Досліджено вплив величини та характеру робочих напружень на стійкість дисків сошників сільськогосподарських сівалок до зношення в абразивному середовищі. Експериментально підтверджено, що диск із напруженнями стиску в робочій ділянці, які створюються прокатуванням металевими роликами, має зносостійкість удвічі вищу у порівнянні із диском, максимально звільненим від напруженого стану.

Досліджено технологічний процес сівби зернових культур з застосуванням сошника для підгрунтово-розкидної сівби. Проаналізовано існуючі способи та засоби сівби зернових колосових культур. Визначено недоліки та шляхи їх усунення. Вивчено процес руху насіння в насіннєпроводі та за розподільниками пасивної дії, а також процес розподілу насіння з використанням комбінованих розподільників з криволінійною твірною. Визначено швидкість сходження насіння з роздільника, від якої залежить дальність польоту, а також рівномірність розподілу насіння по поверхні поля. Розроблено та досліжено розподільник сошника для підгрунтово-розкидної сівби, а також обгрунтовано та визначено його конструктивно-технологічні параметри. Запропоновано програму та методику проведення експериментальних досліджень. Наведено конструкції та принцип роботи лабораторних установок. Експериментально обгрунтовано вплив параметрів комбінованого розподільника на дальність і рівномірність розподілу насіння зернових культур. Визначено швидкість руху насіння по поверхні розподільника залежно від діаметра твірного кола, а також дальність польоту насінини, коефіцієнт варіації відстані між насінинами, який характеризує рівномірність розподілу. Одержано рівняння регресії, що дозволяє оцінювати вплив певних факторів на рівномірність розподілу насіння по поверхні поля. На підставі розрахунку економічного ефекту використання сівалки, обладнаної вдосконаленими сошниками для підгрунтово-розкидної сівби підтверджено доцільність їх впровадження у виробництво.

Удосконалено технологічний процес загортання насіння в грунт згідно з агровимогами, а також засоби його здійснення, а саме: сошник та прикочуючий коток посівної секції просапної сівалки. Теоретично й експериментально обгрунтовано конструкції елементів щік сошника для загортання насіння вологими шарами грунту нижнього горизонту та шини атмосферного тиску для ущільнення грунту з обох боків від насіння. Проведено аналітичне моделювання процесу взаємодії прикочуючого котка з грунтом. Результати дослідження використано в удосконалених конструкціях даних механізмів.

Проаналізовано конструкції сошників сівалок для технологій мінімального обробітку грунту, умови їх експлуатації, причини і види відмов. На основі аналітичних досліджень визначено розподіл зусиль, що діють на робочі поверхні наральникового сошника, а також їх співвідношення. Обгрунтовано параметри зміцнення, які покладені в основу вибору раціональної схеми нанесення зносостійкого покриття. Розглянуто питання управління величиною виступаючої частини в процесі формування зубчастого леза нанесенням покриття змінної товщини. Вивчено закономірності динаміки зношування для серійних та зміцнених сошників, лімітуючі параметри глибини ходу сошника, ступені підвищення їх довговічності під час зміцнення.

Визначено властивості й обгрунтовано параметри ремонтного кільця залежно від особливостей експлуатації сошників та процесу їх зношення. Встановлено зв'язок між хімічним складом зварювального порошкового дроту та фізико-механічними й експлуатаційними властивостями відремонтованих за зовнішнім діаметром дискових деталей за умов абразивного зношення та атомного руйнування у процесі використання посівної техніки. Розроблено математичну модель експериментально-розрахункового методу для визначення залишкового напружено-деформованого стану в тонколистових дискових деталях зі сталі 65 Г. Встановлено раціональні параметри пластичного деформування відремонтованої ділянки диска сошника, які зумовлюють релаксацію внутрішніх напружень розтягу та утворення напружень стиску у робочій ділянці. Вперше обгрунтовано функціональну залежність, що описує поле пластичних деформацій для випадку з'єднання обмеженої радіусом пластини з отвором зі сталі 65 Г коловим швом.

Обгрунтовано параметри основних типів сошників, синтез яких дозволив створити сімейство сошників зернових сівалок: наральникових (анкерних і кильоподібних), дискових та анкерно-дискових, що включають комбіновані, універсальні, вузькорядні, протиерозійні, для підсіву зріджених сходів (10 різновидностей). Запропоновано нове положення щодо процесу борозноутворення та обсипання грунту. Зазначено, що завдяки комбінованому наральнику, який складається з двох частин - з тупим і гострим кутом входження в грунт, сошник більш стійко рухається; завдяки удосконаленню форми обріза щік сошників, що позаду мають вирізи кутової форми, ліквідовано традиційний технологічний недолік існуючих сошників - наявність підсошникової нахиленої поверхні, а також поліпшено рівномірність розподілу насіння. Удосконалено технологічний процес сівалки завдяки цілеспрямованому формуванню зернового потоку і керування ним у сошниках шляхом застосування різних спрямовуючих елементів для насіння. Під час моделювання процесу руху частинок на різних поверхнях використано рівняння Лагранжа, гідродинаміки, одержано різні характеристики руху частинок і сипучого середовища, що можуть бути використані як спрямовуючі елементи для насіння. Удосконалено перспективний напрямок у технології сівби культур - ущільнення та сепарацію грунту над насінням шляхом застосування на сошниках усіх типів ущільнювачів-сепараторів. Наведено рекомендації щодо ефективного застосування за різних умов серійних та експериментальних сошників.

Для забезпечення якості однонасіннєвого висіву за допомогою побудованих рівнянь руху в робочому каналі розробленого вібраційно-дискового висівного апарата (ВДВА) вперше визначено діапазони кутів положення висівного диска, за яких з зони відсипки формується рух насіння як окремих тіл. Для управління та розрахунку технологічних показників процесу однонасіннєвого висіву набуло подальшого розвитку математичне моделювання руху насіння, що взаємодіє з нерухомою поверхнею банки та рухомою поверхнею диска, що коливається у напрямку осі обертання. Для оцінювання впливу розробленого ВДВА на якість процесу однонасіннєвого висіву вперше виконано комплексне обгрунтування його конструктивно-кінематичних параметрів з урахуванням механіко-технологічних властивостей дрібного насіння.

На базі теоретичних передумов досліджень процесу розподілу насіння зернових культур при підгрунтово-розкидному способі сівби визначено швидкість падіння насіння на відбивач, теоретично обгрунтовані параметри відбивача насіння та складено рівняння площин відбивача. Визначено вплив способу подачі насіння, довжини камери розсіву сошника та відбивача насіння на рівномірність його розподілу по площі живлення.

Набуло подальшого розвитку вивчення особливостей взаємодії зубчастого елемента з грунтом. На основі математичного моделювання цього процесу встановлено раціональні значення кута установки зуба, їх необхідну кількість та фази переміщення для забезпечення приводу зубчастого диска-очисника від загального руху агрегату. Вперше розроблено аналітичний (інженерний) метод розрахунку форми різального ножа, що дозволяє реалізувати ковзне різання рослинних решток з мінімальними енергетичними витратами без забивання робочого органа. Одержано нові закономірності змін кута установки зуба залежно від заглиблення та радіуса їх обертання. Установлено нові закономірності, особливості та характер перерізання стебел різних культур (зокрема, пшениці, кукурудзи, соняшника). Зміна моментів різання від кута повороту зубчастого диска-очисника описується кривою з максимумом, що відповідає граничному значенню руйнування стебел.

Розглянуто підвищення надійності робочих органів зернових сівалок з використанням вібраційного методу, зміцнення поверхні їх деталей, визначено параметри відновлення та впровадження розробленої технології. Проаналізовано й обгрунтовано використання вібраційних коливань у процесі відновлення та зміцнення дискових робочих органів зернових сівалок. Теоретично обгрунтовано параметри дисків сошника зернової сівалки та характер процесу зміцнення металу поверхневого шару за різних способів їх відновлення. Експериментально досліджено та виявлено параметри технологічного процесу відновлення та зміцнення дисків сошників. Впроваджено у виробництво технологічний процес відновлення дисків сошників зміцнених вібраційним деформуванням.

Проведено теоретичний аналіз характеру та закономірностей зношування вертикально розміщеного грунторізального елемента в процесі його взаємодії з грунтом, показано особливості використання його незагостреного леза. Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено умови реалізації ефекту самозагострювання запропонованої конструкції полозу сошника з привареною до його робочої поверхні композиційної стрічки. Доведено позитивний вплив формування самозагострювального леза полозу на енергетичні характеристики полозкового сошника зернової сівалки.

Для восстановления траектории сошника использован метод парциальных ускорений. Для аппроксимации или интерполяции экспериментальных данных применяются методы Фурье. Разработан способ учета составляющих ускорения свободного падения порождаемых угловыми колебаниями испытуемой машины в процессе движения. Опираясь на экспериментальные данные, показана процедура восстановления функции параметрического представления уравнения траектории сошника.

Проаналізовано конструкторські та технологічні особливості сучасних сошників, які можуть бути використані для нарізування борозни просапних сільськогосподарських культур, виявлено їх основні недоліки. Основним недоліком сошників є їх складність у виготовленні й експлуатації. Пристрої управління сошниками мають динамічну помилку по потужності у разі врізання в грунт до 60 %. З підвищенням коефіцієнта різання грунту сошником, недостатньо підвищується стійкість для потрібної якості формування посівної борозни, при цьому помилка досягає 40 %. Тому для підвищення врожайності сільськогосподарських культур необхідно забезпечити більш дружні сходи, а це можливо лише у разі формування сошниками посівної машини борозенок відповідає агротехнічним вимогам глибини. Так як на схожість і розвиток рослин впливають рівномірність посіву насіння по довжині рядка і глибині закладення, то запропоновано регулювати глибину посівної борозни у разі зміни швидкості переміщення сівалки з урахуванням у борозні параметрів фізичних і механічних властивостей грунту з варіюванням величин статичної та динамічної помилок. Наведено блок-схему системи для адаптивного керування процесом різання борозен. Визначено передатні функції елементів системи. Пристрій для адаптивного управління процесом нарізування борозни сошником сівалки містить: блок завдання, суматор, привід сошника, редуктор приводу сошника, блок керування швидкістю переміщення сівалки, датчик потужності, пороговий елемент, модель процесу управління нарізування борозни, датчик швидкості переміщення сошника, фільтр і датчики параметрів фізичних і механічних властивостей грунту. Встановлено, що змінюючи глибину зворотного зв'язку (пропорційну частину), можна варіювати величиною статичної помилки. Регулюючи глибину зворотного зв'язку (диференціальна та інтегральна частини), можна варіювати величиною динамічної помилки (перерегулювання системи у разі накидання навантаження).

Проаналізовано можливість розширення застосування технології прямої сівби за умов України. Для її ефективної реалізації запропоновано використання зубчастого диска-очисника, що попередньо на полі прокладає розрихлену очищену смугу для подальшого виконання процесу сівби. Дослідженнями встановлено основні кінематичні параметри ефективної роботи диска-очисника, розроблено його математичну модель, за допомогою якої виявлено енергетичні показники та показники якості виконання технологічного процесу прямої сівби. Обгрунтовано раціональну форму різального елемента (ножа), що в експериментальній перевірці підтвердило доцільність використання ковзного різання рослинних решток. Запропоновано конструкцію сошника із зубчастим диском-очисником.

Выполнено сравнение динамики нескольких вариантов конструкции комбинированного сошника, предназначенного для высева пропашных культур и одновременного послепосевного ленточного внутрипочвенного внесения гербицидов. Для восстановления траектории сошников и оценки параметров их динамики используются методы парциальных ускорений (приведено описание применяемого оборудования), прямого преобразования Фурье и последовательного приближения. Показано, что совмещение операций проходит наиболее эффективно, если в конструкции комбинированного сошника используются асимметричные загортачи.

Представлено моделирование технологического процесса комбинированных сошников.

Наведено проблему забезпечення підвищення надійності агрегатів прямого посіву. Проаналізовано графи станів і переходів ріжучих елементів сошника. Складено стохастичні диференційні рівняння та визначено ймовірності знаходження системи в працездатному, проміжному і непрацездатному станах для можливості подальшого розрахунку функцій її готовності і відновлення.

Проаналізовано недоліки існуючих способів та засобів для висіву зернових культур. Запропоновано спосіб підвищення рівномірності висіву насіння сільськогосподарських культур та нову конструкцію дводискового сошника для рівномірного висіву насіння.

Наведено конструкцію апарата для виготовлення стрічок-носіїв для однозернового посіву насіння, конструкцію сівалки для реалізації посіву насіння з використанням новітньої технології стрічка-носій, що забезпечують надійність технологічного процесу висіву насіння в стрічках.

Наведено конструкцію апарату для однозернового посіву насіння і стенд для зняття відповідних характеристик, яка забезпечує надійність виконання технологічного процесу. Виведено аналітичні залежності для виведення кінематичних і силових залежностей.