Том 33, № 1 (2023)

Обложка

Весь выпуск

Агроинженерия

Борона с поворотной дисковой секцией

Трояновская И.П., Тарасенко Б.Ф., Кузьмин В.В., Партко С.А., Войнаш С.А.

Аннотация

Введение. В настоящее время широкое распространение получила гладкая вспашка, представляющая собой отвальную обработку почвы без свальных гребней и глубоких борозд.
Цель статьи. Цель исследования – разработка новой конструкции рабочих орудий для гладкой вспашки земли, обеспечивающей необходимое качество обработки почвы.
Материалы и методы. На основе анализа существующих конструкций авторы разработали борону с поворотной дисковой секцией, отличающуюся повышенной эксплуатационной надежностью за счет снижения затрат энергии на ее регулировку. Диапазон изменения угла атаки дисковых рабочих органов составляет 5–45°. Результаты исследования. Выявлено, что наибольшее влияние на качество обработки почвы оказывают скорость движения и угол наклона дисков. Для оптимизации параметров движения с поворотной дисковой секцией, обеспечивающих наилучшее качество гладкой вспашки, был проведен двухфакторный эксперимент.
Обсуждение и заключение. Максимальное качество обработки почвы 86,1 % получено при скорости движения 9,1 км/ч и угле наклона рабочих дисков 32°.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):10-20
pages 10-20 views

Влияние диаметра присасывающих отверстий аппарата точного высева на характеристики подачи семян кукурузы и подсолнечника

Несмиян А.Ю., Дубина К.П., Жигайлова А.П.

Аннотация

Введение. Исследование рабочих процессов пропашных сеялок, их совершенствование, повышение производительности и качества работы являются актуальными агроинженерными задачами.
Цель статьи. Формирование предложений по оптимизации конструкции вакуумных аппаратов пропашных сеялок на основе анализа закономерностей процесса дозирования семян подсолнечника и кукурузы присасывающими отверстиями их высевающих дисков.
Материалы и методы. Характеристики работы вакуумного высевающего аппарата зависят от диаметра присасывающих отверстий и величины разрежения в вакуумной камере. Гипотетически можно предположить, что при постоянном расчетном значении силы присасывания можно подобрать такое их соотношение, при котором количество пропусков и групповых подач семян не будет превышать допуска агротребований. Проверка этого предположения проводилась экспериментально в лабораторных условиях.
Результаты исследования. Найдены полиномы, с высокой точностью описывающие зависимость вероятности образования групповых подач семян подсолнечника и кукурузы от диаметра присасывающих отверстий.
Обсуждение и заключение. Частость групповых подач семян менее 0,05 будет обеспечиваться при диаметре присасывающих отверстий около 0,8 мм для подсолнечника и около 1,9 мм для кукурузы. При этом значения разрежений в вакуумной камере должны будут составлять 31–56 кПа, что превосходит возможности пневмосистем существующих пропашных сеялок. Соответственно, модернизация высевающих аппаратов вакуумных пропашных сеялок за счет уменьшения диаметра присасывающих отверстий должна сопровождаться дополнительными усовершенствованиями, направленными на повышение
их захватывающей способности.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):21-36
pages 21-36 views

Обоснование конструкционных и технологических параметров рабочего органа фрезерного измельчителя зерна

Булатов С.Ю., Алешкин А.В., Нечаев В.Н., Низовцев С.Л.

Аннотация

Введение. Одним из главных компонентов в рационе сельскохозяйственных животных являются концентрированные корма, которые в России подвергают измельчению молотковыми дробилками. При этом в готовом продукте наблюдается большое содержание пыли, которое можно уменьшить, применяя измельчители с другим принципом измельчения. Предложена конструкция фрезерного измельчителя, в котором разрушение зерна осуществляется резанием.
Цель статьи. Теоретические исследования влияния конструкционных и технологических параметров фрезерного измельчителя на условия движения зерновки по зубу рабочего органа.
Материалы и методы. Теоретическое исследование разработанного измельчителя проводилось с использованием методов усредненного ускорения. Для этого изучалась поверхность зуба рабочего органа.
Результаты исследования. Получены уравнения, описывающие движение частицы по поверхности зуба рабочего органа. Разработана программа, позволяющая облегчить процесс анализа влияния конструкционных и технологических параметров измельчителя на процесс движения частицы по поверхности зуба.
Обсуждение и заключение. Наблюдается прямо пропорциональное уменьшение времени движения частицы по зубу рабочего органа с ростом угловой скорости. В то же время увеличение угла приводит к росту времени нахождения частицы на поверхности зуба. Увеличение значений угловой скорости приводит к снижению перемещения частицы вдоль оси. При угле 45° перемещение вдоль оси в 1,1–1,5 раза меньше, чем при угле 70°. При высоких угловых скоростях перемещение вдоль оси минимально. Из проведенного анализа, учитывая необходимость создания более плавного движения частицы по винтовой линии, следует вывод, что наиболее рациональными будут следующие значения: угол 70°, угловая скорость рабочего органа 185–206 рад/с.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):37-51
pages 37-51 views

Повышение урожайности и качества зерна озимой пшеницы за счет применения инновационных удобрений и сельхозмашин

Милюткин В.А., Овчинников В.А.

Аннотация

Введение. Статья посвящена исследованию оптимизации процесса применения жидких азотных минеральных удобрений на основе карбамидно-аммиачной смеси
как в серийном виде КАС-32, так и в инновационном КАС+S (c добавлением мезоэлемента серы S) в качестве подкормки озимой пшеницы весной в период кущения. Процесс внесения осуществляли поверхностно по посевам с крупнокапельными форсунками серийным штанговым опрыскивателем «Туман-2» и инжекторно-инновационным агрегатом мультиинжектором «Туман-2М».
Цель статьи. Обосновать рациональные технологии с основными составляющими эффективного применения КАС на основных видах сельскохозяйственных культур.
Материалы и методы. В процессе исследования использованы общепринятая методика полевого опыта, ОСТы и ГОСТы на испытания машин для внесения удобрений. В качестве объектов исследований были приняты жидкие азотные минеральные удобрения КАС-32 и КАС+S производства ПАО «КуйбышевАзот», которые вносились опрыскивателями «Туман-2» и «Туман-2М» предприятия ООО «Пегас-Агро».
Результаты исследования. Проведенные Самарским ГАУ полевые сравнительные испытания инновационных технологий применения КАС показали увеличение урожайности озимой пшеницы сорта Базис до 59,9 %, по сравнению с вариантом обработки посевов аммиачной селитрой. Кроме того, применение КАС+S повышает классность пшеницы по белку с III до I класса, по клейковине – с III до II класс.
Обсуждение и заключение. Жидкие минеральные удобрения КАС имеют преимущество, по сравнению с аммиачной селитрой, особенно в засушливые годы, что весьма актуально в условиях прогнозируемого глобального потепления. Полученные результаты имеют большое значение для широкого внедрения данной инновационной технологии в АПК .

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):52-67
pages 52-67 views

Технологии, машины и оборудование

Использование тарельчатых диафрагм транспортных средств в двухконтурных мембранных насосах

Левцев А.П., Лапин Е.С., Дайфен Ч.

Аннотация

Введение. Статья посвящена повышению эффективности работы двухконтурных мембранных насосов, которые могут успешно использоваться в системах тепло и водоснабжения промышленных и сельскохозяйственных объектов с избыточным напором. Двухконтурные мембранные насосы целесообразно оснащать тарельчатыми диафрагмами, связанными между собой штоком, например, от автотранспортных средств, а привод мембранных насосов осуществлять от напора гидравлической сети. Для повышения эффективности работы необходимо прогнозировать гидравлические характеристики по геометрическим параметрам мембран и циклу их работы в динамике.
Цель статьи. Получить адекватные расчетные зависимости расхода перекачиваемой жидкости от частоты двухконтурных мембранных насосов.

Материалы и методы. Для решения поставленных задач по установлению зависимости между перемещением штока и расходом для тарельчатой диафрагмы с разными геометрическими поверхностями в динамике использовались методы идеализации из дифференциальной геометрии, физического эксперимента, математической статистики. Получены зависимости объема тарельчатой диафрагмы от перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой и объемного расхода, от скорости перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой с конкретными геометрическими параметрами для параболической и цепной линии. Проведена экспериментальная проверка вытесняемого расхода перекачиваемой жидкости от перемещения точки крепления к штоку для диафрагмы типа 30.

Результаты исследования. На основании полученных зависимостей объемного расхода от скорости перемещения точки крепления тарельчатой диафрагмой с конкретными геометрическими параметрами для параболической и цепной линии построены графики объемного расхода от частоты рабочего цикла. Для практической реализации предложены зависимости для построения гидравлической характеристики двухконтурного мембранного насоса (зависимость объемного расхода от частоты рабочего цикла), полученные на основе параболической интерпретации.
Обсуждение и заключение. Гидравлические характеристики двухконтурного мембранного насоса приближаются к уравнению прямой линии и согласуется с экспериментальными зависимостями в пределах 4 %.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):68-78
pages 68-78 views

Оценка триботехнических свойств консолидированных материалов, полученных методом электроискровой обработки

Мартынов А.В., Величко С.А., Мартынова Е.Г.

Аннотация

Введение. К сельскохозяйственной отрасли глубокой переработки сырья с ориентацией на конечного потребителя относится хлебопекарная промышленность. При производстве хлебобулочных изделий одну из операций технологического процесса выполняют тестоделительные машины вакуумно-поршневого типа, срок службы которых на 30–40 % ниже нормативного. Наиболее перспективным для восстановления изношенных деталей механизма всасывания является метод электроискровой обработки. При выборе материалов электрода важно, чтобы они обладали не только низкой эрозионной стойкостью, но и высокими триботехническими свойствами.
Цель статьи. Выбрать электроискровые покрытия, снижающие изнашивание рабочих поверхностей деталей механизма всасывания при ремонте тестоделительных машин вакуумно-поршневого типа.
Материалы и методы. Определение свойств электроискровых покрытий проводилось методами неразрушающего контроля с использованием современного научно- исследовательского оборудования, а обработка результатов с использованием программы «Компас-3D».
Результаты исследования. Получены значения физических, механических, фрикционных и триботехнических свойств электроискровых покрытий из бронзы БрОС10-10 и сплава X15H60. Суммарная интенсивность изнашивания для покрытия из бронзы БрОС10-10 составила 8,3 ∙ 10–12, а для сплава Х15Н60 15 ∙ 10–12.
Обсуждение и заключение. Суммарная интенсивность изнашивания на машине трения у образцов с покрытием из бронзы БрОС10-10 ниже, чем у базовой пары трения, в 1,4 раза, а у образцов с покрытием из сплава X15H60 выше в 1,26 раза. Добавление твердосмазочного покрытия MODENGY на покрытие из сплава X15H60 способствует снижению его истирающей способности в 3 раза, а суммарной интенсивности изнашивания — в 1,34 раза относительно базовой пары трения. Расчетно-экспериментальный метод показал низкую интенсивность изнашивания электроискровых покрытий из бронзы БрОС10-10 и сплава X15H60 по отношению к материалу деталей механизма всасывания тестоделительных машин вакуумно-поршневого типа.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):79-99
pages 79-99 views

Исследование составов и способов подачи новых топлив с добавками сурепного масла в дизель

Плотников С.А., Карташевич А.Н., Заболотских Г.Э.

Аннотация

Введение. Исследованы физико-химические свойства эмульсии дизельного топлива с сурепным маслом и этанолом. При использовании смесевого топлива не производили конструктивные изменения в двигателе, а только усовершенствовали навесное оборудование: систему питания двигателя внутреннего сгорания.
Цель статьи. Определить влияние добавок сурепного масла и этанола в разных количествах в товарное дизельное топливо на показатели, такие как плотность, кинематическая вязкость, низшая удельная теплота сгорания смесей. Определить оптимальную смесь топлив для стендовых испытаний на дизеле.
Материалы и методы. Использовано следующее оборудование: весы лабораторные VIBRAAJH-620CE, пикнометр ПЖ2-10-КШ 7/16, вискозиметр ВПЖ-2, электронный секундомер.
Результаты исследования. Установлена зависимость между плотностью, кинематической вязкостью и концентрацией добавок в смесевые топлива. Отмечена взаимосвязь кинематической вязкости масел и низшей удельной теплоты сгорания. Представлена динамика снижения средней низшей удельной теплоты сгорания смесей относительно увеличения концентрации смесевых топлив.
Обсуждение и заключение. Для дальнейших стендовых испытаний на двигателе были определены 2 смеси 10%СурМ+10%Э+80%ДТ и 25%СурМ+25%Э+50%ДТ. При выборе этих смесей основное внимание уделялось 4 параметрам: кинематической вязкости, плотности, времени стабильности и низшей удельной теплоте сгорания.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):100-113
pages 100-113 views

Электротехнологии и электрооборудование

Сверхвысокочастотная хмелесушилка с поярусно расположенными резонаторами

Сторчевой В.Ф., Просвирякова М.В., Горячева Н.Г., Михайлова О.В., Новикова Г.В., Сторчевой А.В.

Аннотация

Введение. Из анализа хмелесушилок различных систем и конструкций вытекает перспектива сушки хмеля комплексным воздействием энергии электромагнитного поля сверхвысокой частоты и конвективного тепла.
Цель статьи. Разработка конструкции малогабаритной СВЧ-конвективной хмеле-сушилки с обоснованными параметрами и интенсивной технологией сушки свеже-убранного хмеля.
Материалы и методы. С учетом обоснованных критериев проектирования хмеле-сушилки и анализа существующих резонаторов предложена методика разработки хмелесушилки с энергоподводом в электромагнитном поле, включающая требования к конструкционному исполнению, к эксплуатационным и экономическим показателям и технологии. Электродинамические параметры резонатора исследованы по программе CST Studio 2017.
Результаты исследования. Исследованы диэлектрические параметры хмеля и получены функциональные зависимости от влажности при частоте 2 450 МГц. Исследована динамика нагрева хмеля при изменении его фактора диэлектрических потерь в процессе воздействия электромагнитного поля сверхвысокой частоты. Разработана конструкционно-технологическая схема радиогерметичной СВЧ-конвективной хмелесушилки непрерывно-поточного действия с поярусно расположенными резонаторами для агропредприятий малой мощности. В экранирующем цилиндрическом корпусе поярусно расположены резонаторы: первый и третий резонаторы полусферические, а средний выполнен в виде эллипсоида для обеспечения высокой напряженности электрического поля. Транспортирование сырья происходит путем вращения дисков в щадящем режиме.
Обсуждение и заключение. Ожидаемые удельные энергетические затраты хмелесу-шилки производительностью 12–13 кг/ч при мощности СВЧ генераторов 4,0 кВт для сушки свежеубранного хмеля влажностью 76–82 % до влажности 11– 4%,
составляют 0,30–0,33 кВт∙ч/кг. Необходимая напряженность электрического поля 2 кВ/см во всех трех резонаторах обеспечивается, следовательно, обеззараживание сырья происходит при температуре 65–70 оС за 5–6 мин пребывания в трех резонаторах. Интенсивность влаговыделения из шишек хмеля при эндогенно-конвективном нагреве возрастает в 5–6 раз, по сравнению с конвективным способом сушки. Внедрение микроволновой технологии сушки с применением конвективного способа испарения и удаления влаги из сушильной камеры позволяет сократить продолжительность процесса, сберечь ценные компоненты шишек для пивоварения.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):114-127
pages 114-127 views

Процессы адресной доставки энергии и тепломассопереноса в системах с нано-, микро- и макроэлементами

Гаврилов А.В., Гербер Ю.Б.

Аннотация

Введение. Производство современных технологий должно учитывать всесторонний анализ энергетических, биотехнологических и теплофизических явлений. Основными в пищевых технологиях являются процессы тепло- и массообмена, которые необходимо интенсифицировать.
Цель статьи. Исследование механизмов и моделирование кинетики тепломассопереноса в микроволновом поле в технологиях комплексной переработки пищевого сырья.
Материалы и методы. Комбинация тепловых, гидродинамических и диффузионных движущих сил при их согласованном действии способна решать проблемные вопросы обработки сырья, в первую очередь пищевого. С помощью принципов теории подобия предлагается безразмерный комплекс – число энергетического действия, которое отражает влияние электромагнитного поля. Предложена классификация режимов потока из микро- и нанокапиллярной структуры.
Результаты исследования. Непосредственный, адресный, подвод энергии к жидкой фазе сырья дает возможность получения в аппарате твердой фазы. Это принципиально новые возможности процесса обезвоживания. Скорости выпаривания при постоянной мощности поля зависят только от типа растворителя. В результате обработки всех точек эксперимента было получено критериальное уравнение, которое устанавливает зависимость числа энергетического действия от безразмерного давления и безразмерной теплоты фазового перехода.
Обсуждение и заключение. Разработан новый класс тепломассообменного оборудования – электродинамические аппараты. Предложенные экспериментальные результаты предполагают, что при организации процессов адресной доставки энергии с привлечением импульсного микроволнового поля поток из капилляров и нанокапилляров инициируется гораздо быстрее. Важное преимущество электродинамических экстракторов – возможность получения полиэкстрактов. Пищевые технологии с организацией процессов адресной доставки энергии при выпарке, сушке и экстрагировании являются ресурсо- и энергоэффективными и обеспечивают полное сохранение потенциала сырья.

Инженерные технологии и системы. 2023;33(1):128-139
pages 128-139 views

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».