ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИЦЕПНОГО ОПРЫСКИВАТЕЛЯ ПУТЕМ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ УРОЖАЯ
DOI 10.12737/2073-0462-2023-92-101 УДК 631.372
Ключевые слова:
машинно-тракторный агрегат, опрыскиватель, вычислительный эксперимент, энергозатраты, потери урожайности, оптимизация параметров, критерий оптимизации.Аннотация
Исследования проводили с целью оптимизация параметров прицепного опрыскивателя для снижения суммарных энергетических затрат при его работе, с учетом возможных потерь урожая. Вычислительные эксперименты проводил с использованием системной энергетической математической модели опрыскивателей на базе трактора МТЗ-80, 82. Рассматриваемая система включает подсистемы – трактор, оператор, опрыскиватель, поле, почва и урожай (ТООППУ). В качестве критерия оптимизации параметров опрыскивателя приняты суммарные энергетические затраты, включающие, кроме прямых и косвенных энергетических затрат, энергию урожая, теряемого при неверном выборе параметров опрыскивателя. Схема вычислительных экспериментов предусматривала шести параметрическую оптимизацию параметров агрегата для заданных условий его работы. Для принятых условий работы опрыскивателя (площадь поля Fpolya =60 га; длина гона lgona =0,8 км; расстояние переезда lper =3 км; коэффициент прочности несущей поверхности поля Q1=0,9; объем работы Q=1000 га; культура – яровая пшеница; число сорняков – 50 шт./м2; число тракторов, занятых на операции Ntrakt =1 шт.; продолжительность рабочего дня Tdnev =14 ч; планируемая урожайность YP =40 ц/га; норма внесения ядохимикатов H3 =150 л/га; давление насоса Pnasosa= 3 МПа; давление воздуха в шинах Pw =0,16 МПа; число колес на одном борту моста Zk =1 шт; коэффициент сцепления колес с почвой Kscep = 0,6; коэффициент сопротивления перекатыванию колес fperek =0,1; плотность почвы pz=1300 кг/м3; твердость почвы H=1800000 Па) выявлено наличие сочетания значений шести параметров, когда суммарные энергетические затраты достигают минимума. Оптимальная ширина захвата составляет 32 м, скорость – 10 км/ч, диаметр колеса – 2 м, объем бака для ядохимикатов – 5000 л, ширина профиля шины колеса опрыскивателя– 0,2 м, коэффициент распределения веса опрыскивателя на его опорные колеса – 0,83. При повороте агрегата в пределах поля суммарные энергетические затраты составили 4852,9 МДж/га. При тех же значениях оптимальных параметров опрыскивателя поворот агрегата за пределами поля привел к трехкратному снижению суммарных энергетических затрат до 1365,4 МДж/га. Широко используемые частные показатели эффективности работы опрыскивателей – производительность, расход топлива на единицу обработанной площади не позволяют выявлять пути снижения потерь урожая.
Литература
1. Михайлова З.И., Ивченко В.К., Полосина В.А. Приемы энергосбережения при возделывании яровой пшеницы по двум предшественникам на черноземах выщелоченных // Вестник КрасГАУ. 2022. № 6. С. 41-46. doi: 10.36718/1819-4036-2022-6-41-46
2. Ресурсосберегающие технологии сельскохозяйственного производства. / И.Н Шило, В.Н. Дашков. Мн.: БГАТУ, 2003. 183 с.
3. Влияние минеральных и микробиологических удобрений на биологическую активность каштановой почвы и продуктивность яровой твердой пшеницы в условиях сухостепного Заволжья / К. Е. Денисов, И. С. Полетаев, А. А. Гераскина и др. // Аграрный научный журнал. 2022. № 12. С. 27-30. doi: 10.28983/asj.y2022i12pp27-30.
4. Г.А. Булаткин Эколого-энергетические основы оптимизации продуктивности агроэкосистем /отв. ред. В.В. Снакин. М.: НИА-Природа, 2008. 366 с.
5. Шпаков А. С., Прологова Т. В., Воловик В. Т. Агроэнергетический анализ в специализированных животноводческих хозяйствах. М.: РАН, 2021. 93 с.
6. Ивенин А. В., Саков А. П. Влияние систем обработки светло-серой лесной почвы на урожайность и энергетическую эффективность выращивания зерновых культур за ротацию зернового севооборота в условиях Волго-Вятского региона // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2020. Т. 15. № 2(58). С. 14-19. doi: 10.12737/2073-0462-2020-14-19.
7. Зубко Н. Г., Долженко Т. В. Действие фунгицидов на содержание фотосинтетических пигментов в растениях пшеницы яровой // Аграрная наука. 2022. № 12. С. 110-118. doi: 10.32634/0869-8155-2022-365-12-110-118.
8. Ревякин Е.Л., Краховецкий Н.Н. Машины для химической защиты растений в инновационных технологиях: науч. аналит. обзор. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010. 124 с.
9. Технические средства для химической защиты растений: состояние и перспективы развития / А. С. Дорохов, И. А. Старостин, А. В. Ещин и др. // Агроинженерия. 2022. Т.24, № 3. С. 12-18. doi: 10.26897/2687-1149-2022-3-12-18.
10. Тенденции развития опрыскивателей и задачи совершенствования методов расчета их параметров и режимов работы / А. А. Нурмиев, Н. Р. Залаков, Э. П. Утяшеви др. // Современное состояние и перспективы развития технической базы агропромышленного комплекс: научные труды Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, посвященной памяти д.т.н., профессора Мартьянова А.П. Казань: Казанский государственный аграрный университет, 2022. С. 429-437.
11. Захаренко В. А. Современное состояние и перспективы экономики применения пестицидов в агроэкосистемах России // Агрохимия. 2021. № 5. С. 68-83. doi: 10.31857/S0002188121050148.
12. Патент № 2253229 C2 Российская Федерация, МПК A01M 7/00. опрыскиватель: № 2003111831/12: заявл. 23.04.2003: опубл. 10.06.2005 / Н. Н. Краховецкий; заявитель ОАО «Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения им. В.П. Горячкина».
13. Дьячков А.П. К вопросу определения грузоподъемности основного бака полуприцепного опрыскивателя // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2016. № 1 (48). С. 56-63.
14. Константинов М.М., Петренко Е.С. Технико-экономическое обоснование ширины захвата штангового опрыскивателя // Известия ОГАУ. 2018. № 1(68). С.122-125.
15. Зырянов А.П., Гуляев Д.В. Теоретическое исследование баланса времени смены работы опрыскивателя // Вестник ЧГАА. 2013. Т. 65. С. 20-23.
16. Мезникова М. В. Влияние технологических параметров вертикального опрыскивания на обеспечение экологической безопасности при возделывании пропашных культур // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2022. № 4(68). С. 502-514. doi: 10.32786/2071-9485-2022-04-59.
17. Направления повышения эффективности использования полевых штанговых опрыскивателей / И. С. Крук, О. В. Гордеенко, С. К. Карпович и др. // Агропанорама, 2022. № 5(153). С. 2-10.
18. Коннов Д. И., Проскурин Д. А. О средствах автоматизации самоходных полевых опрыскивателей // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: материалы Всероссийской научно-методической конференции (с международным участием). Оренбург: Оренбургский государственный университет. 2021. С. 625-627.
19. Сабиров, Р. Ф. Определение дисперсности распыливания рабочего раствора биопрепарата / Р. Ф. Сабиров, А. Р. Валиев, Ф. Ф. Мухамадьяров // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2022. – Т. 17, № 1(65). – С. 77-82.
20. Фёдоров Р.Н., Хафизов К.А. Определение потерь урожая и направления их снижения от уплотнения ходовыми системами машинно-тракторных агрегатов по уходу за растениями // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2009. № 4(14). С 152-155.
21. Хафизов К. А. Оптимизация параметров и режимов работы МТА на основе энергетического анализа // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 7. С. 32-34.
22. Методика расчета и проектирование дозатора-распределителя почвы / И. Х. Гайфуллин, Д. Т. Халиуллин, М. Н. Калимуллин [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2023. – Т. 18, № 1(69). – С. 45-51.
23. Optimization of main parameters of tractor working with soil-processing implement / A. Nurmiev, C. Khafizov, R. Khafizov, et al. // Engineering for Rural Development: Proceedings. 2018. Vol. 17. P. 161-167. doi 10.22616/ERDev2018.17.N191.
24.Optimization of main parameters of tractor and unit for deep processing of soil according to criterion - total energy costs / C. Khafizov, R. Khafizov, A. Nurmiev, et al. // Engineering for Rural Development. 2020. Vol. 19. P. 603-608. DOI 10.22616/ERDev.2020.19.TF134.
25. Khafizov C. A., R. Khafizov, A. Nurmiev, et al. Rationale for Measurements to be Selected for Tractors to Perform Agricultural Activities Differing in Energy Intensity //BIO Web of Conferences. 2021. Vol. 37. С. 00138. URL:https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2021/09/bioconf_fies2021_00138/bioconf_fies2021_00138.html (дата обращения:20.04.2023).
26. Пути повышения эффективности использования машинно-тракторных агрегатов / К. А. Хафизов, Ф. Х. Халиуллин // Техника и оборудование для села. 2015. № 10. С. 20-22.
27. Энергетический метод оптимизации основных параметров тракторов / К. А. Хафизов, Р. Н. Хафизов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. Т. 10. № 1(35). С. 75-81. DOI 10.12737/11383.
28. Сидоренко, И. Д. Теоретические предпосылки к обоснованию формы рабочего элемента вращающегося распылителя / И. Д. Сидоренко // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2023. – № 2(62). – С. 215-220. – DOI 10.18286/1816-4501-2023-2-215-220.
1. Mikhaylova ZI, Ivchenko VK, Polosina VA. [Energy saving techniques in spring wheat cultivation according to two predecessors on leached chernozems]. Vestnik KrasGAU. 2022; 6. 41-46 p. doi: 10.36718/1819-4036-2022-6-41-46
2. Shilo IN, Dashkov VN. Resursosberegayushchie tekhnologii sel'skokhozyaistvennogo proizvodstva. [Resource-saving technologies of agricultural production]. Minsk: BGATU. 2003; 183 p.
3. Denisov KE, Poletaev IS, Geraskina AA. [Influence of mineral and microbiological fertilizers on the biological activity of chestnut soil and the productivity of spring durum wheat in the conditions of the dry steppe Trans-Volga]. Agrarnyi nauchnyi zhurnal. 2022; 12. 27-30 p. doi: 10.28983/asj.y2022i12pp27-30.
4. Bulatkin GA, Snakin VV. Ekologo-energeticheskie osnovy optimizatsii produktivnosti agroekosistem. [Ecological and energy bases for optimizing the productivity of agroecosystems]. Moscow: NIA-Priroda. 2008; 366 p.
5. Shpakov AS, Prologova TV, Volovik VT. Agroenergeticheskii analiz v spetsializirovannykh zhivotnovodcheskikh khozyaistvakh. [Agroenergy analysis in specialized livestock farms]. Moscow: RAN. 2021; 93 p.
6. Ivenin AV, Sakov AP. [Influence of light gray forest soil processing systems on productivity and energy efficiency of growing grain crops for grain crop rotation in the conditions of Volga-Vyatka region]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020; Vol.15. 2(58). 14-19 p. doi: 10.12737/2073-0462-2020-14-19.
7. Zubko NG, Dolzhenko TV. [The effect of fungicides on the content of photosynthetic pigments in spring wheat plants]. Agrarnaya nauka. 2022; 12. 110-118 p. doi: 10.32634/0869-8155-2022-365-12-110-118.
8. Revyakin EL, Krakhovetskii NN. Mashiny dlya khimicheskoi zashchity rastenii v innovatsionnykh tekhnologiyakh: nauch. analit. obzor. [Machines for chemical plant protection in innovative technologies: scientific and analytical review]. Moscow: FGNU “Rosinformagrotekh”. 2010; 124 p.
9. Dorokhov AS, Starostin IA, Eshchin AV. [Technical means for chemical protection of plants: state of the art and development prospects]. Agroinzheneriya. 2022; Vol.24. 3. 12-18 p. doi: 10.26897/2687-1149-2022-3-12-18.
10. Nurmiev AA, Zalakov NR, Utyashevi EP. [Trends in the development of sprayers and the tasks of improving methods for calculating their parameters and operating modes. The current state and prospects for the development of the technical base of the agro-industrial complex]. Nauchnye trudy Vserossiiskoi (natsional'noi) nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyashchennoi pamyati d.t.n., professora Mart'yanova A.P. Kazan': Kazanskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet. 2022; 429-437 p.
11. Zakharenko VA. [Current state and economic prospects for the use of pesticides in agroecosystems in Russia].Agrokhimiya. 2021; 5. 68-83 p. doi: 10.31857/S0002188121050148.
12. Krakhovetskiy NN. [Sprayer]. Patent № 2253229 C2 Rossiiskaya Federatsiya, MPK A01M 7/00: № 2003111831/12: zayavl. 23.04.2003: opubl. 10.06.2005 /; zayavitel' OAO “Nauchno-issledovatel'skii institut sel'skokhozyaistvennogo mashinostroeniya im. V.P. Goryachkina”.
13. D'yachkov AP. [On the issue of determining the carrying capacity of the main tank of a semitrailer sprayer]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016; 1 (48). 56-63 p.
14. Konstantinov MM, Petrenko ES. [Feasibility study of the width of the boom sprayer]. Izvestiya OGAU. 2018; 1 (68). 122-125 p.
15. Zyryanov AP, Gulyaev DV. [Theoretical study of the balance of time for changing the work of a sprayer]. Vestnik ChGAA. 2013; Vol.65. 20-23 p.
16. Meznikova MV. [Influence of technological parameters of vertical spraying on ensuring environmental safety in the cultivation of tilled crops]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. 2022; 4(68). 502-514 p. doi: 10.32786/2071-9485-2022-04-59.
17. Kruk IS, Gordeenko OV, Karpovich SK. [Directions for increasing the efficiency of using field boom sprayers]. Agropanorama. 2022; 5(153). 2-10 p.
18. Konnov DI, Proskurin DA. [On the means of automation of self-propelled field sprayers. University complex as a regional center of education, science and culture]. Materialy Vserossiiskoy nauchno-metodicheskoi konferentsii (s mezhdunarodnym uchastiem). Orenburg: Orenburgskiy gosudarstvennyi universitet. 2021; 625-627 p.
19. Sabirov RF, Valiev AR, Mukhamadyarov FF. [Determination of dispersion of spraying of a working solution of a biological product]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol. 17. 1(65). 77-82 p.
20. Fedorov RN, Khafizov KA. [Determination of crop losses and the direction of their reduction from compaction by running systems of machine-tractor units for plant care]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2009; 4(14). 152-155 p.
21. Khafizov KA. [Optimization of parameters and operating modes of MTA based on energy analysis]. Traktory i sel'skokhozyaistvennye mashiny. 2006; 7. 32-34 p.
22. Gayfullin IH, Khaliullin DT, Kalimullin MN, Ziganshin BG, Hamitov RR. [Methodology of calculation and design of the dispenser-distributor of soil]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2023; Vol. 18. 1 (69). 45-51 p.
23. Nurmiev A, Khafizov C, Khafizov R. Optimization of main parameters of tractor working with soil-processing implement. Engineering for rural development: proceedings. 2018; Vol.17. 161-167 p. doi 10.22616/ERDev2018.17.N191.
24. Khafizov C, Khafizov R, Nurmiev A. Optimization of main parameters of tractor and unit for deep processing of soil according to criterion - total energy costs. Engineering for rural development. 2020; Vol.19. 603-608 p. DOI 10.22616/ERDev.2020.19.TF134.
25. Khafizov C, Khafizov R, Nurmiev A. Rationale for measurements to be selected for tractors to perform agricultural activities differing in energy intensity. [Internet]. BIO Web of Conferences. 2021; Vol.37. 00138 p. [cited 2023, April 20]:https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2021/09/bioconf_fies2021_00138/bioconf_fies2021_00138.html.
26. Khafizov KA, Khaliullin FKh. [Ways to improve the efficiency of using machine-tractor units]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2015; 10. 20-22 p.
27. Khafizov KA, Khafizov RN. [Energy method for optimizing the main parameters of tractors]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015; Vol.10. 1(35). 75-81 p. DOI 10.12737/11383.
28. Sidorenko ID. [Theoretical prerequisites for substantiating the shape of the working element of a rotating atomizer]. Vestnik Ul'yanovskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaistvennoy akademii. 2023; 2(62). 215-220 p. – DOI 10.18286/1816-4501-2023-2-215-220.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 Вестник Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
