Estudio sobre el rendimiento de trituración de plantas y lanzamiento de suelo de cuchillas rotativas biónicas en la cosecha
Autores: Zhu, Hao; Wang, Dongwei; He, Xiaoning; Shang, Shuqi; Zhao, Zhuang; Wang, Haiqing; Tan, Ying; Shi, Yanxin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
El bloqueo del suelo y el enredo de las plantas son los principales desafíos en la cosecha y excavación. La estructura de la cuchilla rotativa es uno de los factores críticos que afectan el rendimiento de trituración de plantas y lanzamiento de suelo. Inspirado en el movimiento compuesto de corte longitudinal del suelo y lanzamiento lateral del suelo del grillo topo oriental, se diseñó una cuchilla rotativa biónica con la curva de contorno del borde de excavación y la superficie de excavación de su garra del pie delantero. El análisis mecánico y cinemático de la cuchilla rotativa biónica reveló su mecanismo de corte. Se desarrolló un modelo de elemento discreto de cuchilla rotativa biónica de suelo flexible para simular el proceso de excavación. El borde de excavación y la superficie de excavación óptimos se seleccionaron mediante un experimento de un solo factor, y los parámetros operativos óptimos de la cuchilla rotativa biónica se obtuvieron mediante un diseño de combinación rotacional ortogonal de regresión cuadrática. Los resultados mostraron que la cuchilla rotativa biónica, basada en el borde de excavación y la superficie de excavación de la primera garra del grillo topo, tenía la mayor distancia de lanzamiento y el mayor número de enlaces rotos. La mejor combinación de parámetros operativos de la cuchilla rotativa biónica fue de 11.16 mm para el espaciado de la cuchilla, 0.66 m/s para la velocidad hacia adelante y 300 rpm para la velocidad del eje. El experimento de campo se llevó a cabo de acuerdo con los mejores parámetros. Los resultados mostraron que la distancia promedio de lanzamiento de suelo de la cuchilla rotativa biónica y la tasa de trituración de plantas fueron de 632.30 mm y 81.55%, respectivamente; cumpliendo así no solo con los requisitos de cosecha, sino demostrando ser superior al rendimiento operativo de la cuchilla rotativa estándar china IT245 y la cuchilla rotativa con borde de corte optimizado (IT245P). Los resultados de este estudio pueden proporcionar ideas y métodos de diseño biónico para el diseño de componentes de maquinaria de labranza basados en corte de suelo, como la cuchilla rotativa y la cuchilla de retorno.
Descripción
El bloqueo del suelo y el enredo de las plantas son los principales desafíos en la cosecha y excavación. La estructura de la cuchilla rotativa es uno de los factores críticos que afectan el rendimiento de trituración de plantas y lanzamiento de suelo. Inspirado en el movimiento compuesto de corte longitudinal del suelo y lanzamiento lateral del suelo del grillo topo oriental, se diseñó una cuchilla rotativa biónica con la curva de contorno del borde de excavación y la superficie de excavación de su garra del pie delantero. El análisis mecánico y cinemático de la cuchilla rotativa biónica reveló su mecanismo de corte. Se desarrolló un modelo de elemento discreto de cuchilla rotativa biónica de suelo flexible para simular el proceso de excavación. El borde de excavación y la superficie de excavación óptimos se seleccionaron mediante un experimento de un solo factor, y los parámetros operativos óptimos de la cuchilla rotativa biónica se obtuvieron mediante un diseño de combinación rotacional ortogonal de regresión cuadrática. Los resultados mostraron que la cuchilla rotativa biónica, basada en el borde de excavación y la superficie de excavación de la primera garra del grillo topo, tenía la mayor distancia de lanzamiento y el mayor número de enlaces rotos. La mejor combinación de parámetros operativos de la cuchilla rotativa biónica fue de 11.16 mm para el espaciado de la cuchilla, 0.66 m/s para la velocidad hacia adelante y 300 rpm para la velocidad del eje. El experimento de campo se llevó a cabo de acuerdo con los mejores parámetros. Los resultados mostraron que la distancia promedio de lanzamiento de suelo de la cuchilla rotativa biónica y la tasa de trituración de plantas fueron de 632.30 mm y 81.55%, respectivamente; cumpliendo así no solo con los requisitos de cosecha, sino demostrando ser superior al rendimiento operativo de la cuchilla rotativa estándar china IT245 y la cuchilla rotativa con borde de corte optimizado (IT245P). Los resultados de este estudio pueden proporcionar ideas y métodos de diseño biónico para el diseño de componentes de maquinaria de labranza basados en corte de suelo, como la cuchilla rotativa y la cuchilla de retorno.