчета рабочего органа в виде усиленных прутков при взаимодействии с поверхностями. Обоснованы способ движения пласта почвы и варианты его разрушения при взаимодействии с вторичными плоскостями разрушения, которые возникают в процессе подъема почвы. (Выводы) Установлены параметры и режимы функционирования нового рабочего органа глубокорыхлителя: проходной размер между прутками в начале процесса схода пласта должен быть не более 50 миллиметров. Для оптимальной траектории комка почвы форма прутка должна соответствовать уравнению брахистохроны первого порядка (циклоиды), длина прутка рабочего органа глубокорыхлителя составляет от 0 до 0,4 метра.

The development of a new working tool for deep soil loosening requires a comprehensive approach to determining its design parameters and operating modes, based on interrelated and harmonized dependencies. The design process must account not only for the geometry of the tool itself but also for the heterogeneous physical and mechanical properties of the soil environment. It is also essential to ensure stable operation and achieve the required quality of work and energy efficiency of the technological process. (Research purpose) The aim of this study is to develop an anti-erosion deep soil loosener capable of bringing soil clods to the surface. (Materials and methods) The newly designed working tool is designed for primary tillage and deep loosening of soil to depths exceeding 25 centimeters, without inverting the soil layer. During anti-erosion treatment, it simultaneously forms molelike channels. A schematic diagram is presented to illustrate the interaction between the working tool and the soil. (Results and discussion) The scientific novelty of the study lies in establishing dependencies that describe the relationship between the tool’s design parameters and its operating modes during its interaction with the soil. These dependencies form the basis for developing an engineering method for calculating the tool, which is implemented in the form of reinforced bars that interact with the soil surface. The study also substantiates the mechanism of soil layer displacement and identifies the potential disruption modes, including the formation of secondary fracture planes that occur during the upward movement of the soil layer. (Conclusions) The parameters and operating modes of the working tool of the new deep soil loosener have been determined. To initiate effective soil descent, the clearance between the bars should not exceed 50 millimeters. For optimal soil clod trajectory, the shape of the bars should follow a first-order brachistochrone curve (a cycloid). The bar length of the working tool ranges from 0 to 0.4 meters, depending on soil conditions and operational requirements.

обработка почвырабочий органкультиваторпроцесс работыэнергетические показателистатистикамодернизацияsoil cultivationworking toolcultivatorworking processenergy performancestatisticsmodernizationReferencesЛискин И.В., Лобачевский Я.П., Миронов Д.А. и др. Результаты лабораторных исследований почворежущих рабочих органов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N4. С. 41-47. DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-4-41-47.Liskin I.V., Lobachevsky Ya.P., Mironov D.A. et al. Laboratory study results of soil-cutting operating elements. Agricultural Machinery and Technologies. 2018. N12(4). 41-47 (In Russian). DOI: 10.22314/2073-7599-2018-12-4-41-47.Кадамов А., Икромов И.И. Интенсивность проявления ветровой эрозии в верховьях Ишкашимского района ГБАО // Земледелец. 2014. N4. С. 91-94. EDN: TLINPD.Kadamov A., Ikromov I.I. Intensity of wind erosion in the upper reaches of the Ishkashim district of GBAO. Zemle­delets. 2014. N4. 91-94 (In Russian). EDN: TLINPD.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: 10.22314/207375992017.2.3741.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.Наумова Н.С. Деградационные процессы на почвах сельскохозяйственного назначения // Молодежь и наука. 2020. N7. С. 20. EDN: IFNWDU.Naumova N.S. Degradation processes on agricultural soils. Youth and Science. 2020. N7. 20 (In Russian). EDN: IFNWDU.Оказова З.П., Березов Т.А. Об эрозионных процессах на территории Республики Северная-Осетия Алания // Известия Чеченского государственного педагогического университета. Серия 2. Естественные и технические науки. 2019. Т. 18. N2(21). С. 29-32. EDN: IKTFEX.Okazova Z.P., Berezov T.A. On erosion processes in the territory of the Republic of North Osetia-Alanya. Bulletin of Chechen State Pedagogical University. 2019. Vol. 18. N2(21). 29-32 (In Russian). EDN: IKTFEX.Лобачевский Я.П., Ценч Ю.С., Бейлис В.М. Создание и развитие систем машин и технологий для комплексной механизации технологических процессов в растениеводстве // История науки и техники. 2019. N12. С. 46-55. DOI: 10.25791/intstg.12.2019.1081.Lobachevskiy Ya.P., Tsench Yu.S., Beylis V.M. Creation and development of systems for machines and technologies for the complex mechanization of technological processes in crop production. History of Science and Engineering. 2019. N12. 46-55 (In Russian). DOI: 10.25791/intstg.12.2019.1081.Стифеев А.И., Никитина О.В., Лазарев В.И., Зиновь­ев Р.А. Экология пахотных земель Центрального Черноземья в условиях антропогенного воздействия // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. N5. С. 37-45. EDN: RXOGWU.Stifeev A.I., Nikitina O.V., Lazarev V.I., Zinoviev R.A. Ecology of agricultural lands of the Central Black Earth under conditions of anthropogenic exposure. Vestnik of Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanov. 2020. N5. 37-45 (In Russian). EDN: RXOGWU.Шекихачева Л.З. Методические подходы к оценке экологического состояния почв // Известия Кабардино-­Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова. 2022. N1(35). С. 23-34. DOI: 10.55196/2411-3492-2022-1-35-23-34.Shekikhacheva L.Z. Methodological approaches to the assessment of the ecological state of the soil. Izvestiya of Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov. 2022. N1(35). 23–34 (In Russian). DOI: 10.55196/2411-3492-2022-1-35-23-34.Алахвердиев Ф.Д., Набиев О.С. Исследование механизмов дефляции в Северо-Западном Прикаспии индикационными методами для целей охраны и оптимизации почвенных ресурсов // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2017. Т. 11. N3. С. 9095. EDN: YQXQAX.Alahverdiev F.D., Nabiev O.S. Analysis of deflation mechanisms in the North-Western Caspian Sea region by means of indicating methods of protection and optimization soil resources. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2017. Vol. 11. N3. 90-95 (In Russian). EDN: YQXQAX.Borrelli P., Robinson D.A., Fleischer L.R. et al. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion. Nature Communications. 2013. Vol. 8. DOI: 10.1038/s41467-017-02142-7.Borrelli P., Robinson D.A., Fleischer L.R. et al. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion. Nature Communications. 2013. Vol. 8 (In English). DOI: 10.1038/s41467-017-02142-7.Amundson R., Berhe A.A., Hopmans J.W. et al. Soil and human security in the 21st century. Soil Science. 2015. Vol. 348. DOI: 10.1126/science.1261071.Amundson R., Berhe A.A., Hopmans J.W. et al. Soil and human security in the 21st century. Soil Science. 2015. Vol. 348 (In English). DOI: 10.1126/science.1261071.Boardman J. Soil erosion science: Reflections on the limi­tations of current approaches. Catena. 2006. Vol. 68. 7386. DOI: 10.1016/j.catena.2006.03.007.Boardman J. Soil erosion science: Reflections on the limitations of current approaches. Catena. 2006. Vol. 68. 7386 (In English). DOI: 10.1016/j.catena.2006.03.007.Keesstra S.D., Bouma J., Wallinga J. et al. The significance of soils and soil science towards realization of the United Nations Sustainable Development Goals. Soil. 2016. Vol. 2. 111-128. DOI: 10.5194/soil-2-111-2016.Keesstra S.D., Bouma J., Wallinga J. et al. The significance of soils and soil science towards realization of the United Nations Sustainable Development Goals. Soil. 2016. Vol. 2. 111-128 (In English). DOI: 10.5194/soil-2-111-2016.Montanarella L., Jon Pennock D., McKenzie N. et al. World's soils are under threat. Soil. 2016. Vol. 2. 79-82. DOI: 10.5194/soil-2-79-2016.Montanarella L., Jon Pennock D., McKenzie N. et al. World's soils are under threat. Soil. 2016. Vol. 2. 79-82 (In English). DOI: 10.5194/soil-2-79-2016.Lugato E., Paustian K., Panagos P. et al. Quantifying the erosion effect on current carbon budget of European agricultural soils at high spatial resolution. Global Change Biology. 2016. Vol. 22. 1976-1984. DOI: 10.1111/gcb.13198.Lugato E., Paustian K., Panagos P. et al. Quantifying the erosion effect on current carbon budget of European agricultural soils at high spatial resolution. Global Change Biology. 2016. Vol. 22. 1976-1984 (In English). DOI: 10.1111/gcb.13198.Panagos P., Borrelli P., Poesen J. et al. The new assessment of soil loss by water erosion in Europe. Environmental Science & Policy. 2015. Vol. 54. 438-447. DOI: 10.1016/j.envsci.2015.08.012.Panagos P., Borrelli P., Poesen J. et al. The new assessment of soil loss by water erosion in Europe. Environmental Science & Policy. 2015. Vol. 54. 438-447 (In English). DOI: 10.1016/j.envsci.2015.08.012.Borrelli P., Paustian K., Panagos P. et al. Effect of good agricultural and environmental conditions on erosion and soil organic carbon balance: a national case study. Land Use Policy. 2016. Vol. 50. 408-421. DOI: 10.1016/j.landusepol.2015.09.033.Borrelli P., Paustian K., Panagos P. et al. Effect of good agricultural and environmental conditions on erosion and soil organic carbon balance: a national case study. Land Use Policy. 2016. Vol. 50. 408-421 (In English). DOI: 10.1016/j.landusepol.2015.09.033.Panagos P., Imeson A., Meusburger K. et al. Soil conservation in Europe: wish or reality? Land Degradation & Development. 2016. Vol. 27. 1547-1551. DOI: 10.1002/ldr.2538.Panagos P., Imeson A., Meusburger K. et al. Soil conservation in Europe: wish or reality? Land Degradation & Development. 2016. Vol. 27. 1547-1551 (In English). DOI: 10.1002/ldr.2538.Пархоменко С.Г., Пархоменко Г.Г. Моделирование следящих систем почвообрабатывающих агрегатов // Тракторы и сельхозмашины. 2017. N1. С. 22-31. DOI: 10.17816/0321-4443-66258.Parkhomenko S.G., Parkhomenko G.G. Simulation of automatic control systems of tillage units. Tractors and Agricultural Machinery. 2017. N1. 22-31 (In Russian). DOI: 10.17816/0321-4443-66258.Мазитов Н.К., Лобачевский Я.П., Дмитриев С.Ю. и др. Модернизированная технология и техника для обработки почвы и посева в экстремальных условиях // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2014. N6. С. 63-67. EDN: SXGEKD.Mazitov N.K., Lobachevsky Ya.P., Dmitriev S.Yu. et al. Upgraded technology and equipment for processing soil and crop in extreme conditions. Russian Agricultural Sciences. 2014. N6. 63-67 (In Russian). EDN: SXGEKD.Дорохов А.С., Сибирев А.В., Аксенов А.Г., Мосяков М.А. Аналитическое обоснование системы автоматического контроля глубины обработки почвы // Агроинженерия. 2021. N3(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. Agricultural Engineering. 2021. N3 (103). 19-23. (In Russian). DOI: 10.26897/2687-1149-2021-3-19-23.

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