В настоящее время большое развитие получает применение автоматизации управления посевным агрегатом и дифференцированным внесением доз минеральных удобрений в соответствии с агрохимическими показателями почвы (точное земледелие). Определили, что главное требование к дифференцированным высеву семян и внесению минеральных удобрений - это точность и продолжительность перехода с одной нормы на другую. Установили, что при скорости агрегата 10 км/ч объект перемещается за 0,5 с на 1,5 м и более. При этом в выпускаемом устройстве дифференцированная поправка, поступающая по радиоканалу, обновляется через 10 с, а в режиме RTK - через 0,5-2 с, что нарушает точность внесения семян и удобрений. Разработали структурную схему системы автоматического регулирования технологического процесса высева семян и внесения минеральных удобрений с использованием навигационных средств ориентации МТА на поле и технические средства для реализации технологии точного земледелия при посеве и внесении удобрений с помощью электронных карт плодородия земель и спутниковых навигационных систем. Отметили, что для регулирования дозы внесения удобрений необходимо укомплектовать агрегат электроприводом, а для уменьшения погрешности - использовать навигационные приемники ГЛОНАСС, GPS, Galileo. Предложили для слежения четырех ведущих навигационных систем применять разработанный отечественной фирмой «КБ НАВИС» приемник GPS/ГЛОНАСС/Galileo/Compass на 32 канала. Установили, что созданное ВИМ информационное автоматизированное устройство на базе NAVSTAR и системы ГЛОНАСС/GPS успешно управляет посевом и позволяет вносить удобрения дифференцированно

Обработка почвы остается самой энергоемкой операцией в производстве сельхозкультур. Определили, что снижение энергоемкости лемеха как наиболее нагруженного рабочего органа плужного корпуса возможно за счет его колебания или путем изменения его параметров. Отметили, что перспективное направление снижения энергоемкости - изменение формы лемеха. При этом изменяются или общие параметры лемеха за счет переменного угла резания, или же только форма режущей кромки. Установили, что если лемех работает в режиме скалывания пласта при преобладающей роли касательных напряжений, то целесообразно изменить параметры всей поверхности; если в режиме излома пласта - только режущей кромки. Разработали устройство для динамометрирования навесных плугов. Подтвердили результатами экспериментальных исследований целесообразность изменения формы режущей кромки посредством отклонения лезвия фрагментированной части лемеха в сторону лицевой поверхности отвала на углы: 2, 3 и 4 градуса. Получили, что при отклонении лезвия на 2 градуса горизонтальная составляющая тягового сопротивления меньше значения в контрольном варианте на 7,2 процента; 3 градуса - на 5,7; 4 градуса - на 3,6 процента. Установили, что при работе лемехов с углом отбортовки 2 градуса гребнистость поверхности пашни в сравнении с контролем увеличилась на 22,6 процента, 3 градуса - на 5,46, а при угле 4 градуса данный показатель уменьшился на 8,21 процента. Степень заделки растительных остатков, в сравнении с контролем, была выше, соответственно, на 7,56; 7,61 и 6,50 процента. Определили, что наивысший показатель степени заделки растительных остатков соответствует углу отбортовки лезвия лемеха 3 градуса. При работе лемеха с углом отбортовки 2 градуса коэффициент крошения, в сравнении с контролем, был выше на 8,52 процента; 3 градуса - на 13,17; 4 градуса - на 15,55 процента. Доказали, что наивысший показатель степени заделки растительных остатков соответствует углу отбортовки лезвия лемеха 4 градуса. Показали, что с учетом минимальной величины горизонтальной составляющей тягового сопротивления, коэффициентов крошения и степени заделки растительных остатков на суглинистых почвах целесообразнее использовать лемеха с углом отбортовки лезвия лемеха 2 градуса

В настоящее время большое развитие получает совершенствование конструкторско-технологических показателей шин грузовых автомобилей. В современном машиностроении полиамидные и капроновые корды для шин грузовых магистральных автомобилей и автобусов все чаще заменяют на цельнометаллические корды (ЦМК).Определили, что при росте объемов производства ЦМК-шин их технические характеристики исследованы в недостаточной степени, в связи с этим, провели стендовые испытания и сравнили по основным эксплуатационным показателям отечественные (производства ОАО «Нижнекамскшина») И зарубежные шины с цельнометаллическим кордом: 315/60R22,5 модель NF-201 с 315/60R22,5 модель XZА2 ENERGY Michelin (рулевые); 315/60R22,5 модель NR-201 с 315/60R22,5; модель XDА2+ ENERGY Michelin (ведущие); 315/80R22,5 модель NF-201 с 315/80R22,5 модель XZE Х MultiWay 3D Michelin (рулевые) и 315/80R22,5 модель NR-201 с 315/80R22,5 модель XDE X MultiWay 3D (ведущие). Вывели уравнения зависимости показателей шин от разных факторов. Отметили, что результаты испытаний можно использовать как достоверные исходные данные для разработки математических моделей расчета узлов, агрегатов, автомобилей и автобусов в целом, оборудованных шинами 315/60R22,5 и 315/80R22,5. Провели лабораторные испытания с целью оценки универсальных, нагрузочных, демпфирующих (гистерезисных) и других характеристик шин на универсальном функциональном стенде СИБ-1М. Установили, что наилучшие показатели по силовой неоднородности имеют ЦМК-шины фирмы Michelin, рулевые, низкопрофильные 315/60R22,5 модели ХZA2 ENERGY. - 0,47-0,89%. Наихудшие показатели имеют высокопрофильные шины ЦМК ведущих колес 315/80R22,5 модели NR-201 ОАО «Нижнекамскшина», но все испытанные шины по этому показателю соответствуют ГОСТ 5513-97. По совокупности эксплуатационных показателей (кроме силовой неоднородности) нижнекамские шины размера 315/80R22,5 находятся на одном уровне с шинами Michelin. Предложили в связи с интенсивным использованием грузовых автомобилей «КАМАЗ» в сельскохозяйственном производстве, провести дальнейшие исследования по определению оптимальных эксплуатационных показателей шин.

Посадка лука-севка - основополагающая операция при реализации технологического процесса возделывания лука. Основным недостатком машин для посадки лука-севка остается групповой отбор луковиц из общей массы высаживающими аппаратами, а не поштучный, из-за чего посадка луковиц в требуемом положении затруднительна. Отметили, что при разработке высаживающих аппаратов для посадки луковых культур необходимо обеспечить оптимальный баланс между производительностью и качественными показателями посадки (равномерность распределения луковиц вдоль рядка и количество луковиц, посаженных донцем вниз). Установили, что наиболее перспективными являются катушечные высевающие аппараты. Определили их основные недостатки - повреждение семян и отсутствие ориентации луковиц донцем вниз, при этом равномерность распределения составляет около 40 процентов. Предложили ориентирующее устройство - ориентирующие воронки. Разработали катушечно-вильчатый высаживающий аппарат для ориентированной посадки лука-севка, осуществляющий поштучный отбор луковиц из бункера и подачу их в семяпровод донцем вниз для сбрасывания в борозду. Исследования подтвердили, что предложенная конструкция обеспечивает стабильное выполнение технологического процесса по посадке луковиц.

Рассмотрели особенности перемещения теплоты и влаги в зерновке и в слое зерна при осциллирующей сушке, одной из энергосберегающих технологий. По сравнению с широко распространенными в сельском хозяйстве технологиями при постоянстве температур агента сушки, она позволяет снизить энергозатраты на 20 процентов при сохранении или увеличении паспортной производительности сушилки. Отметили, что совершенствование технологии и технических средств сушки возможно при математическом моделировании процессов тепло- и массопереноса в зерновке с последующим переходом к слою зерна. Выявили основные условия обеспечения безопасной сушки семян при осциллирующем способе - это снижение длительности воздействия высокотемпературного агента сушки и увеличение его температурного потенциала, что повышает интенсивность процесса и снижает энергозатраты. Рассчитали характеристики режима сушки зерна и параметров сушилки, в том числе продолжительность периодов осциллирующей сушки, температуру высоко- и низкотемпературного агента сушки, длительность отлежки, высоту надсушильного бункера, используемого в качестве тепломассообменника в мобильной сушилке. В математических моделях учтены перенос влаги и теплоты в ядре и оболочке зерновки при большей допустимой температуре нагрева зерна, по сравнению со способом сушки при неизменной температуре агента. Определили основные параметры процесса и устройства в мобильной зерносушилке. Отметили, что с целью повышения эффективности и энергосбережения сушку следует проводить при температуре нагрева зерна, близкой к предельно допустимой. Выявили, что высота надшахтного бункера (тепломассообменника) должна быть не менее 0,7 м.

Технологии производства гуминовых удобрений, основанные на щелочной экстракции гуминовых веществ из торфа с последующим их экстрагированием и очисткой, широко известны. Но в последнее десятилетие активно применяют акустическую кавитацию для интенсификации процессов кристаллизации, диффузии, экстракции. Рассмотрели технологические процессы работы ультразвукового генератора и кавитационного диспергатора. Определили их технические различия при воздействии на твердые частицы двухкомпонентных смесей. Уточнили теоретические определения ультразвуковой и гидродинамической экстракции. Рассмотрели механизм экстрагирования и его математическое уравнение. Выявили особенности гидродинамического режима экстрагирования целевых компонентов из пористых материалов, каким является торф. Определили, что наибольшее влияние на скорость процесса диффузии оказывают вихревое экстрагирование, экстрагирование в режиме вакуумного кипения и взрывного вскипания экстрагента, механические колебания суспензии, пульсация давления. Показали необходимость усовершенствования теории диффузионно-конвективного экстрагирования путем ввода в математические расчеты дополнительных коэффициентов, учитывающих влияние повышения температуры суспензии торфа в процессе кавитации и активации жидкого компонента суспензии на эффективность диффузионно-конвективного процесса. Отметили, что необходимо также ввести коэффициент активации жидкости в процессе кавитационной обработки суспензии торфа. В основу математического расчета данного коэффициента может быть положена разность показателей pH до и после активации. Предложили научную гипотезу экстракции гуминовых веществ из торфа, которая использована при разработке оборудования и технологического процесса по производству гуминовых удобрений на основе кавитации

Установили, что качество довсходовой обработки гряд зависит от возможности копирования поверхности рабочими органами ротационной бороны вследствие создания ими поперечных колебаний. Предложили конструкцию ротационной бороны с демпфирующими устройствами и зубом V-образной формы. Исследовали зависимость энергоемкости бороны от скорости ее движения, сопротивления почвы, режимов работы и конструктивных параметров рабочих органов. Выявили оптимальный диапазон натяжения цепи бороны (100-120 Н). При этом удельное тяговое сопротивление разработанной бороны составило 200-210 Н/м, или на 20 процентов ниже, чем у серийной. Привели данные полевых опытов, характеризующие влияние бороны на качество обработки гряды и урожайность картофеля. Показали возможность создания более благоприятных условий для развития и роста картофеля с помощью использования новой бороны, что повысило урожайность, в сравнении с серийной бороной, на 1,2-1,5 т/га, или на 4-6 процентов. Экономия топлива составила 12 процентов.

Определили необходимость расширения работ по упорядочению и развитию системы машинных технологий для перехода к технологизации агропромышленного производства. Показали актуальность систематизации накопленного практического опыта, научных разработок и информации, а также классификации множества взаимосвязанных технологических объектов. Установили принципы систематики: от упорядочения объектов по чисто формальному внешнему признаку до обоснования создания систем, основанных на объективных законах. Отметили, что систематизация сводит изучаемые объекты в целостную структурную систему на основе ряда одновременно учитываемых признаков. C помощью математических методов (математической статистики, кластерного, факторного, дисперсионного анализа) решили ряд классификационных задач. Определили, что классификация технических средств основана на правилах деления понятий и соблюдения основных принципов упорядоченного построения системы сведений об изучаемом множестве. Установили, что особо важное значение имеет правильный выбор существенного признака классификации, дающего возможность выявить качественные различия между классами. Ориентиром служит прежде всего технологическое предназначение механизма или технического средства, определяющее их качественную и количественную характеристику. Подтвердили, что технология в общем понимании - это конкретный, заданный потребителем путь к достижению определенной цели полезной деятельности. Установили, что сельскохозяйственные технологии относятся к разряду «гибких». В реальных производственных условиях постоянной технологии нет, так как ее выбор напрямую зависит от случайных факторов и лица, принимающего решение. Сделали вывод о том, что проведение этой работы создает потенциальную возможность обоснования не известных ранее направлений развития научно-технического прогресса путем выявления неизученных видов объектов классификации.

Представили анализ состояния и эффективности использования систем энергообеспечения в сельском хозяйстве. Показали, что износ сетей и энергооборудования превышает 30 процентов, а коэффициент полезного использования топлива составляет не более 35 процентов. Отметили, что значительная часть территории страны (в основном северная) не имеет централизованного энергоснабжения. Для нее в большей степени эффективны децентрализованные комбинированные системы с широким использованием возобновляемых источников энергии и местных энергоресурсов. Обосновали необходимость разработки методологии и рекомендаций по выбору эффективных систем и технических средств энергообеспечения сельских объектов с учетом их места расположения, величины нагрузки, удаленности от централизованных сетей. Важнейший показатель энергоэффективности - энергоемкость продукции и доля энергозатрат в себестоимости. Показали резервы энергосбережения, включающие разработку энергоэффективных технологий и технических средств, ряд из которых уже разработан (оборудование для освещения, микроклимата, первичной обработки и хранения продукции, обеззараживания) или находится в стадии завершения. Их реализация в сельхозпроизводстве позволит значительно повысить эффективность использования топливно-энергетических ресурсов и снизить энергозатраты. Выявили условия, при которых важно наиболее эффективно использовать децентрализованные системы энергоснабжения. Привели характеристики оборудования и особенности его использования в сельхозпредприятиях. Разработали предложения и первоочередные мероприятия по совершенствованию и модернизации систем энергообеспечения на селе.

Добавка воды в поршневой двигатель внутреннего сгорания существенно влияет на температуру рабочего заряда в цилиндре, что cказывается на содержании токсичных веществ в отработанных газах. Для оценки эффекта от подачи воды в камеру сгорания необходима расчетная методика, которая позволит получить конкретные значения параметров при различных режимах работы двигателя, а также при изменяемых соотношениях воды и топлива. Разработали математическую модель, помогающую найти зависимости основных параметров двигателя, благодаря чему можно провести сравнительную оценку систем подачи воды в двигатель.

В сентябре 2015 года в ВИМ состоялась Международная научно-техническая конференция «Интеллектуальные машинные технологии и техника для реализации Государственной программы развития сельского хозяйства».