Наведено результати теоретичних та експериментальних досліджень щодо механізації обробітку грунту. Обгрунтовано параметри робочих органів технологічних і конструктивних схем грунтообробних знарядь. На основі системного підходу розроблено комплекс грунтообробних знарядь для системи господарської одиниці, який дозволяє витрачати мінімальну кількість енергії під час приведення коренемісткого шару грунту до стану, необхідного для вирощування культури на конкретному полі. Наведено показники ефективності результатів.

В роботі викладені результати теоретичних та експериментальних досліджень пов'язаних з механізацією обробітку грунту, обгрунтування параметрів робочих органів технологічних конструктивних схем грунтообробних знарядь. На основі системного підходу розроблений комплекс грунтообробних знарядь для системи господарської одиниці, який дозволяє тратити мінімальну кількість енергії при приведенні коренемісткого шару грунту до стану, якого вимагає вирощувана культура на конкретному полі. Приведені дані про ефективність результатів.

Рассмотрена методика построения математических моделей устойчивости функционирования механических систем для решения задач земледельческой механики. Приведены результаты исследования на устойчивость движения комбинированной почвообрабатывающей машины и сеялки прямого сева.

Розроблено частотно-дисперсійний критерій оцінки непрямолінійності рядків просапних культур і методику його використання. Оцінено вплив схеми та параметрів на динаміку руху асиметричного посівного агрегату на базі орно-просапного трактора у горизонтальній площині. Визначено траєкторні, експлуатаційно-технологічні й якісні показники його роботи. Встановлено, що експлуатація асиметричного посівного машино-тракторного агрегату дозволяє одержати на кожному гектарі оброблювальної площі економічний ефект не менше 5,0 грн.

Обгрунтовано параметри та режими роботи подрібнювача рослинних залишків грубостеблових культур. Запропоновано екологічно чисту технологію обробітку, яка базується на застосуванні стрічкових фрезерних подрібнювачів. Розглянуто послідовність виконання технологічних процесів комбінованого способу обробітку поля, засміченого рослинними залишками. Обгрунтовано технологічні параметри робочих органів подрібнювача та встановлено взаємозв'язок з якісними й енергетичними показниками. Досліджено характер засміченості поля листостебловими та кореневими залишками грубостеблових культур, що дало змогу в подальшому обгрунтувати вибір механізованої технології обробітку. Проведено польові випробування, техніко-економічне й енергетично-екологічне оцінювання ефективності використання комбінованого подрібнювача, проаналізовано шкідливі наслідки від технологічних операцій.

Розроблено ієрархічну систему властивостей і параметрів стану грунту. Показано, що протиріччя між стабільністю в часі тривимірної геометричної форми робочого органу та динамічним у часі процесом деформування грунту усувається тим, що робочий орган і шар грунту утворюють систему з властивістю самоадаптації. Запропоновано модель кришення шару грунту в системі "джерело енергії - робочий орган - шар грунту". Показано роль проміжного тіла з ущільненого грунту, що реалізує механізм самоадаптації системи та виконує функції частини робочої поверхні, яка динамічно змінюється, та регулятора к.к.д. Розглянуто здатність долотоподібних робочих органів перетворювати локальне стискання грунту у деформації зсуву з розтягненням об'єму скиби, який призводить до зменшення енерговитрат за кришення. Виділено три класи розпушувачів грунту: долотоподібні, ножеподібні та долото-полицеві.

Проведено аналіз технологій і конструкцій машин для обробітку грунту, засміченого рослинними залишками грубо-стеблових культур з огляду на вибір механізованої технології обробітку, розроблено комбінований спосіб обробітку та подрібнювач для його реалізації.

Запропоновано схему біонічного моделювання грунтообробних робочих органів. Розглянуто напрями застосування біонічних моделей до підвищення ефективності технологічних процесів механічного обробітку грунту.

Рассмотрены подходы по обоснованию технологических схем и параметров комбинированных агрегатов для обработки почвы на основе математического моделирования технологического процесса. Использование компьютерного проектирования комбинированных агрегатов с различными схемами компоновки позволяет прогнозировать и оценивать их технико-экономические показатели, а за счет многовариантности проектных решений повысить качество работ и расширить диапазон возможностей проектировщика в принятии принципиально новых решений.

Наведено результати моделювання переміщення грунту робочою поверхнею сферичного дискового передплужника комбінованого плуга під час руху грунтового шару в нижній і верхній зоні робочої поверхні диска та за її межами. Встановлено, що траєкторія і швидкість руху нестискуваної скиби грунту визначено виключно геометричними параметрами дискових робочих органів, а кінцеве розміщення скиби після її укладання на дно борозни, залежить як від параметрів робочого органу, так і від характеру руху диска в грунті.

Розглянуто моделювання технологічних процесів обробітку грунту із застосуванням щілювання. Проведено аналіз ефективності найбільш розповсюджених щілинорізів та визначено їх агротехнічну оцінку з метою підвищення ефективності процесів щілювання.

Наведено особливості агрегування асиметричного посівного машинно-тракторного агрегату (МТА) на базі орно-просапного трактору сімейства ХТЗ-160 у процесі вирощування просапних культур за умов півдня України. Теоретично обгрунтовано конструктивну схему та параметри посівного МТА. Охарактеризовано визначення експериментальних параметрів МТА. Оцінено якість роботи асиметричного агрегату для міжрядного обробітку сходів просапної культури. Визначено техніко-економічну ефективність використання посівного МТА.

Теоретично розглянуто коливальний рух робочих органів на пружній підвісці на підставі моделі автоколивань. Врахований стохастичний характер чинників, які впливають на процеси рихлення грунту за реальних умов. За допомогою статистичного моделювання отриманий розподіл розмаху деформації S-образної стійки лапи культиватора.

Наведено методику запозичення принципів будови тіла морських істот для розробки грунтообробних знарядь. Робота грунтообробних знарядь за умов заниженої консолідації грунту вимагає саме покращання обтічності, тобто кришення та розпушення треба забезпечити не за рахунок підпірного різання, а за рахунок різання з ковзанням. За критерій раціональності конструкції прийнято величину тягового опору. Аналітична частина загальної методики надає можливість обчислити його величину. Новизна полягає в тому, що загальний тяговий опір розбитий на складові елементи, величина яких обчислюється окремо. Цей елемент є важливим, бо надає можливість під час розрахунків перейти до прямолінійних нескінченно малих ділянок периметра та окремо виконувати адаптацію складових ріжучого периметра до оброблюваного середовища. Наведено елементи подібності біологічного аналогу та технічного прототипу: лобова частина (рильце) - долотоподібний наконечник розпушувача; бокові плавники - стрільчасті крила; вертикальний кильовий плавник - комкоподрібнювач. В результаті ідентифікації біологічного аналогу і технічного прототипу отримано регресійну модель ріжучого периметра та робочої поверхні. За результатами аналітичних досліджень запропоновано математичну модель взаємодії робочого органа з грунтом. Особливість аналітичної моделі взаємодії з грунтовим середовищем полягає в тому, що вона базується на умовах безпідпірного різання. Основні положення виконаних аналітичних досліджень підтверджено результатами модельних експериментальних досліджень, які показали зниження тягового опору у порівнянні з моделлю серійного робочого органа в середньому на 20 %. Такий результат можна отримати тільки за рахунок зменшення сил тертя, тобто покращанням обтічності робочої поверхні. Оригінальність отриманих наукових результатів полягає в повній адаптації робочих поверхонь біологічного аналогу до роботи за умов грунтового середовища.

Розглянуто та проаналізовано процес взаємодії сферичного дискового робочого органу (СДРО) з грунтом. Виявлено невідповідність прийнятого напряму з положеннями теоретичної механіки й опору матеріалів різання грунту лезом диска за напрямом його руху. Виявлено й обгрунтовано реальний напрям переміщення точок леза диска в грунтовому середовищі. Сформульовано фактичну фізичну суть процесу роботи СДРО. Одержано аналітичну модель для визначення кута різання грунту точками леза сферичного диска. Використовуючи найменше можливе значення кута різання грунту як критерій оцінювання раціональності обгрунтування параметрів СДРО з відхиленням осі обертання від горизонтальної площини одержано раціональні параметри сферичних дисків. Виконаний аналіз сил і моментів, які діють на сферичний диск, свідчить про те, що уточнений напрям руху точок леза диска в грунтовому середовищі та відповідний напрям різання грунту вірний.

Розглянуто питання підвищення якості обробітку грунту в пристовбурних смугах плодових насаджень шляхом створення оптимального агрегатно-структурного складу грунту фрезерною машиною з вертикальною віссю обертання робочих органів за рахунок обгрунтування їх оптимальних геометричних параметрів і режиму роботи машини. Зазначено, що якість грунту в пристовбурних смугах плодових насаджень за показником агрегатно-структурного складу може суттєво змінюватись під дією води із систем зрошення і механізованого обробітку. Доведено,що для утворення оптимального структурно-агрегатного стану грунту (коефіцієнт 0,6 - 0,8) необхідно застосовувати робочі органи фрези у вигляді ножів, які обертаються навколо вертикальної осі та мають криволінійну поверхню. Встановлено, що робоча поверхня ножа має бути лінійчатою, у вигляді прямого кругового циліндра, у якого ординати напрямної збільшуються від траєкторії руху ріжучої крайки ножа за лінійним законом і встановлюється величиною заднього кута різання (γ = 10°). Розраховано, що на ножах з такою поверхнею, виникають рухомі сили, які є більшими за стримуючі сили і відносна швидкість грунту по поверхні ножа стає більшою ніж його окружна швидкість, а це, в свою чергу, сприяє підвищенню рихлення грунту. Показано, що для збереження структурно-агрегатного стану грунту при застосуванні десяти вегетаційних поливів необхідно здійснювати механізований обробіток грунту фрезерною машиною з розробленими робочими органами після проведення третього або четвертого поливу, а для грунту з початковим значенням коефіцієнту структурності 0,6 - після першого. Зазначено, що результати досліджень упроваджено в технологіях вирощування абрикосу, черешні та яблуні при утримані грунту під "чорним паром", що сприяє заощадженню на кожному гектарі оброблюваної площі не менше 226 грн.

Викладено гіпотезу про те, що збільшення зчіпної маси трактора за рахунок використання фронтального плуга у разі приблизно однакових тягово-енергетичних показниках може забезпечити збільшення ширини захвату орного агрегату за схемою "push-pull" (тобто "штовхай-тягни") принаймні на ширину захвату одного корпусу порівняно з МТА з одним лише задньонавісним знаряддям. Збільшення ж зчіпної маси трактора повинно в свою чергу привести до зменшення буксування рушіїв і питомих витрат пального. Наукова гіпотеза підтверджена результатами теоретичних досліджень умов стабільного руху фронтального орного знаряддя після його заглиблення і стійкості руху орного агрегату у горизонтальній площині, експериментальною оцінкою тягово-енергетичних, траєкторних і експлуатаційно-технологічних показників орних МТА за схемою "push-pull" на базі трактора ХТЗ-160.

Наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення науково-практичного завдання, що виявляється в математичному моделюванні процесу взаємодії пружного стояка сферичного диска з грунтовим середовищем, з урахуванням випадкового характеру реакції грунту у вигляді нелінійної динамічної моделі руху. Це дозволило визначити оптимальні динамічні характеристики та конструкційні параметри пружного стояка для дискового робочого органу: жорсткість, зведену масу, частоту й амплітуду коливань. Розроблено програму та методику експериментальних лабораторних і польових досліджень параметрів стояка та процесу взаємодії пружного стояка сферичного диска з грунтовим середовищем за використання баластного довантаження на робочому органі під час зміни поступальної швидкості агрегата. Оцінювання результатів вимірювань виконано на основі концепції невизначеності. З баластним довантаженням (оптимальною зведеною масою) вплив випадкових складових тягового опору на процес взаємодії сферичного диска на пружному стояку з грунтом, щонайменше в півтора раза менший. За результатами експериментальних досліджень визначено залежності, які характеризують вплив швидкості агрегату та зведеної маси на робочому органі на тяговий опір (енергетичний показник) і пружні відхилення стояка (агротехнічний показник). Виконано техніко-економічне оцінювання ефективності роботи дискового грунтообробного агрегату за структурою експлуатаційних витрат і на основі практичного впровадження.

Вирішено комплексну науково-технічна проблему наукового забезпечення працездатності та забезпечення надійності ґрунтообробних агрегатів з коливальними робочими органами шляхом поєднання досліджень інтенсифікуючих автоколивань робочих органів та системи методів моделювання і прогнозування показників механічної надійності техніки, що забезпечується на етапі проектування.