name: Обоснование параметров линии послеуборочной обработки клубней картофеля с применением оптической системы сортирования
keyword_list: Послеуборочная обработка картофеля Сортирование клубней Автоматизированная оптическая система сортирования клубней Конструктивные параметры линии послеуборочной обработки картофеля Технологические параметры линии послеуборочной обработки картофеля Технические средства для послеуборочной обработки картофеля
abstract: Актуальность работы. Российская Федерация является одним из мировых лидеров по производству картофеля. В 2020 году средняя урожайность картофеля в России выросла на 63,2% и составила 166,4 центнеров на гектар по сравнению с уровнем 2000 года, что однако не соответствует средней урожайности в мире, которая составляет 185,6 ц/га. Увеличению валового сбора картофеля, а также площадей его возделывания способствуют усовершенствованные конструкции комплекса машин для послеуборочной обработки. На сегодняшний день такие конструкции в России несовершенны из-за отсутствия современных технологий и технических средств для повышения качества сортирования клубней, что очень важно, так как их однородный фракционный состав способствует увеличению лежкости (до 10 %) и сохранению ценных свойств клубней при закладке их на хранение. Следовательно, создание технических средств, способствующих повышению эффективности работы машин для сортирования клубней картофеля, является актуальной задачей в семеноводстве и товарном производстве картофеля, решение которой снизит себестоимость семенного материала при послеуборочной обработке.
  Степень разработанности темы. Разнообразие существующих конструктивно-технологических схем функционирующих элементов распределения готовой продукции на фракции уже исчерпало свои возможности для повышения эффективности машинной технологии послеуборочной обработки, так как конструкции этих машин надо усовершенствовать и внедрить системы автоматизированного управления технологическими процессами. Результаты известных теоретических и экспериментальных исследований сортирования, а также сепарации корнеклубнеплодов и лука не в полной мере могут быть применены при разработке рабочих органов машин для послеуборочной обработки с интеллектуальным управлением, ввиду отсутствия научно-методологических основ по разработке алгоритмов распознавания клубней картофеля, а также систем управления технологическим процессом сортирования.
  Цель исследований - повышение эффективности линии послеуборочной обработки картофеля применением автоматизированной оптической системы сортирования клубней. 
  Задачи исследований:
  1. Проанализировать технологии, способы и технические средства для послеуборочной обработки картофеля и определить направления совершенствования технологического процесса сортирования клубней; 
  2. Провести теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней; 
  3. Разработать линию послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней; 
  4. Провести экспериментальные исследования технологических параметров автоматизированной оптической системы сортирования клубней; 
  5. Определить экономическую эффективность послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней. 
  Объект исследований. Технологический процесс послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней.
  Предмет исследований. Показатели, характеризующие качество сортирования клубней картофеля, конструктивные и технологические параметры линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней.
  Научную новизну представляют:
  – методика определения конструктивных и технологических параметров линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования на основе физико-механических и размерно-массовых характеристик клубней;
  – закономерности взаимодействия клубней картофеля и рабочих элементов линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней;
  – алгоритм распознавания изображений клубней картофеля при оптическом сортировании с определением размерно-массовых характеристик клубней. 
  Новизна технических решений средств автоматизации процесса послеуборочной обработки клубней картофеля подтверждена патентами РФ на изобретение № 2711780, 
  № 2708166, № 2751604.
  Теоретическая значимость работы заключается в полученных теоретических зависимостях (позволяющих определить оптимальные конструктивные и технологические параметры линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней) и режимов работы, в закономерностях определения подачи клубней картофеля на сортирование и в их взаимодействии с исполнительным механизмом.
  Практическую значимость работы составляют:
  – конструктивно-технологическая схема и конструкция автоматизированной линии с цифровой системой управления для оптического сортирования клубней картофеля;
  – конструктивные, режимные и технологические параметры линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней;
  – обоснованные технологические параметры линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней по показателям качества (точность сортирования и повреждение клубней);
  – результаты оценки эффективности послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней;
  – практические рекомендации по использованию разработанных технологических решений в машинах для сортирования корнеплодов, картофеля и лука.
  Методология и методы исследований. При решении поставленных задач использовались методологии системного анализа и синтеза, физического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, численных методов решения аналитических зависимостей, классической механики, основных положений теории разрушения, общепринятых методов проведения лабораторных исследований.
  Достоверность полученных данных обеспечена методами математической обработки и статистического анализа результатов исследований, многофакторным анализом, применением лицензионных математических программных пакетов для ПЭВМ: «Microsoft Excel», «STATISTICA», «Math CAD».
  Реализация результатов исследований. 
  Линия послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней прошла производственную проверку в ЗАО «Красный октябрь» Ростовской области (2020 г.).
  Разработаны и переданы на завод ООО «Агротехмаш» (г. Рязань) технические задания и проектная документация линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней для ее изготовления и запуска в серийное производство.
  Степень достоверности и апробация результатов. 
  Достоверность результатов подтверждается применением общепризнанных научных положений и методик исследований в области теоретической механики, использованием современных технических средств измерения, сравнительными лабораторными и производственными исследованиями автоматизированной линии с цифровой системой управления для сортирования клубней картофеля, сходимостью результатов лабораторных и производственных экспериментов с теоретическими методами исследований.
  Основные положения диссертационной работы были доложены и одобрены на всероссийских и международных научно-практических конференциях: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (2018 г., 2019 г.), СФНЦА РАН «Сибирский ФНЦА» (2018 г.), ФГБОУ ВО «Донской ГТУ» (2018 г., 2019 г.) ФГБОУ ВО «Алтайский ГАУ» (2020 г.), ФГБОУ ВО «Рязанский ГАТУ имени П.А. Костычева» (2020 г.), ФГБОУ ВО «РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева 
  (2020 г.).
  Технические средства линии послеуборочной обработки картофеля с автоматизированной оптической системой сортирования клубней удостоены серебряной медали Российской агропромышленной выставки «Золотая осень» (г. Москва, ВДНХ, 2020 г.).
  Работа «Разработка модуля для послеуборочной обработки корнеклубнеплодов» (4006ГС1/65615) является победителем научно-инновационного конкурса «СТАРТ-1», организованного Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (2021–2022 гг.).
  По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 6 статей в перечне изданий, рекомендованных ВАК РФ, 2 – статьи в перечне изданий Web of Science и Scopus, издано 2 монографии, получено 5 патентов РФ на изобретения.
  Структура и объем диссертации.
  Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы, включающего 138 наименований и приложения на 39 с. Диссертация изложена на 161 с., содержит 27 таблиц и 47 рисунков.
chairman_dissertation_council.name: Валентин
chairman_dissertation_council.surname: Лялякин
chairman_dissertation_council.patronymic: Павлович
chairman_dissertation_council.position: Главный специалист
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: "-"
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7801670445
chairman_dissertation_council.rinc_id: 174162
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Александр
organization_supervisor.surname: Соколов
organization_supervisor.patronymic: Вячеславович
organization_supervisor.position: Ведущий научный сотрудник
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 68.85.35
rubrics.name: Механизация и электрификация в растениеводстве
oecds.code: 04.05.AE
oecds.name: AGRICULTURAL ENGINEERING
speciality_codes.name: Технологии и средства механизации сельского хозяйства
speciality_codes.code: 05.20.01
supervisors.fio: Дорохов А.С.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Рембалович Г.К.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технологии и средства механизации сельского хозяйства
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Старовойтова О.А.
opponents.scientific_degree: Доктор сельскохозяйственных наук
opponents.speciality_code: Технологии и средства механизации сельского хозяйства
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ВИМ"
protection_organization.ogrn: 1037739771827
protection_organization.supervisor_name: АНДРЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ИЗМАЙЛОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ ЦЕНТР ВИМ"
author_organization.ogrn: 1037739771827
author_organization.supervisor_name: АНДРЕЙ
author_organization.supervisor_surname: ИЗМАЙЛОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения