Simulación del Método de Elementos Discretos y Evaluación de Campo de una Pala Vibratoria para Raíces Tuberosas en Suelos Cohesivos y con Fricción
Autores: Awuah, Emmanuel; Aikins, Kojo Atta; Antille, Diogenes L.; Zhou, Jun; Gbenontin, Bertrand Vigninou; Mecha, Peter; Liang, Zian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación del Método de Elementos Discretos y Evaluación de Campo de una Pala Vibratoria para Raíces Tuberosas en Suelos Cohesivos y con Fricción
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Fuerzas de corte del suelo
Cosechadoras de raíces y tubérculos
Eficiencia operativa
Fuerza de tracción
Perturbación del suelo
Simulaciones DEM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Las fuerzas de corte del suelo son indicadores clave de desempeño de cosechadoras de raíces y tubérculos, y de otras herramientas que interactúan con el suelo. Para mejorar la eficiencia operativa, minimizar la perturbación del suelo y reducir el consumo de combustible, es necesario minimizar las fuerzas de tracción y verticales involucradas en la cosecha de cultivos de raíces y tubérculos. Dos experimentos de campo evaluaron el desempeño de la cosechadora a una profundidad de 200 mm, variando frecuencias y velocidades de desplazamiento en suelos arcillosos y franco arenosos. Se desarrollaron modelos de elementos discretos (DEM) que posteriormente se utilizaron para replicar los experimentos de campo y evaluar palas en forma de S y en forma de horquilla. Se utilizaron regresión lineal y ANOVA (<0.05) para analizar los datos. La fuerza de tracción aumentó simultáneamente con la velocidad en ambas texturas de suelo pero disminuyó con la frecuencia de vibración. La fuerza de tracción disminuyó aproximadamente un 41% en suelo arcilloso y un 21% en suelo franco arenoso cuando la cosechadora se operó entre 5 Hz y 14.5 Hz y entre 10 Hz y 12.5 Hz, respectivamente. Las simulaciones DEM tuvieron errores relativos del 4% (arcilla) y 4.7% (franco arenoso) para la fuerza de tracción y la potencia de la barra de tiro en comparación con los datos experimentales. La pala en forma de S fue más eficiente en triturar y trasladar la masa de suelo-cultivo hacia la parte trasera de la cosechadora que la pala en forma de horquilla. Estos modelos DEM de suelo-cultivo son confiables para evaluar otras herramientas de cosecha de raíces y tubérculos.
Descripción
Las fuerzas de corte del suelo son indicadores clave de desempeño de cosechadoras de raíces y tubérculos, y de otras herramientas que interactúan con el suelo. Para mejorar la eficiencia operativa, minimizar la perturbación del suelo y reducir el consumo de combustible, es necesario minimizar las fuerzas de tracción y verticales involucradas en la cosecha de cultivos de raíces y tubérculos. Dos experimentos de campo evaluaron el desempeño de la cosechadora a una profundidad de 200 mm, variando frecuencias y velocidades de desplazamiento en suelos arcillosos y franco arenosos. Se desarrollaron modelos de elementos discretos (DEM) que posteriormente se utilizaron para replicar los experimentos de campo y evaluar palas en forma de S y en forma de horquilla. Se utilizaron regresión lineal y ANOVA (<0.05) para analizar los datos. La fuerza de tracción aumentó simultáneamente con la velocidad en ambas texturas de suelo pero disminuyó con la frecuencia de vibración. La fuerza de tracción disminuyó aproximadamente un 41% en suelo arcilloso y un 21% en suelo franco arenoso cuando la cosechadora se operó entre 5 Hz y 14.5 Hz y entre 10 Hz y 12.5 Hz, respectivamente. Las simulaciones DEM tuvieron errores relativos del 4% (arcilla) y 4.7% (franco arenoso) para la fuerza de tracción y la potencia de la barra de tiro en comparación con los datos experimentales. La pala en forma de S fue más eficiente en triturar y trasladar la masa de suelo-cultivo hacia la parte trasera de la cosechadora que la pala en forma de horquilla. Estos modelos DEM de suelo-cultivo son confiables para evaluar otras herramientas de cosecha de raíces y tubérculos.