Optimización de parámetros de sujeción y transporte para la cosecha ordenada de espinacas con poco daño mediante simulación y experimento
Autores: Wang, Huankun; Qi, Chong; Luo, Qiaojun; Chen, Minglin; Ma, Yidong; Wang, Xianlong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimización de parámetros de sujeción y transporte para la cosecha ordenada de espinacas con poco daño mediante simulación y experimento
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Hojas
Espinaca
Transporte
Compresión
Simulación
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Las hojas de espinaca son delicadas y se lesionan fácilmente durante la cosecha. Para reducir la tasa de daño de la espinaca e incrementar la tasa de éxito en el transporte, se diseñó y fabricó un cosechador ordenado, y los parámetros clave de transporte del cosechador se optimizaron mediante simulaciones y experimentos. El estrés de daño por compresión de la espinaca se determinó mediante pruebas de compresión. Luego, se estableció un modelo de simulación de elementos finitos para la sujeción de la espinaca, y se simuló y analizó la influencia de diferentes alturas de sujeción en la deformación de la espinaca y el estrés equivalente. Finalmente, se realizaron experimentos de superficie de respuesta Box-Behnken para optimizar las combinaciones del ángulo de torsión, la distancia de sujeción y la diferencia de altura. Los resultados de las pruebas de compresión mostraron que los esfuerzos de daño por compresión de las hojas de espinaca, los tallos y sus puntos de conexión fueron de 8.04 x 10 MPa, 7.85 x 10 MPa y 11.63 x 10 MPa, respectivamente. La altura óptima de sujeción de la espinaca para un transporte ordenado fue de 20 mm según la simulación de elementos finitos. Los resultados experimentales de la superficie de respuesta indicaron que el orden de importancia de los factores que afectan la fuerza de extrusión fue la distancia de sujeción, la diferencia de altura y el ángulo de torsión. El orden de importancia de los factores que afectan la tasa de éxito en el transporte fue la distancia de sujeción, el ángulo de torsión y la diferencia de altura. La combinación óptima de parámetros fue un ángulo de torsión de 60 grados, una distancia de sujeción de 24 mm y una diferencia de altura de 20 cm. La validación experimental de los resultados de optimización de la simulación de elementos finitos y las pruebas de superficie de respuesta demostraron que la fuerza de extrusión y la tasa de éxito en el transporte fueron de 2.37 N y 94%, respectivamente, con una tasa de daño en el transporte del 3% para la espinaca, cumpliendo con los requisitos para la cosecha ordenada y de bajo daño de la espinaca.
Descripción
Las hojas de espinaca son delicadas y se lesionan fácilmente durante la cosecha. Para reducir la tasa de daño de la espinaca e incrementar la tasa de éxito en el transporte, se diseñó y fabricó un cosechador ordenado, y los parámetros clave de transporte del cosechador se optimizaron mediante simulaciones y experimentos. El estrés de daño por compresión de la espinaca se determinó mediante pruebas de compresión. Luego, se estableció un modelo de simulación de elementos finitos para la sujeción de la espinaca, y se simuló y analizó la influencia de diferentes alturas de sujeción en la deformación de la espinaca y el estrés equivalente. Finalmente, se realizaron experimentos de superficie de respuesta Box-Behnken para optimizar las combinaciones del ángulo de torsión, la distancia de sujeción y la diferencia de altura. Los resultados de las pruebas de compresión mostraron que los esfuerzos de daño por compresión de las hojas de espinaca, los tallos y sus puntos de conexión fueron de 8.04 x 10 MPa, 7.85 x 10 MPa y 11.63 x 10 MPa, respectivamente. La altura óptima de sujeción de la espinaca para un transporte ordenado fue de 20 mm según la simulación de elementos finitos. Los resultados experimentales de la superficie de respuesta indicaron que el orden de importancia de los factores que afectan la fuerza de extrusión fue la distancia de sujeción, la diferencia de altura y el ángulo de torsión. El orden de importancia de los factores que afectan la tasa de éxito en el transporte fue la distancia de sujeción, el ángulo de torsión y la diferencia de altura. La combinación óptima de parámetros fue un ángulo de torsión de 60 grados, una distancia de sujeción de 24 mm y una diferencia de altura de 20 cm. La validación experimental de los resultados de optimización de la simulación de elementos finitos y las pruebas de superficie de respuesta demostraron que la fuerza de extrusión y la tasa de éxito en el transporte fueron de 2.37 N y 94%, respectivamente, con una tasa de daño en el transporte del 3% para la espinaca, cumpliendo con los requisitos para la cosecha ordenada y de bajo daño de la espinaca.