Научный архив: статьи

Проблема и цель. В 2023 году в России произведено 8,6 млн т картофеля, что на. 18 % больше, чем в 2022 году. Однако в 2024 году площадь под картофелем сократилась на 33,9 тыс. га по сравнению 2023 годом, что привело к снижению валового сбора до 7,2 млн т картофеля. Сокращение площадей вызвано снижением цены на картофель и трудностью осуществления уборки при изменении погодных условий. Существующие картофелеуборочных машины способны осуществлять рабочий процесс только в оптимальных погодных условиях. При изменении условий требуется длительная перенастройка рабочих органов картофелеуборочных машин. Целью исследования является создание адаптивных рабочих органов картофелеуборочных машин для различных почвенно-климатических условий.

Методология. Для уборки картофеля применяют картофелеуборочные машины, основным рабочим органом служит прутковый элеватор. При передвижении клубненосного пласта активные встряхиватели, выполненные в виде приводных эксцентриковых роликов, подбрасывают полотно. Индивидуальные мотор-редукторы с управляющим блоком (компьютером) обеспечивают изменение частоты вращения с учетом эксцентриситета ролика и загрузки полотна картофельным ворохом. В процессе работы эксцентрикового ролика происходит крошение и просеивание почвы через прутковое полотно и более качественное выделение клубней картофеля.

Результаты. Теоретическими исследованиями установлено, что величина ускорения полотна пруткового элеватора на активном встряхивателе определяется угловой скоростью и величиной эксцентриситета ролика. Теоретическими исследованиями установлено, что параметрами активного встряхивателя с эксцентриковыми роликами являются: радиус ролика R=0,05м; угловая скорость ш=35-45 рад/с; угловое ускорение £=0-5 рад/с*2; эксцентриситет ролика e = 0,01 м.

Заключение. Применение эксцентрикового ролика с приводом индивидуальными мотор-редукторами позволяет обеспечить скорость вдоль оси ОУ полотна пруткового элеватора на активном встряхивателе около 1м/с, причем ускорение вдоль оси ОУ полотна пруткового элеватора на активном встряхивателе достигает 15м/с2.

Проблема и цель. Одной из ключевых проблем РФ в аграрном секторе является зависимость отечественных производителей картофеля от импорта семенного материала. Это подчеркивает актуальность развития национальной базы селекционных достижений для обеспечения устойчивости агропромышленного комплекса, что требует значительных научных и технологических усилий в селекции и агротехнологиях. Целью исследований является разработка и внедрение передовых методик, позволяющих улучшить качество и всхожесть отечественных сортов картофеля, а также оптимизировать условия их хранения. Это включает в себя изучение влияния различных климатических и агротехнических параметров на урожайность и устойчивость новых сортов к заболеваниям. Особое внимание уделяется созданию различных моделей взаимосвязи условий хранения и всхожести картофеля. В конечном счёте, такие исследования должны способствовать полному обеспечению потребностей страны в семенном материале, уменьшая зависимость от импортных поставок и укрепляя позиции России на мировом рынке сельхозпродукции.

Методология. Модель взаимосвязи между условиями хранения и всхожестью картофеля определяет процент прорастания как функцию, зависящую от температуры, влажности и длительности хранения. Применение корреляционной матрицы позволило оценить степень взаимосвязи каждого фактора с показателями прорастания. Установлено, что повышение температуры отрицательно коррелирует с процентом прорастания, что подчеркивает необходимость контроля температурного режима. Обработка данных производилась с использованием программ Microsoft Excel и Statistica, что способствовало детальному анализу полученных результатов.

Результаты. В проведённом исследовании основное внимание уделено изучению факторов хранения, влияющих на предпосадочную обработку семенного картофеля, с использованием модели, рассматривающей такие параметры, как температура, влажность, продолжительность хранения и условия освещённости. Температура хранения 3° C 5° C оптимальна для предотвращения потери влаги и развития болезней, в то время как оптимальная относительная влажность (88-92 %) помогает поддерживать качество клубней. Модель учитывает влияние этих факторов на три ключевых параметра выхода: энергия прорастания, процент прорастания, заболеваемость картофеля. Составленная система связанных дифференциальных уравнений детально описывает изменения химических и физических свойств клубней при хранении и последующую предпосадочную обработку. Важным шагом в усовершенствовании модели является интеграция параметров предпосевной обработки, таких как рост, защита от болезней и стрессоустойчивость, необходимых для более точного отражения реальных условий и определения оптимальных методов хранения. В свою очередь, лабораторные и хозяйственные исследования в дальнейшем проверят её адаптивность и практическую применимость.

Заключение. Применение разработанной модели в сельском хозяйстве является важным элементом для снижения рисков и повышения эффективности производства картофеля. Одним из направлений усовершенствования модели является интеграция уравнений, описывающих потоки тепла и влажности, что позволит детально анализировать температурные и влажностные градиенты в массе клубней. При этом адаптация модели под различные сорта картофеля и специфические условия требует корректировки ее параметров на основе экспериментальных данных, что улучшит точность прогнозов. Внедрение параметров предпосевной обработки в модель предоставит возможности для более точного прогнозирования изменений в качестве клубней картофеля. Это, в свою очередь, позволит оптимизировать процесс подготовки семенного материала. Такие улучшения приведут к значительному росту урожайности и качества продукции.

Проблема и цель. Целью настоящего исследования являлось выявление, научное обоснование и подготовка методических рекомендаций по повышению качества подготовки специалистов метрологии для решения технических и технологических задач агропромышленного комплекса на основе изучения взаимоувязки требований действующих документов в сфере управления качеством и стандартизации с учетом компетентностного подхода.

Методология. Научно-аналитическое исследование выполняли в условиях действия ряда документов по стандартизации РФ, введенных соответствующими приказами Росстандарта в последние годы. В качестве объектов исследования выступали взаимосвязанные организационно-производственные системы агропромышленного комплекса, а также их отдельные элементы, связанные с проблематикой управления качеством.

Результаты. Элемент метрологического обеспечения как одна из важнейших составляющих организационно-производственной системы агропромышленного комплекса оказывает непосредственное влияние на конкурентоспособность и качество продукции. Кадровое обеспечение решения задач метрологии и стандартизации в подотраслях сельского хозяйства и смежных отраслей должно отвечать требованиям, необходимым для решения профессиональных задач, а профильные специалисты иметь высокий уровень теоретических знаний и практических навыков. В рамках проведения исследований проанализирован ряд действующих стандартов, введенных в действие в последние десятилетия. Для проведения анализа были отобраны национальные стандарты РФ и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Выделяли для сравнительного анализа компетенции и комплекс требований к экспертам-метрологам в части метрологической экспертизы. Впоследствии системно анализировали согласованность этих требований и положений национальных стандартов государственной системы обеспечения единства измерений (ГСОЕИ). Полученные аналитические результаты используются при разработке, апробации и внедрении в учебный процесс и преподавание дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация», «Основы взаимозаменяемости и технические измерения».

Заключение. Анализ национальных стандартов РФ в сфере ГСОЕИ, профстандарта «Специалист по метрологии« и других действующих в стране документов по стандартизации подтверждает согласованность их требований в части метрологической экспертизы. Из-за значительной роли метрологической экспертизы (МЭ) и необходимости обеспечения единства измерений на всех стадиях жизненного цикла агропромышленной продукции, в которых предусмотрена разработка технической документации и/или внесение изменений в нее. При разработке учебно-методических комплексов и рабочих программ дисциплин в рамках аграрного образования, в первую очередь при обучении по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки (УГСН) 35.00.00 Сельское, лесное и рыбное хозяйство, рекомендовано изучение тематик, связанных не только с измерительными устройствами, но и с устройствами автоматического контроля. Выявлено, что практические навыки в сфере метрологической экспертизы существенно повышают конкурентоспособность и востребованность выпускников и специалистов. Поэтому в рабочие программы дисциплин «Метроло гия, стандартизация и сертификация», «Основы взаимозаменяемости и технические измерения» необходимо включать тематики, связанные с метрологическим обеспечением сельскохозяйственных предприятий соответствующего профиля.

Проблема и цель. Экструдирование зерна кукурузы является важным процессом в производстве кормов для животных и пищевых продуктов для людей. В процессе экструдирования зерна кукурузы происходит высокотемпературная обработка, которая позволяет улучшить пищевую ценность продукта, увеличить его срок хранения и улучшить его вкусовые качества. Основные параметры и конструкции выпускной головки напрямую влияют на качество и свойства выходящей продукции. С изменением строения выпускающей головки экструдера изменяются режимы работы агрегата. Цель исследований определение оптимальных параметров выпускающей головки экструдера на основе сравнительного анализа производительности прямоточной выпускающей головки и головки с конфузором.

Методология. Для анализа выпускающих головок в экструдере при экструдировании зерна кукурузы используются различные математические модели и методы измерения, которые позволяют оптимизировать процесс экструзии и получать продукты с желаемыми свойствами.

Результаты. Проведенные теоретические исследования позволили определить, что оптимизация процесса экструзии зерна кукурузы позволяет получить продукт с желаемыми свойствами, такими как высокая питательность, хорошие вкусовые и текстурные качества, долгий срок хранения и устойчивость к различным воздействиям.

Заключение. Таким образом, подбор выпускающей головки в экструдере при экструдировании зерна кукурузы является важным фактором, влияющим на качество и свойства продукта. Подбор выпускающей головки может значительно улучшить характеристики продукта и снизить затраты на производство. Оптимизация процесса экструзии зерна кукурузы позволяет получить продукт с желаемыми свойствами, такими как высокая питательность, хорошие вкусовые и текстурные качества, долгий срок хранения и устойчивость к различным воздействиям.

Проблема и цель. При уборке картофеля на эффективность применяемой техники оказывает влияние множество факторов, среди которых немаловажную роль играют природно-климатические условия. Если современные комбайны способны в полной мере соответствовать действующим в настоящее время нормативно-правовым актам, то к работе более старых моделей возникает множество претензий. Одним из способов решения данной проблемы является модернизация отдельных рабочих органов картофелеуборочных машин. Поэтому цель данного исследования определение оптимальных параметров разработанного устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей в бункерных комбайнах, построенных по классической компоновочной схеме.

Методология. В ходе лабораторных исследований были применены стандартизованные методики, описанные в ГОСТ ISO 7743-2013 и ГОСТ 28713-2018. Обработка полученных результатов производилась при помощи методов корреляционно-регрессионного анализа. При оптимизации параметров построенных уравнений регрессии применялся симплексный метод решения задач линейного программирования и разработанная программа для ЭВМ № 2023684827 «Оптимизация параметров устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей».

Результаты. В рамках научно-исследовательской деятельности было разработано устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей, предназначенное для замены серийного рабочего органа вторичной сепарации картофелеуборочных машин (отбойного валика наклонной пальчатой горки бункерного картофелеуборочного комбайна), построенных по классической компоновочной схеме. Для определения оптимальных его параметров проведены лабораторные исследования. Установлено, что при диаметре цилиндрического надувного элемента устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей 40 мм модуль его упругости составляет E=1,8610e Па, при диаметре 45 мм E=1,4510e Па, при диаметре 50 мм E=1,1910e Па. Минимальные величины показателей «повреждение клубней, от общей массы» и «потери клубней» обеспечиваются при диаметре цилиндрических надувных элементов разработанного устройства 50 мм и частоте вращения x2=130 об/мин.

Заключение. Проведенные лабораторные исследования позволили установить параметры устройства для отделения корнеклубнеплодов от примесей, обеспечивающие оптимальные значения показателей «повреждение клубней, от общей массы» и «потерь клубней». Полученные результаты будут использованы для определения экономического эффекта от модернизации картофелеуборочных машин, построенных по классической компоновочной схеме, путем замены их серийных рабочих органов вторичной сепарации.

Проблема и цель. Экструдирование зерна кукурузы является важным процессом в производстве кормов для животных и пищевых продуктов для людей. В процессе экструдирования зерна кукурузы происходит высокотемпературная обработка, которая позволяет улучшить пищевую ценность продукта, увеличить срок его хранения и улучшить вкусовые качества.

Тепловые процессы являются одними из ключевых факторов, влияющих на качество и свойства продукта, получаемого в результате экструзии зерна кукурузы. В экструдере происходит сжатие и нагревание материала, его формование и охлаждение. Для оптимизации процесса экструзии и получения продукта с желаемыми свойствами необходимо учитывать различные факторы, связанные с тепловыми процессами в экструдере. В данной статье мы рассмотрим основные методы и модели, используемые для описания тепловых процессов в экструдере при экструдировании зерна кукурузы.

Методология. Для описания тепловых процессов в экструдере при экструдировании зерна кукурузы используются различные математические модели и методы измерения, которые позволяют оптимизировать процесс экструзии и получать продукты с желаемыми свойствами.

Результаты. Проведенные теоретические исследования позволили определить, что оптимизация процесса экструзии зерна кукурузы позволяет получить продукт с желаемыми свойствами, такими как высокая питательность, хорошие вкусовые и текстурные качества, долгий срок хранения и устойчивость к различным воздействиям.

Заключение. Таким образом, тепловые процессы в экструдере при экструдировании зерна кукурузы являются важными факторами, влияющими на качество и свойства продукта. Оптимизация тепловых процессов может значительно улучшить характеристики продукта и снизить затраты на производство. Оптимизация процесса экструзии зерна кукурузы позволяет получить продукт с желаемыми свойствами, такими как высокая питательность, хорошие вкусовые и текстурные качества, долгий срок хранения и устойчивость к различным воздействиям. В целом, понимание тепловых процессов в экструдере при экструдировании зерна кукурузы является важным для оптимизации производства кормов для животных и пищевых продуктов для людей.

Проблема и цель. Снижение урожайности картофеля в 2024 году обусловлено неблагоприятными погодными условиями и уменьшением посевных площадей, что требует адаптации аграрного сектора к более устойчивым условиям ведения хозяйства. Аграрии РФ намерены внедрять более устойчивые сорта картофеля и современные технологии, чтобы улучшить урожайность и минимизировать потери при хранении. Поэтому интеграция систем вентиляции, основанных на компьютерном моделировании, становится важной задачей для повышения эффективности хранения в условиях снижения посевных площадей. Цель исследования - теоретический анализ динамики воздушного потока в контейнере для хранения картофеля.

Методология. Исследования включали в себя несколько этапов моделирования и анализа. В первую очередь, создавалась модель контейнера, заполненного картофелем, где картофель представлялся в виде простых сфер диаметром от 50 до 80 мм, что соответствует семенной фракции сельскохозяйственной продукции и обеспечивает реалистичную визуализацию заполненного объема. Для описания движения воздушного потока через заполненную пористую среду применялась математическая модель, основанная на уравнении Дарси, что позволяет описать поведение воздушного потока в заданных условиях. Теоретический анализ данных проводился с использованием программных компонентов Microsoft Excel и Statistica.

Результаты. Результаты исследований показывают, что для расчета параметров контейнера с перфорированным воздуховодом необходимо учитывать объем контейнера, объем воздуховода, полезный объем для хранения картофеля и площадь вентиляционных отверстий. В свою очередь, эти параметры зависят от размеров контейнера и перфорированного воздуховода, а также от фракционного состава клубней картофеля, что далее позволяет определить диаметр вентиляционных отверстий. Движение воздушного потока внутри контейнера смоделировано как движение через пористую среду с помощью уравнения Дарси. Для численного решения задачи по воздушному потоку контейнер поделен на сетки с ячейками, где каждая пористая ячейка имеет свои граничные условия, включая давление на входе и выходе. Визуализация этой модели позволяет анализировать поля скоростей и распределение давления, что важно для оптимизации вентиляции и обеспечения качественного хранения картофеля.

Заключение. Проведенные исследования позволили визуализировать воздушный поток в пределах каждой ячейки, что в дальнейшем позволит понять, как воздушный поток проходит через массу картофеля и какая часть объёма контейнера может иметь более высокий риск недостаточного обдува воздушным потоком. Последующее развитие модели необходимо связывать с уравнениями потока тепла и влажности с целью определения температурных и влажностных градиентов в картофельной массе.

Проблема и цель. Каждый проход машинно-тракторного агрегата (МТА) по полю оказывает негативное воздействие на почву, уплотняя её. В переуплотнённой почве нарушается её внутренняя структура, увеличивается объёмная масса, снижается биологическая активность, нарушается воздушный и водный режимы питания. Всё это приводит к снижению урожайности возделываемых растений. Цель исследования - провести оценку воздействия движителей машинно-тракторных агрегатов на почву при проведении весенне-посевных работ в УНИЦ «Агротехнопарк» ФГБОУ ВО РГАТУ.

Методология. Исследования проводились на поле УНИЦ «Агротехнопарк» Рязанского района Рязанской области в мае 2024 г. при посеве ярового ячменя сорта «Владимир». Твердость почвы измерялась при помощи пенетрометра FIELD SCOUT SC 900 с конусным наконечником 3/4 дюйма на глубину от 0 до 45 см с шагом измерения 2,5 см. Все полученные значения сводили в таблицу, обработку производили в программе Microsoft Excel. Оценка эффективности использования МТА осуществлялась по максимальной производительности, при минимальном расходе топлива и минимальном негативном воздействии на почву (давление движителей на почву).

Результаты. После первого воздействия уплотнение почвы на глубине 5 см увеличилось на 18,8 %, на глубине 10 см - на 31,3 %, на глубине 15 см - на 0,9 %. После второго воздействия уплотнение почвы увеличилось на 40,6 % на глубине 5 см, на 215,7 % на глубине 10 см, на 17,8 % на глубине 15 см. После третьего воздействия (проход посевного агрегата) уплотнение почвы увеличилось на 100 % на глубине 5 см, на 215,7 % на глубине 10 см, на 78,3 % на глубине 15 см и на 8,5 % на глубине 20 см. Интересно, что на глубине 20 см после первого и второго дискования наблюдалось уменьшение уплотнения на 9,7 % и на 29,3 % соответственно.

Заключение. В результате проведённых исследований было установлено, что каждый проход МТА по полю оказывает негативное воздействие на почву, уплотняя её. Поэтому необходимо стремиться к сокращению количества выездов техники на поле, используя высокопроизводительные комбинированные агрегаты, а также цифровые технологии для рациональной организации движения агрегатов. При сравнении двух посевных МТА было установлено, что в условиях исследуемого поля для посева было выявлено, что: 1) колёса трактора МТЗ-1221 оказывает меньшее давление на почву, в среднем на 206,7 кПа (на глубине 0-15 см); 2) расход топлива у трактора МТЗ-1221 меньше на 50,4 % (на 2,1 кг/га) по сравнению с АТМ-3180М; 3) производительность МТА в составе с трактором АТМ-3180М выше на 10 % (0,59 га/ч), но достигается повышенным расходом топлива на 198 %. Поэтому в условиях УНИЦ «Агротехнопарк» рекомендуется использовать МТА: МТЗ-1221+СЗ-5,4.