Theoretical justification of design and operating-technological parameters of automated separating working units of a potato harvesting machine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The modern market for agricultural machinery is saturated with a large number of machines, both domestic and mainly imported. Consequently, this circumstance indicates the need to develop and select scientifically based machine systems, including the technological provision of machine complexes with digital equipment that allows monitoring the quality of a certain technological operation and interpreting the received information with a technical means to change the initial state of the affected object, which is current scientific problem. Purpose of the study. Justification of the design, operational and technological parameters of automated separating working bodies of a potato harvester. Material and methods. A systematization and generalization of modern technological processes for harvesting potatoes in seed production was carried out in a digital agricultural production system with elements of robotization of the separation process. A technology has been developed for automated potato harvesting technology in seed production. Research results. A structural and technological separating system for a potato harvester with a digital cleaning control system, a block diagram of an automated separating system for a potato harvester with a digital control system have been developed, the impact of a remote finger hump with an adjustable angle of inclination of the blade with elements of artificial intelligence has been simulated, ensuring the recognition of soil lumps and their separation from commercial potato products to tuberous heap in order to substantiate the design and technological parameters that ensure high separation completeness and minimal damage to commercial products. Discussion and conclusion. The theoretical principles of automated potato harvesting technology in seed production have been established.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. Y. Izmailov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”; Russian Academy of Sciences

Email: sibirev2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1143-7286

Academician of the RAS, Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. S. Dorokhov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Email: sibirev2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4758-3843

Academician of the RAS, Chief Researcher

Russian Federation, Moscow

A. V. Sibirev

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Author for correspondence.
Email: sibirev2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9442-2276

Grand PhD in Engineering Sciences, Chief Researcher

Russian Federation, Moscow

M. A. Mosyakov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Email: sibirev2011@yandex.ru

PhD in Engineering Sciences

Russian Federation, Moscow

N. V. Sazonov

FGBNU “Federal Scientific Agroengineering Center VIM”

Email: sibirev2011@yandex.ru

PhD in Engineering Sciences

Russian Federation, Moscow

References

  1. Al’t V.V., Isakova S.P. Planirovanie rabot pri vozdelyvanii zernovyh kul’tur: programmnye komponenty // Sel’skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2023. № 17(4). S. 12–18. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-4-12-18
  2. Ahalaya B.H., Cench Yu.S. Kombinirovannyj agregat dlya obrabotki pochvy impul’snym vozdejstviem udarnoj volny //Sel’skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2023. № 17(4). S. 62–67. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2023-17-4-62-67
  3. Dorohov A.S., Aksenov A.G., Sibiryov A.V., Mosyakov M.A. Analiticheskie issledovaniya mashinno-tekhnologicheskih kompleksov dlya sorto-fitoprochistki posadok kartofelya i ovoshchnyh kul’tur v selekcii i semenovodstve // Agrarnyj nauchnyj zhurnal. 2022. № 4. S. 76–82. Rezhim dostupa: https://agrojr.ru/index.php/asj/article/view/2005
  4. Dorohov A.S., Sibiryov A.V., Mosyakov M.A. i dr. Konceptual’nye osnovy sozdaniya avtomatizirovannogo kombajna dlya uborki kartofelya s cifrovoj sistemoj identifikacii pochvennyh komkov i ih otdeleniya ot tovarnoj produkcii // Vestnik rossijskoj sel’skohozyajstvennoj nauki. 2023. № (5). S. 98–104. https://doi.org/10.31857/2500-2082/2023/5/98-104
  5. Kazakov S.S., Zhivaev O.V., Nikulin A.V. Konstrukcionnye puti snizheniya povrezhdaemosti klubnej posadochnogo kartofelya pri rabote cepochno-lozhechnogo vysazhivayushchego apparata // Traktory i sel’hozmashiny. 2019. № 3. S. 29–34. https://doi.org/10.31992/0321-4443-2019-3-29-34
  6. Lachuga Yu.F., Izmajlov A.Yu., Lobachevskij Ya.P., Shogenov Yu.H. Intensivnye mashinnye tekhnologii, robotizirovannaya tekhnika i cifrovye sistemy dlya proizvodstva osnovnyh grupp sel’skohozyajstvennoj produkcii // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2018. № 7. S. 2–7. Rezhim dostupa: https://rosinformagrotech.ru/data/tos/content/tekhnika-i-oborudovanie-dlya-sela-iyul-7-253-2018-g
  7. Lobachevskij Ya.P., Bejlis V.M., Cench Yu.S. Aspekty cifrovizacii sistemy tekhnologij i mashin // Elektrotekhnologii i elektrooborudovanie v APK. 2019. № 36. S. 40–45. Rezhim dostupa: https://vestnik.viesh.ru/journal/vypusk-3-36-2019/
  8. Lobachevskij Ya.P., Dorohov A.S. Cifrovye tekhnologii i robotizirovannye tekhnicheskie sredstva dlya sel’skogo hozyajstva // Sel’skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2021. № 15(4). S. 6–10. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10
  9. Lobachevskij Ya.P., Cench Yu.S. Principy formirovaniya sistem mashin i tekhnologij dlya kompleksnoj mekhanizacii i avtomatizacii tekhnologicheskih processov v rastenievodstve // Sel’skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii. 2022. № 16(4). S. 4–12. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2022-16-4-4-12
  10. Otchet Otdeleniya sel’skohozyajstvennyh nauk RAN o vypolnenii fundamental’nyh i poiskovyh nauchnyh issledovanij v 2017 g. / A.V. Garist, A.A. Alferov, E.A. Demakova i dr. M.: OSHN RAN. 2018. 412 s.
  11. Petuhov S.N. Sostoyanie tekhnicheskogo i tekhnologicheskogo obespecheniya selekcii i original’nogo semenovodstva kartofelya // Agrotekhnika i energoobespechenie. 2018. № 4. S. 76–84. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36852656 (data obrashcheniya: 20.04.2022).
  12. Fedorenko V.F., Mishurov N.P., Nemenushchaya L.A. Analiz sostoyaniya i perspektivy razvitiya selekcii i semenovodstva ovoshchnyh kul’tur: nauch. analit. obzor. M.: FGBNU «Rosinformagrotekh», 2019. 96 s. https://rosinformagrotech.ru/data/elektronnye-kopii-izdanij/rastenievodstvo/send/5-rastenievodstvo/1396-analiz-sostoyaniya-i-perspektivy-razvitiya-selektsii-i-semenovodstva-ovoshchnykh-kultur-2019
  13. Abd El-Rahman M.M.A. Development and Performance Evaluation of a Simple Grading Machine Suitable for Onion Sets // Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering. 2014. Vol. 2. Issue 2. PP. 213–226. https://doi.org/10.21608/jssae.2011.55418
  14. Azizi P., Dehkordi N.S., Farhadi R. Design, Construction and Evaluation of Potato Digger with Rotary Blade // Cercetari Agronomice in Moldova. 2014. Vol. 47. PP. 5–13. URL: https://clck.ru/bnNAf (дата обращения: 20.04.2022).
  15. Bachche S. Deliberation on Design Strategies of Automatic Harvesting Systems: A Survey // Robotics. 2015. Vol. 4. Issue 2. PP. 194–222. https://doi.org/10.3390/robotics4020194
  16. Dongre A.U. et al. Development of Potato Harvesting Model // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2017. Vol. 4. Issue 10. PP. 1567–1570. https://www.irjet.net/archives/V4/i10/IRJET-V4I10288.pdf (дата обращения: 20.04.2022).
  17. Dongxia S., Aimin Z., Jianxun G. Design and Experiment on 1SZL–250A Type Sub Soiling Rotary Tillage Fertilizer Combined Soil Working Machine [Электронный ресурс] // Journal of Chinese Agricultural Mechanization. 2016. Vol. 37. Issue 4. https://caod.oriprobe.com/articles/47747497/Design_and_experiment_on_1SZL%E2%80%94250A_type_sub_soilin.htm (дата обращения: 20.04.2022).
  18. Dandekar I. et al. Review Paper Based on Design and Development of an Onion Harvesting Machine // Journal of Information and Computational Science. 2019. Vol. 9. Issue 12. PP. 333–337. https://www.researchgate.net/publication/339201506 (дата обращения: 20.04.2022).
  19. Jothi Shanmugam C., Senthilkumar G. Indigenous Development of Low Cost Harvesting Machine // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol. 12. Issue 5. PP. 4489–4490. http://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2017/jeas_0817_6236.pdf (дата обращения: 20.04.2022)
  20. Shangyu M. et al. Soil Water Use, Grain Yield and Water Use Efficiency of Winter Wheat in a Long-Term Study of Tillage Practices and Supplemental Irrigation on the North China Plain // Agricultural Water Management. 2015. Vol. 150. PP. 9–17. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2014.11.011
  21. Zhang Z.J., Jia H.L., Sun J.Y. Review of Application of Biomimetics for Designing Soil-Engaging Tillage Implements in Northeast China // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2016. Vol. 9. Issue 4. PP. 12–21. https://www.ijabe.org/index.php/ijabe/article/view/1437 (дата обращения: 20.04.2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Design and technological scheme of the E–665/4 combine. 1 – rollers; 2 – active vertical discs; 3 – ploughshare; 4, 6 – first and second bar elevators; 5 – cylinders of a lump suppressor; 7 – hopper; 8, 10 – slides; 9, 13 – elevators; 11 – topping conveyor; 12 – lifting drum; 14 – bulkhead table; 15 – sorting; 16 – elevator for loading the hopper; 17 – additional elevator; 18 – main unloading elevator.

Download (298KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Design and technological scheme of the AVR "Esprit" combine harvester. 1 – rollers; 2 – vertical discs; 3 – ploughshare; 4, 5, 6 – the first, second and third screening elevators; 7 – roller elevator; 8 – additional elevator; 9 – unloading elevator; 10 – comb topper.

Download (149KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Design and technological scheme of the AVR-Spirit-6200 combine harvester. 1 - frame; 2 – vertical discs; 3 – digging plowshare; 4 – support wheel; 5 – main elevator; 6 – shaker; 7 – cascade elevator; 8 – finger slide; 9 – bucket elevator; 10 – bulkhead table; 11 – bunker.

Download (196KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Technological scheme of the Dewulf RA-3060 combine. 1 – rollers; 2 – vertical discs; 3 – ploughshare; 4 – main elevator; 5 – toppers; 6 – cascade elevator; 7 – additional elevator; 8 – bucket elevator; 9 – finger slide; 10 – jack element; 11 – support belt; 12 – shaft; 13 – bulkhead table; 14 – hopper.

Download (144KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Technological scheme of the Grimme SE 150/60 combine harvester. 1 – rollers; 2 – vertical discs; 3 – ploughshare; 4, 5 – first and second elevators; 6 – topping conveyor; 7, 9, 10 – first, second and third separating devices; 8 – comb topper; 11 – bulkhead table; 12 – loading elevator; 13 – hopper.

Download (168KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Disturbance control scheme.

Download (133KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Functional diagram of the automatic control system for operating and technological parameters of the separation system of a potato harvesting machine.

Download (332KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Design and technological scheme of the separation system of a potato harvester with a digital cleaning control system. 1 – receiving rod elevator; 2 – digging ploughshare; 3 – weight sensor of the digging ploughshare; 4 – microcontroller; 5 – support post of the receiving rod elevator; 6 – inertia sensor; 7 – support post of the main rod elevator; 8 – remote finger slide; 9 – main rod elevator; 10, 11 – receiver infrared radiation; 12 – electric cylinder.

Download (297KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».