Diseño basado en elementos discretos de un arado rotativo de alta velocidad para tierras salino- alcalinas y verificación de los parámetros óptimos de labranza
Autores: Zheng, Shuai; Lu, Tong; Liu, Jie; Tian, Yu; Han, Miaomiao; Tai, Muhao; Gao, Shuqi; Liu, Tao; Wang, Dongwei; Zhao, Zhuang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño basado en elementos discretos de un arado rotativo de alta velocidad para tierras salino- alcalinas y verificación de los parámetros óptimos de labranza
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Suelo salino
Motocultor de alta velocidad
Rodillos con cuchillas
Velocidad de operación
Tasa de trituración del suelo
Suavidad de la superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Apuntando al suelo salino en la Nueva Área de Binhai, que es sólido y esclerótico, y abordando el problema de la mala calidad y baja eficiencia de la labranza rotativa tradicional, esta investigación diseñó una motoazada de alta velocidad que puede lograr la rotación de alta velocidad de los rodillos de corte. La velocidad de operación promedio es mayor que la de la motoazada ordinaria. Analizamos las condiciones de operación de la motoazada y el proceso de corte de cuchillas de la motoazada y realizamos un análisis teórico de la trayectoria de movimiento para determinar la relación de velocidad de operación de alta velocidad de la motoazada. Se simuló el proceso de trabajo de una motoazada de alta velocidad utilizando el software EDEM. Los indicadores experimentales incluyeron la tasa de trituración del suelo y la suavidad de la superficie después del laboreo. Los factores experimentales incluyeron la velocidad hacia adelante de la máquina, la velocidad de rotación del rodillo de la cuchilla y la profundidad de labranza. Se realizó un experimento ortogonal para establecer ecuaciones de regresión para la tasa de trituración del suelo y la suavidad de la superficie. Utilizando el software de análisis Design-Expert, obtuvimos la siguiente combinación óptima de parámetros: una velocidad de rodillo de cuchilla a 310 r/min, profundidad de labranza de 13.2 cm y velocidad hacia adelante de la máquina de 4.8 km/h. En este momento, los valores de simulación de la tasa de fragmentación del suelo y la planitud de la superficie fueron 90.6% y 18.2 mm, respectivamente. Al determinar la velocidad óptima del rodillo de cuchilla de 310 r/min, se realizó una simulación estructural transitoria bajo el engranaje cónico transitorio de malla. El análisis de simulación mostró que el valor máximo de esfuerzo equivalente fue de 584.57 MPa, que era menor que el esfuerzo permisible de 695.8 MPa, cumpliendo con los requisitos de resistencia al engranaje cónico. Bajo la combinación óptima determinada por una prueba de comparación de campo, los resultados muestran que los valores de la operación de la motoazada de alta velocidad después de la tasa de ruptura del suelo, profundidad de labranza, coeficiente de estabilidad de la profundidad de labranza y cobertura vegetal fueron 89.3%, 14.2 cm, 92.8% y 90.3%. La planitud de la superficie del terreno fue de 16.4 mm, lo cual es superior a los efectos de operación de la motoazada ordinaria, cumpliendo con los requisitos agronómicos para la preparación del terreno antes de la siembra de cacahuetes en las tierras salinas de la Nueva Área de Binhai.
Descripción
Apuntando al suelo salino en la Nueva Área de Binhai, que es sólido y esclerótico, y abordando el problema de la mala calidad y baja eficiencia de la labranza rotativa tradicional, esta investigación diseñó una motoazada de alta velocidad que puede lograr la rotación de alta velocidad de los rodillos de corte. La velocidad de operación promedio es mayor que la de la motoazada ordinaria. Analizamos las condiciones de operación de la motoazada y el proceso de corte de cuchillas de la motoazada y realizamos un análisis teórico de la trayectoria de movimiento para determinar la relación de velocidad de operación de alta velocidad de la motoazada. Se simuló el proceso de trabajo de una motoazada de alta velocidad utilizando el software EDEM. Los indicadores experimentales incluyeron la tasa de trituración del suelo y la suavidad de la superficie después del laboreo. Los factores experimentales incluyeron la velocidad hacia adelante de la máquina, la velocidad de rotación del rodillo de la cuchilla y la profundidad de labranza. Se realizó un experimento ortogonal para establecer ecuaciones de regresión para la tasa de trituración del suelo y la suavidad de la superficie. Utilizando el software de análisis Design-Expert, obtuvimos la siguiente combinación óptima de parámetros: una velocidad de rodillo de cuchilla a 310 r/min, profundidad de labranza de 13.2 cm y velocidad hacia adelante de la máquina de 4.8 km/h. En este momento, los valores de simulación de la tasa de fragmentación del suelo y la planitud de la superficie fueron 90.6% y 18.2 mm, respectivamente. Al determinar la velocidad óptima del rodillo de cuchilla de 310 r/min, se realizó una simulación estructural transitoria bajo el engranaje cónico transitorio de malla. El análisis de simulación mostró que el valor máximo de esfuerzo equivalente fue de 584.57 MPa, que era menor que el esfuerzo permisible de 695.8 MPa, cumpliendo con los requisitos de resistencia al engranaje cónico. Bajo la combinación óptima determinada por una prueba de comparación de campo, los resultados muestran que los valores de la operación de la motoazada de alta velocidad después de la tasa de ruptura del suelo, profundidad de labranza, coeficiente de estabilidad de la profundidad de labranza y cobertura vegetal fueron 89.3%, 14.2 cm, 92.8% y 90.3%. La planitud de la superficie del terreno fue de 16.4 mm, lo cual es superior a los efectos de operación de la motoazada ordinaria, cumpliendo con los requisitos agronómicos para la preparación del terreno antes de la siembra de cacahuetes en las tierras salinas de la Nueva Área de Binhai.