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Investigación sobre la optimización del diseño del ángulo de corte de la cortadora de caucho basada en el Método de Elementos Discretos

Autores: Zhang, Heng; Wen, Zhentuo; Chen, Yaya; Liu, Junxiao; Liu, Hongxin; Zhang, Zhifu; Zhang, Xirui

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Investigación sobre la optimización del diseño del ángulo de corte de la cortadora de caucho basada en el Método de Elementos Discretos


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales

Palabras clave

Diseño
Caucho natural
ángulos de corte
Fuerza de corte
Consumo de energía
Optimización

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento se centra en obtener datos fundamentales para optimizar el diseño de equipos inteligentes para cortar caucho natural y sus componentes clave. Utiliza la corteza de caucho natural como sujeto de investigación y emplea un aparato experimental específico para medir las propiedades físicas y coeficientes de contacto de la corteza de caucho. Se emplea el método de elementos discretos, junto con el modelo de Hertz-Mindlin que presenta contactos de unión, para crear un modelo de elementos discretos de la corteza de caucho natural. Se calibran parámetros y se realiza la validación del modelo. Posteriormente, se lleva a cabo una prueba de simulación de un factor para evaluar varios ángulos de corte del cuchillo cortador de caucho. Se aplica un ajuste secundario de Fourier para ajustar la curva a los valores promedio de fuerza de corte obtenidos de la simulación. Los resultados indican que la fuerza de corte promedio más baja, de 84.345 N, se produce dentro del rango de ángulos de corte entre 25 grados y 30 grados. El ángulo de corte óptimo correspondiente es de 29.294 grados, lo que sugiere que se puede lograr un corte con baja resistencia en este ángulo, lo que conduce a un menor consumo de energía. Tras un análisis estadístico de pruebas de corte de caucho en campo realizadas en un entorno forestal, se encontró que el consumo de energía promedio para operaciones de corte de caucho bajo el ángulo de corte óptimo es de 0.96 W·h. Además, el volumen de caucho descargado en el período inicial de 5 minutos es de 6.53 mL. Estos hallazgos son de gran importancia para guiar la optimización y mejora del diseño de equipos inteligentes para cortar caucho natural y sus componentes clave.

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