Development of a machine for tillage and sowing of grain crops

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: When designing sowing machines, requirements are imposed to ensure soil preparation and sowing of grain crops as part of the implementation of energy-saving technology, since their productivity largely depends on these types of work. Thus, increasing the efficiency of sowing machines is an urgent task.

AIM: The development of a seeder design that allows, with maximum simplification of the design compared with analogues, reducing metal consumption and increasing the manufacturability of the product, both in production and in operation, to ensure the best conditions for the growth of crops and a significant increase in yield. In one pass, the seeder sows the main crop, small-seeded crop (binary component) and introduces mineral fertilizers, and can also be used when putting waste and fallow lands into circulation.

METHODS: Methods of system analysis, mathematical modeling, and experiment planning were used in the development of the drill design. Experimental studies were conducted in the field and laboratory conditions in accordance with existing methods, using modern electronic and mechanical devices. Experimental data processing was carried out in the environment of the MathCAD system, Microsoft Office Excel.

RESULTS: In contrast to known analogues, the proposed technical solution of the seeder simplifies the design, reduces the weight and improves the manufacturability of the product — on a simple frame welded in one plane from pipes, but free enough for the passage of crop residues and soil particles, on one side are installed stands with tines for mounting discs, and on the other - for mounting the hopper. The plane of attachment of tines for disc mounting is as close as possible to the soil surface, which reduced the load on the frame and reduced its material intensity. The seed drill-cultivator developed by the authors allows to realise all operations related to soil cultivation and sowing of grain crops

CONCLUSION: The design solutions for the cultivator planter obtained by the authors simplified the design of the planter compared to its analogues, reduced its metal consumption, and therefore its weight, which makes it possible to use tractors of a smaller class with lower fuel consumption. The adjustment of the angle of attack of the discs has also been simplified, and the additional installation of baking powder has reduced the clogging of the seeder with crop residues and soil lumps.

About the authors

Maria A. Eruslanova

Yeruslan

Email: marieruslan@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0001-1312-2002

Director

Russian Federation, Gromkovsky

Kirill V. Nemtinov

Tambov State Technical University

Email: kir155@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7830-300X
SPIN-code: 8290-9077

Cand. Sci. (Engineering), Senior Researcher at the Prototyping Center

Russian Federation, Tambov

Konstantin A. Eruslanov

Yeruslan

Email: eruslan10@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-6701-7003

Engineer

Russian Federation, Gromkovsky

Vladimir A. Nemtinov

Tambov State Technical University

Author for correspondence.
Email: nemtinov.va@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2917-3610
SPIN-code: 4628-6145

Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the of Computer-Integrated Systems in Mechanical Engineering Department

Russian Federation, Tambov

References

  1. Kuznetsov YuA. Development of the agro-industrial complex of Russia and ensuring the country’s food security under sanctions. Economic analysis: theory and practice. 2022;21(8):1390–1419. doi: 10.24891/ea.21.8.1390 (in Russ.).
  2. Alekseenkova E. An integrated approach. The market of combined sowing machines. AgroForum. 2021; 5: 56–62 (in Russ.)
  3. Myalo VV, Mazurov VV. Energy-saving technologies in soil cultivation In: Catalog of scientific and innovative research of the Omsk State Agrarian University : Collection of materials on the results of scientific research activities. Omsk: Omskiy GAU; 2022:780–783 (in Russ.)
  4. Beketov VG. Increasing the yield of spring wheat using a resus-saving seeder cultivator for precise seeding. Bulletin of the Altai State Agrarian University. 2013;5:122–125 (in Russ.)
  5. Gilev SD, Tsymbalenko IN, Kopylov AN, Meshkova NV. Bespluzhnye resource-saving technologies of cultivation of spring wheat for the central zone of the Trans-Urals. Agroindustrial Complex of Russia. 2016;75(1):160–165 (in Russ.)
  6. Iskakov RM, Toregali D. Patent analysis of modern seeders. Young Scientist. 2017;15(149):56–59 (in Russ.)
  7. Myalo VV, Studenikin AV, Rozbach DV, et al. Energy efficiency and soil conservation in conventional, minimal and ploughless processing. In: Catalog of scientific and innovative developments of the Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin : collection of materials on the results of research activities. Omsk : Omskiy GAU; 2021:787–790 (in Russ.)
  8. The yield of grain crops [internet] [accessed 25.02.2024] Available from: https://www.agroxxi.ru/ovoschnye/ovoschnye-tehnologija-vozdelyvanija/urozhainost-zernovyhkultur.html (in Russ.)
  9. Strategy for the development of agro-industrial and fisheries complexes of the Russian Federation for the period up to 2030. [internet] [accessed 25.02.2024] Available from: http://static.government.ru/media/files/G3hzRyrGPbmFAfBFgmEhxTrec694MaHp.pdf
  10. Patent US 1105570. Lea RN, Lea FM. Seed or Like Drill. [accessed 25.02.2024] Available from: https://patents.google.com/patent/US1105570A/en
  11. Patent RUS 2293460 / 20.02.2007. Samodurov VN, Tkachenko VG, Prulov VA, Serebrov PV. Seeder. (in Russ.) EDN: IOYPZX
  12. Patent RUS 2574116 / 10.02.2016. Eruslanov AK, Zvezdunov DA. Seeder cultivator. (in Russ.) EDN: FQLEXS
  13. GOST 26711-89: Tractor seeders. General technical requirements. (in Russ.) [accessed 25.02.2024] Available from: https://standartgost.ru/b/%D0%93%D0%9E%D0%A1%D0%A2_26711-89
  14. GOST 31345-2007 — Tractor seeders. Test methods (in Russ.) [accessed 25.02.2024] Available from: http://docs.cntd.ru/document/1200057684
  15. Mokrozub VG, Nemtinov KV, Sharonin KA. Domain-Invariant Software for Computer-Aided Systems for Allocating Spatial Objects. Automatic documentation and mathematical linguistic. 2012;46(2):68–78. doi: 0.3103/S0005105512020033
  16. Zazulya AN, Nemtinov KV. The solution of design tasks for the creation of seed complexes using applied software. Science in Central Russia. 2016;1:5–14 (in Russ.)
  17. Kryuchin NP, Kryuchin AN. The results of studies of the influence of constructive technological parameters of the disc-pin seeding apparatus for the uniformity of seed dosing. Izvestiya Samara State Agricultural Academy. 2017;4:34–38 (in Russ.)
  18. Laryushin NP, Machnev AV, Shumaev VV, et al. Sowing machines. Theory, construction, calculation. Moscow: Rosinformagrotech; 2010 (in Russ.)
  19. Nemtinov KV, Zazulya AN, Eruslanov AK. Automation of the process of selecting a node of agricultural machinery. Vestnik komp’iuternykh i informatsionnykh tekhnologii. 2014;10:9–15 (in Russ.)
  20. Nemtinov KV, Eruslanov AK, Zazulya AN. Design and calculation of a sowing complex for small grain crops. Bulletin of the agroindustrial complex of Stavropol. 2015;1:50–54 (in Russ.)
  21. Nemtinov KV. Design features of the grain hopper and bucket elevator of the sowing complex for small grain crops. Bulletin of Michurinsk State Agrarian University. 2015;4:198–203. (in Russ.)
  22. Lin Jing, Qian Wei, Li Baofa, Liu Yanfen. Simulation and validation of seeding depth mathematical model of 2BG-2 type corn ridge planting no-till planter. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering. 2015:31(9):19–24.
  23. Nemtinov V, Zazulya A, Kapustin V, Nemtinova Y. Analysis of decision-making options in complex technical system design. J. Phys.: Conf. Ser. 2019;1278. doi: 10.1088/1742-6596/1278/1/012018 EDN: JZOKGV

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Visualization of the electronic model of the seeder: а — when viewed from the left when looking in the direction of movement of the seeder; b — when viewed from below: 1 — hitch; 2 — frame; 3 — traverse; 4, 5, 6, 7 — double-shouldered levers; 8, 9 — ears; 10, 11 — hydraulic cylinders; 12 — support; 13 — paired wheels; 14, 15 — wheels; 16 — paws; 17 — discs; 18 — racks; 19 — shock absorbers; 20 — hopper; 21 — drive disc of the seeding machine; 22 — cardan shaft; 23 — gearbox; 26 — seed ducts; 27 — racks, 28 — baking powder; 29 — hollow axis of rotation; 30 — spreader; 31 — dispensers.

Download (495KB)
3. Fig. 2. Visualisation of the electronic model of the seeder in top view: 1 — hitch; 2 — frame; 3 — traverse; 14, 15 — wheels; 16 — paws; 17 — discs; 20 — hopper; 21 — drive disc of the seeding machine; 22 — driveshaft; 27 — racks, 28 — baking powder.

Download (245KB)
4. Fig. 3. General view of the physical prototype of the developed cultivator seeder: 1 — coupling; 2 — frame; 10 — hydraulic cylinders; 12 — support; 13 — paired wheels; 14 — wheels; 16 — paws; 17 — discs; 18 — racks; 20 — hopper; 21 — drive disc of the seeding machine; 22 — cardan shaft; 23 — gearbox; 24 — hexagonal the drive shaft of the seeding machines; 25 — seeding machines; 27 — racks, 28 — baking powder.

Download (328KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».