Agricultural machinery and technologies (E-Journal) / Сельскохозяйственные машины и технологии
Not a member yet
446 research outputs found
Sort by
Цифровизация технологических процессов в растениеводстве России
Get PDFCurrently, the influence of program documents on digital agriculture development is rather great in our country. Within the framework of the European Association of Agricultural Mechanical Engineering, a relevant definition of agriculture 4.0 has been elaborated and introduced.Research purpose: offering general recommendations on the digitalization of agriculture in RussiaMaterials and methods. The authors make use of the normative approach: the core of digital agriculture is compared with the current state of the agricultural sector in Russia.Results and discussion. The analysis has found that digital agriculture (agriculture 4.0 and 5.0) is based on developed mechanized technologies (agriculture 2.0), precision agriculture technologies (agriculture 3.0), the use of such digital technologies and technical means as the Internet of things, artificial intelligence, and robotics. The success of introducing digital agriculture depends on the success of all the three levels of the system. However, the problem of the lack of agricultural machinery indicates insufficient development of mechanized technologies; poor implementation of precision agriculture technologies means the lack of experience of using these technologies by the majority of farms in our country; an insufficient number of leading Russian IT companies (such as Amazon, Apple, Google, IBM, Intel, Microsoft etc.) weakens the country’s capacity in making a breakthrough in the development of the Internet of things, artificial intelligence, and robotics.Conclusions. The authors have identified the need to form scientific approaches to the digitization of technological operations used in the cultivation of agricultural crops and classified precision agriculture technologies. They have underlined that the digitization of agricultural production in Russia must be carried out along with intensified mechanization (energy saturation); also, to introduce technologies of precision agriculture and digital agriculture, it is necessary to organize state-funded centers for training farmers in the use of these technologies. Finally, it is necessary to take measures to strengthen the development of the IT sphere, as well as formulate an integral approach to the problem of digitalization.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
Пневматическая штанговая машина для рассеивания твердых минеральных удобрений
Get PDFIn the world practice of introducing solid mineral fertilizers, almost 90 percents of the machines used are equipped fertilizer application is about 10 percents. It has been still confi rmed that their small width of application results in insuffi cient productivity, and in practice they are not used for introducing the main amount of fertilizers in pre-sowing soil preparation. (Research purpose) Designing a pneumatic sucker-rod machine providing for increased uniformity of fertilizer dispersing when introducing the main amount of fertilizers and further dressing vegetative plants. (Materials and methods) The authors obtained relationships allowing to determine rational constructive-and-kinematic parameters of a device for fertilizer metering and distributing through ejectors and dispersing surfaces using the laws and methods of classical mechanics and mathematics. Experimental studies were carried out using a developed and manufactured sample, and testing its operability in fi eld conditions using standard and specifi c techniques. It was determined that the quality of fertilizer dispersing with a pneumatic sucker-rod machine is mainly aff ected by the uniformity of their supply by reel-type units to the air stream and rods with holes, and the pattern of fertilizer distribution to ejectors depending on the distance between them. (Results and discussion) The authors have made patterns of fertilizer transportation and metering with reel-type sowing units and determined the method and pattern of distributing an air-mineral mixture through the rod channels. The authors obtained a mathematical description of the processes of mineral fertilizer application, taking into account the qualitative indicators of their uniform dispersion over the fi eld surface. It was noted that the uneven distribution of fertilizers when the rod length is appropriate corresponds to the design standards. (Conclusions) The authors have revealed that the rate of distribution unevenness of ammonium nitrate amounted to 8 percents. It has been found that even at the machinery designing stage it is possible to evaluate performance indicators in terms of unevenness depending on the metering quality and the distance between sowing ejectors.В мировой практике для внесения твердых минеральных удобрений почти 90 процентов машин используют высевающие аппараты броскового типа. Показали, что наилучшими показателями обладают зернотуковые сеялки, у которых неравномерность внесения удобрений составляет около 10 процентов. Подтвердили, что из-за небольшой ширины захвата производительность этих машин недостаточна. На практике их не используют для внесения основной дозы удобрений при подготовке почвы под посев. (Цель исследования) Создать пневматическую штанговую машину, позволяющую повысить равномерность рассева удобрений при внесении основной дозы и подкормке по вегетирующим растениям. (Материалы и методы) Получили зависимости, позволяющие определить рациональные конструктивно-кинематические параметры устройства дозирования и распределения удобрений через эжекторы и рассеивающие поверхности с использованием законов и методов классической механики и математики. Провели экспериментальные исследования на разработанном и изготовленном образце. Проверили его работоспособность в полевых условиях по стандартным и частным методикам. Определили, что на качество рассева удобрений пневматической штанговой машиной основное влияние оказывают равномерность подачи их катушечными аппаратами в воздушную струю, в штанги с отверстиями и характер распределения удобрений по эжекторам в зависимости от расстояния между ними. (Результаты и обсуждение) Установили закономерности транспортирования и дозирования удобрений катушечными высевающими аппаратами с обоснованием метода и способа распределения воздушно-минеральной смеси по каналам штанги. Получили математическое описание процессов внесения минеральных удобрений с учетом качественных показателей равномерности рассеивания их по поверхности поля. Отметили, что неравномерность распределения удобрений при соответствующей длине штанг соответствует расчетным нормам. (Выводы) Выявили, что в полевых испытаниях машины неравномерность внесения аммиачной селитры составила 8 процентов. Установили, что уже на стадии проектирования машин можно оценить показатели по неравномерности в зависимости от качества дозирования и расстояния между высевающими эжекторами
Технология внесения пестицидов и удобрений беспилотными летательными аппаратами в цифровом сельском хозяйстве
Get PDFDigital agriculture predetermines the development of robotic agricultural technologies for the application of pesticides and fertilizers using unmanned aerial systems, which are based on unmanned aerial vehicles (UAVs) with a certain working load for monitoring agricultural land and applying agrochemicals. (Research purpose) To develop a technology for variable-rate application of pesticides and fertilizers using unmanned aerial vehicles in digital agriculture. (Materials and methods) In the process of study, the authors used the methodological recommendations on the application of chemicals in the precision farming system (offered by VIM), as well as the normative and technical documentation for unmanned aircraft systems. (Results and discussion) It was shown that the developed technology includes the sequential execution of information and technological operations in off-line and on-line modes. It was found that the application rate of the liquid pesticides of 10-20 liters per hectare reduces losses due to drift from the treatment area and ensures the highest productivity of pesticide application using unmanned aerial vehicles. It was determined that the field processing performance increases as the run length increases, and decreases with the increasing flow rate of the liquid chemical. The rational run length was established to equal 0.8-3.2 kilometers. The authors established requirements for the spraying quality of unmanned aerial vehicles. It was proved that to increase the productivity of unmanned aerial vehicles during plant top-dressing, it is necessary to use unmanned aerial vehicles with a larger working load of 300-400 kilograms. (Conclusions) The authors have developed a technology for variable-rate application of pesticides and fertilizers using unmanned aerial vehicles, algorithms for preparing them for flight, monitoring agricultural lands, making a field orthophotomap, electronic maps of vegetation indices, the phytosanitary status of crops, and variable-rate application of pesticides and fertilizers.Цифровое сельское хозяйство предопределяет развитие роботизированных агротехнологий применения пестицидов и удобрений с использованием беспилотных авиационных систем, основу которых составляют беспилотные летательные аппараты с определенной полезной нагрузкой для мониторинга сельскохозяйственных угодий и внесения агрохимикатов. (Цель исследований) Разработать технологию дифференцированного внесения пестицидов и удобрений с помощью беспилотных летательных аппаратов в цифровом сельском хозяйстве. (Материалы и методы) В ходе работы использовали Методические рекомендации по применению средств химизации в системе точного земледелия (ВИМ), нормативно-техническую документацию на беспилотные авиационные системы. (Результаты и обсуждение) Показали, что разрабатываемая технология включает последовательное выполнение информационных и технологических операций в режимах off-line и оn-line. Установили, что норма внесения рабочей жидкости пестицидов 10-20 литров на гектар сокращает потери вследствие сноса из зоны обработки и обеспечивает наибольшую производительность внесения пестицидов с применением беспилотных летательных аппаратов. Определили, что производительность обработки поля возрастает с повышением длины гона и уменьшается с увеличением нормы расхода рабочей жидкости. Выявили рациональные значения длины гона – 0,8-3,2 километра. Установили требования к качеству авиационного опрыскивания. Доказали, что для увеличения производительности беспилотных летательных аппаратов при подкормке растений необходимо использовать их с большой полезной нагрузкой – 300-400 килограммов. (Выводы) Разработали технологию дифференцированного внесения пестицидов и удобрений с помощью беспилотных летательных аппаратов, алгоритмы подготовки аппаратов к полету, мониторинга сельскохозяйственных угодий, создания ортофотоплана полей, электронных карт вегетационных индексов, фитосанитарного состояния посевов, дифференцированного внесения пестицидов и удобрений
Расчет шага почвообрабатывающей фрезы с зубцеобразной формой
Get PDFThe high energy intensity associated with rotary tillage of soil serves as a deterrent for its widespread use. Rotary tillers are used in cases when there are no alternatives as to the soil quality, especially when machining hard and sod-covered soils. The authors have described new modernized rotary tillers of a serrated type and considered the optimal location of knives relative to the drum. (Research purpose) To determine the relationships for calculating the pitch of a serrated-type rotary tiller for soil preparation before potato planting. (Materials and methods) The authors have noted that currently, there are no methods for selecting the main parameters and operation modes of serrated-type rotary tillers. The research has proved that a new approach is required for selecting the working surface profile of the rotary tiller knife in order to reduce the energy consumption of tillage and improve its quality. The authors have used mathematical and graphical calculations to determine the optimal pitch of the tiller foot. (Results and discussion) The paper presents an expression for determining the amount of soil loosening during the operation of rotary tillers. It has been calculated that an increase in the tillage depth from 0.10 to 0.15 meters results in an increase in the pitch of a tiller foot from 0.04 to 0.06 meters and the optimal value is 0.05 meters. For approximate engineering calculations, it has been assumed that the optimal parameter of a foot pitch is 0.25-0.45 of the knife loading value. (Conclusions) It has been found that the number of knives in one section and the operating width of a knife do not affect the optimal tooth pitch. It has been determined that this indicator linearly depends on the depth of tillage: as it increases by 0.05 meters, the optimal foot step increases by 0.025 meters. It has been shown that as the working speed of the rotary tiller increases, specific energy consumption required for the treatment of a furrow slice decreases, and the efficiency of soil tillage improves.Высокая энергоемкость фрезерования почв служит сдерживающим фактором их широкого применения. Фрезы применяют в тех случаях, когда нет альтернативы по качеству обработки, особенно тяжелых и задернелых почв. Показали, что модернизированные почвообрабатывающие фрезы имеют зубцеобразную форму. Рассмотрели вопросы оптимального расположения ножей относительно барабана. (Цель исследований) Получить зависимости для расчета шага зубцеобразной фрезы почвообрабатывающей машины для предпосадочной обработки почвы перед посадкой картофеля. (Материалы и методы) Отметили отсутствие методик при выборе основных параметров и режимов работы почвообрабатывающих фрез с зубцеобразной формой. Подтвердили необходимость нового подхода в выборе профиля рабочей поверхности ножа фрезы с целью уменьшения энергоемкости фрезерования и улучшения качества обработки. Использовали математические и графические расчеты для определения оптимального шага ступни. (Результаты и обсуждение) Представили выражение для определения объема рыхления почвы при работе почвообрабатывающих фрез. Рассчитали, что с увеличением глубины обработки почвы от 0,10 до 0,15 метра шаг ступни повышается с 0,04 до 0,06 метра и оптимально составляет 0,05 метра. Для ориентировочных инженерных расчетов приняли, что оптимальный параметр шага ступни равен 0,25-0,45 от значения подачи на нож. (Выводы) Установили, что количество ножей в одной секции и ширина захвата ножа не влияют на величину оптимального шага зубьев. Определили, что этот показатель линейно зависит от глубины обработки почвы: с ее увеличением на 0,05 метра оптимальный шаг ступни возрастает на 0,025 метра. Показали, что с увеличением рабочей скорости фрезы уменьшаются удельные затраты энергии на обработку пласта, а эффективность обработки почвы улучшается
Результаты исследований технологического процесса картофелекопателя
Get PDFA potato digger equipped with a fourbladed beater operating in connection with rotary separating surface has low material and energy consumption, higher separating efficiency, as well as lower degree of tuber damaging. The potato digger design should include a fourbladed intakeandfeed beater to prevent potato heap transportation faults in front of the first section. (Research purpose) Increasing the technological and economic efficiency of a potato diggingand separating unit through the determination of the optimum values of the design parameters and operating process of the intakeandfeed beater. (Materials and methods) the authors have made an overview of general principles of ensuring the stability of the potato heap movement provided by the fourbladed intakeandfeed beater. The dependency of the minimum beater speed on the operating speed of the potato digger has been found to exclude a probability of its overloading. The methodology of calculating the potato heap velocity and the cutoff angle between the material and the beater blades has been worked out by analyzing potato heap lifting to the upper points of the working units of the rotary separator’s first section. Operating speed of the beater has been determined through the differential equation for the speed of a potato heap moving along the blade surface. (Results and discussion) Preliminary potato heap speed and cutoff angle have been found through the equation of dynamics describing the projectile motion of an object thrown at an angle. The operating values of the angles are dependent on the potato digger working speed and can be selected from the triangle of speeds. The authors have determined the dependence of the optimal beater speed on the working speed of a potato digger. Its value should exceed the minimum speed of the beater. (Conclusions) Theoretical results allow proposing the best design features and optimum working process parameters of a fourbladed beater receiving a potato heap, transporting it and lifting on the rotary separating surface.Картофелекопатель, оснащенный четырехлопастным битером в комплексе с ротационной сепарирующей поверхностью, обладает низкой материалоемкостью и энергоемкостью, более высокой сепарирующей способностью, а также меньше травмирует клубни. Однако во избежание нарушения процесса транспортирования картофелесодержащего пласта перед первой роторной секцией в конструкции данного картофелекопателя необходимо использовать четырехлопастной приемноподающий битер. (Цель исследования) Повысить технологическую и экономическую эффективность подкапывающесепарирующего устройства картофелекопателя ротационного типа благодаря оптимизации параметров конструкции и режимов работы приемноподающего битера. (Материалы и методы) Рассмотрели основные принципы устойчивости межоперационного процесса транспортирования картофелесодержащего вороха четырехлопастным приемноподающим битером. Для исключения вероятности перегрузки битера при приеме и перемещении картофелесодержащего пласта вычислили зависимость его минимальной угловой скорости от скорости движения картофелекопателя. Проанализировали процесс подъема картофельного вороха на вершины рабочих органов первой секции ротационного сепаратора и создали методику получения значений скорости и угла отрыва материала от лопасти битера. Рассчитали рабочую угловую скорость битера с помощью дифференциального уравнения, описывающего движение картофелесодержащего пласта по поверхности лопасти. (Результаты и обсуждение) Показали, как с помощью уравнений динамики, описывающих движение тела, брошенного под углом к горизонту, определить предварительные скорость и угол отрыва картофелесодержащего пласта от лопасти битера. Их реальные значения находятся в зависимости от скорости движения картофелекопателя и определяются из треугольника скоростей. Составили зависимость рабочей угловой скорости вращения четырехлопастного битера от скорости движения картофелекопателя. Ее величина должна превышать значения минимальной угловой скорости. (Выводы) Теоретические расчеты позволили вычислить наиболее оптимальные конструктивные параметры и режимы работы четырехлопастного битера, обеспечивающие устойчивые процессы приема, перемещения и передачи пласта на ротационную сепарирующую поверхность
РАЗМЕЩЕНИЕ СФЕРИЧЕСКИХ ДИСКОВ ФРОНТАЛЬНЫХ БОРОН
Get PDFDisk-type spherical working tools are widely used in soil-cultivating machines, where they serve as an element base for combined units and disk harrows, including the multi-row ones with disks on individual racks. The tools are used in the implementation of traditional technologies based on reversible plowing, with surface tillage after late-harvested predecessors, for example, corn, sunflower, and also in NO-TIL technologies. (Research purpose) To determine the arrangement of working tools on the disk harrow frame, which reduces the required number of disks and improves the quality of soil cultivation. (Materials and methods) The authors have analyzed the arrangement of disk harrow working tools and determined their rational arrangement and mutual positions in the rows, which increases the tillage width between adjacent soil strips, thus improving the completeness of soil shearing and loosening over the entire operating width with simultaneous decreasing of the required number of disks. (Results and discussion) The authors have determined the interrelated arrangement of disks in their rows, aimed at improving soil shearing, so that the number of strips tilled into a ridge by adjacent disks increases. It has been shown that the arrangement of working tools of the consecutive row determined by the orientation of the adjacent disks of the previous row, allows to economize one working tool for every 400 mm of its operating width when shearing the soil all the way across the entire width of the disk harrow. (Conclusions) It has been established that when soil is tilled with a disk and moved toward the already processed adjacent strip, the technological width of the disk coverage increases due to the deformation of soil tearing and shearing. The authors have proposed the arrangement order of spherical disks and their mutual orientation, which improves the quality of soil cultivation, the completeness of soil shearing along the entire operating width, and leads to a reduction in the number of disks.В почвообрабатывающих машинах широко используют дисковые сферические рабочие органы, которые служат элементной базой комбинированных агрегатов и дисковых борон, в том числе многорядных с дисками на индивидуальных стойках. Орудия применяют при выполнении традиционной технологии на основе отвальной вспашки при мелкой обработке после поздно убранных предшественников, например, кукурузы, подсолнечника, а также в технологиях NO-TIL. (Цель исследования) Обосновать размещение рабочих органов на раме дисковой бороны, обеспечивающее уменьшение необходимого количества дисков и повышение качества обработки почвы. (Материалы и методы) Выполнили анализ размещения дисковых рабочих органов бороны и выявили их рациональное расположение и взаимную ориентацию в рядах, увеличивающие ширину обработки смежных полос почвы, улучшающие полноту подрезания и рыхления пласта по всей ширине захвата при уменьшении необходимого количества дисков. (Результаты и обсуждение) Установили такое взаимное размещение дисков в их рядах, при котором улучшается сдвиг почвы, повышается количество полосок, обрабатываемых в свал смежными дисками. Показали, что размещение рабочих органов последующего ряда с учетом ориентации смежных дисков предыдущего позволяет при полном подрезании почвы по всей ширине захвата дисковой бороны экономить один рабочий орган на каждые 400 миллиметров ширины ее захвата. (Выводы) Выявили, что при обработке почвы диском с перемещением ее в сторону уже обработанной смежной полосы технологическая ширина захвата диска увеличивается за счет проявления деформации отрыва и сдвига почвы. Предложили порядок расположения сферических дисков и их взаимную ориентацию, повышающие качество обработки почвы, полноту подрезания по всей ширине захвата, а также возможность уменьшения их количества
СПОСОБЫ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В СИСТЕМЕ ТОЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Get PDFIt is impossible to achieve the planned yields, product quality, and economic efficiency in agricultural production using only organic fertilizers. joint application of organic and solid mineral fertilizers solves the problem of replenishing the soil content of nitrogen, phosphorus and other elements used by plants. The authors have carried out the research of new methods of variable-rate application of mineral fertilizers in plant growing, allowing to increase the profitability of agricultural production. (Research purpose) is to develop new methods of variable-rate application of mineral fertilizers in crop production, which will allow increasing the profitability of crop production as compared with the conventional methods of applying fertilizers basing on average field indicators. (Materials and methods) The authors have developed a calculation technique implemented in the VBA Excel computer program for determining the main indicators: gross output, fertilizer saving, profit, etc. The main variable to change in the calculations is the planned yield based on average field parameters. At the end of the calculation process, the values of the best result for gross harvest output and profit are displayed on the screen. The research objects for the calculation were represented by elementary areas of crop areas of three farms – “Prodresurs”, Agropoligon VIUA, and “Murminskoye” with different soil types: chernozem, loamy, and sandy-loam. (Results and discussion) The method of proportional variable-rate application of fertilizers on three types of soils gives a stable increase in profit as compared with the application of fertilizers basing on the average field indicators. (Conclusions) Calculations have shown that under the specified conditions and at the equal yield of 30 c/ha the application of organomineral fertilizers is the most effective, profitability has accounted for 40 percents – on mesopodzol sandy-loam soils; 8.7 percents – on sod-podzolic soils; and 1.3 percents – on black soils. The method of proportional variable-rate application of mineral fertilizers accompanied with variable-rate application of organic fertilizers makes it possible to reduce the amount of mineral fertilizers applied by half.В системе управления продукционными процессами сельскохозяйственных культур достижение планируемой урожайности, качества продукции и экономической эффективности с использованием только органических удобрений невозможно. Восполнить запасы используемых растениями азота, фосфора, калия и других питательных элементов в почве позволяет совместное локальное внесение органических и твердых минеральных удобрений. Проведено исследование новых способов дифференцированного внесения минеральных удобрений в растениеводстве, позволяющих повысить прибыль от производства сельхозкультур. (Цель исследования) Разработать новые способы дифференцированного внесения минеральных удобрений в растениеводстве, позволяющие повысить прибыль от производства сельскохозяйственных культур в сравнении с общепринятым способом внесения удобрений по средним показателям поля. (Материалы и методы) Предложена методика расчета, реализованная в компьютерной программе VBA Excel, для определения основных показателей: валовой сбор, экономия удобрений, прибыль и другое. Ключевая изменяемая величина в расчетах – планируемая урожайность по средним показателям поля. По окончании расчета на экран выводятся значения лучшего результата по валовому сбору урожая и прибыли. Объекты исследования для расчета – элементарные участки посевных площадей трех хозяйств: ООО «Продресурс», Агрополигон ОДПО ВНИИА, ООО «Мурминское» с разными типами почв (чернозем, дерново-подзолистая суглинистая, среднеподзолистая супесчаная). (Результаты и обсуждение) Установлено, что пропорционально-дифференцированное внесение удобрений на указанных типах почв дает стабильное повышение прибыли по сравнению с внесением удобрений по средним показателям поля. (Выводы) Расчеты показали, что в заданных условиях при одинаковой урожайности (30 центнеров с гектара) наиболее эффективно внесение органических и минеральных удобрений на среднеподзолистых супесчаных почвах – прибыль составит 40 процентов, на дерново-подзолистых почвах – 8,7 процентов, на черноземах – 1,3 процента. Пропорционально-дифференцированное внесение минеральных удобрений совместно с дифференцированным внесением органических удобрений позволяет вдвое уменьшить дозу минеральных удобрений
ОБОСНОВАНИЕ ТИПАЖА ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ И ЖАТОК, ПРИМЕНЯЕМЫХ В РЕГИОНАХ КАЗАХСТАНА
Get PDFThe fleet of combine harvesters in the Republic of Kazakhstan consists of 3-, 4-, 5- and 6-class harvesters, and 3- and 4- class harvesters make up for almost 82% of the fleet. According to the data provided by the Kazakhstan Ministry of Agriculture, 60% of grain harvesters have a lifespan of more than 10 years. (Research purpose) To determine the range of grain harvesters and headers for Kazakhstan regions in view of ongoing technical re-equipment. (Materials and methods) The range of grain harvesters should be determined according to the yield of harvested crops, the size of crop area on separate farms and in the region, the availability of machine operators as well as climatic conditions of the regions. (Results and discussions). The authors have analyzed the actual yield of grain crops in Kazakhstan regions, determined its possible expected level, and analyzed the number of machine operators required for available crop area, the number of small, medium and large-scale farms and climatic conditions during the harvest period in Kazakhstan regions. The efficiency of harvesters of different classes with headers of various operating width has been estimated taking into account the expected yield. Matching the obtained results to the yield data, organizational-and-economic and climatic conditions, and introducing appropriate limits, the authors have determined the range of grain harvesters for Kazakhstan regions. (Summary) It has been found that the harvesters of class 5, 6 and 4 are more effective under conditions of northern and central Kazakhstan regions provided they are equipped with wide-cut headers for direct harvesting. In southern, western and eastern Kazakhstan regions, where grain crops are cultivated on dry soils with an insufficient moisture content, combine harvesters of class 3 and 4 should be primarily used.Парк зерноуборочных машин в Республике Казахстан представлен комбайнами 3, 4, 5 и 6 классов. Около 82 процентов парка составляют комбайны классов 3 и 4. По данным Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан 60 процентов зерноуборочных комбайнов имеет срок службы свыше 10 лет. (Цель исследования) Обосновать типаж зерноуборочных комбайнов и жаток по регионам Казахстана в связи с проводимым техническим переоснащением. (Материалы и методы) Выбор типажа зерноуборочных комбайнов осуществляли с учетом урожайности убираемых сельскохозяйственных культур, размера посевных площадей в хозяйствах и регионе, наличия механизаторских кадров, а также погодных условий регионов. (Результаты и обсуждение) С учетом фактической урожайности зерновых по годам в регионах и ее возможного потенциального уровня проанализировали наличие посевных площадей; наличие крупных и мелких хозяйств, штата механизаторов, а также погодные условия в уборочный период по регионам Казахстана. Провели расчеты производительности комбайнов различных классов на потенциальной урожайности жатками разной ширины захвата. Сопоставляя полученные результаты с данными по урожайности, организационно-хозяйственным и погодным условиям и вводя соответствующие ограничения, обосновали типаж зерноуборочной техники по регионам Казахстана. (Выводы) Установили, что в условиях северного и центрального регионов Казахстана наиболее эффективны комбайны 4, 5 и 6 классов при условии оснащения их широкозахватными жатками для прямого комбайнирования. В южном, западном и восточном регионах Республики, где возделывание зерновых осуществляется на богарных землях при дефиците влаги, должны использоваться преимущественно комбайны 3 и 4 классов
Эффективность работы энергосберегающей мини-зерносушилки с комбинированной системой теплоснабжения
Get PDFAbstract. The paper presents the description and operating principle of energy-saving mini-grain dryers for drying small grain batches on farms using conductive and convective drying methods and the process of grain cooling with heat obtained from a traditional heat source and a heat carrier prepared with a solar collector or a charged heat storage. (Research purpose) To develop and study a compact energy-saving grain dryer, with a heat supply system based on both a traditional source and a heat transfer fluid heated by a solar collector or a charged heat storage. (Materials and methods) The authors have carried out experimental studies of the drying process of wheat grain to determine the effectiveness of the developed unit for grain drying; the main condition for saving energy has been taken as the minimization of the total unit cost of the evaporation of one kilogram of moisture. (Results and discussion) The authors have conducted a two-factor experiment to determine the main optimal parameters affecting the grain drying process - the speed of grain movement in the conductive chamber and the temperature of the heating surface of its casing based on the calculated mathematical model. In the first variant, the drying process was carried out only by the conductive method using the heat from a traditional energy source. In the second variant, the drying was carried out by successive use of conductive and convective methods, and the grain was cooled using both thermal energy received from a traditional source and solar radiation heat along with the heat of the spent heat carrier. (Conclusions) The study has revealed that the most effective option in terms of saving thermal energy is grain drying with the consistent use of conductive and convective drying methods followed by grain cooling. The heat supply of the drying unit was partially carried out by using the heat of solar radiation and the heat obtained from the spent coolant recycling. In this optimal variant, the heat consumption for evaporation of one kilogram of moisture from the grain is minimal and amounts to 1.53-2.50 MJ per kilogram with a grain movement speed of in the dryer of 0.007-0.011 m per second and a heating surface temperature of 85-91 degrees Celsius.Реферат. Приведены описание и принцип работы энергосберегающей мини-зерносушилки для сушки малых партий зерна в фермерских хозяйствах с применением кондуктивного и конвективного способов сушки и процесса охлаждения зерна, использующей для сушки теплоту, полученную от традиционного источника тепла, и теплоноситель, подготовленный посредством солнечного коллектора или заряженного теплового аккумулятора. (Цель исследования) Разработать и изучить малогабаритную энергосберегающую зерновую сушилку, в системе теплоснабжения которой наряду с использованием теплоты традиционного источника предусматривается применение теплоносителя, нагретого с помощью солнечного коллектора или заряженного теплового аккумулятора. (Материалы и методы) Выполнили экспериментальные исследования процесса сушки зерна пшеницы для определения эффективности работы разработанного устройства; основным условием экономии энергосбережения принята минимизация суммарных удельных затрат на испарение одного килограмма влаги. (Результаты и обсуждение) Провели двухфакторный эксперимент по определению основных оптимальных параметров, влияющих на процесс сушки зерна, – скорости движения зерна в кондуктивной камере и температуры греющей поверхности ее кожуха на основе построенной математической модели. В первом варианте сушку осуществляли только кондуктивным способом с использованием теплоты традиционного источника энергии. Во втором варианте сушку провели последовательным применением кондуктивного и конвективного способов, а также выполнили охлаждение зерна с использованием тепловой энергии, полученной от традиционного источника, теплоты солнечного излучения и теплоты отработанного теплоносителя. (Выводы) Выявили, что наиболее эффективный вариант с точки зрения экономии тепловой энергии – сушка зерна при последовательном применении кондуктивного и конвективного способов с последующим охлаждением зерна. Теплоснабжение сушильной установки частично осуществляли за счет использования теплоты солнечного излучения и теплоты, полученной от рециркуляции отработанного теплоносителя. В данном оптимальном варианте затраты теплоты на испарение одного килограмма влаги из зерна минимальны и составили 1,53-2,50 МДж на килограмм при скорости движения зерна в сушилке 0,007-0,011 м в секунду и при температуре греющей поверхности 85-91 градус Цельсия
Использование технологий специального назначения в сельскохозяйственной робототехнике
Get PDFThe article presents the main results of the analysis of the agriculture automation level in Russia and in the world. The results of the research of the foreign market, structures and compositions of foreign-made unmanned mobile energy vehicles are presented. The main direction of development of foreign companies is the creation of new models of navigation and orientation equipment for agricultural machinery aimed to the implementation of autonomous moving and mission equipment control. Technics automatization is possible due to refitting of already existing samples with specialized attachments. According to this analysis, foreign agricultural machinery is far ahead of domestic manufacturers for the production of crew-unmanned facilities of mechanization for the agricultural sector, and the material intensity of the existing agricultural production in Russia is 3-4 times higher than that of foreign countries. The need for this kind of analysis is explained by the result of a comparison labor productivity: this index in Russia's agriculture is by 2.4 times lower than European one and 3.5 times lower than that of the USA. The Russian agriculture development retard can be eliminate through the use of modern achievements in the field of robotic systems for special purposes. The authors proved the possibility of double use of technologies because of similarity of schemes and structure of robotic systems for the solution of specialized tasks of both directions. The unmanned mobile energy vehicles can be used at sequential and parallel autonomous driving