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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

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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


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.

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