Estudio sobre el diseño biónico y rendimiento de corte de cortadoras de alfalfa basado en las piezas bucales maxilares de escarabajos longicornios
Autores: Ma, Jingyi; Wu, Kun; Gao, Ang; Du, Yonghui; Song, Yuepeng; Ren, Longlong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio sobre el diseño biónico y rendimiento de corte de cortadoras de alfalfa basado en las piezas bucales maxilares de escarabajos longicornios
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Cortadoras biónicas
Resistencia al corte
Cosecha de alfalfa
Integridad estructural
Pruebas de banco
Deformación máxima
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Inspirados en las piezas bucales maxilares de los escarabajos longicornios, se diseñaron cuatro tipos de cortadores biónicos en esta investigación para abordar los problemas prevalentes de alta resistencia al corte y daño severo de rastrojos encontrados durante la cosecha de alfalfa. Se utilizó la simulación de elementos finitos para evaluar la integridad estructural y el rendimiento de corte de estos cortadores biónicos. Además, se realizaron pruebas en banco en un dispositivo casero de medición y control de fuerza de corte de tallos para evaluar su efectividad. Los resultados indicaron: (1) los cortadores biónicos lograron una reducción en la fuerza equivalente máxima que osciló entre el 20,9% y el 49,2% y una disminución en la deformación máxima del 31,4% al 64,1% en comparación con los cortadores convencionales; (2) la resistencia máxima al corte de los tallos de alfalfa se redujo en un 28,6%, 43,9%, 52,4% y 38,6%, mejorando significativamente la planitud de las superficies de corte; (3) las pruebas ortogonales en banco demostraron que el tipo de cortador y el ángulo de corte deslizante influían significativamente en la resistencia máxima al corte de los tallos (<0,01), siendo la configuración óptima el cortador biónico c, un ángulo de corte deslizante de 10 grados y una velocidad de rotación de 2600 rpm. En conclusión, los cortadores biónicos muestran ventajas sustanciales en la reducción de la resistencia máxima al corte y en la mejora de la planitud de los rastrojos de alfalfa, lo que sugiere su potencial para una aplicación y adopción generalizadas.
Descripción
Inspirados en las piezas bucales maxilares de los escarabajos longicornios, se diseñaron cuatro tipos de cortadores biónicos en esta investigación para abordar los problemas prevalentes de alta resistencia al corte y daño severo de rastrojos encontrados durante la cosecha de alfalfa. Se utilizó la simulación de elementos finitos para evaluar la integridad estructural y el rendimiento de corte de estos cortadores biónicos. Además, se realizaron pruebas en banco en un dispositivo casero de medición y control de fuerza de corte de tallos para evaluar su efectividad. Los resultados indicaron: (1) los cortadores biónicos lograron una reducción en la fuerza equivalente máxima que osciló entre el 20,9% y el 49,2% y una disminución en la deformación máxima del 31,4% al 64,1% en comparación con los cortadores convencionales; (2) la resistencia máxima al corte de los tallos de alfalfa se redujo en un 28,6%, 43,9%, 52,4% y 38,6%, mejorando significativamente la planitud de las superficies de corte; (3) las pruebas ortogonales en banco demostraron que el tipo de cortador y el ángulo de corte deslizante influían significativamente en la resistencia máxima al corte de los tallos (<0,01), siendo la configuración óptima el cortador biónico c, un ángulo de corte deslizante de 10 grados y una velocidad de rotación de 2600 rpm. En conclusión, los cortadores biónicos muestran ventajas sustanciales en la reducción de la resistencia máxima al corte y en la mejora de la planitud de los rastrojos de alfalfa, lo que sugiere su potencial para una aplicación y adopción generalizadas.