Resumen

El cultivador rotatorio es la principal máquina de cultivo en muchos países. Sin embargo, siempre se enfrenta al reto de un alto par de torsión de funcionamiento y a la necesidad de energía. Para abordar este problema, en este estudio se diseñaron cuchillas de labranza rotativa biomiméticas para reducir el par y el requisito de energía basándose en las características geométricas (GC) de cinco garras delanteras de ratas topo, incluidas las curvas de contorno de las cinco puntas de las garras (GC-1) y las características estructurales de la combinación de garras múltiples (GC-2). En este caso, la hoja óptima se seleccionó teniendo en cuenta tres factores (1) la relación (r) entre la anchura de las garras y la separación lateral, (2) el ángulo de inclinación (θ) de la combinación de multigarras, y (3) la velocidad de rotación (n) a través de los ensayos de cubetas de suelo. Los resultados mostraron que el orden de influencia de los factores sobre el par era n, r y θ; la combinación óptima de factores con el par mínimo era r=1,25, θ=60° y n=240 rpm. Además, se estudió el par de la cuchilla óptima (BB-1) comparándola con una cuchilla convencional (CB) y una cuchilla biomimética óptima (BB-2) en el depósito de tierra a la velocidad de rotación de 160 a 320 rpm. Los resultados mostraron que las cuchillas BB-1 y BB-2 redujeron el par motor en un promedio de 13,99 y 3,74 en comparación con CB, respectivamente. Los resultados del experimento de campo también mostraron el excelente rendimiento de corte del suelo de BB-1, cuyos pares medios se redujeron en gran medida en un 17,00%, 16,88% y 21,80 omparados con CB a diferentes velocidades de rotación, velocidades de avance y profundidades de labranza, respectivamente. Se descubrió que la estructura geométrica de las cinco garras de las ratas topo no sólo podía mejorar el rendimiento de corte penetrante y deslizante del filo de corte de la BB-1, sino que también disminuía la cuña de fallo del suelo para minimizar la resistencia al corte del suelo de la BB-1. Por lo tanto, el CG de las cinco garras delanteras de las ratas topo podría inspirar el desarrollo de herramientas eficientes de labranza o excavación para reducir la resistencia del suelo y el consumo de energía.

• Materias:Ingeniería biomédica Biomecánica Prótesis Extremidades (Cuerpo Humano) Músculos Hidromecánica
• Subjects:Biomedical engineering Biomechanics Prostheses Limbs (Human Body) Muscles Hydromechanics
• Palabras claves:garra de topo, rata de topo, combinación de garras múltiples, velocidad de rotación, cuchilla óptima, garra delantera, influencia de factores, cb, prueba de cubeta de suelo, cuchilla de labranza rotativa
• Keywords:claw of mole, mole rat, multiclaw combination, rotary speed, optimal blade, fore claw, influence of factors, cb, soil bin test, rotary tillage blade