Современные тенденции электрификации требуют создания специализированных тяговых электродвигателей, сочетающих высокую удельную мощность, технологичность и энергоэффективность. Перспективным направлением является применение синхронных реактивных электродвигателей, которые обеспечивают низкую стоимость производства и высокую ремонтопригодность сельскохозяйственной техники, используемой в тяжелых условиях эксплуатации. (Цель исследования) Разработать и экспериментально верифицировать конструкцию энергоэффективного синхронного реактивного электродвигателя с многослойным ротором для сельскохозяйственных мобильных платформ, а также оценить эффективность разных алгоритмов векторного управления для максимизации крутящего момента и коэффициента полезного действия. (Материалы и методы) Исследовали трехфазный синхронный реактивный электродвигатель мощностью 3 кВт с четырехбарьерным ротором. Проектирование геометрии барьеров выполнялось с использованием параметрической оптимизации на основе безразмерных коэффициентов. Магнитное поле и интегральные характеристики (индуктивность, потокосцепление, потери) рассчитаны методом конечных элементов в среде FluxMotor. Верификация проведена на стенде, оснащенном нагрузочным устройством и преобразователем частоты. Выполнено сравнение двух стратегий управления: датчикового векторного и бездатчикового векторного. (Результаты и обсуждение) Разработанная конструкция ротора с четырьмя воздушными барьерами обеспечила высокую анизотропию (отношение индуктивностей 4,08), что позволило достичь номинального момента 31,4 Н·м при токе 9,61 А. Применение датчикового векторного управления обес­печивает увеличение крутящего момента до 9% и КПД на 2-3% по сравнению с бездатчиковым управлением во всем диапазоне рабочих скоростей. В зоне высоких нагрузок максимальный зафиксированный КПД составил 95%. Расчетные и экспериментальные данные показали хорошую сходимость. Расхождение по моменту не превысило 8,2%, по КПД – 7,0%. Достигнутые характеристики позволяют эффективно использовать двигатель в составе тягового электропривода сельскохозяйственных мобильных платформ. (Выводы) Разработанный синхронный реактивный электродвигатель полностью удовлетворяет требованиям к тяговым электроприводам. Высокая энергоэффективность (КПД до 95%) в сочетании с простотой и технологичностью конструкции обеспечивает снижение эксплуатационных затрат, увеличение запаса хода и производительности техники. Применение алгоритмов датчикового векторного управления рекомендуется для режимов, требующих максимальной реализации момента и эффективности, что особенно важно при выполнении энергоемких операций (вспашка, работа с валом отбора мощности и т.д.).

Оптимизация продуктивности крупного рогатого скота требует соблюдения зоогигиенических норм микроклимата. Снижение продуктивности и ухудшение здоровья животных из-за теплового стресса обуславливает необходимость создания адаптивных систем, соответствующих региональным климатическим условиям. (Цель исследования) Разработан дифференцированный подход к выбору конструкционных материалов для коровников по федеральным округам РФ для эффективного противодействия последствиям теплового и холодового стресса у крупного рогатого скота. (Материалы и методы) Проведен анализ теплотехнических характеристик (коэффициент теплоемкости, сопротивление теплопередаче и паропроницанию) девяти типов строительных материалов для применения в восьми федеральных округах Российской Федерации согласно действующим сводам правил (СП) 255.1325800.2016, 131.13330.2020 и 50.13330.2024. Использованы формулы расчета теплофизических параметров и регрессионная модель теплопроводности с учетом температуры, влажности и фазовых переходов. (Результаты и обсуждение) Установлено системное несоответствие исследованных материалов нормативным требованиям. Предложен дифференцированный подход к выбору строительных материалов для животноводческих помещений с учетом климатических особенностей в регионах. Для северных федеральных округов требуется сопротивление материалов теплопередаче 2,8-3,2 м2·°C/Вт, для Центрального и Уральского – 2,5-2,8, для южных федеральных округов – 2,2-2,5 м2·°C/Вт при коэффициенте теплоемкости не менее 50 и паропроницаемости не более 0,02 мг/(м⸳ч·Па). (Выводы) Ключевой новизной является региональная адаптация: выделены зоны преобладающего теплового и холодового стресса с соответствующими матрицами пригодности материалов. Для северных регионов предложены увеличение толщины утеплителя в 2,5-3 раза, использование многослойного каркаса и активного терморегулирования. Для южных регионов рекомендованы комбинированные системы с активным терморегулированием: многослойные конструкции, сэндвич-панели и легкие металлоконструкции.

В комбикормовой промышленности измельчение сельскохозяйственного сырья ударом относится к наиболее действенным способам подготовки кормов. Однако традиционные подходы к проектированию машин часто не учитывают сложные вероятностные механизмы разрушения частиц. Оборудование для этой операции должно работать экономично, обеспечивать равномерный помол с возможностью регулировки крупности, не перегревать сырье, минимизировать образование пыли и быть удобным в обслуживании. (Цель исследования) На основе анализа кинематики частицы в молотковой дробилке исследовать эффективность процесса дробления зерна. (Материалы и методы) Оценка эффективности процесса измельчения зерна в корпусе дробилки путем анализа кинематики зерновки в результате соударения ее с молотком и декой. (Результаты и обсуждение) Исходя из анализа кинетики зерновки при ее обработке в молотковой дробилке, выявлены зависимости, описывающие скорости соударения частицы с рабочими органами обрабатывающей машины. На основе полученных опытным путем или теоретически функций распределения по скоростям относительного числа разрушенных частиц с рабочими органами дробилки и рассчитанных кинематических характеристик частиц предложены математические выражения для определения коэффициента эффективности процесса ударного измельчения. (Выводы) На основе теории удара обоснована комплексная методика количественной оценки дробления зерна. Ее практическое применение позволит научно обоснованно подбирать оптимальные геометрические параметры оборудования и рациональные технологические режимы работы. Это обеспечит строгое соблюдение зоотехнических требований к гранулометрическому составу кормов для разных групп животных, снизит общую энергоемкость производства и позволит своевременно диагностировать критический износ рабочих органов.

Отмечена актуальность сокращения количества оборудования и снижения удельного расхода электроэнергии в процессе приготовления комбикормов в фермерских хозяйствах по прямоточной непрерывной технологической схеме приготовления рассыпного комбикорма. Предлагается использовать малогабаритный агрегат, состоящий из пятисекционного барабанного дозатора с бункером, молоткового измельчителя-смесителя, циклона-разгрузителя и системы сменных контейнеров для готового продукта. (Цель исследования) Экспериментально обосновать оптимальные конструктивно-технологические параметры малогабаритного комбикормового агрегата, при которых достигается минимальная энергоемкость процесса при требуемом качестве готового продукта. (Материалы и методы) При экспериментальном исследовании рассыпной пятикомпонентный комбикорм для кур-несушек кросса «Хайсекс коричневый» приготовлен из зерна пшеницы, кукурузы и сои, жмыха подсолнечного дробленого, смеси обогатительных добавок по рецепту, рассчитанному с помощью программного комплекса «Кормоптима». Реализован план двухфакторного эксперимента в сочетании с общеизвестными и оригинальными методиками исследований количественных и качественных показателей технологического процесса приготовления рассыпного комбикорма в малогабаритном комбикормовом агрегате. (Результаты и обсуждение) При зафиксированных рациональных значениях факторов изучаемого процесса (суммарной подаче пятикомпонентов комбикорма 317,7 килограммов в час, сменном решете с диаметром отверстий 4 миллиметра, выгрузной швырялке с двумя лопастями шириной 50 миллиметров) установлены оптимальные значения количества молотков на барабане – 12 штук и частоты вращения молоткового барабана – 1550 оборотов в минуту. Сочетание данных факторов обеспечивает минимальное значение удельной энергоемкости приготовления рассыпного комбикорма на уровне 3,317 киловатт∙часов на тонну, что полностью отвечает современным требованиям к эффективным комбикормовым агрегатам по затратам энергии. (Выводы) Предложенная конструкция малогабаритного комбикормового агрегата с обоснованными параметрами обеспечивает минимальную энергоемкость прямоточного непрерывного технологического процесса приготовления рассыпных комбикормов при требуемом качестве готового продукта в условиях фермерских хозяйств.

 Интенсивное развитие светоизлучающих диодов стимулирует растущий академический и коммерческий интерес к выращиванию растений в закрытом грунте с использованием искусственного облучения. Светокультура позволяет повысить продуктивность за счет увеличения количества световой энергии, поглощаемой растениями для фотосинтеза. Как правило, при тепличном выращивании овощей в дополнение к солнечной инсоляции используются облучатели, расположенные сверху фитоценоза. Однако для выращивания культур, имеющих выраженную листовую ярусность, таких как томат и огурец, может применяться междурядный тип облучения. (Цель исследования) Анализ технологии междурядного (внутриценозного) облучения как перспективного метода повышения урожайности сельскохозяйственных культур. (Материалы и методы) Рассмотрены работы по применению междурядного облучения на примере томата и огурца, составляющих основу тепличного овощеводства в России. Выделены основные светотехнические параметры междурядного облучения: интенсивность, спектральный состав излучения, период досвечивания, высота установки и положение фитооблучателей в пространстве. Собранные материалы классифицированы и проанализированы. Применены методы системного подхода к проблеме исследования. (Результаты и обсуждение) Подчеркивается, что оптимизация светового режима требует междисциплинарного подхода и является ключевым фактором для преодоления ограничений, связанных с недостаточной солнечной инсоляцией. Выявлено, что применение междурядного облучения значительно увеличивает урожайность томата и огурца, улучшает распределение света, компенсирует недостаток света внутри фитоценоза, повышает интенсивность фотосинтеза листьев нижнего яруса и может замедлять их старение. Приведены данные по использованию красного, синего, зеленого и дальнего красного излучения. Отмечается, что вопрос использования зеленого света в междурядном облучении недостаточно проработан, несмотря на способность зеленого света глубоко проникать в растительный покров, что потенциально может улучшить распределение света внутри фитоценоза. (Выводы) Междурядное облучение позволяет управлять фотоморфогенезом, что важно для дальнейшего повышения продуктивности культур и улучшения качества урожая.

Отметили, что в сельском хозяйстве беспилотные авиационные системы самолетного типа успешно выполняют задачи мониторинга урожая, обнаружения вредителей и болезней на больших территориях вдали от оператора. Дальнейшее повышение скорости, дальности и полезной нагрузки беспилотников может быть достигнуто за счет снижения их лобового сопротивления. Исследования в данной области сдерживаются отсутствием недорогих экспериментальных установок с удовлетворительными эксплуатационными характеристиками. (Цель исследования) Разработка альтернативного способа определения лобового сопротивления изучаемых объектов. (Материалы и методы) Провели анализ существующих экспериментальных установок для оценки аэродинамических характеристик моделей. Описали конструкцию дифференциальной аэродинамической ротативной машины. Принцип работы экспериментальной установки основан на сравнении сил лобового сопротивления исследуемой модели и эталонного тела. (Результаты и обсуждение) Выявили причины, ограничивающие создание эффективных аэродинамических форм летательных аппаратов: высокая стоимость аэродинамических труб, появление возмущений за моделью и эталонным телом при их круговом движении на стандартной ротативной машине. Предложили в конструкции ротативной машины заменить аэродинамические весы на дифференциальный механизм. В результате модель и эталонное тело будут испытывать одинаковые возмущения внешней среды. (Выводы) Применение эталонных тел и дифференциального механизма увеличит стоимость дифференциальной аэродинамической машины на 31 процент по сравнению со стандартной ротативной машиной. При этом точность результатов исследования повысится на 33 процента и значительно приблизится к аналогичному показателю аэродинамических труб.

Применение навигационных систем в сельском хозяйстве позволяет производить высев семян сельскохозяйственных культур с обеспечением необходимой точности и создавать при посеве электронные карты полей. (Цель исследования) Провести аналитический обзор применения навигационных систем в технологиях селекционного посева зерновых культур и наметить пути их использования в новых роботизированных машинах. (Материалы и методы) Анализ работ отечественных и зарубежных авторов в научных журналах, материалов конференций и информации, находящейся в открытом доступе в интернете. (Результаты и обсуждение) Проведен аналитический обзор технологий и технических средств с применением навигационных систем при селекционном посеве зерновых культур. Рассмотрено применение электронного картирования селекционных делянок. В ФГБНУ ФНАЦ ВИМ разработаны автоматизированные способы разметки селекционных делянок на основе математической и цифровой модели позиционирования оборудования для посева зерновых культур на селекционных делянках. Рассмотрено управление работой роботизированных устройств подачи семян зерновых культур на селекционных сеялках с применением систем навигации. (Выводы) Применение в технологиях селекционного посева зерновых культур систем навигации дает возможность проводить электронное картирование полей, выполнять разметку полей и селекционных участков, отслеживать движение посевного агрегата по участку. При этом обеспечивается согласование работы различных роботизированных устройств подачи высеваемого материала с работой высевающих аппаратов, а также создаются предпосылки для реализации и совершенствования функций автопилотирования, что особенно важно при создании новых селекционных сеялок-роботов.

Отмечено, что создание Системы машин обеспечило строгое соблюдение технологии выполняемых в сельском хозяйстве работ, увязку машин и орудий Системы между собой и с энергетическими средствами, возможности эффективной механизации всех работ в хозяйствах с различными природно-производственными условиями. В последние годы   предприятия сельхозмашиностроения не осуществляют целенаправленную практическую  работу по производству машин, объединенных в единую систему. Тем не менее, ведущими научно-исследовательскими организациями, в первую очередь ФГНБУ ФНАЦ ВИМ, разработаны принципы формирования систем технологий и машин и предложена структура построения машинно-технологической системы. Отличительной особенностью предлагаемой Системы машин является замена конкретных марок и моделей машин типажами технических средств. Основой формирования типажа машин является мобильные энергетические средства: колесные и гусеничные тракторы. (Цель исследования)  Разработка подхода к конфигурированию машинных технологий промышленного садоводства на принципах «бестракторного земледелия». (Материалы и методы)  Методология исследования основана на функционально-модульном подходе. Предусматривается формирование состава технических средств исходя из требований конкретной технологической операции. Предложена последовательность конфигурирования, включающая определение технологической операции, установление требований к процессу, выбор энергетического и технологического модулей, ходовой системы и средств управления. (Результаты и обсуждение) Показана возможность перехода от фиксированного состава машин к конфигурируемой машинно-технологической системе. Для рассматриваемых технологических операций промышленного садоводства максимальная требуемая мощность энергетического средства не превышает 10 кВт (14 л. с.), что создает предпосылки для применения компактных энергетических модулей-трансформеров вместо высокомощных тракторных средств. (Выводы) Предлагаемый подход позволяет повысить соответствие энергетических средств требованиям технологических операций и расширить возможности применения модульных технических систем в промышленном садоводстве. Однако, в связи с эволюцией технологического обеспечения сельского хозяйства, появлением беспилотных технических средств, агроботов, роботов, технических и мехатронных модулей меняется и принцип формирования машин. 

 Статья посвящена выдающемуся ученому-механику XX века, академику Ивану Ивановичу Артоболевскому, одному из крупнейших специалистов по теории машин и механизмов, применившему  инженерный подход к решению теоретических задач механики. (Цель исследования) Формирование у научно-технической молодежи патриотических чувств, высоких нравственных качеств, воспитание творческих стремлений к работе в избранном направлении. (Материалы и методы) В исследовании использованы архивные материалы музея В.П. Горячкина, научные статьи, исторические литературные источники А.Н. Боголюбова, академика К.В. Фролова, профессора А.П. Бессонова и др., оригинальные научные труды и воспоминания И.И. Артоболевского, интернет-ресурсы. (Результаты и обсуждение)  Изложен жизненный и творческий путь И.И. Артоболевского, талантливого ученика В.П. Горячкина и Н.И. Мерцалова, выпускника инженерного факультета Тимирязевской академии, профессора, академика СССР. И.И. Артоболевским разработана классификация пространственных механизмов и методов кинематического анализа, созданы общие методы синтеза механизмов. Отмечен его вклад в исследование динамики технологических машин, учение о рабочих машинах, теорию машин-автоматов, роботов и манипуляторов и др. Его деятельность была связана с ведущими учебными и научными заведениями страны. Классический учебник «Теория механизмов и машин» И.И. Артоболевского был многие годы базовым в технических вузах не только в СССР, но и за рубежом. (Выводы) Научные разработки И.И. Артоболевского по развитию теории механизмов и машин позволили улучшить принципы конструирования машин, существенно расширили область решаемых задач. В научных кругах стали рассматривать вопросы, связанные с изучением сложной системы «человек–машина–среда». Трудовая, научная, творческая жизнь И.И Артоболевского служит достойным примером для молодежи, посвятившей себя науке.

Эффективность уборки сельскохозяйственных культур во многом зависит от конструкции зерноуборочных комбайнов, которые постоянно совершенствуются. В статье представлен обзор эволюции конструкций очесывающих машин для уборки зерновых и зернобобовых культур: от галльской жатки I века до современных адаптеров. (Цель исследования) Обзор изменений конструкций очесывающих технических средств для уборки сельскохозяйственных культур и определение путей дальнейшего развития зерноуборочной техники. (Материалы и методы) Выполнен систематический поиск по ключевым словам публикаций в базах e-library, КиберЛенинка, Scopus и Web of Science за период 2006-2025 гг.  Проведен анализ отобранных материалов. Дана обобщенная сравнительная характеристика изменений в конструкции очесывающих технических средств. (Результаты и обсуждение) Рассмотрены ключевые этапы развития техники, включая создание первого самоходного очесывающего комбайна модели O.H. австралийской компании Horwood Bagshaw (1964 г.) и его последующие модификации. Отмечены основные производители очесывающих жаток Shelbourne Reynolds, «Славянка», «ОЗОН» и «Эффекта». Изменение конструкции направлено на снижение травмируемости зерна, потерь свободного зерна в поле и из-за недоочеса. Рассмотрены конструкции гребенок в зависимости от убираемых культур (пшеница, рис, люпин). Применение новых конструкций гребенок позволяет значительно снизить потери и дробление зерна. Для повышения эффективности уборки и качества урожая предлагается дополнительно использовать мотовило с отражающими щитками, сепарирующие решетки в наклонной камере комбайна, копирующие стеблеподъемники, особенно при уборке полеглых хлебов. (Выводы) В качестве перспективного направления предложено применение специализированных агрегатов, в которых реализован новый принцип низкоэнергоемкого выделения зерна из колоса, позволяющий убирать зерно не только полной спелости, но и на ранних стадиях.

 Отметили, что исследование эволюции механизации возделывания сельскохозяйственных культур представляет актуальную научную задачу для определения современных направлений научно-технологического развития сельского хозяйства. В статье рассмотрены вопросы механизации возделывания и переработки льна и технической конопли с 1920-1949-х годов по настоящий период. (Цель исследования) Провести ретроспективный анализ развития теоретических и прикладных аспектов механизации возделывания и переработки лубяных культур. (Материалы и методы) Системный анализ многочисленных литературных источников проводился с использованием историко-аналитического метода для описания этапов развития. Рассмотрены организационные аспекты возделывания и переработки лубяных культур, технологии уборки, вопросы механизации технологических процессов. (Результаты и обсуждение) В результате системного анализа выделены основные этапы создания специализированных уборочных машин и оборудования для переработки в хронологическом порядке. Показано, что на всех этапах развития технических средств для отрасли проводилось глубокое теоретическое обоснование рациональных технологических процессов возделывания и уборки льна и конопли, с учетом особенностей культуры, ресурсного обеспечения и потребностей народного хозяйства. Рассмотрены современные подходы при разработке способов уборки лубяных культур, создании технических средств для их осуществления. Отмечено, что советская инженерная школа внесла значительный вклад в мировое теоретическое и прикладное развитие механизации уборочных работ и исключение затрат ручного труда. (Выводы) Установлено, что при переходе к инновационным технологиям возделывания и переработки лубяных культур необходима разработка технических средств нового поколения с применением средств автоматизации и искусственного интеллекта.