INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL Международный агрокультурный журнал 2588-0209 106742 10.55186/25880209_2025_9_6_4 4.1.5. Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика (сельскохозяйственные науки) 4.1.5. Land reclamation, water management and agrophysics (agricultural sciences) 4.1.5. Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика (сельскохозяйственные науки) RATIONALE FOR MODERNIZING THE DRIVE SYSTEM OF WIDE-CAPACITY IRRIGATION MACHINES ОБОСНОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ ХОДОВОЙ СИСТЕМЫ ШИРОКОЗАХВАТНЫХ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН https://orcid.org/0000-0002-9829-8196 Рязанцев Анатолий Иванович Ryazantsev Anatoly Ivanovich ryazantsev.41@mail.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Турапин Сергей Сергеевич Turapin Sergey Sergeevich Антипов Алексей Олегович Antipov Alexey Olegovich Евсеев Евгений Юрьевич Evseev Evgeniy Yur'evich evseev.evgeniy.1995@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга» Коломна Россия Federal State Budgetary Scientific Institution "All-Russian Research Institute of Irrigation and Agricultural Water Supply "Raduga" Kolomna Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт орошения и сельскохозяйственного водоснабжения «Радуга» Kolomna RU Federal state budgetary scientific institution "All-Russian Scientific-Research Institute "Rainbow" Kolomna RU 13 01 2026 13 01 2026 8 6 50 70 02 11 2025 https://qje.su/en/nauka/article/106742/view

Статья посвящена решению актуальной проблемы эксплуатации широкозахватных дождевальных машин кругового действия – интенсивному колееобразованию и росту энергозатрат при движении последних тележек по переувлажненной почве. Целью исследования является разработка и верификация комплексной реологической модели, позволяющей прогнозировать формирование колеи и оптимизировать параметры ходовых систем для минимизации негативного воздействия на грунт. В качестве основного метода использован реологический подход, рассматривающий почву как нелинейную упруго-вязко-пластичную среду. Разработанная трехпараметрическая модель учитывает многократные проходы движителей, реологические свойства грунта, геометрию пневматических колес и жестких уширителей. Модель описывает процесс колеобразования через систему уравнений, включающих определение приведенного диаметра колеса, длины пятна контакта и глубины колеи на каждом проходе, а также силы сопротивления качению. Верификация модели проведена на примере дождевальных машин «Кубань-ЛК1» и «Фрегат». Расчетная глубина колеи для базовой пневмошины 18,4R24 после 5-го прохода составила 0,231 м, что практически полностью совпало с экспериментальными данными (0,230 м), подтвердив высокую достоверность модели. Сравнительный анализ трех конфигураций ходовой системы показал, что наиболее эффективным решением является оснащение концевых тележек базовыми шинами 18,4R24 с жесткими уширителями. Данная конфигурация обеспечивает снижение глубины колеи на 37,4% (до 0,132 м) и силы сопротивления качению на 34,8% по сравнению с базовым вариантом. Установлено, что оптимальный эффект достигается при соотношении радиусов уширителя и пневмоколеса в диапазоне r/R=0,7-0,8, что обеспечивает вступление уширителя в работу на 3…4 проходе и эффективную стабилизацию колеи. Разработанная модель служит инструментом для обоснования параметров ходовых систем, позволяя значительно повысить эксплуатационную надежность дождевальной техники, снизить энергозатраты и минимизировать деградацию почвы.

The article is devoted to solving an urgent problem of the operation of wide–range circular sprinkler machines - intensive track formation and increased energy consumption when moving end trolleys through waterlogged soil. The aim of the study is to develop and verify a comprehensive rheological model that makes it possible to predict track formation and optimize the parameters of running systems to minimize the negative impact on the ground. The rheological approach is used as the main method, considering the soil as a nonlinear elastic-viscous-plastic medium. The developed three-parameter model takes into account multiple passages of propellers, rheological properties of the soil, geometry of pneumatic wheels and rigid wideners. The model describes the process of track formation through a system of equations that include determining the reduced wheel diameter, the length of the contact spot and the depth of the track at each pass, as well as the rolling resistance force. The model was verified using the example of the Kuban-LK1 and Fregat sprinklers. The calculated track depth for the base tire 18.4R24 after the 5th pass was 0.231 m, which almost completely coincided with the experimental data (0.230 m), confirming the high reliability of the model. A comparative analysis of the three chassis configurations has shown that the most effective solution is to equip the end bogies with 18.4R24 base tires with rigid wideners. This configuration reduces track depth by 37.4% (up to 0.132 m) and rolling resistance by 34.8% compared to the basic version. It is established that the optimal effect is achieved with the ratio of the widener and pneumatic wheel radii in the range r/R=0,7-0,8, which ensures the entry of the widener into operation on the 3rd ...4th pass and effective track stabilization. The developed model serves as a tool for substantiating the parameters of running systems, making it possible to significantly increase the operational reliability of sprinkler equipment, reduce energy consumption and minimize soil degradation.

 широкозахватная дождевальная машина; колееобразование; реологическая модель; движитель; пневматическая шина; жесткий уширитель; сила сопротивления качению; переувлажненная почва; вязко-упруго-пластичная среда; оптимизация ходовой системы; Кубань-ЛК1; Фрегат; многократные проходы; несущая способность почвы; энергетические затраты wide-range sprinkler; track formation; rheological model; propulsion; pneumatic tire; rigid expander; rolling resistance; waterlogged soil; viscoelastic-plastic medium; optimization of the running system; Kuban-LK1; Frigate; multiple passes; bearing capacity of the soil; energy costs

Агейкин Я. С. «Вездеходные колесные и комбинированные движители». М., «Машиностроение», 1972, 184 стр. Ageykin Ya. S. «Vezdehodnye kolesnye i kombinirovannye dvizhiteli». M., «Mashinostroenie», 1972, 184 str. Анализ зарубежных разработок по повышению проходимости многоопорных дождевальных машин / А. И. Рязанцев, А. О. Антипов, Е. Ю. Евсеев, А. А. Ахтямов // Вестник Государственного социально-гуманитарного университета. – 2019. – № 3(35). – С. 57-62. – EDN DFJRQI. Analiz zarubezhnyh razrabotok po povysheniyu prohodimosti mnogoopornyh dozhdeval'nyh mashin / A. I. Ryazancev, A. O. Antipov, E. Yu. Evseev, A. A. Ahtyamov // Vestnik Gosudarstvennogo social'no-gumanitarnogo universiteta. – 2019. – № 3(35). – S. 57-62. – EDN DFJRQI. Андреева, Е. В. Повышение тягово-сцепных свойств ходовых систем широкозахватных дождевальных машин кругового действия "Фрегат" / Е. В. Андреева // Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. – 2010. – № 4. – С. 1056. – EDN MWIGPB. Andreeva, E. V. Povyshenie tyagovo-scepnyh svoystv hodovyh sistem shirokozahvatnyh dozhdeval'nyh mashin krugovogo deystviya "Fregat" / E. V. Andreeva // Inzhenerno-tehnicheskoe obespechenie APK. Referativnyy zhurnal. – 2010. – № 4. – S. 1056. – EDN MWIGPB. Вольская, Н. С. Разработка методов расчета опорно-тяговых характеристик колесных машин по заданным дорожно-грунтовым условиям в районах эксплуатации : специальность 05.05.03 "Колесные и гусеничные машины" : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Вольская Наталья Станиславовна. – Москва, 2008. – 32 с. – EDN NKKNPN. Vol'skaya, N. S. Razrabotka metodov rascheta oporno-tyagovyh harakteristik kolesnyh mashin po zadannym dorozhno-gruntovym usloviyam v rayonah ekspluatacii : special'nost' 05.05.03 "Kolesnye i gusenichnye mashiny" : avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoy stepeni doktora tehnicheskih nauk / Vol'skaya Natal'ya Stanislavovna. – Moskva, 2008. – 32 s. – EDN NKKNPN. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов: Учеб. пособие для строительных вузов. – М.: Высшая школа, 1978. – 447 с., ил. Vyalov S.S. Reologicheskie osnovy mehaniki gruntov: Ucheb. posobie dlya stroitel'nyh vuzov. – M.: Vysshaya shkola, 1978. – 447 s., il. Гуськов, А. В. Тягово-сцепные свойства и проходимость колесных машин по грунтам со слабой несущей способностью / А. В. Гуськов // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия B: Прикладные науки. Промышленность. – 2008. – № 2. – С. 7-15. – EDN UYZXSJ. Gus'kov, A. V. Tyagovo-scepnye svoystva i prohodimost' kolesnyh mashin po gruntam so slaboy nesuschey sposobnost'yu / A. V. Gus'kov // Vestnik Polockogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya B: Prikladnye nauki. Promyshlennost'. – 2008. – № 2. – S. 7-15. – EDN UYZXSJ. Журавлева, Л. А. Снижение воздействия ходовых систем дождевальных машин на почву / Л. А. Журавлева // Аграрный научный журнал. – 2020. – № 5. – С. 82-87. – DOI 10.28983/asj.y2020i5pp82-87. – EDN ZMJYFU. Zhuravleva, L. A. Snizhenie vozdeystviya hodovyh sistem dozhdeval'nyh mashin na pochvu / L. A. Zhuravleva // Agrarnyy nauchnyy zhurnal. – 2020. – № 5. – S. 82-87. – DOI 10.28983/asj.y2020i5pp82-87. – EDN ZMJYFU. Математическая модель колеобразования в почвогрунтах под воздействием лесных машин / С. М. Базаров, И. А. Барашков, А. И. Никифорова, А. М. Хахина // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – 2012. – № 198. – С. 86-95. – EDN REJXUL. Matematicheskaya model' koleobrazovaniya v pochvogruntah pod vozdeystviem lesnyh mashin / S. M. Bazarov, I. A. Barashkov, A. I. Nikiforova, A. M. Hahina // Izvestiya Sankt-Peterburgskoy lesotehnicheskoy akademii. – 2012. – № 198. – S. 86-95. – EDN REJXUL. Некоторые пути снижения сопротивления качению многоопорных электрифицированных дождевальных машин / А. И. Смирнов, А. И. Рязанцев, Е. Ю. Евсеев [и др.] // Развитие научно-ресурсного потенциала аграрного производства: приоритеты и технологии : Материалы I Национальной научно-практической конференции с международным участием, посвященной памяти доктора технических наук, профессора Николая Владимировича Бышова, Рязань, 23 ноября 2021 года. Том Часть I. – Рязань: Рязанский государственный агротехнологический университет им. П.А. Костычева, 2021. – С. 271-274. – EDN DOOSJR. Nekotorye puti snizheniya soprotivleniya kacheniyu mnogoopornyh elektrificirovannyh dozhdeval'nyh mashin / A. I. Smirnov, A. I. Ryazancev, E. Yu. Evseev [i dr.] // Razvitie nauchno-resursnogo potenciala agrarnogo proizvodstva: prioritety i tehnologii : Materialy I Nacional'noy nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyaschennoy pamyati doktora tehnicheskih nauk, professora Nikolaya Vladimirovicha Byshova, Ryazan', 23 noyabrya 2021 goda. Tom Chast' I. – Ryazan': Ryazanskiy gosudarstvennyy agrotehnologicheskiy universitet im. P.A. Kostycheva, 2021. – S. 271-274. – EDN DOOSJR. Обоснование требований на ходовые системы многоопорных дождевальных машин / А. И. Рязанцев, С. С. Турапин, С. А. Шленов [и др.] // Вестник мелиоративной науки. – 2020. – № 3. – С. 47-52. – EDN YUOWIU. Obosnovanie trebovaniy na hodovye sistemy mnogoopornyh dozhdeval'nyh mashin / A. I. Ryazancev, S. S. Turapin, S. A. Shlenov [i dr.] // Vestnik meliorativnoy nauki. – 2020. – № 3. – S. 47-52. – EDN YUOWIU. Оценка параметров ходовой системы "Кубань-ЛК1" при заравнивании колеи / А. И. Рязанцев, А. Н. Зазуля, Е. Ю. Евсеев [и др.] // Наука в центральной России. – 2023. – № 1(61). – С. 116-123. – DOI 10.35887/2305-2538-2023-1-116-123. – EDN QERBKM. Ocenka parametrov hodovoy sistemy "Kuban'-LK1" pri zaravnivanii kolei / A. I. Ryazancev, A. N. Zazulya, E. Yu. Evseev [i dr.] // Nauka v central'noy Rossii. – 2023. – № 1(61). – S. 116-123. – DOI 10.35887/2305-2538-2023-1-116-123. – EDN QERBKM. Патент № 2782270 C2 Российская Федерация, МПК A01G 25/09, B60B 15/26. многоопорная дождевальная машина кругового действия : № 2020142412 : заявл. 21.12.2020 : опубл. 25.10.2022 / А. И. Рязанцев, С. С. Турапин, А. О. Антипов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводоснабжения "Радуга". – EDN OGLVIQ. Patent № 2782270 C2 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01G 25/09, B60B 15/26. mnogoopornaya dozhdeval'naya mashina krugovogo deystviya : № 2020142412 : zayavl. 21.12.2020 : opubl. 25.10.2022 / A. I. Ryazancev, S. S. Turapin, A. O. Antipov [i dr.] ; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe nauchnoe uchrezhdenie "Vserossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy institut sistem orosheniya i sel'hozvodosnabzheniya "Raduga". – EDN OGLVIQ. Патент на полезную модель № 183135 U1 Российская Федерация, МПК A01G 25/09. Многоопорная дождевальная машина кругового действия : № 2018116248 : заявл. 28.04.2018 : опубл. 12.09.2018 / А. И. Рязанцев, Г. К. Рембалович, А. О. Антипов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева" (ФГБОУ ВО РГАТУ). – EDN OOCXTS. Patent na poleznuyu model' № 183135 U1 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01G 25/09. Mnogoopornaya dozhdeval'naya mashina krugovogo deystviya : № 2018116248 : zayavl. 28.04.2018 : opubl. 12.09.2018 / A. I. Ryazancev, G. K. Rembalovich, A. O. Antipov [i dr.] ; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya "Ryazanskiy gosudarstvennyy agrotehnologicheskiy universitet imeni P.A. Kostycheva" (FGBOU VO RGATU). – EDN OOCXTS. Патент на полезную модель № 217249 U1 Российская Федерация, МПК A01G 25/09, B62D 57/02. Ходовая система многоопорной дождевальной машины : № 2023102306 : заявл. 02.02.2023 : опубл. 23.03.2023 / А. И. Рязанцев, С. С. Турапин, Е. Ю. Евсеев [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводоснабжения "Радуга". – EDN CKZDFE. Patent na poleznuyu model' № 217249 U1 Rossiyskaya Federaciya, MPK A01G 25/09, B62D 57/02. Hodovaya sistema mnogoopornoy dozhdeval'noy mashiny : № 2023102306 : zayavl. 02.02.2023 : opubl. 23.03.2023 / A. I. Ryazancev, S. S. Turapin, E. Yu. Evseev [i dr.] ; zayavitel' Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe nauchnoe uchrezhdenie "Vserossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy institut sistem orosheniya i sel'hozvodosnabzheniya "Raduga". – EDN CKZDFE. Повышение надежности движения дождевальной машины "Кубань - ЛК1" / А. И. Рязанцев, Е. Ю. Евсеев, О. В. Антипов, А. О. Антипов // Вестник мелиоративной науки. – 2020. – № 2. – С. 35-38. – EDN WFVFBH. Povyshenie nadezhnosti dvizheniya dozhdeval'noy mashiny "Kuban' - LK1" / A. I. Ryazancev, E. Yu. Evseev, O. V. Antipov, A. O. Antipov // Vestnik meliorativnoy nauki. – 2020. – № 2. – S. 35-38. – EDN WFVFBH. Повышение опорных свойств многоопорной машины "Кубань-ЛК1" / А. И. Рязанцев, А. Н. Зазуля, Е. Ю. Евсеев [и др.] // Наука в центральной России. – 2022. – № 6(60). – С. 35-41. – DOI 10.35887/2305-2538-2022-6-35-41. – EDN AFIZJD. Povyshenie opornyh svoystv mnogoopornoy mashiny "Kuban'-LK1" / A. I. Ryazancev, A. N. Zazulya, E. Yu. Evseev [i dr.] // Nauka v central'noy Rossii. – 2022. – № 6(60). – S. 35-41. – DOI 10.35887/2305-2538-2022-6-35-41. – EDN AFIZJD. Рязанцев, А. И. Повышение эксплуатационных показателей транспортных систем многоопорных машин : учебное пособие для студентов вузов по направлению 23.03.03 "Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов", профиль "Автомобильный сервис" / А. И. Рязанцев, А. О. Антипов, Е. А. Смирнова. – Коломна : Государственное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Государственный социально-гуманитарный университет", 2018. – 246 с. – ISBN 978-5-98492-365-1. – EDN UPCUNE. Ryazancev, A. I. Povyshenie ekspluatacionnyh pokazateley transportnyh sistem mnogoopornyh mashin : uchebnoe posobie dlya studentov vuzov po napravleniyu 23.03.03 "Ekspluataciya transportno-tehnologicheskih mashin i kompleksov", profil' "Avtomobil'nyy servis" / A. I. Ryazancev, A. O. Antipov, E. A. Smirnova. – Kolomna : Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya Moskovskoy oblasti "Gosudarstvennyy social'no-gumanitarnyy universitet", 2018. – 246 s. – ISBN 978-5-98492-365-1. – EDN UPCUNE. Технологические особенности полива и показатели оценки эффективности ходовой системы дождевальной машины "Кубань-ЛК1" / А. И. Рязанцев, А. О. Антипов, А. И. Смирнов [и др.] // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева. – 2019. – № 4(44). – С. 110-113. – DOI 10.36508/RSATU.2019.10.48.019. – EDN ATAGWG. Tehnologicheskie osobennosti poliva i pokazateli ocenki effektivnosti hodovoy sistemy dozhdeval'noy mashiny "Kuban'-LK1" / A. I. Ryazancev, A. O. Antipov, A. I. Smirnov [i dr.] // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotehnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. – 2019. – № 4(44). – S. 110-113. – DOI 10.36508/RSATU.2019.10.48.019. – EDN ATAGWG. Ходовые системы широкозахватных дождевальных машин / Л. А. Журавлева, О. М. Кузина, М. В. Карпов [и др.]. – Москва : Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2023. – 150 с. – ISBN 978-5-00207-258-3. – EDN KUQKSQ. Hodovye sistemy shirokozahvatnyh dozhdeval'nyh mashin / L. A. Zhuravleva, O. M. Kuzina, M. V. Karpov [i dr.]. – Moskva : Rossiyskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet - MSHA im. K.A. Timiryazeva, 2023. – 150 s. – ISBN 978-5-00207-258-3. – EDN KUQKSQ. Reducing Energy Costs in Sprinkler Machine Operation / A. Ryazantsev, A. Smirnov, E. Evseev [et al.] // Innovations in Sustainable Agricultural Systems, Agriculture 4.0 and Precision Agriculture. Volume 1 : Conference Proceedings, Stavropol, Russia Samarkand, Uzbekistan, 05–06 марта 2025 года. – Cham, Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 2026. – P. 59-68. – DOI 10.1007/978-3-031-94098-9_5. – EDN WLMHUJ. Reducing Energy Costs in Sprinkler Machine Operation / A. Ryazantsev, A. Smirnov, E. Evseev [et al.] // Innovations in Sustainable Agricultural Systems, Agriculture 4.0 and Precision Agriculture. Volume 1 : Conference Proceedings, Stavropol, Russia Samarkand, Uzbekistan, 05–06 marta 2025 goda. – Cham, Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 2026. – P. 59-68. – DOI 10.1007/978-3-031-94098-9_5. – EDN WLMHUJ.