AGRIS - 

2021

Pirogov, S.P.

There is given an overview of the research works carried out by scientists of the State Agrarian University of the Northern Trans-Urals on the development of structures of agricultural machines with flexible elastic elements. N. N. Ustinov developed designs and methods for calculating tubular springs with variable wall thickness, S. S. Samakalev proposed and studied springs with variable cross-section in length. A. I. Chuboy obtained formulas for calculating the natural vibration frequencies of tubular springs of various designs and conducted experimental studies. It is shown that such mechanisms have a number of advantages in comparison with the known ones, and their application makes it possible to accurately comply with agrotechnical requirements for tillage and sowing, reduce energy costs when performing these operations, and reduce the load on working bodies. Examples of the use of elastic elements, in particular coulter racks, in the working bodies of machines for tillage and sowing machines are given. The racks are welded from S-shaped and C-shaped tubular elements. The pointed cultivator paw is attached to a C-shaped element. The change in pressure in the internal cavity of the elements causes the free end with a loosening paw to move. In the process of tillage, the working body of the cultivator is influenced by the resistance forces of the soil of a variable nature, which causes fluctuations in the rack. The supply of working fluid into the rack cavity under variable pressure leads to oscillatory movements of the paw with a certain amplitude and frequency. The design of the working body of the cultivator with a rack in the form of a twisted tubular spring is also described. In it, under the influence of pressure applied to the inner cavity of the spring, its free end with a paw turns around the longitudinal axis, producing loosening of the soil. The use of flexible tubular elements is an innovative solution in the improvement of agricultural machinery. | Представлен обзор научно-исследовательских работ, проводимых учеными Государственного аграрного университета Северного Зауралья по разработке конструкций с.-х.машин с гибкими упругими элементами. Н.Н. Устиновым были разработаны конструкции и методика расчета трубчатых пружин с переменной толщиной стенки, С.С. Самакалев предложил и исследовал пружины с переменным по длине сечением. А.И. Чубой получены формулы для расчета собственных частот колебаний трубчатых пружин различных конструкций и проведены экспериментальные исследования. Показано, что такие механизмы обладают рядом преимуществ по сравнению с известными, и их применение дает возможность точно соблюдать агротехнические требования по обработке почвы и посеву, снизить затраты энергии при выполнении этих операций, понизить нагрузку на рабочие органы. Приводятся примеры использования упругих элементов, в частности стоек сошников, в рабочих органах машин для обработки почвы и посевных машин. Стойки сваривают из S-образного и C-образного трубчатых элементов. Стрельчатая культиваторная лапа крепится к С-образному элементу. Изменение давления во внутренней полости элементов заставляет свободный конец с рыхлительной лапой совершать перемещение. В процессе обработки почвы на рабочий орган культиватора оказывается влияние силы сопротивления почвы переменного характера, что вызывает колебания стойки. Подача рабочей жидкости в полость стойки под переменным давлением приводит к колебательным движениям лапы с определенной амплитудой и частотой. Описывается также конструкция рабочего органа культиватора со стойкой в виде витой трубчатой пружины. В ней под действием давления, подаваемого во внутреннюю полость пружины, её свободный конец с лапой поворачивается вокруг продольной оси, производя рыхление почвы. Применение гибких трубчатых элементов является инновационным решением в совершенствовании сельхозтехники.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Nesmiyan, A.Yu. | Ashitko, A.A. | Kolesnik, R.Yu. | Maksimenko, V.A.

There were studied the basic laws of cutting some plant materials, the knowledge of which will justify the rational parameters of a small unit for mechanization of removing the root crop tops. The study was carried out experimentally on a computerized dynamometric unit, according to a non-compositional plan of the second order, using the most common types of root crops in cultivation in small holdings: table carrots and radishes. The value of the specific resistance of cutting tops was taken as an optimization parameter. The study has shown that such factors as the blade incidence angle to the cutting direction, the blade width and the blade speed at the beginning of cutting are crucial and significantly affect the energy consumption of the top removal process. The most significant parameter is the blade width, the degree of influence of which is 2.2–18.2 times greater than the degree of influence of the other two factors. On average, a decrease in the blade width from 0.5 to 0.1 mm leads to a 3–5-fold decrease in the specific cutting force of the top, which confirms the prospects of using ultra-thin replaceable blades instead of a durable wide-faceted blade in the design of the plant-top removing machines. It was also found that at a blade speed of about 0.2 m/s and its blunted blade (b is about 0.5 mm), the tops are not cut, but crumpled or (in some cases) deflected by the knife (the thickness of the cutting edge of the knife b is about 0.5 mm). The following rational parameters and operating modes of a small unit for mechanizing the root crops tops removal were determined: the blade incidence angle to the cutting direction is from 30 to 45 deg.; the blade width is about 0.1 mm; cutting speed is about 0.33 m/s. | Изучали основные закономерности резания некоторых растительных материалов, знание которых позволит обосновать рациональные параметры малой установки для механизации удаления ботвы корнеплодов. Исследование проводилось экспериментально на компьютеризированной динамометрической установке, по некомпозиционному плану второго порядка, с использованием наиболее распространенных при возделывании в подсобных хозяйствах видов корнеплодов: столовой моркови и редиса. В качестве параметра оптимизации принималось значение удельного сопротивления резанию ботвы. Исследование показало, что такие факторы, как угол ориентации кромки ножа к направлению резания, толщина режущей кромки и скорость ножа в момент начала резания, значимы и существенно влияют на энергоемкость процесса удаления ботвы. Наиболее значимым параметром является толщина лезвия ножа, степень влияния которой в 2,2–18,2 раза больше степени влияния двух остальных факторов. В среднем уменьшение толщины лезвия ножа с 0,5 до 0,1 мм ведет к снижению величины удельного усилия резания ботвы в 3–5 раз, что подтверждает перспективность использования в конструкции ботвоудаляющей машины ультратонких сменных лезвий вместо долговечного широкогранного ножа. Также было установлено, что при скорости движения ножа около 0,2 м/с и его затупленном лезвии (толщине режущей кромки ножа b около 0,5 мм) ботва не перерезается, а сминается или (в отдельных случаях) отклоняется ножом. Определены следующие рациональные параметры и режимы работы малой установки для механизации удаления ботвы корнеплодов: угол ориентации режущей кромки ножа к направлению резания – от 30 до 45 градусов; толщина его режущей кромки – около 0,1 мм; скорость резания – около 0,33 м/с.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Karpenko, G.V. | Kurdyumov, V.I. | Pavlushin, A.A. | Karpenko, M.A.

Во многих регионах России период уборки совпадает с сезоном дождей, и до 60% убранного зерна находится во влажном состоянии, требует сушки. Соответственно возникает потребность в энергосберегающих сушильных установках. В целях обеспечения энергоэффективности зерносушилок изучили влагоотдающие способности зерна. Исследования проведены в Ульяновском ГАУ на сушильных установках. Провели исследования процесса сушки зерна пшеницы в элементарном слое, в ходе которого получили кривые сушки и температурные кривые зерна при различных параметрах сушильного агента. Исследовали процесс сушки элементарного слоя зерна при скоростях движения воздуха 0,15; 0,4; 0,8; 1,5 м/с. Исследования показали, что увеличение скорости движения воздуха от 0,15 м/с до 1,5 м/с незначительно влияет на характер изменения кривых сушки. При этом скорость сушки определяется не внешним тепловлагообменом, а скоростью перемещения влаги от центра зерна к поверхности. Провели исследование процесса сушки зерна в элементарном слое в условиях, исключающих заметное влияние скорости движения воздуха на процесс (Vв = 0,6…0,8 м/с), привели кривые сушки зерна пшеницы при различной температуре сушильного агента. В результате исследований установлено, что при сушке зерна пшеницы в слое, толщина которого не превышает максимального размера единичного зерна, в период падающей скорости сушки температура зерна в течение 5…10 минут приближается к температуре воздуха; анализ экспериментальных данных показал, что зависимость (1) с достаточной степенью точности описывает кривые сушки зерна пшеницы, обеспечивая хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных; для повышения энергоэффективности установок с единичным слоем сушки зерна, скорость теплоносителя должна находиться в пределах 0,06 – 0,15 м/с, при этом удельные затраты теплоты на испарение 1 кг влаги находятся в пределах 3,7-4,1 МДж/кг, что на 21,6…19,5% ниже, чем при традиционной сушке толстого слоя. | In many regions of Russia, the harvesting period coincides with the rainy season, and up to 60% of the harvested grain is in a wet state, requires drying. Accordingly, there is a need for energy-saving drying plants. In order to ensure the energy efficiency of grain dryers, the moisture-yielding abilities of grain were studied. The research was carried out in the Ulyanovsk State Agrarian University on drying plants. There was studied the drying process of wheat grain in the elementary layer, during which drying curves and temperature curves of grain were obtained at various parameters of the drying agent. The drying process of an elementary grain layer at air velocities of 0.15; 0.4 was investigated; 0.8; 1.5 m/s. The studies have shown that an increase in air velocity from 0.15 m/s to 1.5 m/s does not significantly affect the nature of changes in drying curves. At the same time, the drying rate is determined not by external heat and moisture exchange, but by the rate of moisture transfer from the center of the grain to the surface. A study of the grain drying process in the elementary layer was carried out under conditions that exclude a noticeable effect of the air velocity on the process (Vв = 0.6-0.8 m/s), the curves of drying wheat grain at different temperatures of the drying agent were given. As a result of the research, it was found that when drying wheat grain in a layer whose thickness does not exceed the maximum size of a single grain, during the period of falling drying speed, the grain temperature for 5-10 min approaches the air temperature; analysis of experimental data showed that dependence (1) describes the drying curves of wheat grain with a sufficient degree of accuracy, providing a good match of calculated and experimental data; to improve the energy efficiency of plants with a single layer of grain drying, the speed of the coolant should be in the range of 0.06-0.15 m/s, while the specific heat consumption for evaporation of 1 kg of moisture is in the range of 3.7-4.1 MJ/kg, which is by 21.6-19.5% lower than with traditional thick layer drying.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Popov, A.M. | Plotnikov, K.B. | Ustinova, Yu.V. | Kryuk, R.V.

The specific energy consumption of the processes of structure formation (granulation) and drying carried out in a drum vibrating unit equipped with a stirrer was determined during the preparation of an instant drink. The processes were carried out with the following parameters of the unit operation: oscillation amplitude – 0.5-1.5 mm; oscillation frequency – 20-50 Hz; agitator rotation speed – 1-9 rpm; drum inclination angle – 1-3 deg; drying agent feed rate – 1-3 m/s; drying agent temperature – 45-65 deg C. The energy costs for carrying out the granulation and drying processes consisted of the costs of performing mechanical work, overcoming the hydraulic resistance of the apparatus and the descending flows of the dispersed medium; energy spent on drying the material. The tests have shown that the hydraulic resistance is most influenced by the speed of the drying agent. To a lesser extent, the hydraulic resistance is affected by the rotation frequency of the spiral agitator (directly proportional dependence) and the amplitude of the vibrations of the unit (inversely proportional dependence). Comparative calculations of energy costs for overcoming hydraulic resistance, mechanical work and moisture removal have shown that their share is 4-15, 12-20 and 80-88% of the total energy consumption. The rational parameters of the unit operation are determined: the oscillation amplitude is 1 mm; the oscillation frequency is 30 Hz; the rotation speed of the agitator is 9 rpm; the drum inclination angle is 1 deg; the feed rate and temperature of the drying agent are 3 m/s and 60 deg. C. | Определяли удельные энергозатраты процессов структурообразования (гранулирования) и сушки, проводимых в оснащенном мешалкой барабанном виброагрегате, при приготовлении инстант-напитка. Процессы осуществляли при следующих параметрах работы агрегата: амплитуда колебаний – 0,5-1,5 мм; частота колебаний – 20-50 Гц; частота вращения мешалки – 1-9 об/мин; угол наклона барабана – 1-3 градус; скорость подачи сушильного агента – 1-3 м/с; температура сушильного агента – 45-65 град. C. Затраты энергии на проведение процессов гранулирования и сушки складывались из затрат на совершение механической работы, преодоления гидравлического сопротивления аппарата и снисходящих потоков дисперсной среды; энергии затрачиваемой на высушивание материала. Проведенные испытания показали, что на гидравлическое сопротивление наибольшее влияние оказывает скорость сушильного агента. В меньшей степени на гидравлическое сопротивление влияет частота вращения спиральной мешалки (прямо пропорциональная зависимость) и амплитуда колебаний агрегата (обратно пропорциональная зависимость). Сравнительные расчеты затрат энергии на преодоление гидравлического сопротивления, механическую работу и влагоудаление показали, что их доля составляет 4-15; 12-20 и 80-88% от общих энергозатрат. Определены рациональные параметры работы агрегата: амплитуда колебаний – 1 мм; частота колебаний – 30 Гц; частота вращения мешалки – 9 об/мин; угол наклона барабана – 1 градус; скорость подачи и температура сушильного агента – 3 м/с и 60 град. C.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Tsuglenok, N.V. | Tsuglenok, N.V. | Logacheva, O.V.

В Центральной части РФ доказано эффективное использование современных электрифицированных дождевальных машин кругового действия. Их конструкции выбирают в зависимости от агротехнических требований к поливу, в том числе изменения диаметра водораспределительного трубопровода. Однако при изменении диаметра трубопровода изменяется нагрузка на электропривод опорных тележек дождевальных машин, что приводит к соответствующему изменению энергопотребления. В свою очередь это также изменяет нагрузку насоса водоподачи. Цель исследования - определение оптимального изменения диаметра трубопроводом по критерию минимума энергопотребления с учетом ряда допущений. Рассмотрена зависимость изменения нагрузки на электропривод опорной тележки от изменения диаметра трубопровода одной секции. Установлено, что уменьшение диаметра на 27% (с 219 на 159 мм) приводит к уменьшению нагрузки на электропривод на 38%. Однако это также приводит к увеличению потерь напора, создаваемого электродвигателем насоса, соответственно к увеличению нагрузки и энергопотреблению на 0,8…3,8%. На первый взгляд, эффект очевиден, однако мощность электродвигателя насоса водоподачи в 10…25 раз больше мощности электродвигателя опорной тележки. На основе коэффициентов подобия составляющих полива получена зависимость общего энергопотребления от изменения диаметра водораспределительного трубопровода. Дифференцированием полученной функции получена зависимость величины оптимального диаметра для конкретных условий эксплуатации. Построены графики зависимостей энергопотребления от изменения диаметра с учетом некоторых ограничений: подачи насоса, статического напора, количества секций дождевальной машины. | The conditions for the effective use of modern electrified circular sprinklers in the central part of Russia are well known. The equipment designs are chosen depending on the agrotechnical requirements for irrigation, including the change in the diameter of the water distribution pipeline. However, when the diameter of the pipeline is changed, the load on the electric drive of the support trolleys of the sprinkler is changed too, which leads to a corresponding shift in energy consumption. In turn, this also changes the load of the water supply pump. The research aim is determining the optimal change in the diameter of pipelines according to the criterion of minimum energy consumption, taking into account a number of assumptions. The authors have analyzed the relationship between the change in the load on the electric drive of the sprinkler support trolley and the change in the diameter of one sprinkler section pipeline. It has been found that a decrease in the diameter by 27% (of 219 mm to the diameter of 159 mm) leads to a decrease in the load on the electric drive by 38%. However, this also leads to an increase in the head loss in the water supply pump motor and, respectively, to an increase in the load and energy consumption by 0.8…3.8%. The effect is initially obvious, but the power of the electric motor of the water supply pump is 10...25 times higher than that of the electric motor of the sprinkler support trolley. The relationship between the total energy consumption and the change in the diameter of the water distribution pipeline has been obtained based on the similarity coefficients of the irrigation components. By differentiating the obtained function, the dependence of the value of the optimal diameter for specific operating conditions is also obtained. Graphs of the relationship between energy consumption and the change in diameter have been determined, taking into account some restricting conditions, namely pump supply, static pressure, and the number of the sprinkler sections.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Prokopchuk, R.E. | Belyaev, V.I.

The work highlights the possibility of crop yield increasing due to application of liquid mineral fertilizers. Analysis of aggregates for drip line placement of liquid mineral fertilizers is given. Dependencies of fuel consumption value of tractor engines in the composition of various machine-tractor units (MTU) during the technological process execution are obtained. Fertilizer application was carried out by John Deere 8310R + liquiliser "Altai", John Deere 8430 + Duport and Valtra T234 + Duport. It has been established that one of the most significant factors of energy consumption is the initial soil moisture and weight of the unit which depends on the capacity of the bunker and its filling with liquid fertilizers. As part of the study a comparative quantitative energy assessment of units for the application of liquid mineral fertilizers was carried out, experimental dependencies of the second fuel consumption of a tractor engine with an imported and domestic unit on the operating speed and weight of the unit were established. So, with increase in filling of volume of a liquiliser barrel fuel consumption of the engine of the John Deere 8310R tractor in the unit with a liquiliser "Altai" increases from 21.07 to 21.56 g/s, Valtra T234 in the unit with Duport – from 23.53 to 23.89 g/s and John Deere 8430 with the Duport unit – from 19.16 to 21.13 g/s, respectively. It has also been established that with an increase in the volume of liquid with fertilizers, the fuel consumption of the tractor engine in the unit with liquiliserper unit of width increases: John Deere 8310R in the unit with liquiliser "Altai" – from 1.76 to 1.8 g/s, Valtra T234 in the unit with Duport – from 1.96 to 1.99 g/s and John Deere 8430 with the Duport unit – from 1.6 to 1.76 g/s, respectively. The obtained results will serve as the basis for substantiation of rational parameters and operation modes of units for application of liquid mineral fertilizers. | Рассматривали возможность повышения урожайности с.-х. культур за счёт подкормки жидкими минеральными удобрениями. Приведён анализ агрегатов для точечного внесения жидких минеральных удобрений. Получены зависимости величины расхода топлива тракторных двигателей в составе различных машинно-тракторных агрегатов (МТА) при выполнении технологического процесса. Внесение удобрений проводилось агрегатами John Deere 8310R + ликвилайзер "Алтай", John Deere 8430 + Duport и Valtra T234 + Duport. Установлено, что одним из наиболее значимых факторов энергозатрат является исходная влажность почвы и масса агрегата, которая зависит от ёмкости бункера и её заполнения жидкими удобрениями. В ходе исследования была проведена сравнительная количественная энергетическая оценка агрегатов для внесения жидких минеральных удобрений, установлены экспериментальные зависимости секундного расхода топлива тракторного двигателя с импортным и отечественным агрегатом от рабочей скорости движения и массы агрегата. Так, с увеличением заполнения объёма бочки ликвилайзера расход топлива двигателя трактора John Deere 8310R в агрегате с ликвилайзером "Алтай" увеличивается с 21,07 до 21,56 г/с, Valtra T234 в агрегате с Duport – с 23,53 до 23,89 г/с и John Deere 8430 с агрегатом Duport – с 19,16 до 21,13 г/с соответственно. Установлено также, что с увеличением объёма жидкости с удобрениями расход топлива двигателя трактора в агрегате с ликвилайзером на единицу ширины захвата увеличивается: John Deere 8310R в агрегате с ликвилайзером "Алтай" – с 1,76 до 1,80 г/с, Valtra T234 в агрегате с Duport – с 1,96 до 1,99 г/с и John Deere 8430 с агрегатом Duport – с 1,60 до 1,76 г/с соответственно. Полученные результаты послужат основой для обоснования рациональных параметров и режимов работы агрегатов для внесения жидких минеральных удобрений.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation