Стаття

Отримано 24.11.2025

Доопрацьовано 27.02.2026

Прийнято 31.03.2026

Опубліковано 13.04.2026

Взято з Том 30, № 1, 2026

Сторінки 46 -63

Zubiekhina-Khaiiat, O., Hruban, V., Lymar, O., & Marchenko, D. (2026). Designing technologies for strengthening tractor and self-propelled machine parts in agricultural conditions. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 30(1), 46-63. https://doi.org/10.56407/bs.agrarian/1.2026.46

Проектування технологій зміцнення деталей тракторів і самохідних машин в умовах аграрної експлуатації

Олександра Зубєхіна-Хайят Василь Грубань Олександр Лимар Дмитро Марченко

Метою дослідження було теоретично обґрунтувати відтворюваний інженерний підхід до вибору маршрутів зміцнення з урахуванням переходів між механізмами деградації та просторової неоднорідності вимог у межах деталі. Методологія базується на послідовному перенесенні експлуатаційних умов у причинно-наслідковий ланцюг «умови роботи – механізм деградації – критична зона – вимоги до поверхні й серцевини – клас технологічного рішення» з опорою на міжнародні нормативні вимоги до сталей, параметрів зміцнених шарів, корозійної стійкості та довговічності вузлів. Результати показали, що ризик деградації має пороговий характер: при посиленні одного чинника він зростає помірно й концентрується переважно в зоні 2-3 балів інтегральної шкали, тоді як одночасне підсилення двох і більше чинників переводить систему в зону 4-5 балів через синергію корозійно-абразивних і абразивно-втомних процесів. Виявлено зміну «провідного» механізму від переважно втомного за помірних режимів до домінування поверхневих комбінованих сценаріїв за високих режимів, коли визначальною стає стабільність поверхневого шару та його хімічна стійкість. Обґрунтовано, що універсальних технологій не існує: для деталей із критичною роллю серцевини пріоритетні об’ємні термічні маршрути; для контактних зон із ґрунтом – локальне поверхневе зміцнення та зносостійкі шари; для контактнонапружених зон – термохімічні рішення; для вологого агрохімічно активного середовища – бар’єрний захист. Показано, що адитивне відновлення доцільне переважно як підготовчий етап із подальшою постобробкою та зміцненням, оскільки ресурс визначає саме зміцнений поверхневий шар. Практична значущість полягає в тому, що узагальнена модель може використовуватися інженерами-конструкторами, технологами та сервісними службами аграрного профілю під час проєктування й відновлення деталей тракторів і самохідних машин для вибору класу маршруту зміцнення за співвіднесенням умов експлуатації з домінуючим механізмом деградації та критичною зоною деталі, що знижує ймовірність прискореного зношування

механічні навантаження; деградація; абразивне зношування; поверхневий шар; технологічний маршрут; адитивне виготовлення
  1. Ameen, N.H. (2025). Advances in corrosion and abrasive wear resistance of agricultural machinery. Kirkuk University Journal for Agricultural Sciences, 16(1), 203-209. doi: 10.58928/ku25.16128.
  2. Dilay, Y. (2023). Determination of wear resistance of nickel-carbide alloy coating by atmospheric plasma spray technique on 30MnB5 alloy steel used in cultivator blades. Materials Research Express, 10(6), article number 066504. doi: 10.1088/2053-1591/acda14.
  3. Fartash Naeimi, E., Selvi, K.Ç., & Ungureanu, N. (2025). Exploring the role of advanced composites and biocomposites in agricultural machinery and equipment: Insights into design, performance, and sustainability. Polymers, 17(12), article number 1691. doi: 10.3390/polym17121691.
  4. Filimonikhin, G., Olijnichenko, L., Strautmanis, G., Haleeva, A., Hruban, V., Lysenko, O., Mezitis, M., & Valiavskyi, I. (2021). Analytical study of auto-balancing within the framework of the flat model of a rotor and an auto-balancer with a single cargo. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7(110)), 66-73. doi: 10.15587/1729-4061.2021.227583.
  5. Formato, A., Romano, R., Cattani, P., & Villecco, F. (2022). Stability analysis of self-propelled hydrodynamic irrigation machines used for food industry crops. In I. Karabegović, A. Kovačević & S. Mandžuka (Eds.), In New technologies, development and applications V. NT 2022. Lecture notes in networks and systems (pp. 788-797). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-05230-9_94.
  6. Ghafoor, A., Khan, F.A., Khorsandi, F., Khan, M.A., Nauman, H.M., & Farid, M.U. (2022). Development and evaluation of a prototype self-propelled crop sprayer for agricultural sustainability in small farms. Sustainability, 14(15), article number 9204. doi: 10.3390/su14159204.
  7. González Noriega, O.A., Flores Nicolás, A., Uruchurtu Chavarín, J., Torres Islas, A., Menchaca Campos, E.C., & Martínez Valencia, H. (2025). Influence of a plasma nitriding treatment on the corrosion behavior of API 5L X70 steel in simulated soil solution. Electrochem, 6(4), article number 42. doi: 10.3390/electrochem6040042.
  8. Hao, J., Liu, T., Zhao, J., Wang, X., Wu, Y., Bai, Z., & Ma, H. (2024). Research progress in surface wear resistance strengthening of soil contact components in tillage and sowing agricultural machinery equipment. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 40(11), 14-25. doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.202310140.
  9. Hruban, V., Drobitko, A., Khramov, M., & Tovpyha, M. (2025). Strength analysis and optimisation of trailer agricultural machinery structures using finite element methods. Machinery & Energetics, 16(2), 117-130. doi: 10.31548/machinery/2.2025.117.
  10. ISO 12944-1:2017. (2017). Paints and varnishes – corrosion protection of steel structures by protective paint systems – part 1: General introduction. Retrieved from https://www.iso.org/standard/64833.html.
  11. ISO 18203:2016. (2016). Steel – determination of the thickness of surface-hardened layers. Retrieved from https:// www.iso.org/standard/61748.html.
  12. ISO 281:2007. (2007). Rolling bearings – dynamic load ratings and rating life. Retrieved from https://surl.li/kqrwok.
  13. ISO 683-1:2016. (2016). Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels – part 1: Non-alloy steels for quenching and tempering. Retrieved from https://www.iso.org/standard/70642.html.
  14. ISO 683-2:2016. (2016). Heat-treatable steels, alloy steels and free-cutting steels – part 2: Alloy steels for quenching and tempering. Retrieved from https://www.iso.org/obp/ui/fr/#iso:std:iso:683:-2:ed-2:v1:en.
  15. ISO 9227:2022. (2022). Corrosion tests in artificial atmospheres – salt spray tests. Retrieved from https://www.iso. org/standard/81744.html.
  16. ISO/ASTM 52900:2021. (2021). Additive manufacturing – general principles – fundamentals and vocabulary. Retrieved from https://www.iso.org/ru/standard/74514.html.
  17. ISO/ASTM 52920:2023. (2023). Additive manufacturing – qualification principles – requirements for industrial additive manufacturing processes and production sites. Retrieved from https://www.iso.org/standard/76911.html.
  18. Jiang, H., Yan, C., Li, Q., Liamg, L., Li, J., & Tan, Y. (2023). Review of static stability of self-propelled agricultural machinery. Journal of Xihua University (Natural Science Edition), 42(1), 32-41. doi: 10.12198/j.issn.1673159X.4385.
  19. Kairov, A.S., Oshovsky, V.Ya., & Kairov, V.A. (2022). Investigation of the effect of nanocoatings on the wearresistance of socket carbide mills. Problems of Computational Mechanics and Strength of Structures, 35, 104-114. doi: 10.15421/4222220.
  20. Li, J., Mai, C., Zeng, Y., Li, Z., Jiang, R., Weng, Q., Cai, J., Wang, Q., & Li, C. (2025). Development of a crawler-type self-propelled machine with trenching, fertilizing, and soil-covering components for hilly orchard. Agriculture, 15(4), article number 430. doi: 10.3390/agriculture15040430.
  21. Liu, Q., Yu, R., Suo, H., Cai, Y., Chen, L., & Jiang, H. (2025). Autonomous driving in agricultural machinery: Advancing the frontier of precision agriculture. Actuators, 14(9), article number 464. doi: 10.3390/act14090464.
  22. Lu, S.Q., Chiu, L.H., Chang, P.J., & Lin, C.K. (2024). Effects of shot peening pressure, time, and material on the properties of carburized steel shafts. Materials, 17(16), article number 4124. doi: 10.3390/ma17164124.
  23. Lymar, O., & Marchenko, D. (2022). Prospects for the application of restoring electric arc coatings in the repair of machines and mechanisms. In 2022 IEEE 4th international conference on modern electrical and energy system (MEES). Kremenchuk: IEEE. doi: 10.1109/MEES58014.2022.10005709.
  24. Malvajerdi, A.S. (2023). Wear and coating of tillage tools: A review. Heliyon, 9(6), article number e16669. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e16669.
  25. Marrazzinia, L., Olivieria, M., Bragliaa, M., Di Pacoa, F., Frosolinia, M., Gabbriellia, R., Gattamelata, D., Monarca, D., Rossi, P., & Vitac, L. (2024). Agricultural fatal accidents involving use of self-propelled machineries with operator on board: Preliminary analysis. In Part 1-accident and incident modelling & uncertainty analysis (pp. 183-192). Gdynia: Polish Safety and Reliability Association.
  26. Munteanu, C., Melnic, I., Istrate, B., Hardiman, M., Gaiginschi, L., Lupu, F.C., Arsenoaia, V.N., Chicet, D.L., Zirnescu, C., & Badiul, V. (2025). A comprehensive review of improving the durability properties of agricultural harrow discs by atmospheric plasma spraying (APS). Coatings, 15(6), article number 632. doi: 10.3390/ coatings15060632.
  27. Nie, H., Li, Z., Zhou, H., Wu, J., Wen, G., & Li, Y. (2024). Study on the wear resistance and mechanism of HVOFsprayed WC10Co4Cr coatings. Surface and Coatings Technology, 494, article number 131368. doi: 10.1016/j. surfcoat.2024.131368.
  28. Oncescu, T.-A., Biris, S.S., Gageanu, I., Vladut, N.-V., Persu, I.C., Bostina, S-.L., Nenciu, F., Matache, M.-G., Tabarasi, A.-M., Gheorghe, G., & Tarnita, D. (2025). FEA modal and vibration analysis of the operator’s seat in the context of a modern electric tractor for improved comfort and safety. AgriEngineering, 7(11), article number 362. doi: 10.3390/agriengineering7110362.
  29. Rahaman, S., Raju, J.T., Thokala, S.R., Upendar, K., & Srivastav, P. (2025). Analytical design of self-propelled rotor weeder based on crop morphological parameters. International Journal of Agricultural and Food Science, 7(5), 254-261. doi: 10.33545/2664844X.2025.v7.i5d.405.
  30. Rakhadilov, B., Kussainov, R., Kalitova, A., Satbayeva, Z., & Shynarbek, A. (2024). The impact of technological parameters of electrolytic-plasma treatment on the changes in the mechano-tribological properties of steel 45. AIMS Materials Science, 11(4), 666-683. doi: 10.3934/matersci.2024034.
  31. Romek, D., Selech, J., & Ulbrich, D. (2024). Use of heat-applied coatings to reduce wear on agricultural machinery components. Materials, 17(12), article number 2849. doi: 10.3390/ma17122849.
  32. Roul, A.K., & Singh, D. (2022). Development and stability analysis of a self-propelled high clearance multiutility vehicle. Journal of Agricultural Engineering (India), 59(1), 18-30. doi: 10.52151/jae2022591.1762.
  33. Satbayeva, Z., Maulit, A., Ispulov, N., Baizhan, D., Rakhadilov, B., & Kusainov, R. (2024). Electrolytic plasma nitriding of medium-carbon steel 45 for performance enhancement. Crystals, 14(10), article number 895. doi: 10.3390/cryst14100895.
  34. Singh, G., Tewari, V.K., Dubey, A., & Potdar, R.R. (2024). Development of ergo-refined operator’s workplace and biophysically actual cost-benefit analysis of riding type self-propelled machines with special reference for female operators. Work: A Journal of Prevention, Assessment & Rehabilitation, 78(2), 355-368. doi: 10.3233/ WOR-220199.
  35. Sun, J., Chen, Z., Song, R., Fan, S., Han, X., Zhang, C., Wang, J., & Zhang, H. (2025). An intelligent self-propelled double-row orchard trenching and fertilizing machine: Modeling, evaluation, and application. Computers and Electronics in Agriculture, 229, article number 109818. doi: 10.1016/j.compag.2024.109818.
  36. Tian, L., Cao, C., Qin, K., Ge, J., & Fang, L. (2022). Design and experiment of self-propelled system for paddy field weeder based on the interaction mechanism of wheel-soil. Engenharia Agrícola, 42(1), article number e20210095. doi: 10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v42n1e20210095/2022.
  37. Xiao, H., Yang, D., Ou, Y., Zhang, J., Hu, Y., & Ma, L. (2025). Laser texturing to improve wear resistance of 65Mn steel rotary tiller blades: Effects of scanning speed. Lubricants, 13(5), article number 224. doi: 10.3390/ lubricants13050224.
  38. Xu, L., Hou, S., Li, Y., Lei, S., & Liu, M. (2025). Optimization design and experimental verification of the hydrogenpowered self-propelled plant protection machine. Energies, 18(18), article number 4952. doi: 10.3390/ en18184952.
  39. Yazıcı, A. (2024). Wear on steel tillage tools: A review of material, soil and dynamic conditions. Soil and Tillage Research, 242, article number 106161. doi: 10.1016/j.still.2024.106161.
  40. Yu, Y., Yi, D., Wang, J., Tan, X., Wang, X., Dong, W., & Song, Y. (2025). Lightweight design of the chassis framework for a self-propelled peanut planter in hilly areas based on finite element analysis. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 18(5), 117-126. doi: 10.25165/j.ijabe.20251805.9447.
  41. Zubiekhina-Khaiiat, O. (2017). Modelling the process of thread and screw rolling by rolls. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 4, 194-201.
  42. Zubiekhina-Khaiiat, O., & Marchenko, D. (2018). Studying the strength of the system machine- a tool-detail for replacement of details by surface plastic deformation method. Journal of Kharkov National Technical University of Agriculture Petro Vasilenko, 192, 99-109.