Формирование парка тракторов и его перспективное развитие осуществляются на основе реализации и совершенствования научно обоснованного типажа, построенного по тяговому классификационному признаку, который соответствует требованиям сельхозпроизводства при выполнении двух основных условий: полное обеспечение потребности в различных типоразмерах тракторов применительно условиям соответствующих зон России и постоянное воспроизводство и развитие тракторного парка, как по количеству работоспособной техники, так и по его структуре. Разработанный типаж охватывает практически весь диапазон организационно-хозяйственных и климатических условий, а также весь спектр форм организаций, использующих технику, начиная от индивидуальных потребителей, мелких и крупных арендных и подрядных коллективов и кончая крупными хозяйствами и их объединениями. Для изучения закономерностей развития тракторного парка информацию Росстат об устойчивой тенденции сокращения парка дополнили путем аналитического обобщения данных о годовых помарочных закупках на российском рынке сельскохозяйственных тракторов. Показали, что разработанная база данных отражает долю тракторов в парке СХО, используемых сверх срока амортизации, а также минимально необходимое количество введения новых машин для формирования объема тракторов предельного возраста и общего количества тракторов, необходимого для минимизации совокупности затрат. Установили, что наглядно оценить сложившуюся количественно-возрастную структуру парка тракторов и прогнозировать ее развитие на перспективу возможно при помощи разработанной базы данных, представляющей собой совокупность годовых помарочных закупочных линеек тракторов.

Сельскохозяйственные машинно-тракторные агрегаты работают в условиях переменных нагрузок, обусловленных многочисленными возмущающими воздействиями, имеющими случайный характер. В связи с этим необходима оптимизация режимов работы агрегата при стохастическом характере возмущений. Решаемые с помощью электроники задачи управления сельскохозяйственным агрегатом (СА) подразумевают наличие универсальной системы получения и использования отображения информации. Показали, что при автоматизации управления процессами, протекающими при работе СА, решаются следующие задачи: регулирование положения рабочих органов навесных и прицепных машин, норм и равномерности внесения сельскохозяйственных материалов в почву по ширине захвата и глубине в зависимости от скорости движения; автоматизация силовой трансмиссии СА; регулирование загрузки двигателя; контроль технологических, энергетических и эксплуатационных параметров, в том числе автоматизации вождения МТА. Синтезировали современную систему контроля управления СА. В структуре контроля и управления СА выделили несколько программных уровней. Показали, что на первом уровне осуществляется непосредственное управление агрегатом по реально измеряемым параметрам. Второй уровень объединяет операции контроля управляемых систем. К третьему уровню относятся процедуры оптимизации. Отметили, что одним из важных параметров, связанных с работой агрегата, является вождение. Установили, что при движении мобильного агрегата на него влияют случайные возмущающие воздействия основных (с периодом 100-200 м, амплитудой 5 м) и фазовых колебаний (периодом 17-30 м и амплитудой - 0,1 м), возникающих в результате изменения удельного сопротивления почвы, ширины захвата и глубины отработки. Доказали, что при создании систем автоматического управления необходимо учитывать случайный характер и эргономичность воздействий.

Рассмотрели процесс функционирования гидродинамического смесителя, осуществляющего смешивание потоков биодизельного топлива из ятрофового масла повышенной кислотности с углекислым газом для его промывки. Получили закономерности, раскрывающие взаимосвязь параметров (диаметра и длины камеры смешивания), режимов (давление и скорость потока) со свойствами среды (динамическая вязкость, плотность, упругость) и энергетических показателей процесса (мощность перемешивания). На основании метода подобия и размерностей физических величин получили критерий турбулентности потока, рассчитали режимы, рекомендовали диаметр камеры смешивания (30-35 мм). Установили снижение давления потока и мощности на перемешивание при увеличении диаметра трубопровода. Определили наименьшую интенсивность изменения давления при диаметре более 30 мм, где зависимость приобретает характер линейной функции. Получили закономерность изменения мощности на перемешивание, которая наиболее интенсивно возрастает (в 1,5 раза) с уменьшением длины камеры смешивания с 15 до 10 мм и перестает снижаться при 30-35 мм. Обосновали режим (давление на срезе сопла соответствует критическому), при котором углекислый газ приобретает в камере смешивания свойства жидкости, растворяясь в биотопливе, а смесь становится квазиоднородной. Выявленный критерий смены режимов потока из сверхзвукового в дозвуковой позволил определить условие квазиоднородности смеси. Доказали, что формируемый при этом сверхзвуковой поток «жидкость-газ» трансформируется в дозвуковой, сопровождаемый при акустическом эффекте кавитации прыжком перемешивания за счет изоэнтропного скачка давления. Обосновали физико-химические данные процесса кавитационного воздействия углекислого газа на биодизельное топливо, в результате которого улучшаются свойства среды вследствие структуризации молекул раствора, что положительно влияет на смешивание. Предложили конструкцию гидродинамического смесителя.

Добавка воды к топливу стала одним из действенных способов решения основных проблем поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС), поскольку она уменьшает тепловую напряженность двигателя, снижает токсичные выбросы продуктов сгорания, а также повышает эффективность на некоторых режимах работы. Большое влияние на процесс сгорания топливно-воздушной смеси с водой оказывает способ ее подачи в камеру сгорания. Разработали экспериментальную установку для получения сравнительных характеристик основных методов подачи воды в камеру сгорания ДВС. Определили, что существует два способа подачи воды в камеру сгорания. При первом способе подача воды осуществляется в виде водотопливной эмульсии, которая подается в камеру сгорания через форсунку посредством топливного насоса высокого давления, при втором способе вода поступает с воздухом через распыляющий элемент - карбюратор или форсунку. Этот способ весьма прост в отличие от эмульсионной подачи. Самый простой вариант - применение форсунок. Установили, что эмульсия как неоднородная мелкодисперсная среда имеет свойство разделятся на составляющие. Поэтому при работе системы необходимо использовать специальные эмульгаторы для равномерности подачи воды, попадающей в цилиндр. Предложили систему, позволяющую открывать каждую форсунку в определенный момент. Для регулировки длительности впрыска разработали систему обратной связи с датчиками температуры отработанных газов на выпускном коллекторе. Показали, что на разработанном экспериментальном стенде можно проводить испытания при различных режимах работы двигателя, что позволит дать оценку обоих способов.

Проанализировали методические подходы при обосновании технического обеспечения оптимальных агротехнических сроков проведения полевых работ. Ввели понятие «экономически целесообразные сроки проведения полевых работ». Они могут быть более продолжительными, по сравнению с оптимальными, при условии равенства издержек, связанных с потерями урожая из-за запаздывания сроков проведения полевых работ и затрат, обусловленных техническим обеспечением этих сроков. При этом необходимо учитывать, что сроки той или иной технологической операции не совпадают для всех полей. Кроме того, сельхозпредприятия высевают рожь, горох, ячмень и другие зерновые культуры различных сроков созревания: поздне-, средне- и раннеспелые. Затраты на техническое обеспечение той или иной технологической операции определили с учетом занятости трактора и сельхозмашин на других технологических операциях в течение года. Получили аналитическое выражение для определения экономически целесообразных сроков проведения полевых работ в условиях Сибири.

Многочисленными исследованиями установлено, что от характера распределения дозы удобрений по полю зависит средняя урожайность сельскохозяйственных культур. Неравномерность рассеивания удобрений значительно ухудшает отзывчивость растений, снижает технологические и биологические достоинства урожая, способствует накоплению нитратов в сельскохозяйственных культурах, а также приводит к загрязнению окружающей среды. Для распределения минеральных удобрений наибольшее распространение получили центробежные и штанговые аппараты, которые удовлетворительно вносят удобрения, но не обеспечивают требуемого качества распределения частиц по полю: неравномерность составляет 25 и 10 процентов соответственно. В этой связи разработка технологических процессов и рабочих органов машин, обеспечивающих процесс внесения удобрений, адаптированный к видам минерального питания растений, а также обоснование способов контроля и управления технологическими процессами остаются важной научной проблемой. Обосновали функции изменения диаметра эжекторов штанговых машин для внесения подкормочных и основных доз твердых минеральных удобрений. В результате исследования определили, что функция изменения диаметров эжекторов зависит от внутреннего диаметра штанги, профиля скорости воздушно-минеральной смеси вдоль штанги, количества эжекторов на штанге. В основных расчетах исходили из того, что для нормальной работы системы должно соблюдаться равенство входящего в штангу и выходящего через эжекторы потока воздушно-минеральной смеси, а создаваемое давление этой смеси можно подчинить уравнению Клайперона - Менделеева при изотермическом движении и записать в декартовой системе уравнений Эйлера.

При выкопке картофеля картофелекопателями, оснащенными серийными подкапывающими рабочими органами, широкие лемеха неравномерно передают большой объем почвы на сепарирующие рабочие органы, что приводит к их перегрузке. В результате увеличивается потеря клубней картофеля и ухудшается качество работы агрегата. Разработали энергосберегающий подкапывающий рабочий орган, увеличивающий производительность и улучшающий качество работы. Доказали, что для увеличения производительности и улучшения качества работы картофелекопатели должны быть секционными, состоящими из основных лемехов уменьшенной ширины и промежуточного подкапывающего лемеха, находящегося в зоне междурядий. Установили, что подкапывающий рабочий орган обрабатывает нужную часть гребня, в которой расположены клубни картофеля, и передает на сепарирующий элеватор минимальную массу пласта. Для этого длина промежуточного лемеха, находящегося в зоне междурядий, должна быть меньше, чем у основных лемехов. В процессе работы промежуточный лемех не выкапывает боковую зону картофельной грядки и зоны междурядий с наибольшей плотностью, а лишь подбирает упавшие клубни из междурядий и направляет в сторону основного элеватора. Изучив физико-механические свойства картофельной грядки, теоретически обосновали ширину основного лемеха и его тяговое сопротивление. Ширина лемеха должна быть в пределах 43-45 см, тяговое сопротивление одного лемеха - 2,96 кН, угол наклона лемеха - не более 24 градусов, а длина лемеха - не более 4,75 см. Энергосберегающий подкапывающий рабочий орган обрабатывает на 15-25 процентов меньше почвы картофельной грядки, по сравнению с серийным, тяговое сопротивление лемеха уменьшается на 14-24 процента, снижаются потери клубней картофеля, а также увеличивается производительность агрегата за счет повышения его скорости.

Большое внимание на выставке было уделено картофелесажалкам и самоходным и прицепным картофелеуборочным комбайнам, рабочим органам для отделения почвенных комков и камней, удаления ботвы. Показаны также ходовые системы комбайнов, повышающие их проходимость. Среди представленных моделей отмечены большегрузные прицепы для транспортировки убранного картофеля с устройствами для снижения повреждения клубней. На выставке продемонстрированы также линии для послеуборочной доработки клубней с автоматическим регулированием подачи картофеля, что повышает качество работы, обеспечивает снижение затрат труда. Для полевого показа техники были организованы отдельные участки поля с ровной обработанной поверхностью. Работу уборочной техники демонстрировали в последовательности: комбайны - полевое транспортное средство - линия послеуборочной доработки - отправка потребителю в большегрузных транспортных средствах.