Agricultural machinery and technologies (E-Journal) / Сельскохозяйственные машины и технологии
Not a member yet
446 research outputs found
Sort by
Оптмизация управления технологическими процессами в растениеводстве
Get PDFAt the current development stage of agricultural production, agricultural enterprises are faced with precedent pressure from the market. (Research of purpose) Optimize the control parameters of agricultural production by introducing the latest technologies, reducing costs and ensuring more efficient production management. (Materials and methods) The elaboration of a centralized unified automated information management system for mobile units and stationary processes incorporates the following components: Automation of the technological process with the possibility of locating every mobile machine, tractor, combiner harvester, any other vehicle, or fixed object in the field; Transferring integrated process parameters to the dispatch center server, transforming these parameters into a convenient form for technologists, agronomists, and managerial staff; Transferring control commands to adjust the process by its performers (operators). (Results and discussion) The authors have developed agricultural production systems of a new generation to ensure the productivity level of agrocenoses with high efficiency of invested funds and the use of landscape capacity. The basic prerequisite here is that the productivity of plants depends, first of all, on the soil content of mineral nutrients with their optimum ratio in each elementary field section, as well as a set of crop protection measures. (Conclusions) Increased production and cost reduction cannot be achieved without the introduction of the latest informationbased automated control systems for production processes based on network technologies for gathering, collecting, analyzing relevant data and developing optimal management decisions. Especially important in agricultural production is the intensity rate of machinery utilization, as well as the line balance and consistency of manufacturing processes
Снижение потерь почвенной влаги на испарение
Get PDFSoil-climatic conditions of arid regions of Russia have a great potential for obtaining high yields of various crops, but the constant lack of soil moisture hampers the increase in production volumes. However, the deficiency of soil moisture is due not only to a lack of atmospheric precipitation, but also to inefficient saving. Moisture losses because of unproductive evaporation reach 40-70 percent of atmospheric precipitation. One of the effective ways to accumulate and conserve soil moisture is the autumn shallow mulching tillage, which creates a loosened top layer of soil with a mulched surface. The top layer of soil during loosening and mulching promotes the accumulation and conservation of moisture not only in the upper, but also in the deeper soil horizons. A new combined tillage tool was developed and manufactured to implement such tillage. The tool is equipped with 2 batteries of knife disks placed in two rows one behind the other, with flat hoes arranged in two rows in staggered order, and a roller with pins mounted on its working surface. When soil cultivation by the proposed tool, a qualitatively loosened layer with a mulch surface is created. Enhanced water permeability and moisture capacity increase the penetration of atmospheric precipitation into the soil and reduce the loss of moisture owing to evaporation. The research carried out to determine the loss of moisture due to evaporation, depending on the type and quality of soil cultivation, have confirmed the advantage of the proposed type of tillage. The reserves of productive moisture in a 1 m soil layer increase by 31.8; 25.8 and 16.8 mm in comparison with fields without tillage, shallow tillage by disc mulcher DM-5.2 and by cultivator KPIR-3.6 respectively. The productivity of barley variety Volgar' at the area cultivated by experimental tools was 2.24 t per hectar, by KPIR-3.6 – 2.12 t, DM-5.2 – 2.02 t, without tillage – 1.46 t per hectar
Обоснование параметров лепесткового ворошителя высевающего устройства зернотукотравяной сеялки
No full textLivestock products are the most important component of the actual total volume of farm produce. A reliable fodder base is required to increase their quantity and quality. The most part of the natural forage lands of the Republic of Kazakhstan is located in areas with insufficient water availability and low soil productivity. When they are used intensively, they are thinned and degraded. Their restoration and improving is possible if effective technologies and technical means are effected. However, the existing methods for improving and restoring forage lands and the technical means for their implementation are not adapted to the naturalclimatic and agrobiological features of the zone of Central and Northern Kazakhstan, which feature insufficient moisture supply and low productivity.The main indicator of the effectiveness of the use of fodder crop seeds is their uniform distribution in the soil. However, most of them, due to their poor flowability, form dome structures of different sizes in front of seeding openings, which hinder the seeding process. To increase the flowability of such seeds, they are mixed with sand, sawdust, fertilizer and other materials. However, during the operation of seeders, the mixture is stratified according to its specific gravity. (The research purpose) is to develop a lobetype agitator, which prevents the formation of a dome over seed holes. (Materials and methods) Theoretical studies have been carried out using the methods of classical and applied mechanics, as well as special sections of higher mathematics. (Results and discussion) The authors have experimentally confirmed the main parameters of the agitator and its resistance to movement in a seed medium. Experimental studies have been carried out on the basis of GOST 313452007. The studies have confirmed that a fourlobe agitator with an external radius of 0.06 m and an inclination angle to the plane of rotation 20°, mounted on the fertilizer drill SZS2.0, has shown a total resistance of 3,042 kg with a design value of 2.925 kg. (Conclusions) The obtained results can be offered to the designers and developers of machines of the considered type when calculating and designing their working elements.
Тенденции и перспективы развития отечественной техники для посева зерновых культур
Get PDFThe design of domestic grain drills largely determines the quality of sowing and the effectiveness of technologies for cultivating farm grain and seed crops in general. (Research purpose) To consider the development stages of domestic industrial production of grain drills and, in the form of an analytical review, to present the main information a chronological order. (Materials and Methods) the authors have conducted an expert analysis of the results of domestic scientists’ research on the effect of the surface distribution of seeds on the yield of grain crops and determined general trends in the development of sowing machines, which made it possible to implement various methods of sowing cereals. The authors have also identified the main trends and stages of industrial production of grain drills in the Soviet Union and the Russian Federation. (Results and discussion) The contribution of Russian and Soviet scientists to the improvement of grain drills and the issues of the optimization of structural and operational characteristics of sowing units have been analyzed in the paper. The authors have determined and examined the main directions of development of grain drill in the pre-perestroika period, as well as characterized the state of the domestic agricultural machinery industry at the present stage. (Conclusions) Basing on the results of the conducted research, the authors have found that the development of grain drill designs in the domestic agrarian market is influenced by various reasons and has several directions. Among the most obvious trends we can single out the following ones: the use of the best foreign samples as prototypes; a tendency to increase the area of plant nutrition; the use of operational experience and comparative test results; optimization of design and technological parameters of drills based on the results of targeted scientific research; the development of machines that ensure the rational utilization of the energy resources used; extending the functionality of sowing machines as a result of combining operations and carrying out sowing on stubble backgrounds.Конструкционное исполнение отечественных зерновых сеялок в значительной степени определяет качество посева и эффективность технологий возделывания сельскохозяйственных зерновых и семенных культур в целом. (Цель исследования) Рассмотреть этапы развития отечественного промышленного производства зерновых сеялок и в форме аналитического обзора изложить основные сведения в соответствии с хронологической последовательностью. (Материалы и методы) Провели экспертный анализ результатов исследований отечественных ученых о влиянии поверхностного распределения семян на урожайность зерновых культур, определены общие направления развития посевных машин, позволяющих реализовать различные способы посева зерновых культур. Выявили основные тенденции и этапы промышленного производства зерновых сеялок в Советском Союзе и Российской Федерации. (Результаты и обсуждение) Проанализировали вклад российских и советских ученых в совершенствование зерновых сеялок, оптимизацию конструкционных и эксплуатационных характеристик посевных агрегатов. Определили и рассмотрели основные направления развития зерновых сеялок в доперестроечный период, охарактеризовали состояние отрасли отечественного сельхозмашиностроения на современном этапе. (Выводы) По итогам проведенного исследования установили, что развитие конструкций зерновых сеялок на отечественном аграрном рынке обусловлено различными причинами и имеет несколько направлений. Среди наиболее очевидных тенденций можно выделить следующие: использование лучших зарубежных образцов в качестве прототипов; стремление к увеличению площади питания растений; использование опыта производственной эксплуатации и результатов сравнительных испытаний; оптимизация конструктивных и технологических параметров сеялок на основе результатов целенаправленных научных исследований; разработка машин, обеспечивающих рациональную загрузку применяемых энергосредств; расширение функциональных возможностей посевных машин в результате совмещения операций и посева по стерневым фонам
Декомпозиция технологических процессов для оценки эффективности функционирования поточной линии по предпосевной обработке семян
Get PDFВажным этапом повышения эффективности растениеводства является разработка научно обоснованных технологий и технических средств предпосевной подготовки и обработки семян. Среди разнообразных методов, положительно влияющих на повышение урожая, скороспелость и устойчивость к неблагоприятным условиям, одним из перспективных является дражирование. (Цель исследования) Математически представить связь между входными и выходными параметрами технологического процесса предпосевной обработки семян для определения его неизвестных динамических характеристик. Обосновали целесообразность использования дражированных семян, в состав оболочки которых включены вещества, необходимые для активного роста и повышения устойчивости к неблагоприятным воздействиям. Искусственное покрытие обеспечило их более точный высев. (Материалы и методы) Провели экспериментальные исследования с применением компьютерного математического моделирования. Обработали результаты экспериментов методами математической статистики с применением пакета статистического анализа, пакета прикладных программ для исследования, анализа и моделирования технологических процессов. Определили физико-механические свойства семян, показатели их качества и наполнителей. (Результаты и обсуждение) Использовали программу для решения задач экспериментальных исследований, включающую в себя получение: информации о процессах, выполняемых машинами по предпосевной обработке семян в соответствии с разработанными моделями их функционирования; выбор наиболее эффективных средств измерения, регистрации и обработки информации о работе машин и оборудования в нормальных условиях функционирования; проверку эффективности разработанных методов и средств, обеспечивающих качество технологического процесса в условиях случайных возмущений. Исследовали параметры и режимы установки для дражирования семян. (Выводы) Вычислили средние значения параметров процессов предпосевной обработки семян в условиях нормального функционирования машин и оборудования с учетом достоверности, надежности полученных характеристик. Разработали основы технологического процесса нанесения искусственных оболочек на поверхность семян. Результаты исследования могут быть использованы в качестве рекомендаций на практике для организации предпосевной обработки семян с целью повышения всхожести и урожайности сельскохозяйственных культур
Инфракрасная сушка семян в псевдоожиженном слое
Get PDFInfrared drying (IR) has found wide application mainly in the food industry. Seeds of cereal crops are dried mainly by a convection method using shaft, column and bunker dryers. Such drying methods are ineffective, they are characterized by low productivity and high specific heat costs. The author has studied some methods of drying ensuring high intensity of the process with the maximum preservation of the quality of seeds. One of them is combined infrared drying. Combined modes of IR drying have a number of advantages over convection drying - quick heating of the particles ensures shortened process time, and the combination of diffusion and thermal diffusion processes facilitates the transfer of moisture from the grain mass center to the periphery, which reduces the specific heat consumption of a drying process. The author has considered a combined method with the use of a fluidized bed with a low intensity of the IR flow, with an additional supply of heat by the heated external air. (Research purpose) To develop a mathematical model of convective radiation IR drying of seeds, to calculate the surface temperature, the power of an IR-emitter, and the parameters of air heating. (Materials and methods) The parameters of combined IR drying have been determined using the regularities characteristic for convective drying, but with an equivalent heat transfer coefficient. The temperature and power of the IR energy source have been determined on the basis of permissible heat supply. The author has experimentally evaluated the efficiency of IR drying with blowing by external and heated air with convection drying. (Results and discussion) The surface temperature and the power of an IR emitter depend on the thickness of the layer, physical- and mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. It has been established that the exposure of combined drying is 12 percent lower than that of convective drying due to the process intensification with full preservation of the quality parameters of seeds. (Conclusions) The surface temperature and power of an IR emitter have been calculated as a function of the layer height, physical-and-mechanical and radiological properties of seeds, permissible heat content and heat spent on the evaporation of moisture. The degree of air heating with combined IR drying is proportional to the power deficit of an IR emitter and is inversely proportional to the equivalent heat transfer coefficient.Инфракрасная сушка нашла широкое применение преимущественно в пищевой промышленности. Семена зерновых культур сушат в основном конвективным методом в шахтных, колонковых и бункерных сушилках. Подобные методы сушки малоэффективны, их отличает низкая производительность и высокие удельные затраты тепла. Исследовали методы сушки, обеспечивающие высокую интенсивность процесса при максимальном сохранении качества семян. Один из них – комбинированная инфракрасная сушка. Сушка имеет ряд преимуществ перед конвективной сушкой – быстрый прогрев частиц обеспечивает сокращение длительности процесса, а суммирование процессов диффузии и термодиффузии способствует перемещению влаги из центра зерновки к периферии, что снижает удельные затраты тепла на сушку. Рассмотрели комбинированный метод с использованием псевдоожиженного слоя при малой интенсивности инфракрасного потока, с дополнительным подводом тепла подогретым наружным воздухом. (Цель исследования) Разработать математическую модель конвективно-радиационной инфракрасной сушки семян, рассчитать температуру поверхности, мощность инфракрасного излучателя, параметры подогрева воздуха. (Материалы и методы) Обосновали параметры комбинированной инфракрасной сушки используя закономерности, характерные для конвективной сушки, но с эквивалентным коэффициентом теплоотдачи. Определили температуру и мощность источника инфракрасной энергии на основе допустимого теплоснабжения. Экспериментально оценили эффективность инфракрасной сушки при продувке наружным и подогретым воздухом с конвективной сушкой. (Результаты и обсуждение) Температура поверхности и мощности инфракрасного излучателя зависят от толщины слоя, физико-механических и радиологических свойств семян, допустимого теплосодержания и теплоты, затраченной на испарение влаги. Установили, что экспозиция комбинированной сушки на 12 процентов ниже конвективной за счет интенсификации процесса при полном сохранении качественных показателей семян. (Выводы) Рассчитали температуру поверхности и мощность инфракрасного излучателя в зависимости от высоты слоя, физико-механичных и радиологических свойств семян, допустимого теплосодержания и теплоты, затраченной на испарение влаги. Величина степени нагрева воздуха при комбинированной инфракрасной сушке пропорциональна дефициту мощности инфракрасного излучателя и обратно пропорциональна эквивалентному коэффициенту теплоотдачи
Показатели качества работы почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины
Get PDFPre-sowing soil cultivation aims at forming such a soil structure, which will allow increasing the yield. (Research purpose) To determine the qualitative indicators of an experimental soilcultivating ripping-and-separating rotary machine for optimizing the ploughed soil layer, modifying the structure and density of the cultivated soil layer in accordance with the agronomic requirements. (Materials and methods) The author has studied physical and mechanical properties of the soil after its spring cultivation in the conditions of bare (black) fallow. Soil structure and aggregate composition depending on the type of cultivation, the density of soil layers at different times, the dynamics of soil moisture changes in the layers for two months after its spring cultivation have been analyzed as well. (Results and discussion) The author has studied the operation of a soil tillage ripping-and-separating machine on the soil layer, which is separated after processing into four sublayers: over-seed, seed, under-seed and subsurface ones. Soil fragments (lumps) of a size larger than 20 mm have been completely removed from the over-seed sublayer. The most valuable soil structure in agronomic terms is formed in the seed sublayer, where the size of individual components does not exceed three times the size of seeds, the density of the under-seed sublayer is up to 1.25 grams per cubic centimeter. The subsurface sublayer has a density of not more than 1.3 grams per cubic centimeter and a hardness of more than 3 MPa in the plow sole, which is provided by the main tillage operations. The information for the study has been obtained as a result of the analysis of literary sources. (Conclusion) The experimental machine for optimizing the agrophysical properties of the ploughed soil layer allows increasing the structural coefficient by about 2.5 times as compared with traditional cultivators. It has been found that soil cultivation with a ripping-and-separating tillage machine allows to improve the methods of pre-sowing cultivation to improve its agrotechnical characteristics, skip pre-sowing harrowing and cultivation and prepare the soil for sowing in one run.Предпосевная обработка почвы предусматривает создание структуры, которая позволит повысить урожайность. (Цель исследований) Определить качественные показатели экспериментальной почвообрабатывающей роторной рыхлительно-сепарирующей машины для оптимизации пахотного слоя почвы, изменяющей структуру и плотность обрабатываемого слоя почвы в соответствии с требованиями агрономической науки. (Материалы и методы) Изучили в полевых условиях физико-механические свойства почвы после весенней обработки ее в условиях черного пара. Проанализировали структурно-агрегатный состав почвы в зависимости от вида обработки, плотность сложения почвы по слоям в различные сроки, динамику изменения влажности почвы по слоям на протяжении двух месяцев после ее весенней обработки. (Результаты и обсуждение) Проведены исследования почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины на слое почвы, который после обработки расслаивается на четыре подслоя: надсеменной, семенной, подсеменной и подпахотный. Из надсеменного подслоя полностью удалены глыбистые фрагменты почвы размером более 20 миллиметров. В семенном – образуется наиболее ценная в агрономическом отношении структура почвы, размер отдельных компонентов которой не превышает 3-кратный размер семян, плотность сложения подсеменного до 1,25 грамм на кубический сантиметр. Подпахотный подслой имеет плотность не выше 1,3 грамм на кубический сантиметр и твердость в плужной подошве – более 3 мегапаскалей, что обеспечивается основной обработкой. Информация для обоснования исследования получена в результате анализа литературных источников. (Выводы) Экспериментальная машина для оптимизации агрофизических свойств пахотного слоя почвы позволила повысить коэффициент структурности примерно в 2,5 раза, в сравнении с традиционными культиваторами. Выявили, что обработка почвы с использованием почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины позволяет усовершенствовать методы предпосевной обработки почвы для улучшения ее агротехнических качеств, исключить предпосевное боронование и культивацию и осуществить подготовку почвы к посеву за один проход
Методика анализа технического уровня зерноуборочных комбайнов по функциональным и конструктивным параметрам
Get PDFОценка эффективности зерноуборочных комбайнов различных классов в условиях Северного Казахстана
Get PDFThe problem of selecting certain types of grain combine harvesters is quite urgent now. This is because the agricultural manufacturers are struggling to make a right selection of a grain harvester of a definite firm or make due to the aggressive marketing from the manufacturers. (Research purpose) Efficiency evaluation of grain harvesters of different types under the North Kazakhstan weather conditions. (Materials and methods) Technical and economic research has been performed according to the standard methodology followed by data analysis. The calculation has been made for direct combining by 4, 5 and 6-class harvesters equipped with widecut headers from leading domestic and foreign manufacturers. (Results and discussions) the authors have also calculated direct costs for thrashing of one ton of grain under favorable harvesting conditions, total costs for thrashing of one ton of grain including grain losses under unfavorable harvesting conditions, as well as total costs for thrashing of one ton of grain considering that 30% of grain is harvested under favorable harvesting conditions and 70% - under the ones. (Conclusion) It has been found that the price of thrashing of one ton of grain that characterizes the efficiency of utilizing grain harvesters depends on the price/efficiency ratio of a harvester, yield and harvesting conditions. Combine harvesters of a lower class with the optimum price/efficiency ratio are more preferable under favorable harvesting conditions. However, in case of the harvest period prolongation due to unfavorable harvesting conditions, combine harvesters of a higher class are more preferable
Концептуальные основы энергоэкологии светокультуры
Get PDFAbstract. To increase the efficiency of horticulture, the technology of plant cultivation under artificial lighting, i.e. indoor plant lighting, is widely used. The author proposes to expand the range of issues considered in this field and highlight the energy-and-ecology of horticulture (EEH) as a scientific area located at the junction of power engineering and technical subjects, plant physiology, and ecology. (Research purpose) To develop a conceptual framework of the energy-and-ecology of horticulture. (Materials and methods) The object of EEH research is an artificial bioenergetic system of horticulture (ABSH), i.e. a combination of living organisms and technological equipment in a plant growing facility. A mathematical description of the regularities of transferring a substance in horticulture is produced on the basis of a hierarchical model of ABSH. The subject of the EEH study is the regularities of the transformation of matter and energy flows in ABSH. (Results and discussion) The author has determined some specific indicators of energy-ecological compatibility and obtained an expression for determining the energy-ecological coefficient of horticulture through its technological indicators. The paper offers an interpretation of the term "energy-and-ecology of horticulture" as a property of the technological process of plant growing in artificial conditions to meet the requirements of energy efficiency and environmental friendliness. It is shown that an approach based on the concept of best available technologies (BAT) can be applied to the indoor plant lighting. An expression for the quantitative assessment of the energy-ecological parameter in terms of the proximity of the development trajectories of ABSH in a state-space has been obtained. The author proposes an algorithm for BAT forming to be applied in indoor plant lighting. (Conclusions) For the first time, the author raises a question about the development of structural elements of the BAT formation algorithm in lighting horticulture in terms of energy-ecological indicators as an integrative optimality criterion of the system. The author has developed energy audit techniques to optimize the process of plant growing according to the criterion of minimal deviations of energy-ecological performance by varying the lighting parameters, environmental conditions and other factors. Complex implementation of energy- and ecological technologies of indoor plant lighting will allow increasing the efficiency of the production process, reducing the energy intensity while improving the quality of products and ensuring the environmental friendliness of production.Реферат. Для повышения эффективности тепличного производства широкое применение находит технология выращивания растений при искусственном облучении, то есть светокультура. Предложили расширить круг рассматриваемых в этой области вопросов и выделить энергоэкологию светокультуры как научное направление, расположенное на стыке энергетических и технических дисциплин, физиологии растений и экологии. (Цель исследования) Разработать концептуальные основы энергоэкологии светокультуры как отдельного научного направления. (Материалы и методы) Объектом исследования служила искусственная биоэнергетическая система светокультуры, то есть совокупность живых организмов и технологического оборудования в культивационном сооружении. Математическое описание закономерностей переноса субстанции в светокультуре провели на основе иерархической модели искусственной биоэнергетической системы светокультуры. Предметом изучения энергоэкологии светокультуры стали закономерности преобразования потоков вещества и энергии. (Результаты и обсуждение) Определили частные показатели энергоэкологичности. Получили выражение для определения коэффициента энергоэкологичности светокультуры через ее технологические показатели. Предложили трактовку термина «энергоэкологичность светокультуры» как свойство технологического процесса выращивания растений в искусственно созданных условиях соответствовать требованиям энергоэффективности и экологичности. Показали, что к светокультуре может быть применен подход, опирающийся на концепцию наилучших доступных технологий. Получили выражение для количественной оценки свойства энергоэкологичности по степени близости траекторий развития искусственной биоэнергетической системы светокультуры в пространстве состояний. Предложили алгоритм формирования наилучших доступных технологий светокультуры. (Выводы) Впервые поставили вопрос о разработке структурных элементов алгоритма формирования доступных технологий светокультуры по энергоэкологичности как системному интегративному критерию оптимальности. Разработали методики энергоаудита для оптимизации процесса выращивания растений по критерию минимальных отклонений энергоэкологичности путем варьирования параметров облучения, условий окружающей среды и других факторов. Подчеркнули, что комплексная реализация энергоэкологичных технологий светокультуры позволит увеличить эффективность, повысить качество продукции, снизить энергоемкость и обеспечить экологичность производства