在沉重的土壤条件下,设计和实验一台生物阻力减缓挖掘机,用于在沉重的土壤条件下进行结核作物的挖掘
Ranbing Yang1,2, Wenjian Xu1, Zhiguo Pan1
1College of Mechanical and Electrical Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao, China.
PloS one
|February 25, 2025
概括
这项研究引入了一种生物马挖,灵感来自鱼,在收获期间显著降低了土壤阻力. 生物体设计降低了粘土中的工作阻力和能源消耗.
科学领域:
- 农业工程 农业工程
- 生物电子学 生物电子学
- 土壤力学 土壤力学
背景情况:
- 在粘性土壤中采摘土豆面临着高工作阻力和能源消耗的挑战.
- 现有的挖掘工具往往缺乏最佳设计,以适应凝聚性土壤条件.
研究的目的:
- 设计和评估一个生物马挖,以减少工作阻力和能源消耗.
- 在粘土土采摘中优化阻力减轻参数.
主要方法:
- 理论分析和离散元件方法 (DEM) 模拟,以确定影响挖掘阻力的关键因素.
- 正角现场测试以确定最佳工作参数 (入射角度,前进速度,振动频率).
- 对仿生与普通平面和平面三角进行比较测试.
主要成果:
- 挖掘阻力受到入口角度,前进速度和振动频率的影响.
- 降低阻力最佳参数:入口角度15°,前进速度0.27m/s,振动频率6Hz.
- 与平面相比,生物将挖掘阻力降低了17.76%,与平面三角相比,降低了21.09%.
结论:
- 仿生挖掘,灵感来自鱼头流线,有效地减少粘性土壤的阻力.
- 优化的生物设计满足了在土豆收获过程中降低电阻和能源消耗的要求.
- 这种生物方法为提高在具有挑战性的土壤条件下提高效率提供了有希望的解决方案.
