Simulación y optimización de un dispositivo de siembra de agujeros tipo péndulo-palanca
Autores: Zhou, Hengshan; Dai, Fei; Shi, Ruijie; Zhao, Cai; Deng, Huan; Pan, Haifu; Zhao, Qinxue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación y optimización de un dispositivo de siembra de agujeros tipo péndulo-palanca
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Mecanismo de formación de agujeros tipo péndulo-palanca
Dispositivo de ajuste
Cosimulación MBD-DEM
Experimento compuesto central Box-Behnken
Software Design-Expert 12
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
El proceso de siembra de agujeros en el mantillo durante la siembra de maíz en surcos dobles de película completa enfrenta problemas como la descarga deficiente de semillas y el bloqueo de semillas. Para abordar estos desafíos, se diseña un mecanismo de formación de agujeros tipo palanca de péndulo, junto con un dispositivo de ajuste. Al analizar los principios de funcionamiento del sembrador de agujeros tipo palanca de péndulo y el dispositivo de ajuste, se determinan los parámetros estructurales del dispositivo. A través de análisis teóricos y experimentos de simulación, se construyen modelos tridimensionales de semillas y sembradoras de agujeros. Basándose en la cosimulación MBD-DEM, se analiza la trayectoria del movimiento de las semillas y el proceso de siembra del sembrador de agujeros para elucidar los efectos de la apertura del formador de agujeros y el número de cojinetes de péndulo en la calidad de siembra. Para mejorar el rendimiento operativo del sembrador de agujeros, se realizan experimentos utilizando la velocidad de giro del disco del sembrador de agujeros, el ángulo de la palanca del formador de agujeros y el número de cojinetes de péndulo como factores experimentales, con el índice de calificación, el índice de siembra errónea y el índice de resiembra como indicadores experimentales. Se realiza un experimento central compuesto de Box-Behnken de tres factores y tres niveles para obtener modelos matemáticos de las relaciones entre los factores experimentales e indicadores. Utilizando el software Design-Expert 12, los modelos de regresión se optimizan para múltiples objetivos para obtener la combinación óptima de parámetros: una velocidad de disco del sembrador de 49 r/min (correspondiente a una velocidad hacia adelante de 5.76 km/h), un ángulo de palanca de 131 grados y cuatro cojinetes de péndulo. Bajo esta combinación óptima de parámetros, el índice de calificación es del 91.70%, el índice de siembra errónea es del 4.57%, y el índice de resiembra es del 3.73%. Se realiza una validación experimental del rendimiento de siembra del sembrador de agujeros bajo la combinación óptima de parámetros. Las pruebas de banco muestran que el índice de calificación, el índice de siembra errónea y el índice de resiembra son del 90.53%, 5.60% y 3.87%, respectivamente. Las pruebas de campo demuestran un índice de calificación del 89.13%, un índice de siembra errónea del 5.46% y un índice de resiembra del 6.41%. Los resultados reales son consistentes con los valores optimizados, proporcionando información valiosa para el diseño y la optimización del rendimiento de los sembradores de agujeros.
Descripción
El proceso de siembra de agujeros en el mantillo durante la siembra de maíz en surcos dobles de película completa enfrenta problemas como la descarga deficiente de semillas y el bloqueo de semillas. Para abordar estos desafíos, se diseña un mecanismo de formación de agujeros tipo palanca de péndulo, junto con un dispositivo de ajuste. Al analizar los principios de funcionamiento del sembrador de agujeros tipo palanca de péndulo y el dispositivo de ajuste, se determinan los parámetros estructurales del dispositivo. A través de análisis teóricos y experimentos de simulación, se construyen modelos tridimensionales de semillas y sembradoras de agujeros. Basándose en la cosimulación MBD-DEM, se analiza la trayectoria del movimiento de las semillas y el proceso de siembra del sembrador de agujeros para elucidar los efectos de la apertura del formador de agujeros y el número de cojinetes de péndulo en la calidad de siembra. Para mejorar el rendimiento operativo del sembrador de agujeros, se realizan experimentos utilizando la velocidad de giro del disco del sembrador de agujeros, el ángulo de la palanca del formador de agujeros y el número de cojinetes de péndulo como factores experimentales, con el índice de calificación, el índice de siembra errónea y el índice de resiembra como indicadores experimentales. Se realiza un experimento central compuesto de Box-Behnken de tres factores y tres niveles para obtener modelos matemáticos de las relaciones entre los factores experimentales e indicadores. Utilizando el software Design-Expert 12, los modelos de regresión se optimizan para múltiples objetivos para obtener la combinación óptima de parámetros: una velocidad de disco del sembrador de 49 r/min (correspondiente a una velocidad hacia adelante de 5.76 km/h), un ángulo de palanca de 131 grados y cuatro cojinetes de péndulo. Bajo esta combinación óptima de parámetros, el índice de calificación es del 91.70%, el índice de siembra errónea es del 4.57%, y el índice de resiembra es del 3.73%. Se realiza una validación experimental del rendimiento de siembra del sembrador de agujeros bajo la combinación óptima de parámetros. Las pruebas de banco muestran que el índice de calificación, el índice de siembra errónea y el índice de resiembra son del 90.53%, 5.60% y 3.87%, respectivamente. Las pruebas de campo demuestran un índice de calificación del 89.13%, un índice de siembra errónea del 5.46% y un índice de resiembra del 6.41%. Los resultados reales son consistentes con los valores optimizados, proporcionando información valiosa para el diseño y la optimización del rendimiento de los sembradores de agujeros.