Optimization of tillage roller parameters based on field research results

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Rolling, as a technology used after sowing, is widely used in agriculture in our country. The study of existing methods of surface tillage has revealed that one of the main components of these methods of operations is rolling, which improves the contact of seeds with the soil and positively affects the germination and subsequent development of crops.

OBJECTIVE: Improvement of the quality of surface tillage based on the development of a highly efficient spring-wave roller, which meets the agriculture requirements, ensures reduction of operating costs and increase of crop yields.

METHODS: A new design of the tillage roller capable of rolling the soil in compliance with agrotechnical requirements is proposed.

RESULTS: As a measure that determines the effectiveness of soil compaction during sowing with subsequent rolling by tillage rollers during the research, the kd density coefficient, which evaluates the quality of soil rolling relative to the reference density values set by agricultural requirements, was used.

Based on the obtained graphical interpretations of the models, it was determined that the best rolling quality is achieved at the velocity of the developed tillage roller in the range from 10.75 km/h to 25 km/h, two additional springs at the compactor and a ballast weight of 35...45 kg, which ensures the specific pressure of the spring-wave roller on soil of 1450,4...1515,7 N/m. At the same time, the kd values range from 0.875 to 0.9, which is 20% of the entire response surface.

CONCLUSIONS: As a result of the research, it was revealed that the proposed tillage roller ensures the best quality of soil rolling. The maximal value of the kd of soil equals to 0.9 and is achieved when treated with a tillage roller at a unit velocity of v = 11 km/h, a specific pressure on the soil of 1450.4 N/m and two additional springs at the compactor (C = 2 pcs.). This kd value is 30.4% higher compared to the density coefficient value achieved using the most common tillage rollers and 40.6% higher compared to a smooth water-filling roller.

About the authors

Vyacheslav E. Proshkin

Ulyanovsk State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: veproshkin1993@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0307-3411
SPIN-code: 1501-8513

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Agrotechnology, Machinery and Life Safety Department

Russian Federation, Ulyanovsk

Vladimir I. Kurdyumov

Ulyanovsk State Agrarian University

Email: bgdie@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1603-1779
SPIN-code: 2823-4234

Dr. Sci. (Engineering), Professor, Head of the Agrotechnology, Machinery and Life Safety Department

Russian Federation, Ulyanovsk

Roman V. Bogatsky

Ulyanovsk State Agrarian University

Email: gerald7337@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-2170-3430
SPIN-code: 8673-0942

Student of the Engineering Faculty

Russian Federation, Ulyanovsk

Evgeny N. Proshkin

Ulyanovsk State Agrarian University

Email: mobilemach-dep@ugsha.ru
ORCID iD: 0009-0007-3900-1413
SPIN-code: 8680-5095

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Operation of Mobile Machines and Technological Equipment Department

Russian Federation, Ulyanovsk

References

  1. Chatkin MN, Fedorov SE, Zhalnin AA. Determination of parameters of the mechanism of regulation of the roller of a combined cultivator for differentiated tillage. Bulletin of the Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev. 2023;15(3):163–169. (In Russ.) doi: 10.36508/RSATU.2023.75.18.021
  2. Klenin NI, Sakun VA. Agricultural and reclamation machines. 1994:751. (In Russ). ISBN 5-9532-0035-8. EDN: QKWTWF
  3. Dalsky N. How to choose a rolling roller for a combined unit? Our agriculture. 2023;9(305):24–28. (In Russ.)
  4. Radnaev DN, Kalashnikov SS, Badmatsyrenov DTsB, et al. Substantiation of rational parameters of the rolling roller of a combined coulter when sowing grain crops. Far Eastern Agrarian Bulletin. 2022;2(62):158–167. (In Russ.) doi: 10.22450/19996837_2022_2_158
  5. Semenikhina YuA. Investigation of the viscoelastic state of the soil under the influence of the active surface of the tillage roller. Tractors and agricultural machinery. 2017;7:32–36. (In Russ.) doi: 10.17816/0321-4443-66333 EDN: ZDNIJB
  6. Wide-reach screw rollers for rolling crops. AgroSnabForum. 2015;1–2(131):40. (In Russ.).
  7. Kuzminykh AN. The system of pre-sowing tillage and the yield of spring barley. Bulletin of the Mari State University. Series: Agricultural Sciences. Economic sciences. 2020;6,1(21):32–39. (In Russ.) doi: 10.30914/2411-9687-2020-6-1-32-38
  8. Petrochenko NO. Save soil moisture today — get a rich harvest tomorrow! Our agriculture. 2023;5(301):4–14. (In Russ.)
  9. Petrov MV. Changes in the agrophysical properties of the soil depending on the main tillage in various types of the agricultural landscape of the Ulyanovsk region. Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. Agricultural sciences. 2022;1,2(2):67–70. (In Russ.) doi: 10.37313/2782-6562-2022-1-2-67-70
  10. Linkov SA, Shiryaev AV, Akinchin AV, et al. Assessment of the state of water-physical properties in areas with different tillage systems. Innovations in agriculture: problems and prospects. 2023;4(40):117–124. (In Russ.) doi: 10.31857/S0032180X23040054
  11. Kambulov SI, Parkhomenko GG, Semenikhina YuA, et al. The use of mulching rollers in the construction of combined tillage units. Tauride bulletin of Agrarian Science. 2020;3(23):113–121. (In Russ.) doi: 10.33952/2542-0720-2020-3-23-113-121
  12. Petrovets VR, Gaidukov VA. The influence of rolling rollers of coulters on the density of the soil of the seedbed. Design, use and reliability of agricultural machinery. 2022;1(21):5–9. (In Russ.)
  13. Proshkin VE, Kurdyumov VI, Proshkin EN, et al. Studies of a spring-wave roller in the field. Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2023;3(63):224–229. (In Russ.) doi: 10.18286/1816-4501-2023-3-224-229
  14. Proshkin VE, Kurdyumov VI, Proshkin EN, et al. Analysis of the results of field research of the spring-wave roller. Tractors and agricultural machinery. 2023;90(5):405–412. (In Russ.) doi: 10.17816/0321-4443-567933 EDN: KQOJIF
  15. Proshkin VE, Kurdyumov VI, Sharonov IA, Yakovlev SA. Results of field research of a rod-disc roller. Vestnik of Ulyanovsk state agricultural academy. 2023;4(64):229–234. (In Russ.) doi: 10.18286/1816-4501-2023-4-229-234

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. A tillage roller.

Download (431KB)
3. Fig. 2. A densometer according to the utility model patent RU № 149064.

Download (327KB)
4. Fig. 3. The 3D graphs of influence of independent factors on the kd in natural values: a — velocity and mass of ballast; b — velocity and value of additional springs; c — mass of ballast and value of additional springs.

Download (494KB)
5. Fig. 4. The 2D graphs of influence of independent factors on the kd in coded values: a — velocity and mass of ballast; b — velocity and value of additional springs; c — mass of ballast and value of additional springs.

Download (293KB)

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».