ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE ENERGY INTENSITY OF TECHNOLOGICAL OPERATION ON OPTIMAL VALUES OF BASIC PARAMETERS OF “BELARUS” TRACTOR
DOI 10.12737/2073-0462-2025-113-124 УДК 621.3
Keywords:
energy intensity, aggregate, optimization, analysis, costs, seasonal, efficiency.Abstract
The study presents a comprehensive analysis of the dependence of optimal parameters of “Belarus” series tractors on the energy intensity of the agricultural operations performed. The scientific novelty of the work lies in the application of a systemic energy approach to optimizing the parameters of machine and tractor units through the prism of total energy costs, including not only direct operating costs, but also an energy assessment of potential crop losses. The study is based on a series of computational experiments using a verified mathematical model that takes into account the relationship between the main parameters of the tractor (weight, engine power), device characteristics (working width, operating speed) and the energy intensity of various technological operations. The experimental part covers a wide range of agricultural operations: from early spring operations with minimal energy intensity (harrowing, moisture closure) to energy-intensive operations of primary soil cultivation (deep loosening, plowing). Clear quantitative relationships between the specific soil resistance and the optimal tractor parameters have been established. In particular, it has been found that an increase in specific resistance by each kN/m requires a proportional increase in tractor weight by 5.1 kN and engine power by 19 hp. For the first time, a significant differentiation has been established in the nature of the influence of the energy intensity of operations on the optimal tractor parameters depending on the season of work. Based on the obtained results, a scientifically substantiated segmentation of the tractor fleet into three specialized groups is proposed: light tractors (25- 35 kN, 80-150 hp - MTZ series 800, 900) for early spring work (harrowing, cultivation), medium (100-120 kN, 250-350 hp - MTZ series 3000) for direct seeding and disking, and heavy (130-150 kN, 400-500 hp - MTZ series 4000) for primary tillage (plowing, deep loosening of the soil). This segmentation ensures optimal use of the energy potential of the equipment while minimizing total energy costs, and therefore crop losses in various production conditions.
References
1. Концептуальные направления развития беспилотных мобильных энергетических средств сельскохозяйственного назначения / И. А. Старостин, А. В. Ещин, Т. З. Годжаев и др. // Тракторы и сельхозмашины. 2024. Т. 91, № 1. С. 23-38. doi: 10.17816/0321-4443-567812.
2. Кадухин А.И. Повышение эффективности эксплуатации машинно-тракторных агрегатов за счет выбора рационального режима движения (на примере пахотных агрегатов): дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Саратов, 2016. - Режим доступа: https://www.vavilovsar.ru/files/pages/28625/14771159870.pdf
3. Лахович А. Е., Кецко В.Н. Эффективность комплектования мобильных машинно-тракторных агрегатов на базе тракторов "Беларус" // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2018. № 1(17). С. 213-218.
4. Load characteristics analysis of tractor drivetrain under field plowing operation considering tire-soil interaction / Х. Shao, Z. Yang, S. Mowafy, et al. // Soil Tillage Res. 2023, 227, 105620.
5. Сравнительная энерго-экологическая оценка почвообрабатывающих агрегатов / Н. И. Джабборов, Р. А. Косульников, А. В. Добринов и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. – 2024. – № 1(73). С. 251-263. doi:10.32786/2071-9485-2024-01-29.
6. Research progress of no/minimum tillage corn seeding technology and machine in northeast black land of China / Q. Wang, X. Cao, C. Wang, et al. // Trans. Chin. Soc. Agric. Mach. 2021, 52, 1–15.
7. Жданович Ч. И., Калинин Н. В. Обоснование параметров физической модели электромеханической трансмиссии трактора // Актуальные вопросы машиноведения. 2023. Т. 12. С. 121-126.
8. Обоснование параметров элементов подрессоривания лесохозяйственного трактора на основе анализа его динамических качеств / С. Ш. Саая, С. Н. Орловский, С. Н. Долматов и др. // Системы. Методы. Технологии. 2024. № 2(62). С. 34-39. doi: 10.18324/2077-5415-2024-2-34-39.
9. Хафизов К. А., Адигамов Н. Р., Хафизов Р. Н. Оптимизация основных параметров колесного трактора, работающего в составе посевного // Техника и оборудование для села. 2017. № 4. С. 30-33.
10. Хафизов, К. А. Методика расчета МТА по критерию "совокупные энергозатраты" // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 3. С. 46-51.
11. Хафизов, К. А. Оптимизация параметров и режимов работы МТА на основе энергетического анализа // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2006. № 7. С. 32-34.
12. Писарева, О. М., Белоусова М. Н., Стефановский Д. В. Современные тенденции цифровой трансформации российских предприятий АПК полного цикла производства // Российский журнал менеджмента. 2024. Т. 22, № 3. С. 541-572. doi: 10.21638/spbu18.2024.308.
13. Ways to increase the efficiency of using agricultural machinery in performing technological operations / D. T. Khaliullin, A. V. Belinsky, I. Kh. Gayfullin [et al.] // Vol. 1212, 2023. P. 12055. doi: 10.1088/1755-1315/1212/1/012055.
14. 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. doi: 10.1051/bioconf/20213700136.
1. Starostin IA, Eshchin AV, Godzhaev TZ. [Conceptual directions for the development of unmanned mobile energy vehicles for agricultural purposes]. Traktory i selkhozmashiny. 2024; Vol.91. 1. 23-38 p. doi: 10.17816/0321-4443-567812.
2. Kadukhin AI. Povyshenie effektivnosti ekspluatatsii mashinno-traktornykh agregatov za schet vybora ratsionalnogo rezhima dvizheniya (na primere pakhotnykh agregatov): dis. na soiskanie uchenoy stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk. [Increasing the efficiency of operation of machine and tractor units by choosing a rational driving mode (using arable units as an example): dissertation for a degree of Ph.D. of Technical sciences]. Saratov. 2016; Available from: https://www.vavilovsar.ru/files/pages/28625/14771159870.pdf
3. Lakhovich AE, Ketsko VN. [Efficiency of completing mobile machine-tractor units based on "Belarus" tractors]. Konstruirovanie, ispolzovanie i nadezhnost mashin selskokhozyaystvennogo naznacheniya. 2018; 1(17). 213-218 p.
4. Shao Kh, Yang Z, Mowafy S. Load characteristics analysis of tractor drivetrain under field plowing operation considering tire-soil interaction. Soil Tillage Res. 2023; 227. 105620.
5. Dzhabborov NI, Kosulnikov RA, Dobrinov AV. [Comparative energy and environmental assessment of tillage units]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professionalnoe obrazovanie. 2024; 1(73). 251-263 p. doi:10.32786/2071-9485-2024-01-29.
6. Wang Q, Cao X, Wang C. Research progress of no/minimum tillage corn seeding technology and machine in northeast black land of China. Trans. Chin. Soc. Agric. Mach. 2021; 52. 1-15 p.
7. Zhdanovich ChI, Kalinin NV. [Justification of the parameters of the physical model of the electromechanical transmission of tractor]. Aktualnye voprosy mashinovedeniya. 2023; Vol.12. 121-126 p.
8. Saaya SSh, Orlovskiy SN, Dolmatov SN. [Justification of the parameters of the suspension elements of the forestry tractor based on the analysis of its dynamic qualities]. Sistemy. Metody. Tekhnologii. 2024; 2(62). 34-39 p. doi: 10.18324/2077-5415-2024-2-34-39.
9. Khafizov KA, Adigamov NR, Khafizov RN. [Optimization of the main parameters of a wheeled tractor operating as part of a sowing]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2017; 4. 30-33 p.
10. Khafizov KA. [Methodology for calculating the MTA based on the criterion "total energy consumption"]. Traktory i selskokhozyaystvennye mashiny. 2006; 3. 46-51 p.
11. Khafizov KA. [Optimization of parameters and operating modes of MTA based on energy analysis]. Traktory i selskokhozyaystvennye mashiny. 2006; 7. 32-34 p.
12. Pisareva OM, Belousova MN, Stefanovskiy DV. [Modern trends in the digital transformation of Russian agro-industrial complex enterprises with a full production cycle]. Rossiyskiy zhurnal menedzhmenta. 2024; Vol.22. 3. 541-572 p. doi: 10.21638/spbu18.2024.308.
13. Khaliullin DT, Belinskiy AV, Gayfullin IKh. Ways to increase the efficiency of using agricultural machinery in performing technological operations. Vol.1212. 2023; 12055 p. doi: 10.1088/1755-1315/1212/1/012055.
14. Khafizov KA, Khafizov RN, Nurmiev AA. Energy justification of the number of tractors for agricultural operations. BIO Web of Conferences. EDP Sciences. 2021; Vol.37. 00136 p. doi: 10.1051/bioconf/20213700136.
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).
