Análisis de simulación y experimentos para la interacción de cuchilla-suelo-paja bajo labranza profunda basada en el Método de Elementos Discretos
Autores: Zhang, Jin; Xia, Min; Chen, Wei; Yuan, Dong; Wu, Chongyou; Zhu, Jiping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis de simulación y experimentos para la interacción de cuchilla-suelo-paja bajo labranza profunda basada en el Método de Elementos Discretos
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Deseable
Período de siembra
Trigo de invierno
Labranza rotativa
Materia orgánica del suelo
Entierro de paja
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
El periodo de siembra deseable para el trigo de invierno es muy corto en las áreas de rotación arroz-trigo. También hay mucha paja dejada en la tierra cosechada. La labranza rotativa profunda puede cubrir la paja de arroz bajo la superficie para aumentar la materia orgánica del suelo. Aclarar el efecto de la cuchilla de labranza rotativa en el suelo y la paja, así como analizar los patrones de movimiento y las fuerzas en la paja y el suelo, son esenciales para investigar el proceso de labranza rotativa profunda con el fin de resolver los problemas de consumo de energía y el pobre efecto de enterramiento de paja de la maquinaria de labranza profunda y enterramiento profundo. En este estudio, construimos el modelo de interacción de cuchilla rotativa-suelo-paja a través del método de elementos discretos para realizar simulaciones e identificamos los factores que afectan el consumo de energía y la calidad de operación de la cuchilla rotativa. El proceso de simulación refleja la ley de interacción cuchilla rotativa-suelo-paja, y la precisión del modelo de simulación ha sido verificada mediante ensayos de campo. Los resultados de las pruebas de simulación muestran que los parámetros estructurales optimizados de la cuchilla de labranza rotativa fueron 210 mm, 45 mm, 37 grados y 115 grados (R, H, alfa y beta) diseñados en base a este modelo teórico pueden cultivar a una profundidad de 200 mm. Los parámetros operativos fueron 8 rad/s para la velocidad de rotación y 0.56 m/s para la velocidad hacia adelante, respectivamente; las pruebas de comparación simuladas y de campo se realizaron bajo la combinación óptima de parámetros, y la potencia, tasa de rotura del suelo y tasa de enterramiento de paja fueron 1.73 kW, 71.34% y 18.89%, respectivamente; las tasas de error numérico de los valores de las pruebas simuladas y de campo fueron 6.36%, 5.42% y 8.89%, respectivamente. La precisión del modelo secundario fue verificada. El modelo de simulación tuvo buena precisión en todos los niveles de factores. El modelo construido en este estudio puede proporcionar una base teórica y referencia técnica para el mecanismo de interacción entre la labranza rotativa y la paja del suelo, la optimización de la geometría de la máquina y la selección de parámetros operativos.
Descripción
El periodo de siembra deseable para el trigo de invierno es muy corto en las áreas de rotación arroz-trigo. También hay mucha paja dejada en la tierra cosechada. La labranza rotativa profunda puede cubrir la paja de arroz bajo la superficie para aumentar la materia orgánica del suelo. Aclarar el efecto de la cuchilla de labranza rotativa en el suelo y la paja, así como analizar los patrones de movimiento y las fuerzas en la paja y el suelo, son esenciales para investigar el proceso de labranza rotativa profunda con el fin de resolver los problemas de consumo de energía y el pobre efecto de enterramiento de paja de la maquinaria de labranza profunda y enterramiento profundo. En este estudio, construimos el modelo de interacción de cuchilla rotativa-suelo-paja a través del método de elementos discretos para realizar simulaciones e identificamos los factores que afectan el consumo de energía y la calidad de operación de la cuchilla rotativa. El proceso de simulación refleja la ley de interacción cuchilla rotativa-suelo-paja, y la precisión del modelo de simulación ha sido verificada mediante ensayos de campo. Los resultados de las pruebas de simulación muestran que los parámetros estructurales optimizados de la cuchilla de labranza rotativa fueron 210 mm, 45 mm, 37 grados y 115 grados (R, H, alfa y beta) diseñados en base a este modelo teórico pueden cultivar a una profundidad de 200 mm. Los parámetros operativos fueron 8 rad/s para la velocidad de rotación y 0.56 m/s para la velocidad hacia adelante, respectivamente; las pruebas de comparación simuladas y de campo se realizaron bajo la combinación óptima de parámetros, y la potencia, tasa de rotura del suelo y tasa de enterramiento de paja fueron 1.73 kW, 71.34% y 18.89%, respectivamente; las tasas de error numérico de los valores de las pruebas simuladas y de campo fueron 6.36%, 5.42% y 8.89%, respectivamente. La precisión del modelo secundario fue verificada. El modelo de simulación tuvo buena precisión en todos los niveles de factores. El modelo construido en este estudio puede proporcionar una base teórica y referencia técnica para el mecanismo de interacción entre la labranza rotativa y la paja del suelo, la optimización de la geometría de la máquina y la selección de parámetros operativos.