ВЕСТНИК РЯЗАНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМ. П. А. КОСТЫЧЕВА

Проблема и цель. Цель исследований определение микробиологической активности почвенных фракций, а также их буферности и устойчивости плодородия агросерой почвы к подкислению. Задачи: оценить целесообразность использования некоторых агрохимических показателей, характеризующих их трофность, сорбционной емкости к ионам водорода, микробиологической активности для дополнительной к существующим критериям оценки устойчивости почвы (на примере агросерой) к подкислению. В современных условиях агротехногенеза агросерой почвы вынос тонких фракций неизбежен. Их следует рассматривать в качестве материальных носителей механизмов устойчивости почвы в целом.

Методология. Для определения микробиологической активности отдельных почвенных фракций из почвенных образцов опытного участка с агросерой суглинистой почвой с содержанием гумуса около 2 % в соответствии с ГОСТ 12536-2014 выделяли песчаные частицы, пылеватые и глинистые частицы ситовым методом. Для изучения устойчивости почвы к подкислению использовали биодиагностический метод с определением разных групп микроорганизмов на соответствующих питательных средах. Имитировали четыре уровня подкисления соляной кислотой с концентрацией 0,015 мМ/л, 0,049 и 0,121 мМ/л. Контроль без подкисления. Повторность трехкратная. Для посевов микроорганизмов были выбраны следующие среды: грибы среда Сабуро; аммонификато-ры МПА; целлюлозоразлагающие бактерии МПА; актиномицеты Czapek Dox-агар. Математическую обработку результатов исследований проводили с помощью компьютерной программы STATISTICA 10.

Результаты. Устойчивость по отношению к подкислению оценивали по количеству адсорбированных ионов водорода (АС[Н+]) емкость буферности, рассчитанная по формуле АС[Н +] = С[Н +]+ +С[Н +]о-С[Н +]i. Для определения исходной (С[Н +]o) и равновесной концентрации (С[Н +]) использовали солевую вытяжку. Кислотная нагрузка (С[Н+]) составила 0; 10; 20; 30; 40; 50; 60 и 70 моль/л10~6. Результаты исследований показали тесную достоверную (при р<0,01) корреляционную зависимость содержания гумуса (r=0,9) и обменного калия (r=0,9) от содержания тонких фракций (в совокупности физическая глина). Установлена параболическая зависимость сорбционной емкости от величины нагрузки. Для содержания физической глины 5 %: Y=12+0,1X-0,005X2, 20 %: Y=11+0,6X-0,007X2, 50 %: Y=-8+1,7X-0,014X2. По уравнениям рассчитаны значения кислотной нагрузки, при которой достигается максимальная величина АС[Н+]. Для варианта содержания физической глины 5 % она составила 11 моль/л 10~6 (АС[Н+] =12), 20 % 43 (АС[Н+] =23) и 50 % 61 моль/л 10-6 (АС[Н+]=44).

Заключение. Установлен диагностический статус активности разных групп микроорганизмов для определения потенциала устойчивости почвы. Тонкие фракции одновременно буферируют кислотную нагрузку на почву и оказывают средообразующий эффект на живое вещество почвы.

Проблема и цель. Качество продукта во многом зависит и определяется качеством сырья, из которого его производят и тесно связано с экономикой производства конечного продукта. Особенно актуально это для органических агрохимикатов на основе гуминовых веществ, производимых из неоднородного сырья, например, из угля, торфа и т. д. Целью исследований было изучение и сравнение исходного сырья для производства гуминовых удобрений и описание гетерофазной дисперсионной системы, образуемой при взаимодействии с водой.

Методология. Методика исследования дисперсных систем, представленная в статье, включала в себя: изучение по ряду показателей проб и образцов, взятых из суспензии при ее образовании; описание и изучение основных показателей многофазность, определение дисперсной среды и дисперсной фазы, межфазное взаимодействие, фазовые превращения, а также факторы разрушения дисперсной среды. Из исследуемых показателей рассматривали: плотность и влажность сырья, механический состав и зольность; содержание смол (битумов, парафинов и т. д.); общее содержание гуминовых и фульвовых кислот и содержание водорастворимых веществ, влияние показателей на образование дисперсной среды.

Результаты. При смешивании сырья и воды, для производства гуминовых препаратов, происходит образование многофазной гетерогенной лиофильной дисперсной системы, в которой дисперсная фаза это сырье, а дисперсная среда представлена водой.

Заключение. Показатель дисперсности на анализируемый объем (3 литра на 0,5 кг сырья) может находиться в пределах 2*10 м-1. Удельная площадь поверхности частиц может сильно изменяться от 53,33 до 80 м2/кг или 8*104м2/мз. На данный показатель влияет форма частиц и степень дробления. Граница раздела фаз в суспензии может быть представлена 5 основными видами границ раздела фаз, которые могут влиять на протекание кавитации и извлечение гуминовых веществ. В исследуемой суспензии происходят фазовые превращения, обусловленные как вымыванием и растворением высокомолекулярных веществ, так и образованием сгустков веществ при отстаивании или под действием других факторов. Определены теоретические условия межфазного взаимодействия.

Проблема и цель. Задачей исследования является интенсификация процесса биологической очистки сточных вод сельскохозяйственных предприятий погружными фильтрами барабанного типа.

Методология. Биологическая очистка сточных вод сельскохозяйственных предприятий, в частности, анализ эффективности работы биофильтра, является темой обсуждения среди профильных специалистов. На основе краткого литературного обзора научных трудов по темам, связанным с очисткой сточных вод, а также конструкцией очистных сооружений, проведены экспериментальные исследования по обоснованию конструкторских решений. Целью работы является интенсификация процессов массообмена и окисления сточных вод в погружном биофильтре барабанной конструкции. Опираясь на полученные результаты, для повышения эффективности работы биофильтра предложены рекомендации по его заполнению мобильными загрузочными материалами. Исследования проводились на опытной установке кафедры водоснабжения и водоотведения ФГБОУ ВО ДГТУ, патент РФ №2720 150 МПК CO2F 3/06, №2019137412, опубл. 24.04.2020.

Результаты. В эксперименте достигнута наивысшая окислительная способность до 90 % при использовании фильтра барабанного типа, а также получены рекомендации по установленной глубине, скорости и заполнению корпуса погружного вращающегося биофильтра мобильными загрузочными материалами.

Заключение. Значимость полученных результатов для очистки сточных вод состоит в том, что за счет изменения скорости вращения биофильтра, типа загрузки биофильтра и ее количества может быть обеспечена более высокая окислительная способность биофильтра и, как следствие, повышение качества очистки сточных вод.

Проблема и цель. Актуальность данной статьи связана с тем, что эффективное функционирование сельских производственных, коммунально-бытовых и административных объектов в агропромышленном комплексе (АПК) тесно связано с надежностью систем энергообеспечения. В свете развития цифровых технологий и роботизации в сельском хозяйстве, а также всеобщей цифровизации, все сельские потребители нуждаются в качественном электроснабжении и доставке электроэнергии. Цель данной статьи заключается в исследовании актуальных вопросов развития электроснабжения АПК.

Методология. В качестве основных методов исследования был использован анализ и синтез. Объектом исследования является электроснабжение. Предметом исследования выступило развитие электроснабжения АПК.

Результаты. Сокращение числа сельского населения и изменение структуры потребителей в сельских районах создают проблемы для электросетевых компаний, обслуживающих сельское электроснабжение, так как они сталкиваются с уменьшением доходов и увеличением расходов на обслуживание сетей. В результате стоимость электроэнергии для сельских потребителей увеличивается. В связи с этим возникает потребность в разработке новых решений для снижения затрат и применения новых методов и средств электроснабжения для сельских потребителей. Подключение микрогенерации, в том числе на базе возобновляемых источников энергии, к сельским электрическим сетям требует проведения исследований для оптимального конфигурирования электрических сетей и разработки режимов работы маломасштабных сетей. Актуальны также вопросы использования передвижных энергетических платформ в сельскохозяйственной инфраструктуре.

Заключение. В процессе работы было выявлено, что внедрение новых технологий в АПК требует разработки необходимых нормативных правовых актов.

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. Значительным потенциалом повышения конкурентоспособности при производстве высокобелковых молочных продуктов (творог, сыр) на малых предприятиях агропромышленного комплекса обладают технологии глубокой переработки сырьевых ресурсов и снижения удельных энергозатрат на выпуск готовой продукции. В последние годы наблюдается рост использования процессов криоконцентрирования в технологиях переработки пищевой продукции. Это связано с преимуществами данного процесса по сравнению с выпариванием под вакуумом. Однако процессы криоконцентрирования требуют другого аппаратурного наполнения и в настоящее время недостаточно изучены. В частности, с точки зрения оценки удельных энергозатрат на проведение процесса кристаллизации при разделительном вымораживании интерес представляет сравнение способов механического воздействия активаторов различного типа на вымораживаемый раствор.

Методология. В качестве объекта исследований выступала экспериментальная установка для двойного криоконцентрирования. В данной установке происходит процесс концентрирования сыворотки, состоящий из двух последовательных этапов. Сырьем являлась сыворотка, которая была получена при производстве творога с различных предприятий Кемеровской области Кузбасса. При производстве творога на всех трех предприятиях использовался кислотный способ. Пробы были отобраны в июне 2023 года. Определение физико-химических показателей образцов сыворотки проводилось в лаборатории реологии КемГУ, г. Кемерово, РФ.

Результаты. Применение мешалки в криоконцентраторе позволило существенно интенсифицировать процесс за счет повышения движущей силы процесса, а именно, разности концентраций в приграничной зоне. Анализ экспериментальных исследований показал, что наряду с увеличением скорости протекания процесса криоконцентрирования наблюдается и повышение эффективности процесса ввиду увеличения выхода целевых компонентов по сравнению с криоконцентраторами без перемешивающих устройств. Еще одним преимуществом данной исследуемой конструкции является повышение качества готовой продукции, а именно увеличение концентрации сухих веществ в концентрате, что может снизить энергозатраты на дальнейших стадиях производства. Это стало возможным за счет обновления продукта в пограничной зоне, следовательно, не наблюдался унос целевых компонентов вместе со льдом.

Заключение Результаты исследования позволили установить удельные энергозатраты на проведение процесса криоконцентрирования, а также была доказана целесообразность применения перемешивающих устройств в емкостных аппаратах данного типа.

Проблема и цель. В статье изучена проблема оптимизации получения биогаза в соответствии с требованиями наилучших доступных технологий. Предложена и обоснована целесообразность использования двухстадийной биогазовой установки с теплообменным аппаратом. Проведено сравнение эффективности двух типов теплообменных аппаратов: кожухотрубного односекционного теплообменного аппарата и конструкции типа «труба в трубе». Целью работы является расчет теплообменных аппаратов биогазовой установки, предназначенной для получения биогаза из свекловичного жома.

Методология. Эксплутационные параметры были установлены в ходе проектировочного расчета, основной целью которого являлось определение площади поверхности теплообмена и выбор наиболее эффективного аппарата.

Результаты. На основании полученных результатов были построены графики зависимостей коэффициентов теплопередачи от скорости потока субстрата из реактора. Благодаря этим данным установлено минимальное значение площади поверхности теплообмена.

Заключение. Выполненные проектировочные расчеты секционного кожухотрубного односекционного теплообменного аппарата и подогревателя типа «труба в трубе» показали возможность их использования для подогрева субстрата. Результаты расчета позволили сделать вывод, что использование в составе двухстадийной биогазовой установки с подогревателем типа «труба в трубе» более целесообразно.

Проблема и цель. Ветро-решетная система очистки зерноуборочного комбайна обеспечивает получение зерна с минимально возможными значениями его потерь при уборке поля. Обмолоченное зерно, поступившее в бункер из системы очистки, зачастую имеет сорные включения, состоящие из частиц соломы, семенников трав, половы, негативно влияющие на его качество. Поэтому разработка и совершенствование вентилятора системы очистки, предотвращающего, в том числе, попадание сорных примесей в бункер, является важной и актуальной задачей сельскохозяйственного машиностроения.

Результаты. В статье представлены типовые конструкции вентиляторов ветро-решетной очистки зерноуборочных комбайнов. Выявлено, что в настоящее время в сельскохозяйственной технике чаще всего используют два вида центробежных вентиляторов: с цилиндрическим или спиральным кожухами. Рассмотрено влияние коэффициента парусности и скорости витания зерна и сорной примеси на процесс сепарации. Приведен пример аналитического расчета конструкций лопаток и кожухов вентиляторов. В работе изложен способ расчета лопаток и кожуха вентилятора системы очистки. Составлена схема, содержащая классификацию вентиляторов по кожухам и лопастям с последующим определением вентилятора для зерноуборочных комбайнов различных классов. Определенны оптимальные параметры вентилятора для комбайнов с ветро-решетной системой очистки.

Заключение. На основе представленного обзора и анализа в качестве базовой перспективной конструкции выбрана схема вентилятора с радиальными лопатками и спиральным кожухом с двумя выходными патрубками различного проходного сечения. На основе представленных в статье расчетов в программном комплексе создается алгоритм, позволяющий на ранней стадии проектирования спрогнозировать расходные характеристики системы с целью дальнейшей реализации в 3D моделях и окончательной проверки методом имитационного моделирования.

Проблема и цель. Сдерживающим фактором для широкого внедрения капельного полива при выращивании картофеля является низкая степень механизации и, как следствие, высокая доля ручного труда при проведении работ по укладке капельной ленты в картофельный гребень. Целью исследований было создание конструкции специализированного укладчика капельной ленты для увеличения производительности и обеспечения требуемого качества укладочных работ.

Методология. В процессе исследований установлены численные значения колебаний скорости базовой машины и оценка их влияния на натяжение капельной ленты и, как следствие, качество укладочных работ. В процессе лабораторных исследований были получены значения тяговых сопротивлений при укладке капельной ленты и проанализирована возможность поддержания постоянного натяжения ленты.

Результаты. В ходе исследований получено оптимальное значения натяжения ленты для качественной укладки в гребень. Оценено влияние колебаний вращающихся узлов трансмиссии и рабочего органа на скоростной режим машины и рассмотрены пути минимизации вредного воздействия колебаний скорости машины на качество работ по укладке капельной ленты. По результатам исследований предложена конструкция постоянно действующего тормоза с рекомендованным усилием 180 Н. В дальнейшем были определены оптимальные размеры тормозной пружины. Конструкция укладчика капельной ленты была установлена на формирователе гребней Grimme GF-75/4 и в процессе полевых исследований на Полевой опытной станции РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева определены оптимальные скоростные режимы укладочных работ.

Заключение. Для обеспечения требуемого качества работ по укладке капельной ленты необходимо поддерживать ее постоянное натяжение. Это достигается путем введения в конструкцию укладчика капельной ленты постоянно действующего тормоза. Доработанная конструкция машины позволила повысить скорость машины до 1, 86 м/с, что привело к росту производительности работ на 28 %.

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. Целью настоящего исследования является определение возможности модернизации системы параллельного вождения сельскохозяйственных машин с позиции ее адаптации под беспилотный режим управления.

Методология. Рассмотрен принцип эксплуатации и основные компоненты системы параллельного вождения на примере системы автоматического рулевого управления Sveaverken F100. Описаны преимущества использования функции автоматического разворота, такие как: повышение качества выполнения агрономических операций, автоматическое планирование маршрута, автоматическое рулевое управление техникой, автоматическое завершение разворотной полосы, возможность запуска планирования линии автовождения в любой точке поля. Представлены компоненты системы RTK, как элемента спутниковой навигации в системе точного земледелия.

Результаты. Для адаптации системы параллельного вождения в беспилотной системе управления транспортно-технологической машиной необходимо произвести ряд технических изменений. В частности, в большинстве случаев заводы-изготовители указывают на необходимость поднятия рабочих органов агрегата из грунта в момент выполнения разворота на поле во избежание их повреждения. Соответственно, при выполнении программы авторазворота система параллельного вождения самостоятельно сможет управлять агрегатом, что повысит эффективность и безопасность рабочего процесса, исключив человеческий фактор. Выявлено, что для реализации автономной работы на данных машинах существует необходимость в замене гидравлического распределителя и установке отдельного блока управления им.

Заключение. Отдельно установленный блок управления гидравлическим распределителем должен собирать информацию с датчиков давления гидравлической жидкости, установленных на выходах с распределителя и на сливных магистралях. Это необходимо для быстрого перекрытия потока жидкости в случае нарушения герметичности системы и недопущения механических повреждений агрегата, в случае повышенного давления в контурах системы. Системы стабилизации навесного оборудования помогут сохранить необходимую глубину обработки почвы. Подобные улучшения положительно скажутся на состоянии гидравлического насоса.

Проблема и цель. Ранний картофель является очень ценным пищевым продуктом. Достижение хорошей урожайности картофеля зависит от способов и видов оборудования, которое применяется для обработки семян перед посадкой. Цель исследований минимизировать расход препаратов и повысить эффективность предпосадочной обработки клубней картофеля.

Методология. Исследование проводилось по параметрам работы установки: скорости движения роликового транспортера, частоте вращения роликов. Также изучалось распределение раствора по поверхности образцов при прохождении через камеру на соответствующих режимах. Предметные стекла в специальных приспособлениях устанавливали в общем потоке клубней картофеля, и генератор обрабатывал поток горячим аэрозолем, затем стекла исследовались в лабораторных условиях с помощью микроскопа. Для оценки эффективности работы установки была исследована плотность покрытия образца каплями аэрозоля.

Результаты. Получена зависимость количества кристаллов от скорости роликового транспортера и частоты вращения роликов. Средний размер кристаллов составляет 4,7 мкм, средний диаметр капель горячего тумана составляет около 9,5 мкм. Наибольшее покрытие каплями обрабатываемой поверхности происходит на наименьшей скорости работы роликового транспортера Vi=1 м/с и на более низкой частоте Fi=28,40 об/мин. Для данных режимов максимальная концентрация кристаллов (на стеклянном кубе внутри напечатанного шара) на 1 см2 поверхности составила 45111 шт. Минимальное количество кристаллов 38415 шт на стеклянном кубе внутри напечатанного шара на 1 см2 было отмечено при скорости роликового транспортера V3=3,0 м/с и частоте вращения роликов F3=36,1 об/мин. Среднее значение количества кристаллов на 1 см2 составляет 41132 штук.

Заключение. Проведенный эксперимент по исследованию эффективности покрытия объекта горячим туманом (аэрозолем) показал, что за счет регулирования параметров установки для предпосадочной обработки семян раннего картофеля можно добиться высокой плотности капель раствора гумата калия, наносимого на поверхность объекта.