При сжигании растительных отходов процесс сушки топлива переносится в топочную камеру. Сушка крупных частиц топлива с самого начала протекает в периоде падающей скорости процесса, сопровождается углублением фронта испарения внутрь материала, выделением, зажиганием летучих компонентов и коксового остатка. Выявили, что в условиях конвективного и лучистого теплообмена с дымовыми газами, находящимися при высокой температуре, частица практически сразу же прогревается до температуры кипения воды. При этом начинается процесс интенсивного испарения влаги, фронт которого с течением времени перемещается вглубь материала. Внутри частицы образуются «сухая» и «мокрая» зоны. В процессе углубления зоны испарения начинается прогрев, выделение летучих компонентов и их воспламенение в «сухой» зоне. Отметили, что для случая горения в топке крупной частицы влажного топлива радиусом более 1 мм в предлагаемой модели предусмотрены три периода сушки: до воспламенения летучих компонентов; видимого горения летучих компонентов до воспламенения кокса на поверхности; сушки, протекающей параллельно с выгоранием кокса. Каждому из этих периодов соответствует определенное положение зоны испарения, по которому можно рассчитать остаточное влагосодержание частицы и длительность сушки. Определили, что суммарное время сушки представляет собой длительность зажигания частицы. Рассчитали процессы сушки и зажигания частиц с разной начальной влажностью и при различных условиях теплоотдачи. Установили, что в крупной влажной частице растительных отходов при поступлении в топочную камеру одновременно происходят процессы сушки, выделения и воспламенения летучих компонентов, а также и горения коксового остатка. Показали, что длительность зажигания определяется временем окончания горения коксового остатка и может быть рассчитана по выражению полного высушивания частицы. В топочном блоке ТБР-2,0 сушка и зажигание влажных мягких частиц растительных остатков радиусом менее 0,25 мм происходит менее чем за 2 с, сушка с последующим зажиганием частиц радиусом 1-3 мм занимает до 30 с.

Использование альтернативных видов топлив для сушки зерна и разработка технических средств сушки, в том числе топочных устройств на растительных отходах, являются в настоящее время актуальной задачей. Отметили, что режим сушки с повышающейся температурой агента сушки считается оптимальным для семенного зерна повышенной влажности, поэтому в период прогрева топки и зерна использовано бесступенчатое повышение температуры агента сушки от начальной до конечной. Показали, что в начале топку разжигают с помощью жидкостной или газовой горелки, затем подают твердое топливо. В топочном блоке при подаче твердого топлива первичного и вторичного дутья возникают циклонно-вихревые контуры, в которых циркулируют твердые частицы. Определили, что при использовании в качестве топлива растительных отходов частицы подсушиваются и воспламеняются, начинается прогрев топки и агента сушки, который поступает в подогреватель и в сушилку. Агент сушки одновременно прогревает топку и высушивает зерно, которое циркулируют в сушилке. По достижении кондиционной влажности сушилку переводят на поток. Предложили для расчета длительности сушки использовать математические модели нагрева и охлаждения топки на основе теплового баланса и изменения энтальпии топочной камеры. При этом первую партию зерна высушивают при восходящем температурном режиме одновременно с прогревом топки. Совмещение прогрева топки с сушкой зерна позволяет на 15-20 процентов снизить затраты топлива, так как прогрев топочного блока занимает 1-1,5 часа. При сушке последней партии зерна осуществляется нисходящий режим, то есть одновременно с охлаждением топки происходит сушка зерна с понижающей температурой. Предложили длительность сушки рассчитывать по классическим выражениям, при этом температуру агента сушки принимать средней с учетом разогрева топки и теплообменника, последнюю партию зерна высушивать при нисходящем температурном режиме. Длительность процесса определяется температурой высушенного материала и режимом охлаждения топки. Установили, что при расчете расхода твердого топлива учитывают затраты тепла не только на сушку зерна, но и на прогрев топки, что является функцией теплотехнических параметров топки и сушилки.

Повышение эффективности линий электропередачи - важное условие обеспечения сельскохозяйственных объектов электрической энергией. За время развития систем передачи электрической энергии появились линии постоянного тока, линии переменного напряжения промышленной частоты и линии переменного напряжения повышенной частоты. Автор рассматривает особенности работы систем передачи электрической энергии, разработанных Всероссийским институтом электрификации сельского хозяйства, по однопроводным линиям электропередачи, работающим на повышенной частоте в диапазоне 5-20 кГц. Показано, что система позволяет передавать электрическую энергию по одному проводу с возвратом через плохо проводящие грунты на повышенной частоте. При этом отметили, что для работы однопроводной системы электропередачи требуется организовывать заземление. Установили, что отличительной особенностью работы заземления на повышенной частоте является то, что, кроме проводимости грунта, работает также диэлектрическая проницаемость его слоев. Это позволяет уменьшить размеры заземлителей или передавать электрическую энергию через плохо проводящие грунты с небольшими потерями. Приведены расчеты эффективности передачи электрической энергии. Определили, что эффективность передачи электрической энергии мощностью 10 кВт на частоте 10 кГц через сухой кремнезем может составлять 96,5 процента, в то время как на частоте 50 Гц эффективность передачи будет стремиться к нулю. Провели оценку коррозионных повреждений стальных электродов, размещенных в электролите на токах различной частоты. Приведены результаты эксперимента по влиянию повышенной частоты на цепи заземлителей. Установили, что на повышенной частоте 2,6 и 100 кГц коррозия электродов уменьшается по сравнению с частотой 50 Гц на 15-20 процентов, а по сравнению с постоянным током - в 60 раз. Это позволяет использовать в качестве заземлителей однопроводной линии электропередачи не только специальные электроды, но и сельскохозяйственные объекты.

Уборка льна состоит из ряда последовательных технологических процессов: теребления, отделения семенных коробочек от стеблей, расстила стеблей, оборачивания стеблей во время вылежки, подбора их и прессования в крупные упаковки, погрузка и транспортирование паковок. Особое место среди перечисленных выше операций, в значительной мере определяющих качество получаемой продукции, занимает отделение семенных коробочек от стеблей. Определение параметра интенсивности отрыва коробочек льна при работе очесывающего устройства мало изучено. Параметр интенсивности отрыва не показывает в явном виде его зависимость от конструктивных особенностей и режима работы очесывающего устройства. Рассмотрели эту связь на примере гребневого очесывающего аппарата, у которого зубья на гребне различные, со случайно уменьшающимся шагом от начала к концу. Существующие очесывающие аппараты не обеспечивают качественного очеса стеблей льна. Поэтому проведены теоретические и экспериментальные исследования гребневого очесывающего аппарата. Разработаны программа и методика исследований очесывающего аппарата. Рассмотрены теоретические основы интенсивности очеса гребневым очесывающим аппаратом. Определены факторы, влияющие на повреждаемость стеблей: геометрические параметры зубьев, число одновременно работающих гребней, последовательность очеса, соотношение скоростей зубьев и зажимного транспортера. К факторам, влияющим на интенсивность очеса, относятся характеристики очесываемого слоя, степень созревания льна, средневзвешенные значения эффективности одиночного воздействия. В льноуборочных комбайнах ЛК-4А и ЛКВ-4А с повышением частоты очесывающего аппарата до 2,87 об/мин и скорости зажимного транспортера от 1,54 до 1,58 м/с интенсивность снизилась до 3,02 зуб./см, а чистота очеса повысилась до 98 процентов. На основании этого следует считать интенсивность 3,02 зуб./см как минимально допустимую, и чистота очеса может быть повышена не более чем на 2 процента.

Одним из важнейших качеств, определяющих компоновку ходовой системы машины на стадии проектирования, является уплотняющее воздействие на почву. Однако отечественные нормативы этого воздействия не отвечают в полной мере требованиям современного сельского хозяйства. Обоснована необходимость анализа ходовых систем тяговых и транспортных машин, а также рекомендаций по выбору параметров для вновь создаваемой или модернизируемой техники. Разработана база данных гусеничных сельскохозяйственных тракторов с учетом параметров: тягового класса, эксплуатационного веса, номинальной мощности двигателя, среднего давления на почву, площади контактной поверхности опорной ветви гусеницы. Машины были разделены на группы по странам-производителям: Европа/Северная Америка и РФ/СНГ. Построены основные графические зависимости для каждой из групп машин, а также сформированы соответствующие аналитические зависимости в интервалах с наибольшей концентрацией машин. Отметили, что с целью упрощения процедуры получения параметров уплотняющего воздействия тракторов на почву целесообразно использовать программный инструмент - искусственная нейронная сеть (или персептрон). Установили, что для решения этой задачи необходимо применить многослойный персептрон (MLP) - нейтронная сеть прямого распространения сигналов (без обратной связи). Осуществить анализ параметров ходовых систем с учетом их уплотняющих воздействий на почву и рекомендовать выбор этих параметров для вновь создаваемых машин. Разработан программный код искусственной нейронной сети. На основе сформированной базы тракторов создана и протестирована искусственная нейронная сеть. Накопленная погрешность не превышает 5 процентов, что говорит о достоверности полученных в ходе расчета искусственной нейронной сети результатов и надежности инструмента. Показали, что, оперируя исходной информацией из массива заложенных в базу данных, можно определить недостающие данные с помощью разработанной искусственной нейронной сети.

Пропашные культиваторы имеют ряд недостатков: конструкция усложнена за счет применения на каждой секции 4-звенной (параллелограммной) подвески рабочих органов; в качестве копирующего средства используют колеса, которые находятся на расстоянии от рабочих органов, в другой вертикальной плоскости, и негативно влияют на вариабельность глубины обработки; рабочие органы - стрельчатые лапы с углом крошения до 16 градусов. Показали, что в процессе работы части стойки и лапы, движущиеся в почве, поднимают ее и отбрасывают в стороны, создавая неровную поверхность: образуются бороздки, выносится влажная почва. Отметили, что процессы усугубляются при увеличении скорости рабочего движения культиватора. Предложили ресурсосберегающий пропашной культиватор с радиальной подвеской рабочих органов. В качестве грядиля использована плоская пластинчатая пружина. Это упрощает конструкцию, исключает горизонтальные колебания рабочих органов, обеспечивает постоянное прижатие их в процессе работы. Разработали рабочий орган в виде закрепленного на стойке плоского стрельчатого лемеха со спиралью. Ширина захвата лемеха - 420 мм, толщина - 4 (5) мм. Спираль диаметром 50 мм изготовлена из углеродистой пружинной проволоки диаметром 2-3 мм. На каждой секции установлена одна лапа, вместо трех-пяти, что существенно снижает материалоемкость. Лемех со спиралью образуют отбрасывающе-рыхлительный элемент, создающий мелкокомковатый верхний слой почвы. Отметили, что лемех выполняет копирующие функции, поэтому дополнительные копирующие колеса не требуются. Испытания показали, что новый рабочий орган культиватора позволяет качественно работать при скорости до 14-18 км/ч.

При обработке почвы режущими деталями сельхозмашин можно выделить три основных типа стружки: сдвиг, отрыв и сливная стружка. Сдвиг наиболее четко выражен на песчаных почвах, отрыв - на глинистых и суглинистых, сливная стружка - на почвах повышенной влажности с высоким содержанием глинистых частиц. В полевых условиях исследовать закономерности изнашивания почворежущих лезвий сложно из-за неоднородности физико-механических свойств почвы и изменяющихся климатических условий. При лабораторном моделировании почвенных условий можно проводить эксперименты вне зависимости от погоды и времени года. Для разработки искусственной почвы и моделирования износа лезвий рассмотрели условия построения модели исходя из механики абразивного изнашивания. Выделили основные факторы, определяющие характер и интенсивность изнашивания почворежущего лезвия. Отметили, что изнашивающая способность абразивных частиц определяется радиусом закругления их острых выступов, зависящего от размера частицы. Показали, что твердость почвы влияет на износ режущих деталей и характеризует проникновение в нее режущих элементов, а степень закрепленности абразивных частиц определяет тип стружки. Представили почву как абразивную среду с частицами, находящимися в состоянии нежесткого закрепления и имеющими возможность перемещаться относительно друг друга или поворачиваться вокруг своей оси под действием нормальных и касательных напряжений. Подтвердили положение о зависимости типа стружки при разрушении почвенного пласта от соотношения нормальных и касательных напряжений, характеризующих степень закрепленности твердых частиц. Провели исследования физико-механических свойств искусственной почвы на основе кварцевого песка и парафина. Для изменения ее свойств в состав искусственной почвы вводили вазелин, уменьшающий твердость и степень закрепленности твердых частиц, или церезин, увеличивающий эти показатели. Механический состав изменяли введением пылевидного цемента и заменой фракций абразивных частиц. Изготовили блоки искусственной почвы, расплавляя парафин при температуре 85-90 градусов Цельсия и засыпая в него твердую фазу. Провели исследования, позволившие выбрать варианты искусственной почвы для изучения основных закономерностей изнашивания почворежущих элементов.

Применение современных технологий и инновационных технических средств при возделывании зерновых культур, льна-долгунца, клевера и рапса подчеркивает актуальность проведения многофакторного полевого опыта. Запланированный многолетний полевой опыт определения зависимости урожайности возделываемых сельхозкультур от установленных факторов позволит обосновать основные технологические приемы и подтвердить оптимальные параметры и режимы работы инновационных рабочих органов для выполнения обработки почвы, посева сельскохозяйственных культур и последующей их защиты. По результатам планирования полевого опыта ширина и длина учетной делянки составили 3 и 20 м соответственно. При рендомизированном размещении на возделывание одной сельскохозяйственной культуры понадобилась 81 учетная делянка. Общий размер опытного поля при исследовании трех факторов с тремя уровнями варьирования составил 110 м в ширину и 215 м в длину. Перед началом проведения полевого опыта фиксировали исходное состояние почвенного профиля, агрономические и биологические характеристики почвы. После проведения каждой серии экспериментальных исследований отмечали изменение свойств почвы, а также вегетацию возделываемых сельскохозяйственных культур. Основным откликом проведения полевого опыта служит урожайность. На основании полученных результатов проведения многофакторного полевого опыта планируется освоить вновь возделываемые сельскохозяйственные угодья на площади более 27 га, повысить урожайность сельхозкультур на 17-19 процентов вследствие накопленного почвенного плодородия и внедрения инновационных технологических и технических средств возделывания. Разработанные рекомендации будут реализованы в сельхозпредприятиях Тверской области и на других ближайших регионов Нечерноземной зоны.