CC BY
3
dvukxstoronnim naplavochny'm armirovaniem sostavnyk lemekxov// VestnikBryanskoj GSKXA. 2022. # 4 (92). S. 65-70.
5. Tekxnologicheskie varianty" naplavki, pri ustranenii luchevidnogo iznosa ostovov sostavnyk lemekxov i sovershenstvovanie metodiki polevyk ispy^tanij /A.A. Tyureva, N.A. Bardady^n, YU.I. Filin, D.YU. Oby^dennikov // Trudy" inzhenerno-tekxnologicheskogo fakuVteta Bryanskogo GAU. 2021. # 1. S. 100-109.
6. Povy^shenie resursa i stojkosti k abrazivnomu iznashivaniyu dolot lemekxov naplavkoj e^lektrodami s borsoderzhashhej obmazkoj / V.F. Aulov, V.P. Lyalyakin, A.M. MikxaVchenkov, S.A. Fes^kov, A.A. Tyureva // Sva-rochnoe proizvodstvo. 2019. # 7. S. 28-31.
7. Solov^ev S.A., SHakxov V.A., AristanovM.G. Tekxnologiya vosstanovleniya lemekxapluga firmy" Lemken // Trudy' GOSNITI. 2013. T. 113. S. 245-248.
8. Rykv S.P., Tarasyuk V.N., KovaV V.S. AvtomobiVnaya ressora s povy^shenny^mi uprugo-dempfiruyushhimi svojstvami //Mekxaniki XXI" veku. 2015. # 14. S. 209-213.
9. GOST 14959-2016. Metalloprodukcziya iz ressorno-pruzhinnoj nelegirovannoj i legirovannoj stali. Tekxnicheskie usloviya. M.: Standartinform, 2017. S. 34.
10. Ostov sostavnogo pluzhnogo lemekxa: pat. 205792 Ros. Federacziya: A01B 15/04 /MikxaVchenkov A.M., Guczan A.A.; zayaviteV i patentoobladateV Bryanskij gosudarstvennyj agrarny^j universitet. - # 2020139819; zayavl. 02.12.2020; opubl. 11.08.2021, Byul. # 23.
11. Opredelenie razmerov remontnyk vstavok pri vosstanovlenii importnyk lemekxov kompanii "KUN" / A.M. MikxaVchenkov, A. V. Dyachenko, M.A. MikxaVchenkova, A.A. Guczan //Nauka v czentraVnoj Rossii. 2021. # 4 (52). S. 90-96.
Информация об авторах:
А.М. Михальченков - доктор технических наук, профессор кафедры технического сервиса, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, mihalchenkov.alexandr@yandex.ru
А.А. Гуцан - аспирант, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.
С.А. Феськов - кандидат технических наук, доцент кафедры технического сервиса, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, feskovwork@gmail.com
Information about the authors:
A.M. Mikhal'chenkov - Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Technical Service, Bryansk State Agrarian University mihalchenkov.alexandr@yandex.ru
A.A. Gutsan - Postgraduate student, Bryansk State Agrarian University.
S.A. Fes'kov - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Technical Service, Bryansk State Agrarian University, feskovwork@gmail.com
Все авторы несут ответственность за свою работу и представленные данные. Все авторы внесли равный вклад в эту научную работу. Авторы в равной степени участвовали в написании рукописи и несут равную ответственность за плагиат. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
All authors are responsible for their work and the data provided. All authors have made an equal contribution to this scientific work. The authors were equally involved in writing the manuscript and are equally responsible for plagiarism. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 17.04.2023; одобрена после рецензирования 20.07.2023, принята к публикации 24.07.2023.
The article was submitted 17.04.2023; approved after rewiewing 20.07.2023; accepted for publication 24.07.2023.
© Михальченков А.М., Гуцан А.А., Феськов С.А. Научная статья
УДК 631.333 DOI: 10.52691/2500-2651-2023-98-4-52-57
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПОЧВОЙ ИНЪЕКЦИОННОГО ИГОЛЬЧАТОГО БАРАБАНА
Виктор Николаевич Ожерельев, Дмитрий Сергеевич Медведев ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, Брянская область, Кокино, Россия
Аннотация. В статье рассмотрено влияние кинематики движения разных точек инъекционной иглы на процесс формирования в почве полости для приема инъекции жидкого удобрения. Для этой цели разработана экспериментальная установка, включающая колесо диаметром 380 мм с 12 иглами. Длина игл варьировалась в пределах от 60 до 80 мм. Испытания проводили на трех типах агро-фона: зябь, культивация и посевы тритикале. Установку прокатывали посредством динамометра на длине 10 метров и фиксировали сопротивление перекатыванию и фактическое число оборотов. Каждый опыт был выполнен в трехкратной повторности. В результате установлено, что обод инъекционного колеса проскальзывает по поверхности почвы, вследствие чего система совершает поворот относительно мгновенного центра вращения, локализованного на длине l иглы. Величина коэффициента проскальзывания в находится в линейной зависимости, в основном, от длины игл и варьируется в
пределах от 16,1 до 24,5%. Что касается влияния агрофона, то наибольшее проскальзывание было характерно для посевов тритикале. В варианте с экстремальным уровнем проскальзывания обода колеса рассчитана величина кинематического коэффициента X = 1,076 для наружного конца иглы. При этом радиус мгновенного вращения для оси колеса составил 251 мм при его радиусе по концам игл, равном 270 мм. Наружный конец иглы описывает траекторию в виде удлиненной циклоиды или трохоиды и формирует в почве в зоне ее петли вертикальную полость с шириной в продольном направлении равной порядка 10 мм плюс толщина иглы. Часть иглы, расположенная выше мгновенного центра вращения, перемещается по укороченной циклоиде и формирует в почве в продольно-вертикальном сечении воронкообразную полость. Суммарный объем полости должен соответствовать объему единичной инъекции жидкого удобрения.
Ключевые слова: почва, жидкие удобрения, внутрипочвенная инъекция, игольчатый барабан, траектория движения иглы.
Для цитирования: Ожерельев В.Н., Медведев Д.С. Особенности взаимодействия с почвой инъекционного игольчатого барабана // Вестник Брянской ГСХА. 2023. № 4 (98). С. 52-57. http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-98-4-52-57.
Original article
PECULIARITIES OF INTERACTION WITH SOIL OF THE INJECTION NEEDLE DRUM
Viktor N. Ozherel'ev, Dmitrij.S. Medvedev
Bryansk State Agrarian University, Bryansk Region, Kokino, Russia
Abstract. The article considers the influence of the kinematics movement of different points of the injection needle on the process of formation in the soil cavity for receiving liquid fertilizer injection. For this purpose, an experimental setup has been developed, including a wheel with a diameter of 380 mm with 12 needles. The tests were carried out on three types of agricultural background: ploughland, cultivation and for triticale crops. The unit was rolled by means of a dynamometer over a length of 10 meters and the rolling resistance and the actual number of revolutions were recorded. Each experiment was performed in three repetitions. As a result, it was found that the rim of the injection wheel slips over the soil surface, whereby the system rotates relative to the instantaneous center of rotation localized over the length l of the needle. The value of the slippage coefficient s is linearly dependent mainly on the length of the needles and varies from 16.1 to 24.5%. As for the influence of the agricultural background, the greatest slippage was typical for triti-cale crops. In the variant with an extreme level of slippage of the wheel rim, the value of the kinematic coefficient X = 1.076 for the outer end of the needle was calculated. In this case, the radius of instantaneous rotation for the wheel axle was 251 mm with its radius at the ends of the needles equal to 270 mm. The outer end of the needle describes a trajectory in the form of an elongated cycloid or trochoid and forms a vertical cavity in the soil in the zone of its loop with a width in the longitudinal direction equal to about 10 mm plus the thickness of the needle. The parts of the needle located above the instantaneous center of rotation move along shortened cycloids and form a funnel-shaped cavity in the soil in a longitudinal-vertical section. The total volume of the cavity should correspond to the volume of a single injection of liquid fertilizer.
Keywords: soil, liquid fertilizers, intra soil injection, needle drum, trajectory of the needle movement.
For citation: Ozherel'ev V.N., Medvedev D.S. Peculiarities of interaction with soil of the injection needle drum. Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. 2023; (4): 52-57 (In Russ.). http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-98-4-52-57.
Введение. В условиях средней полосы России, как правило, важнейшим лимитирующим фактором урожайности зерна является обеспеченность культурных растений элементами питания. Более того, для получения высококачественной продукции требуется дробное внесение минеральных удобрений, то есть многократная подкормка посевов в период вегетации [1]. В связи с этим актуальной проблемой становится повышение эффективности использования удобрений, цена которых имеет устойчивую тенденцию к росту.
Одним из перспективных направлений увеличения эффективности использования минеральных удобрений является их непосредственный впрыск (инъекция) в почву в жидком виде [2,3]. В этом случае питательные вещества наиболее быстро и полно усваиваются корневой системой растений. Рост эффективности использования удобрений при их внутрипочвенной инъекции достигает 20%. Такой резерв повышения эффективности зернового производства не оставлен без внимания производителями сельскохозяйственной техники, в связи с чем появился новый класс машин - почвенные инъекторы или ликвилайзеры [4-7].
Следует отметить, что в связи с относительной новизной указанного класса машин их кон-
струкция до конца не оптимизирована. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что ученые инженерно-технологического института Брянского ГАУ предложили свой вариант конструкции, который защищен патентом на полезную модель [8].
Несмотря на относительно широкое практическое применение почвенных ликвилайзеров процесс их взаимодействия с почвой в корнеобитаемом слое изучен пока недостаточно. В частности, это касается элементов проскальзывания игл и колес и образования в указанном слое инъекционных полостей. Для получения дополнительной информации, которая может быть востребована при дальнейшем совершенствовании конструкции, был спланирован и проведен эксперимент, в котором оценивали взаимодействие игл инъекционного колеса с почвой на агрофонах различного типа.
Материал и метод. Экспериментальная установка (рис. 1) включает рамку 2, опирающуюся на колеса опорные 1. На рамке 2 с возможностью свободного вращения вокруг горизонтальной оси смонтировано инъекционное колесо 3, представляющее собой цилиндрический обод диаметром 380 мм, снабженный двенадцатью иглами 4 диаметром 10 мм. При этом каждая игла снабжена резьбой, которая позволяет изменять ее длину l бесступенчато в пределах от 60 до 80 мм.
Опыт проводили весной 2023 года в крестьянском (фермерском) хозяйстве Медведева (Климов-ский район Брянской области) на трех типах агрофона: по всходам тритикале, по зяблевой вспашке и по культивации. Твердость почвы измеряли твердомером Ревякина. По вариантам опыта она отличалась незначительно, находясь в пределах порядка 50 кПа. Для длины игл были установлены три уровня варьирования - 60, 70 и 80 мм. Каждый вариант опыта был выполнен в трехкратной повторности.
Эксперимент осуществлялся следующим образом. Отмеряли учетную делянку длиной 10 метров, по которой вручную протягивали экспериментальную установку с помощью электронного динамометра. При этом фиксировали усилие F и число оборотов n инъекционного колеса 3, иглы 4 которого заглублялись в почву под собственным весом колеса, до его касания ободом поверхности поля. Полученные результаты были обработаны в программе Excel. В частности, были определены коэффициенты проскальзывания s обода колеса 3 по поверхности поля, поскольку мгновенный центр вращения системы оказывался в точке A, расположенной в пределах длины l иглы 4.
1 - колесо опорное;
2 - рамка;
3 - колесо инъекционное;
4 - игла
Рисунок 1 - Экспериментальное инъекционное колесо: Результаты исследования и их обсуждение. Коэффициент проскальзывания обода колеса 3 определяли по формуле
s =
-100%
n
(1)
где п0= 8,38 оборотов - число оборотов обода инъекционного колеса на длине в 10 метров при движении без проскальзывания;
п- фактическое число оборотов инъекционного колеса.
Кроме того, были рассчитаны радиусы вращения оси колеса Rмгн относительно мгновенного центра (точки A)
р 1
=~- (2)
2 -ж- п
где L = 10м - длина зачетного участка.
Результаты испытания и расчетов по формулам (1 и 2) приведены в таблице.
Таблица 1 - результаты испытания инъекционного колеса
Радиус по концам игл RH/длина игл l, м Параметры процесса Тип агрофона
тритикале зябь культивация
0,25/0,06 П оборотов 6,80 7,03 6,95
в, % 18,9 16,1 17,6
^гю м 0,234 0,227 0,229
0,26/0,07 П оборотов 6,55 6,85 6,72
в, % 21,8 18,3 19,8
^гю м 0,243 0,233 0,237
0,27/0,08 П оборотов 6,33 6,49 6,48
в, % 24,5 22,6 22,7
^^мгн, м 0,251 0,245 0,246
Графическая интерпретация результатов опытов приведена на рисунке 2.
-в--е-
28 26 24 22 20 18 16 14 12
У -0,2 ¡х+ 2,12 ^ л
R2 = 1,9999 ^Л У у = 0 255x4-2,17
' / R2 = 0,9987
к г / у = 0,3 25х -3,75
R2 = 0,9 Э31
el - зябь;
e2 - культивация;
e3 - посевы тритикале
60 70
Длина иглы, мм
■ el, % ♦ еЗ, % ■--Линейная (г:?, %)
i е2, Ж
--Линейная (el, %)
-Линейная (еЗ, %)
Рисунок 2 - Зависимость коэффициента проскальзывания в обода инъекционного колеса
от длины игл I и типа агрофона:
Приведенные на рисунке 2 графики свидетельствуют о том, что имеет место линейная зависимость величины коэффициента проскальзывания в от длины игл I. При этом максимальной величины указанный параметр достигал при работе на посевах тритикале.
Для более глубокого исследования процесса целесообразно рассмотреть кинематику отдельных (характерных) точек инъекционной иглы при прокатывании колеса по поверхности почвы. Кинематический анализ был выполнен для варианта инъекционного колеса с длиной игл 80 мм, при его прокатывании по посевам тритикале (рис. 3). В этом варианте опыта коэффициент проскальзывания достигал 24,5%, а радиус мгновенного вращения (расстояние от оси колеса О до точки А на рисунке 1) был равен 251 мм. То есть, наружный конец иглы (точка В) при ее вертикальном положении находится на 19 мм ниже мгновенного центра вращения А (рис. 3). При этом траектория движения различных точек инъекционной иглы в системе координат ХОУ (рис.1) описывается следующей системой уравнений
x = Rl sin ф +
Ф
к
(3)
y = R cos ф
где R - расстояние от оси колеса (точки O) до соответствующей (анализируемой) точки инъекционной иглы, м;
Ф - угол поворота колеса от вертикальной оси Y (рис. 1); к - кинематический коэффициент.
<
I
1 - обод колеса;
2 - траектория центра мгновенного вращения;
3 - траектория наружного конца иглы
D
• С
щ.
I в
Рисунок 3 - Фрагменты траектории движения характерных точек инъекционной иглы в почвенном слое
Очевидно, что в рамках полученных экспериментальных данных основание иглы (точка О на рисунке 3), принадлежащая одновременно и ободу 1 инъекционного колеса, при контакте с поверхностью почвы проскальзывает по ней, формируя траекторию движения в виде укороченной циклоиды (на схеме не показана). Точка А, являющаяся при вертикальном положении иглы центром мгновенного вращения системы, формирует циклоиду 2, у которой X = 1. В зоне контакта с почвой, изображенного на рисунке 3, точка А иглы формирует остроконечную полость МАК, сориентированную острым концом вниз и расширяющуюся в сторону обода 1 колеса. Наружный конец иглы (точка В) перемещается по удлиненной циклоиде (трохоиде) 3 при X = 1,076, образуя в зоне контакта с почвой петлю ЕВВС. При этом игла формирует в почве вертикальную полость с максимальной шириной, равной расстоянию между точками С и В, плюс ее толщину.
Заключение. 1. Суммарным воздействием точек поверхности инъекционной иглы в почве формируется полость с поперечным размером близким к ее толщине и воронкообразной формой в продольном сечении. При этом в нижней части полость имеет тенденцию к незначительному расширению до 10 мм (плюс толщина иглы). В идеале, ее объем должен соответствовать объему единичной инъекции жидкого удобрения.
2. Зона расширения нижней части полости совпадает с глубиной залегания корневой системы злаковых культур, поэтому целесообразно оценить влияние указанного процесса на сохранность их корней.
3. Поскольку полость формируется в продольно вертикальной плоскости давлением поверхности иглы не только вниз, но и назад, целесообразно осуществлять прочностной расчет инъекционных игл путем сочетания продольного и поперечного изгиба.
4. Выход жидкости целесообразно ориентировать не вниз, а по направлению образующейся полости, то есть с отклонением ее факела вперед по ходу машины.
5. Инъекцию целесообразно начинать в момент достижения иглой в почве вертикального положения.
1. Урожайность и качество зерна яровой пшеницы в зависимости от удобрений и норм высева семян / В.Е. Ториков, А.П. Прудников, О.В. Мельникова, В.И. Каничев, В.П. Парачев // Зерновое хозяйство. 2003. № 8. С. 25.
2. Машины и оборудование для жидких комплексных удобрений / Е.Н. Баландин, О.К. Клюев, Г.В. Романов и др. М.: Агропромиздат, 1985. 87 с.
3. Гараев Р.Р., Мударисов С.Г. Разработка устройства для внесения жидких комплексных удобрений в почву // Вестник Башкирского ГАУ. 2013. № 4 (28). С. 83.
4. Милюткин В.А., Буксман В.Э., Канаев М.А. Высокоэффективная техника для энерго-, влаго-, ресурсосберегающих мировых технологий Mini-Till, No-Till в системе точного земледелия России: монография. Ки-нель: РИО Самарской ГСХА, 2018. 182 с.
5. Милюткин В.А., Буксман В.Э. Технико-агрохимическое обеспечение повышения урожайности и качества сельхозпродукции внесением жидких минеральных удобрений // Ресурсосберегающие технологии и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства: сб. ст. IV Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: РИО ПГАУ, 2018. С. 122-127.
Список источников
6. Беляев В.И., Прокопчук Р.Е. Дистанционный мониторинг работы агрегата для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений в Алтайском крае // Вестник Алтайского ГАУ. 2022. № 8 (214). С. 115-119.
7. Прокопчук Р.Е., Беляев В.И. Энергооценка машинно-тракторных агрегатов для внутрипочвенного внесения жидких минеральных удобрений // Вестник АПК Верхневолжья. 2021. № 3 (55). С. 71-75.
8. Инъекционное колесо для почвенного инъектора: пат. 215895 Рос. Федерация / Кузьменко И.В., Медведев Д.С.; заявка № 2022115764; заявл. 09.06.22; опубл. 09.01.23, Бюл. № 1. 3 с.
References
1. Urozhajnosf i kachestvo zerna yarovoj psheniczy" v zavisimosti ot udobrenij i norm vy'seva semyan / V.E. Torikov, A.P. Prudnikov, O.V. MeVnikova, V.I. Kanichev, V.P. Parachev //Zernovoe kxozyajstvo. 2003. # 8. S. 25.
2. Mashiny" i oborudovanie dlya zhidkikx kompleksnyk udobrenij / E.N. Balandin, O.K. Klyuev, G.V. Romanov i dr. M.: Agropromizdat, 1985. 87 s.
3. Garaev R.R., Mudarisov S.G. Razrabotka ustrojstva dlya vneseniya zhidkikx kompleksnyk udobrenij v pochvu // VestnikBashkirskogo GAU. 2013. # 4 (28). S. 83.
4. Milyutkin V.A., Buksman V.E\, Kanaev M.A. Vy^sokoeffektivnaya tekxnika dlya e^nergo-, vlago-, resursosberegayushhikx mirovyk tekxnologij MVnV-TVll, No-TVll v sisteme tochnogo zemledeliya Rossii: monografiya. Kinel\RIO Samarskoj GSKXA, 2018. 182 s.
5. Milyutkin V.A., Buksman V.E\ Tekxniko-agrokximicheskoe obespechenie povy^sheniya urozhajnosti i kachestva seVkxozprodukczii vneseniem zhidkikx mineraVnyk udobrenij // Resursosberegayushhie tekxnologii i tekxnicheskie sredstva dlya proizvodstva produkczii rastenievodstva i zhivotnovodstva: sb. st. IV Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Penza: RIO PGAU, 2018. S. 122-127.
6. Belyaev V.I., Prokopchuk R.E. Distanczionny j monitoring raboty" agregata dlya vnutripochvennogo vneseniya zhidkikx minerainy^kx udobrenij v Altajskom krae // VestnikAltajskogo GAU. 2022. # 8 (214). S. 115-119.
7. Prokopchuk R.E., Belyaev V.I. E^nergooczenka mashinno-traktornyk agregatov dlya vnutripochvennogo vneseniya zhidkikx mineraVnyk udobrenij// VestnikAPK Verkxnevolzh'ya. 2021. # 3 (55). S. 71-75.
8. In^ekczionnoe koleso dlya pochvennogo in^ektora: pat. 215895 Ros. Federacziya / Kuz^menko I.V., Medvedev D.S.; zayavka # 2022115764; zayavl. 09.06.22; opubl. 09.01.23, Byul. # 1. 3 s.
Информация об авторах:
В.Н. Ожерельев - доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры технических систем в агробизнесе, природообустройстве и дорожном строительстве, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, vicoz@bk.ru.
Д.С. Медведев - магистрант, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, medwedev.dima@yandex.ru.
Information about the authors:
V.N. Ozherel'ev - Doctor of Agricultural Sciences, Professor of the Department of Technical Systems in Agribusiness, Environmental Management and Road Construction, Bryansk State Agrarian University, vicoz@bk.ru
D.S. Medvedev - master's student, Bryansk State Agrarian University, medwedev.dima@yandex.ru
Все авторы несут ответственность за свою работу и представленные данные. Все авторы внесли равный вклад в эту научную работу. Авторы в равной степени участвовали в написании рукописи и несут равную ответственность за плагиат. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
All authors are responsible for their work and the data provided. All authors have made an equal contribution to this scientific work. The authors were equally involved in writing the manuscript and are equally responsible for plagiarism. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 26.06.2023; одобрена после рецензирования 20.07.2023, принята к публикации 24.07.2023.
The article was submitted 26.06.2023; approved after rewiewing 20.07.2023; accepted for publication 24.07.2023.
© Ожерельев В.Н., Медведев Д.С. Научная статья
УДК 614.84 DOI: 10.52691/2500-2651-2023-98-4-57-63
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Наталия Евгениева Сакович, Иван Петрович Адылин, Андрей Сергеевич Шилин ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, Брянская область, Кокино, Россия
Аннотация. В статье сделан анализ и рассмотрена проблема обеспечения пожарной безопасности в сельскохозяйственной местности. Рассмотрены и изучены причины возникновения возгораний и пожаров в сельскохозяйственном производстве, одной из причин которых стали нарушения правил устройства и эксплуатации транспортных средств, применяемых в сельском хозяйстве. Обосновано, что начиная с 2017 года по 2020 год количество пожаров в сельской местности росло, исключением стал 2021 год, где число пожаров и пострадавших в них людей несколько снизилось, при этом экономический ущерб от по-
