Estudio de interacción de película residual-algodón-stubble-clavo basado en el acoplamiento SPH-FEM en el reciclaje de película residual
Autores: Zhang, Xuejun; Shi, Yangyang; Yan, Jinshan; Yang, Shuo; Hou, Zhaoquan; Li, Huazhi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio de interacción de película residual-algodón-stubble-clavo basado en el acoplamiento SPH-FEM en el reciclaje de película residual
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Campos de algodón
Recuperación de película residual
Parámetros de operación de la máquina
Raíces de rastrojo
Dientes de clavo
Tasa de recuperación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 34
Citaciones: Sin citaciones
En los campos de algodón en Xinjiang, el film residual está presente en el suelo durante un largo período de tiempo, lo que conduce a una disminución en la resistencia a la tracción del film residual y aumenta la dificultad de reciclaje. Las tecnologías existentes para la recuperación del film residual se centran en las propiedades mecánicas y pasan por alto el arrastre y desgarro del film residual por los rastrojos de algodón. El efecto de los rastrojos de raíces de paja de algodón en la recuperación del film residual solo se puede determinar mejor mediante parámetros operativos de máquina apropiados, los cuales son esenciales para mejorar la recuperación del film residual. A través de análisis del dispositivo de recolección, se identificaron los parámetros clave, y se construyó un modelo combinando los algoritmos FEM y SPH para simular la interacción de los dientes de uña, el film residual, el suelo y los rastrojos de raíces. La simulación reveló la ley de cambio de fuerza del film residual en el suelo que contiene rastrojos de raíces y la influencia de los rastrojos de raíces. Al simular los cambios en las características del film residual durante el proceso, se determinaron los parámetros operativos óptimos para los dientes de uña: una velocidad hacia adelante de 1849,57 mm/s, una velocidad de rotación de 5,5 r/s y un ángulo de penetración en el suelo de 30 grados. Bajo estas condiciones optimizadas, la máxima deformación, altura de recolección (deformación máxima) y el pico de esfuerzo promedio del film residual fueron de 1293, 363,81 mm y 3,42 MPa, respectivamente. Posteriormente, se realizaron pruebas de campo para verificar el cambio en el impacto de los dientes de uña a la velocidad optimizada en la recuperación del film residual en parcelas que contenían rastrojos de raíces. Los resultados demostraron que cuando la altura de los rastrojos de raíces era de 5-8 cm, el film residual promedió una tasa de recuperación del 89,59%, con una tasa de arrastre de solo el 4,10% en los cruces. En contraste, las parcelas de rastrojos de 8-14 cm mostraron una tasa de recuperación promedio del 82,86% y una tasa de arrastre del 11,91%. En las parcelas con una altura de rastrojos de 5-8 cm, en comparación con las parcelas con una altura de rastrojos de 8-14 cm, la tasa de recuperación aumentó en un 6,73%, y la tasa de arrastre del film residual en los rastrojos de raíces disminuyó en un 7,81%. El porcentaje de film residual enredado sobre el total de film no recuperado fue un 30,10% menor en las parcelas de rastrojos de 5-8 cm que en las parcelas de rastrojos de 8-14 cm. Se confirmó que el efecto de los rastrojos de raíces de algodón en la recuperación del film residual podría reducirse bajo parámetros operativos de máquina apropiados. Esto proporciona un fuerte respaldo y una base teórica y práctica para futuras investigaciones sobre la correlación entre los rastrojos de raíces y el film residual y cómo mejorar la tasa de recuperación del film residual.
Descripción
En los campos de algodón en Xinjiang, el film residual está presente en el suelo durante un largo período de tiempo, lo que conduce a una disminución en la resistencia a la tracción del film residual y aumenta la dificultad de reciclaje. Las tecnologías existentes para la recuperación del film residual se centran en las propiedades mecánicas y pasan por alto el arrastre y desgarro del film residual por los rastrojos de algodón. El efecto de los rastrojos de raíces de paja de algodón en la recuperación del film residual solo se puede determinar mejor mediante parámetros operativos de máquina apropiados, los cuales son esenciales para mejorar la recuperación del film residual. A través de análisis del dispositivo de recolección, se identificaron los parámetros clave, y se construyó un modelo combinando los algoritmos FEM y SPH para simular la interacción de los dientes de uña, el film residual, el suelo y los rastrojos de raíces. La simulación reveló la ley de cambio de fuerza del film residual en el suelo que contiene rastrojos de raíces y la influencia de los rastrojos de raíces. Al simular los cambios en las características del film residual durante el proceso, se determinaron los parámetros operativos óptimos para los dientes de uña: una velocidad hacia adelante de 1849,57 mm/s, una velocidad de rotación de 5,5 r/s y un ángulo de penetración en el suelo de 30 grados. Bajo estas condiciones optimizadas, la máxima deformación, altura de recolección (deformación máxima) y el pico de esfuerzo promedio del film residual fueron de 1293, 363,81 mm y 3,42 MPa, respectivamente. Posteriormente, se realizaron pruebas de campo para verificar el cambio en el impacto de los dientes de uña a la velocidad optimizada en la recuperación del film residual en parcelas que contenían rastrojos de raíces. Los resultados demostraron que cuando la altura de los rastrojos de raíces era de 5-8 cm, el film residual promedió una tasa de recuperación del 89,59%, con una tasa de arrastre de solo el 4,10% en los cruces. En contraste, las parcelas de rastrojos de 8-14 cm mostraron una tasa de recuperación promedio del 82,86% y una tasa de arrastre del 11,91%. En las parcelas con una altura de rastrojos de 5-8 cm, en comparación con las parcelas con una altura de rastrojos de 8-14 cm, la tasa de recuperación aumentó en un 6,73%, y la tasa de arrastre del film residual en los rastrojos de raíces disminuyó en un 7,81%. El porcentaje de film residual enredado sobre el total de film no recuperado fue un 30,10% menor en las parcelas de rastrojos de 5-8 cm que en las parcelas de rastrojos de 8-14 cm. Se confirmó que el efecto de los rastrojos de raíces de algodón en la recuperación del film residual podría reducirse bajo parámetros operativos de máquina apropiados. Esto proporciona un fuerte respaldo y una base teórica y práctica para futuras investigaciones sobre la correlación entre los rastrojos de raíces y el film residual y cómo mejorar la tasa de recuperación del film residual.