ENERGY MATHEMATICAL MODEL OF A SPRAYER
DOI 10.12737/2073-0462-2023-117-126 УДК 631.372
Keywords:
machine-tractor unit, sprayer, energy consumption, yield loss, parameter optimization, optimization criterionAbstract
The formation of the agro-industrial complex and ensuring the country's food security in the current geopolitical conditions is possible only on the basis of strengthening and developing its material and technical base, which over the years of institutional reforms has largely become dependent on imported equipment and technologies. The withdrawal from the Russian market of suppliers of imported agricultural machinery from unfriendly countries, as a result of sanctions imposed by Western countries, provoked an increase in prices for it, which led to a reduction in the provision of basic types of agricultural machinery to agricultural producers. Thus, in 2021, the provision of agricultural organizations in the country with tractors was 3.5 times lower, and with grain harvesters 3.2 times lower than the average for 1980-1990, which indicates a steady downward trend in the provision of agricultural producers with material and technical resources. Domestic machine builders and manufacturers of agricultural machinery are not yet able to ensure the production and supply to the agricultural sector of the required number of high-performance, energy-rich and inexpensive agricultural machines and mechanisms. The current state of the material and technical base of the agro-industrial complex requires its significant strengthening, which is impossible without adjusting the existing agricultural policy of the state in the direction of allocating significant additional budgetary funds for the development of the material and technical base of the agro-industrial complex, restoring soil fertility, domestic agricultural engineering, improving selection and seed production, eliminating the disparity in prices for agricultural and industrial goods, ensuring the technological and technical independence of the Russian agro-industrial complex from other countries. It is also necessary to improve the work of regional authorities to strengthen the material and technical base of agricultural units in their regions, to create effective mechanisms for public-private partnerships to improve the efficiency of agricultural producers.
References
1. 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.
2. Бирюков А. В., Пономарев В. А. Патент на полезную модель № 120852 U1 Российская Федерация, МПК A01M 7/00. Штанговый опрыскиватель для обработки полевых культур: № 2012126036/13: заявл. 25.06.2012: опубл. 10.10.2012.
3. 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.
4. Аналитические исследования технических параметров самодвижущихся опрыскивателей / Е. Е. Демин, А. С. Старцев, А. А. Протасов и др. // Аграрный научный журнал. 2021. № 12. С. 112-114. doi: 10.28983/asj.y2021i12pp112-114.
5. Федоренко В. Ф. Оптимизация методов и инструментов экологической трансформации применения средств защиты растений // Техника и оборудование для села. 2022. № 5(299). С. 22-26. doi: 10.33267/2072-9642-2022-5-22-26.
6. Зырянов А.П., Гуляев Д.В. Теоретическое исследование баланса времени смены работы опрыскивателя // Вестник ЧГАА. 2013. Т. 65. С. 20-23.
7. Захаренко В.А. Экономическая эффективность пестицидов в агроэкосистемах стратегически важных культур при использовании техники с элементами информационных технологий и точного земледелия // Достижения науки и техники АПК. 2022. Т. 36. № 2. С. 4-7.
8. Дьячков А.П. К вопросу определения грузоподъемности основного бака полуприцепного опрыскивателя // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2016. № 1 (48). С. 56-63.
9. Константинов М.М., Петренко Е.С. Технико-экономическое обоснование ширины захвата штангового опрыскивателя // Известия ОГАУ, 2018. № 1(68). С.122-125.
10. Перспективные мобильные средства на шинах сверхнизкого давления для сельскохозяйственного производства / З. А. Годжаев, В. И. Прядкин, П. А. Колядин и др. // Тракторы и сельхозмашины. 2022. Т. 89. № 4. С. 277-286. doi: 10.17816/0321-4443-115016.
11. Назаров Н. Н., Яковлев Н. С. Методические подходы к обоснованию технологической схемы опрыскивателя для защиты зерновых культур // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2017. Т. 47. № 4 (257). С. 66-72.
12. Обзор основных конструкций опрыскивателей при разработке объёмного и ленточного внесения рабочих растворов в системе экологического земледелия / Э. В. Заяц, А. И. Филиппов, Н. Д. Лепешкин и др. // Межведомственный тематический сборник «Механизация и электрификация сельского хозяйства». Минск: РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства», 2020. Вып. 53. С. 27–33.
13. Разработка гидравлической схемы к опрыскивателю с телескопическими секциями для ленточного или объемного внесения рабочих растворов / А. И. Филиппов, А. А. Аутко, С. И. Козлов и др. // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 3. С. 150-155.
14. Кузнецов, В. В. Учёт нелинейных параметров опрыскивателя при постановке вычислительных экспериментов на Simulink-модели // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2018. № 1(17). С. 69-76.
15. 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 ГАУ. 2009. № 4 (14). С 152-155.
16. Хафизов К. А. Оптимизация параметров и режимов работы МТА на основе энергетического анализа // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 7. С. 32-34.
17. Хафизов К. А. Методика расчета МТА по критерию "совокупные энергозатраты" // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 3. С. 46-51.
18. Севернев М.М. Временная методика энергетического анализа в сельском хозяйстве. Минск, 1991. 126 с.
19. Галеев, Г. Г., Нурмиев А. А., Шириязданов Р. Р. К расчету транспортного обеспечения уборочных агрегатов в АПК // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2011. Т. 6. № 3(21). С. 75-77.
20. Галеев, Г. Г.,Нурмиев А. А., Шириязданов Р. Р. К обоснованию потребности крестьянских и малых фермерских хозяйств в тракторах // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2010. Т. 5. № 4(18). С. 106-107.
21. Хафизов К. А., Халиуллин Ф. Х. Пути повышения эффективности использования машинно-тракторных агрегатов // Техника и оборудование для села. 2015. № 10. С. 20-22.
22. Туликов А.М. Вредоносность сорных растений в посевах полевых культур// Известия ТСХА. 2002. вып.1. С. 82-107.
23. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система – почва - урожай.М.: Агропромиздат, 1985.304с.
Т. 37.
24. Rationale for Measurements to be Selected for Tractors to Perform Agricultural Activities Differing in Energy Intensity / K. A. Khafizov, R. N. Khafizov, A. A. Nurmiev, et al. //BIO Web of Conferences. EDP Sciences, 2021. С. 00138. URL: https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2021/09/bioconf_fies2021_00138/bioconf_fies2021_00138.html (дата обращения:20.05.2023).
25. Energy Justification of the Number of Tractors for Agricultural Operations / K. A. Khafizov, R. N. Khafizov, A. A. Nurmiev, et al. //BIO Web of Conferences. EDP Sciences, 2021. Т. 37. С. 00136. URL: https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2021/09/bioconf_fies2021_00136/bioconf_fies2021_ 00136. html (дата обращения:20.05.2023).
26. Хафизов Р.Н. Методика многофакторного эксперимента поопределению зависимости давления движителей трактора на почву от параметров трактора, движителя и физико-механических свойств почвы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (37). С. 86 – 92.
27. Хафизов К. А., Хафизов Р. Н. Результаты многофакторного эксперимента по определению зависимости максимального давления колес трактора на почву от параметров трактора и физико-механических свойств почвы. Анализ уравнений // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. Т. 11. № 4(42). С. 99-103. DOI 10.12737/article_592fc87648e2b5.26544976.
28.Хафизов К. А., Хафизов Р. Н. Результаты многофакторного эксперимента по определению зависимости максимального давления колес трактора на почву от параметров трактора и физико-механических свойств почвы. Статистический анализ // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2016. Т. 11. № 4(42). С. 94-98. DOI 10.12737/article_592fc87eb749c3.30587578.
29. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструкция и расчет сельскохозяйственных тракторов:справочное пособие / Изд. 2-ое, переработ. и доп. М.: «Машиностроение», 1976. 456 с.
30. Advancements of Spraying Technology in Agriculture / F. Ahmad, A. Khaliq, B. Qiu, et al. // Technology in Agriculture / ed. F. Ahmad, M. Sultan.IntechOpen, 2021.URL: https://www.intechopen.com/chapters/77112 (дата обращения:20.05.2023).
1. Dorokhov AS, Starostin IA, Eshchin AV. [Technical means for chemical protection of plants: state and development prospects].Agroinzheneriya. 2022;Vol.24. 3. 12-18 p. doi: 10.26897/2687-1149-2022-3-12-18.
2. Biryukov AV, Ponomarev VA. [Boom sprayer for field crops].Patent № 120852 U1 RossiiskayaFederatsiya, MPK A01M 7/00. № 2012126036/13: zayavl. 25.06.2012: opubl. 10.10.2012.
3. Meznikova MV. [Influence of technological parameters of vertical spraying on ensuring environmental safety in the cultivation of tilled crops].IzvestiyaNizhnevolzhskogoagrouniversitetskogokompleksa: Naukaivyssheeprofessional'noeobrazovanie. 2022; 4(68). 502-514 p. doi: 10.32786/2071-9485-2022-04-59.
4. Demin EE, Startsev AS, Protasov AA. [Analytical studies of the technical parameters of self-propelled sprayers].Agrarnyinauchnyizhurnal. 2021; 12. 112-114 p. doi: 10.28983/asj.y2021i12pp112-114.
5. Fedorenko VF. [Optimization of methods and tools for ecological transformation of the use of plant protection products].2022; 5(299). 22-26 p. doi: 10.33267/2072-9642-2022-5-22-26.
6. 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.
7. Zakharenko VA. [Economic efficiency of pesticides in agroecosystems of strategically important crops when using equipment with elements of information technology and precision farming].Dostizheniya naukiitekhniki APK. 2022;Vol.36. 2. 4-7 p.
8. D'yachkov AP. [On the issue of determining the carrying capacity of the main tank of a semitrailer sprayer].VestnikVoronezhskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta. 2016; 1 (48). 56-63 p.
9. Konstantinov MM, Petrenko ES. [Feasibility study of the working width of a boom sprayer].Izvestiya OGAU. 2018; 1(68). 122-125 p.
10. GodzhaevZA, PryadkinVI, KolyadinPA. [Prospective mobile vehicles on ultra-low pressure tires for agricultural production].Traktory i sel'khozmashiny. 2022;Vol.89. 4. 277-286 p. doi: 10.17816/0321-4443-115016.
11. Nazarov NN, Yakovlev NS. [Methodical approaches to substantiation of the technological scheme of a sprayer for the protection of grain crops].Sibirskii vestniksel'skokhozyaistvennoinauki. 2017;Vol.47. 4(257). 66-72 p.
application of
12. ZayatsEV, FilippovAI, LepeshkinND. [Review of the main sprayer designs in the development of volumetric and tape working solutions in the ecological sys-tem].Mezhvedomstvennyitematicheskiisbornik“Mekhanizatsiyaielektrifikatsiyasel'skogokhozyaistva”. Minsk: RUP “NPTs NAN Belarusi po mekhanizatsiisel'skogokhozyaistva”. 2020;Issue 53. 27-33 p.
farming
13. FilippovAI, AutkoAA, Kozlov SI. [Development of a hydraulic circuit for a sprayer with telescopic sections for tape or volumetric application of working solutions].Vestnik Belorusskoigosudarstvennoisel'skokhozyaistvennoiakademii. 2022; 3. 150-155 p.
14. Kuznetsov VV. [Consideration of non-linear parameters of the sprayer when setting up computational experiments on Simulink-models].Konstruirovanie, ispol'zovanieinadezhnost' mashinsel'skokhozyaistvennogonaznacheniya. 2018; 1(17). 69-76 p.
15. 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 GAU. 2009; 4 (14). 152-155 p.
16. Khafizov KA. [Optimization of parameters and operating modes of MTA based on energy analysis].Traktory i sel'skokhozyaistvennyemashiny. 2006; 7. 32-34 p.
17. Khafizov KA. [Methodology for calculating the MTA according to the criterion “cumulative energy costs”]. Traktoryi sel'skokhozyaistvennyemashiny. 2006; 3. 46-51 p.
18. Severnev MM. Vremennayametodikaenergeticheskogoanaliza v sel'skomkhozyaistve. [Temporary technique of energy analysis in agriculture].Minsk. 1991; 126 p.
19. Galeev GG, Nurmiev AA, Shiriyazdanov RR. [On the calculation of the transport support of harvesting units in the agro-industrial complex].VestnikKazanskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta. 2011;Vol.6. 3(21). 75-77 p.
20. Galeev GG, Nurmiev AA, Shiriyazdanov RR. [To substantiate the needs of peasant and small farms in tractors].VestnikKazanskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta. 2010;Vol.5. 4(18). 106-107 p.
21. Khafizov KA, KhaliullinFKh. [Ways to improve the efficiency of using machine-tractor units].Tekhnikaioborudovaniedlyasela. 2015; 10. 20-22 p.
22. Tulikov AM. [Harmfulness of weeds in field crops].Izvestiya TSKhA. 2002;Issue 1. 82-107 p.
23. Ksenevich IP, Skotnikov VA, Lyasko MI. Khodovayasistema – pochva - urozhai. [Running system - soil – harvest]. Moscow: Agropromizdat. 1985; 304 p.
24. KhafizovKA, KhafizovRN, NurmievAA. Rationale for measurements to be selected for tractors to perform agricultural activities differing in energy intensity. [Internet]. BIO Web of Conferences. EDP Sciences. 2021;Vol.37. 00138 p. [cited 2023. May 20]. Available from: https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2021/09/bioconf_fies2021_00138/bioconf_fies2021_00138.html.
25. KhafizovKA, KhafizovRN, NurmievAA. Energy Justification of the number of tractors for agricultural operations. [Internet]. BIO Web of Conferences. EDP Sciences. 2021;Vol.37. 00136 p. [cited 2023. May 20]. Available from: https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2021/09/bioconf_fies2021_00136/bioconf_fies2021_00136.html.
26. Khafizov RN. [Methods of a multifactorial experiment to determine the dependence of the pressure of the tractor propellers on the soil on the parameters of the tractor, propeller and physical and mechanical properties of the soil].VestnikKazanskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta. 2015; 3 (37). 86-92 p.
27. Khafizov KA, Khafizov RN. [Results of a multifactorial experiment to determine the dependence of the maximum pressure of the tractor wheels on the soil on the parameters of the tractor and the physical and mechanical properties of the soil. Analysis of Equations]. VestnikKazanskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta. 2016;Vol.11. 4(42). 99-103 p. DOI 10.12737/article_592fc87648e2b5.26544976.
28. Khafizov KA, Khafizov RN. [Results of a multifactorial experiment to determine the dependence of the maximum pressure of the tractor wheels on the soil on the parameters of the tractor and the physical and mechanical properties of the soil. Statistical analysis]. VestnikKazanskogogosudarstvennogoagrarnogouniversiteta. 2016;Vol.11. 4(42). 94-98 p. DOI 10.12737/article_592fc87eb749c3.30587578.
29. AnilovichVYa, VodolazhchenkYuT.Konstruktsiyairaschetsel'skokhozyaistvennykhtraktorov:spravochnoeposobie. Izd. 2-oe, pererabot. idop. [Design and calculation of agricultural tractors: a reference guide].Moscow: Mashinostroenie. 1976; 456 p.
30. AhmadF, KhaliqA, QiuB.Advancements of spraying technology in agriculture. [Internet]. Technology in Agriculture.Edited byF.Ahmad, M.Sultan. IntechOpen.2021;[cited 2023, May 20]. Available from: https://www.intechopen.com/chapters/77112.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
Categories
License
Copyright (c) 2026 Vestnik of Kazan state agrarian university
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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).
