Выяснили, что затраты в структуре себестоимости ремонта машин зависят не только от расходов на запасные части и материалы, но и от точности оценки технического состояния детали.

Цель исследования Изучить возможности технологии 3D­сканирования, повысить точность измерения изношенных деталей при проведении дефектовки, определить рациональный способ их восстановления. (Материалы и методы) Осуществили входной контроль с помощью портативного ручного 3D­сканера Artec Eva Lite с программным обеспечением Artec Studio при дефектовке изношенного коленчатого вала двигателя ЗМЗ­409. Использовали программный продукт Geomagic Control X, позволяющий провести трехмерный анализ детали и получить высокоточные измерения, определить износ взаимно трущихся поверхностей, наличие микротрещин, повреждений внутренних полостей и впадин в деталях сложной формы. Опираясь на известную технологию и справочные рекомендации, составили схему маршрута технологии восстановления коленчатого вала.

Результаты и обсуждение Сравнили результаты измерений, полученных с использованием метрологических приборов, и отчетов в программе Geomagic Control X. Выявили значительную разницу, особенно в количестве цифровых данных. Определили, что точность измерений с помощью приборов оказалась ниже. Восстановили изношенные шатунные и коренные шейки коленчатого вала двигателя ЗМЗ­409 электроконтактной приваркой присадочных материалов по рекомендуемым режимам нанесения.

Выводы Выявили возможность использования 3D­сканирования в технологическом процессе ремонта и восстановления. Доказали, что этот метод позволяет повысить эффективность дефектовки, сократить ее продолжительность в 6 раз, снизить уровень субъективности оценки технического состояния детали и уменьшить трудоемкость процесса на 30 процентов. Подтвердили высокую точность измерений (до 0,03 миллиметра), благодаря которой можно снизить прямые затраты на присадочные материалы на 20 процентов. Предложили на основе результатов 3D­сканирования формировать базы данных в виде цифровых архивов деталей по группам и маркам для последующего оперативного использования в работе.

Повышению урожайности в условиях засушливой степи Северного Казахстана препятствует отсутствие влаги. Из­-за ее недостатка в почве в начальный период вегетации зачастую получают недружные и изреженные всходы. Основной источник влаги в почве в этот период – зимние осадки. Для их накопления хозяйства Северного Казахстана применяют различные способы: оставление высокой стерни; посев кулис на чистых парах; гербицидный пар; механическое снегозадержание; очес сельскохозяйственных культур в уборочный период, формирование стерневых кулис. Предпочтение отдают формированию стерневых кулис двумя способами.

Цель исследования Оценить эффективность способов формирования стерневых кулис.

Материалы и методы Применяли агротехническую и эксплуатационно­технологическую оценку разных способов формирования стерневых кулис с последующим выбором наиболее предпочтительного варианта.

Результаты и обсуждение Установили, что  в снежные зимы способы формирования стерневых кулис чередующими проходами хедера и очесывающей жатки, и применением хедера с очесывающим адаптером показали равнозначные результаты. В малоснежные зимы второй вариант обеспечил наибольшее накопление снега.

Выводы Подтвердили экспериментально, что применение хедера с очесывающим адаптером снижает затраты труда на 17,8 процента, а совокупные затраты – на 23,8 процента по сравнению со способом формирования стерневых кулис сочетанием проходов хедера и очесывающей жатки. Установили, что формирование стерневых кулис с межкулисным расстоянием 5­9 метров в сочетании со щелеванием на глубину до 35 сантиметров обеспечивает наибольшую прибавку урожая в снежные зимы по сравнению с известными способами накопления влаги.

Влияние информационных технологий на развитие экономики настолько велико, что его часто именуют четвертой промышленной революцией. В рамках Европейской ассоциации сельскохозяйственного машиностроения разработали аналогичное понятие – сельское хозяйство 4.0, что означает переход от точного сельского хозяйства к цифровому.

Цель исследования Разработать общие рекомендации по цифровизации сельского хозяйства в России.

Материалы и методы Использовали нормативный подход: сопоставление исследуемой сущности цифрового сельского хозяйства и текущего положения дел в отрасли.

Результаты и обсуждение Установили, что цифровое сельское хозяйство (сельское хозяйство 4.0 и 5.0) базируется на развитых механизированных технологиях (сельское хозяйство 2.0), технологиях точного сельского хозяйства (сельское хозяйство 3.0) с использованием таких цифровых технологий и технических средств, как интернет вещей, искусственный интеллект, роботы. Уточнили, что прогресс внедрения цифрового сельского хозяйства зависит от успешности функционирования всех трех уровней системы. Заключили, что недостаточное количество сельхозтехники свидетельствует о слабом развитии механизированных технологий; замедленное внедрение точного сельского хозяйства означает отсутствие опыта работы с данными технологиями в большинстве сельхозпредприятий. Дефицит ведущих российских компаний в сфере IT (аналогичных Amazon, Apple, Google, IBM, Intel, Microsoft и другим) ослабляет потенциальные возможности прорыва нашей страны в создании и развитии интернета вещей, искусственного интеллекта, роботов.

Выводы Выявили необходимость формирования научных подходов цифровизации технологических операций возделывания сельскохозяйственных культур. Представили классификацию технологий точного сельского хозяйства. Подчеркнули, что цифровизацию аграрного производства необходимо проводить на фоне роста механизации (энергонасыщенности); для внедрения технологий точного и цифрового сельского хозяйства следует организовать финансируемые государством центры обучения фермеров применению данных технологий. Требуется разработать меры по усилению развития сферы IT, сформировать интегральный подход к проблеме цифровизации.

Предпосевная обработка семян в магнитном поле позволяет увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, повысить качество продукции и уменьшить заболеваемость растений.

Цель исследования Установить механизм действия магнитного поля на семена, определить наиболее эффективный режим предпосевной обработки семян зернобобовых культур в магнитном поле и конструктивные параметры оборудования.

Материалы и методы Определили, что под действием магнитного поля возрастает скорость химических и биохимических реакций в клетках растений, усиливается транспорт ионов и молекул через клеточную мембрану и повышается ее проницаемость, вследствие чего улучшаются посевные качества семян и увеличивается урожайность. Провели экспериментальные исследования семян гороха сорта Адагумский и фасоли сорта Грибовский, используя метод планирования эксперимента. В качестве факторов выбрали магнитную индукцию и скорость движения семян в магнитном поле.

Результаты и обсуждение Показали, что при повышении магнитной индукции от 0 до 0,065 теслы энергия прорастания, всхожесть семян, биометрические показатели, урожайность гороха и фасоли сначала возрастают, а затем снижается. Выявили, что использование четырехкратного перемагничивания усиливает эффект магнитной обработки семян. Скорость движения семян влияет значительно меньше, чем магнитная индукция. Определили наиболее эффективный режим обработки при энергетической дозе обработки семян гороха – 1,90, фасоли – 1,86 джоуль-секунды на килограмм при полюсном делении 0,23 метра. Создали установку для предпосевной обработки семян в магнитном поле, которая состоит из четырех пар магнитов, установленных параллельно над и под лентой транспортера с переменной полярностью.

Выводы Установили наиболее эффективный режим предпосевной обработки семян зернобобовых культур в магнитном поле: магнитная индукция 0,065 теслы при четырехкратном перемагничивании и скорость движения транспортера 0,4 метра в секунду обеспечивают повышение урожайности гороха на 42 процента, фасоли – на 23 процента.

По мере увеличения мощности высококлиренсного трактора с колесной формулой 3К2 (TTZ-811) и повышения массы агрегируемых с ним машин возросло давление его ходовых элементов на почву. Предложили заменить его на трактор с колесной формулой 4К2 с регулируемым клиренсом (TTZ-1033), имеющий ряд преимуществ.

Цель исследования Изучить влияние колесной формулы, скорости движения и давления воздуха в шине на давление переднего колеса трактора на почву.

Материалы и методы Аналитически установили зависимость площади пятна контакта шины колеса с почвой от параметров его шины и от внутреннего давления воздуха в ней. Для замеров использовали силоизмерительные датчики типа TAS607 со специально изготовленными насадками.

Результаты и обсуждение Установили, что при схожих условиях среднее давление в слое 10-50 сантиметров по ширине шины переднего колеса на почву у TTZ-811 на 19,0-27,6 килопаскаля больше по сравнению с TTZ-1033. Выявили, что с увеличением давления воздуха в шине с 1,2 до 2,2 мегапаскаля среднее давление переднего колеса на почву в посевном слое (0-10 сантиметров) у трактора TTZ-1033 возрастает с 61,9 до 70,8 килопаскаля, а у трактора TTZ-811 – с 63,5 до 79,3 килопаспаля. Установили, что на глубине 10 сантиметров давление переднего колеса трактора TTZ-1033 составило в среднем 84,9-108,2 килопаскаля, а на глубине 50 сантиметров – всего 12,2-12,8. В этих же условиях среднее давление переднего колеса трактора TTZ-811 снижается с 78,0-113,3 до 15,3-52,8 килопаскаля.

Выводы Определили, что уплотнение почвы передними колесами трактора можно снизить путем замены трактора с колесной формулой 3К2 на трактор с колесной формулой 4К2, а также вследствие увеличения скорости движения трактора.

Развитие животноводства в засушливой зоне юга Средней Сибири предопределяет необходимость интенсивного развития кормопроизводства, особенно производства грубых и сочных кормов. Орошаемое земледелие – один из важнейших факторов стабилизации и гарантированного производства продукции растениеводства.

Цель исследования Подтвердить оценку параметров технологии поверхностного полива по широким длинным полосам с устройством безуклонных ложбин и нового технического ее обеспечения в аридных условиях юга Средней Сибири.

Материалы и методы Определили технические параметры основных элементов временной поливной сети (безуклонной ложбины, водоудерживающего валика) при формировании участков поверхностного полива по результатам хронометражных измерений. Обеспечили технологический процесс формирования поливных участков с заданными техническими параметрами согласно эксплуатационно-технологической оценке испытания машинной технологии. Оценили результаты испытаний с помощью переносной информационно-измерительной системы ИП238МР для определения тяговых показателей машины по стандартам Ассоциации испытателей сельскохозяйственной техники и технологий СТО АИСТ 1.3-2007.

Результаты и обсуждение Предложили технологию поверхностного полива по широким длинным полосам с устройством безуклонных ложбин. Рекомендовали ее для орошения зерновых, кормовых культур, естественных сенокосов и пастбищ. Разработали комплекс технических средств для строительства и эксплуатации систем поверхностного полива по широким длинным полосам с устройством безуклонных ложбин; орудия агрегатируются с трактором марки МТЗ класса тяги 1,4 тонны. Технология поверхностного полива и комплекс машин прошли государственные испытания на Сибирской государственной зональной машиноиспытательной станции и рекомендованы для включения в базовую агротехнологию.

Выводы Выявили, что комплексное применение новых машин Л-1.5, В-3.0 и ВП-4.0 при строительстве и эксплуатации оросительных систем позволяет сократить эксплуатационные затраты и сроки строительства поливных участков в 1,8 раза, повысить урожайность зеленой массы овса на 17,2 процента при снижении себестоимости возделывания на 10,1 процента. Производство зерна можно увеличить в 1,9 раза.

При уборке льна-долгунца его стебли контактируют с рабочими органами льноуборочных машин. Выявили, что многообразие материалов для изготовления рабочих органов вызвало необходимость рассчитать коэффициенты трения при взаимодействии стеблей с этими материалами, так как сделать это опытным путем не всегда представляется возможным. Подтвердили возможность вычисления коэффициентов трения в комлевой, средней и верхушечной частях стебля.

Цель исследования Рассчитать коэффициенты трения стеблей льна-долгунца по заданным характеристикам микрогеометрии их поверхности.

Материалы и методы Исследования проводили на стандартном приборе профилограф-профилометр завода «Калибр», модель 201. В качестве исследуемого материала использовали лен-долгунец сорта Могилевский 2 в фазе бурой спелости, (влажность – 43,79 процента, общая длина стеблей – 78,9 сантиметра, урожайность льносоломы – 3,575 тонны с гектара). Растения льна-долгунца вытеребливали вручную на опытном поле в период уборки. В ходе подготовки опытных образцов стебель льна делили на три части – комлевую, среднюю и верхушечную. Каждую из частей стебля разделяли на две половины вдоль оси, затем одну из половин разворачивали и наклеивали на твердое основание (стальную пластину). Профилограммы частей стеблей льна обрабатывали по известным методикам.

Результаты и обсуждение Получили коэффициенты трения стеблей разной влажности при их перемещении по стальной поверхности. Установили, что расчетные значения коэффициентов трения несколько превышают показатели, полученные в результате опыта.

Выводы Установили, что с повышением влажности стеблей льна возрастает молекулярная составляющая коэффициента трения. Определили, что при влажности стеблей 20-45 процентов коэффициент трения колеблется в пределах от 0,38 до 0,98 процента.

Горизонтально-конвейерные рабочие органы граблей применяют для увеличения производительности, снижения металлоемкости и улучшения качества сгребания. Такой тип рабочего органа перспективен для использования в конструкциях сеноуборочных машин (грабель, сдваивателей валков) и в подбирающих устройствах пресс-подборщиков. Провели исследования существующих конструкций граблин и с помощью 3D-модели спроектировали рабочий орган горизонтально-конвейерного типа для сгребания скошенной травы.

Цель исследования Изучить конструкции граблей и получить данные по проектированию рабочего органа горизонтально-конвейерного типа для сгребания подвяленной травяной массы.

Материалы и методы Применили аналитический метод с использованием компьютерного 3D-моделирования. Задачи анализа прочности решали методом конечных элементов. Провели расчет граблины на прочность и долговечность. Разработали деталь в системе автоматизированного проектирования Solid Works с помощью стандартных программ конечных элементов.

Результаты и обсуждение Изучили основной элемент исходной конструкции – рабочий орган в виде бесконечного узкого клинового ремня, на кронштейнах которого закреплены граблины с пружинным основанием. Разработали и предложили специальное устройство для предотвращения сброса ремня. Проанализировали конструкцию и выявили ряд ее существенных недостатков. В ходе расчетов установили, что вблизи мест закрепления возникают максимальные напряжения, равные приблизительно 545 мегапаскалей. Максимальная упругая деформация граблины составляет 2,1 миллиметра. Предложили схему закрепления граблины на широком ремне, которая позволяет исключить применение устройства, предотвращающего сброс ремня при столкновении граблины с препятствием. Тем самым значительно упростили конструкцию сгребающего органа. Рассчитали, что вес граблины снизился на 0,6 килограмма, а общий вес рабочего органа – на 14,4 килограмма.

Выводы Получили данные, на основе которых доказали, что предлагаемая разработка позволит снизить вес, энергоемкость и себестоимость производства машины.