SELECTION OF A DRIVE SYSTEM FOR COMPONENTS OF A BLOCK-MODULE UNIT
DOI 10.12737/2073-0462-2025-20-3-85-90 УДК 62-83:63 (075.8)
Keywords:
agricultural machinery, working units, drive, optimality, power, high frequencyAbstract
Justification of a power transmission system for the working element of agricultural machinery requires identifying optimal principles for synthesis of its structure based on factors affecting the performance of its primary function. The purpose of this study is to improve the operational efficiency of agricultural machinery by developing and implementing a system of criteria for the informed selection of a drive type, ensuring reduced operating costs and increased reliability. The drive system of the tools included in a block-modular unit for pruning fruit trees was studied: EVR-1 and EVR-2 electric branch trimmers, EPS-1 and EPS-2 electric saws and EKR-1 electric brush cutter. For the final selection of the option of power transmission system to the working element, it is recommended to use the failure-free operation indicators as an additional preference criterion. As a result of the calculations, the types of drives were established depending on the transmitted power, the extension distance of the working element and the type of movement it performs: for EVR-1 and EVR-2 electric branch cutters, EKR-1 electric brush cutter, in which the working element performs a rotational movement and it is extended at a distance of no more than 4 m from the power source, a mechanical drive is advisable (availability factor 0.96; mean time between failures 192 motor-hours; recovery time 1.5 hours); at greater distances, up to 250 m, an electric drive with increased (200-400 Hz) frequency (0.97; 204 motor-hours; 1.2 hours) is preferable; at distances over 400 m, an electric drive with increased and industrial frequencies are equivalent; for EPS-1 and EPS-2 electric saws, which have a reciprocating working element and an extended reach of up to 10 m, a hydraulic drive (0.96; 246 motor-hours; 1.1 h) is recommended for any transmitted power. As the power decreases, it is recommended to extend t he hydraulic drive’s range to 40 m. Increasing the working unit’s extension distance to 200-250 m makes a high-frequency electric drive (0.97; 198 motor-hours; 1.2 h) economically feasible.
References
1. История и перспективы технологического развития систем передачи электроэнергии / Н. В. Арефьев, А. С. Сигов, В. Э. Воротницкий и др. // Вести в электроэнергетике. 2025. № 1 (135). С. 44-60.
2. Адигамов Н.Р. Теория и методы расчета повышения надежности сельскохозяйственных уборочных машин с учетом состояния их элементов: дис. д-ра техн. наук / Адигамов Наиль Рашатович. Казань, 2006. 282 с.
3. Analysis of change in the state of hydraulic drive of machines in operation according to the diagnostic results / N. G. Grinchar, P. A. Sorokin, Karpychev V. A. и др. // Scientia Iranica. 2020. Т. 27. № 1 B. С. 295-301. doi: 10.24200/sci.2018.50340.1644.
4. Стребков Д. С., Шогенов А. Х., Шогенов Ю. Х. Перспективы применения электротехнологии в садоводстве // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина». 2019. № 6 (94). С. 53-59. doi: 10.34677/1728-7936-2019-6-53-59.
5. Чаплыгин М. Е., Годжаев З. А., Уютов С. Ю. Обоснование параметров и режимов работы электроприводов базовых рабочих органов селекционного комбайна // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2024. Т. 17. № 1(80). С. 112–124. doi:10.53914/issn2071-2243_2024_1_112–124.
6. Математическое моделирование динамических процессов сельскохозяйственного мобильного энергетического средства на электроприводе / З. А. Годжаев, С. Е. Сенькевич, И. С. Алексеев и др. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2024. Т. 25. № 1. С. 112-122. doi: 10.30766/2072-9081.2024.25.1.112-122.
7. Чаплыгин М.Е., Старостин И.А., Овчаренко А.С. Концептуальные основы создания электрического селекционного комбайна с комбинированной энергетической установкой // Инженерные технологии и системы. 2025. Т. 35. № 2. С. 266-283. doi: 10.15507/2658-4123.035.202502.266-283.
8. О точности регулирования дискретных значений тока и напряжения в установках для испытания силовых полупроводниковых приборов / С. Н. Антонов, С. В. Оськин, С. В. Аникуев и др. // Электротехника. 2022. № 7. С. 6-9. doi: 10.53891/00135860_2022_7_6.
9. Математическое описание переходных процессов в преобразователях и стабилизаторах напряжения систем автономного электроснабжения / В. Я. Хорольский, А. В. Ефанов, С. Н. Антонов и др. // Электротехника. 2021. № 7. С. 58-61.
10. Повышение эксплуатационной надежности сельскохозяйственных машин / А. К. Апажев, Ю. А. Шекихачев, Л. М. Хажметов и др. // Техника и оборудование для села. 2023. № 4 (310). С. 12-16. doi: 10.33267/2072-9642-2023-4-12-16.
11. Апхудов Т. М., Шекихачев Ю.А. Разработка и исследование садовой пилы с электрическим приводом // АгроЭкоИнфо. 2020. №1. URL: http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2020/1/st_112.pdf.
12. Апхудов Т. М. Блочно-модульный агрегат для обрезки плодовых деревьев // Сельский механизатор. 2016. № 2. С. 10-11.
13. Острейковский В. А., Павлов А. С. Математические модели оценки техногенного риска сложных систем на основе распределения Эрланга // Надежность и качество сложных систем. 2016. № 1 (13). С. 99-106;
14. Наумова Н. А., Данович Л. М., Данович Ю. И. Определение параметров распределения обобщенного закона Эрланга по экспериментальным данным при изучении транспортных потоков // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 5 URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=10045.
1. Arefev NV, Sigov AS, Vorotnitskiy VE. [History and prospects of technological development of electric power transmission systems]. Vesti v elektroenergetike. 2025; 1 (135). 44-60 p.
2. Adigamov NR. Teoriya i metody rascheta povysheniya nadezhnosti selskokhozyaystvennykh uborochnykh mashin s uchetom sostoyaniya ikh elementov: dis. d-ra tekhn.nauk. [Theory and calculation methods for improving the reliability of agricultural harvesting machines taking into account the state of their components: dissertation for a degree of Doctor of Technical Sciences]. Adigamov Nail Rashatovich. Kazan. 2006; 282 p.
3. Grinchar NG, Sorokin PA, Karpychev VA. Analysis of change in the state of hydraulic drive of machines in operation according to the diagnostic results. Scientia Iranica. 2020; Vol.27. 1 B. 295-301 p. doi: 10.24200/sci.2018.50340.1644.
4. Strebkov DS, Shogenov AKh, Shogenov YuKh. [Prospects for electrical technology application in horticulture]. Vestnik Federalnogo gosudarstvennogo obrazovatelnogo uchrezhdeniya vysshego professionalnogo obrazovaniya "Moskovskiy gosudarstvennyy agroinzhenernyy universitet imeni V.P. Goryachkina". 2019; 6 (94). 53-59 p. doi: 10.34677/1728-7936-2019-6-53-59.
5. Chaplygin ME, Godzhaev ZA, Uyutov SYu. [Justification of the parameters and operating modes of electric drives of the basic working units of a selection combine]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2024; Vol.17. 1(80). 112-124 p. doi:10.53914/issn2071-2243_2024_1_112–124.
6. Godzhaev ZA, Senkevich SE, Alekseev IS. [Mathematical modeling of dynamic processes of an agricultural mobile energy vehicle with an electric drive]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2024; Vol.25. 1. 112-122 p. doi: 10.30766/2072-9081.2024.25.1.112-122.
7. Chaplygin ME, Starostin IA, Ovcharenko AS. [Conceptual foundations for the creation of an electric selection combine harvester with a combined power plant]. Inzhenernye tekhnologii i sistemy. 2025; Vol.35. 2. 266-283 p. doi: 10.15507/2658-4123.035.202502.266-283.
8. Antonov SN, Oskin SV, Anikuev SV. [On the accuracy of regulation of discrete current and voltage values in installations for testing power semiconductor devices]. Elektrotekhnika. 2022; 7. 6-9 p. doi: 10.53891/00135860_2022_7_6.
9. Khorolskiy VYa, Efanov AV, Antonov SN. [Mathematical description of transient processes in converters and voltage stabilizers of autonomous power supply systems]. Elektrotekhnika. 2021; 7. 58-61 p.
10. Apazhev AK, Shekikhachev YuA, Khazhmetov LM. [Improving the operational reliability of agricultural machinery]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2023; 4 (310). 12-16 p. doi: 10.33267/2072-9642-2023-4-12-16.
11. Apkhudov TM, Shekikhachev YuA. [Development and research of a garden saw with an electric drive]. AgroEkoInfo. 2020; 1. Available from: http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2020/1/st_112.pdf.
12. Apkhudov TM. [Block-modular unit for pruning fruit trees]. Selskiy mekhanizator. 2016; 2. 10-11 p.
13. Ostreykovskiy VA, Pavlov AS. [Mathematical models for assessing the technogenic risk of complex systems based on Erlang distribution]. Nadezhnost i kachestvo slozhnykh sistem. 2016; 1 (13). 99-106 p;
14. Naumova NA, Danovich LM, Danovich YuI. [Determination of the distribution parameters of generalized Erlang law based on experimental data in the study of traffic flows]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2013; 5. Available from: https://science-education.ru/ru/article/view?id=10045.
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).
