Efecto de la geometría y condiciones de operación en las fuerzas de tracción del brazo de un escarificador vibratorio

Contenido principal del artículo

Luis Orlando Marín-Cabrera
Armando Eloy García de la Figal-Costales
Arturo Martínez-Rodríguez

Resumen

Tanto las fuerzas de tracción como las desterrpnamiento del suelo están en función del tipo de herramienta, geometría y condiciones de operación. Para analizar el efecto de las condiciones de operación (densidad de malla) y la geometría (ángulo de ataque de la cuña) en las fuerzas de tracción de un escarificador vibratorio de brazo curvo labrando un suelo Rhodic Ferralsol, se consideró el suelo como material homogéneo, siendo empleado el modelo elastoplástico de relación constitutiva de Drucker-Prager extendido lineal para su modelación por elementos finitos y la interacción suelo-herramienta de labranza con modelo de contacto superficie a superficie, mediante el software utilizado fue Solid Works y su complemento simulation. Al aumentar el ángulo de ataque de la cuña aumenta el grado de desplazamiento de las partículas del suelo, tanto en la dirección de avance de la herramienta como en sentido vertical, crecen los valores de las tensiones de contacto en los nodos, localizadas fundamentalmente en la punta de la herramienta de labranza y el plano de la superficie inferior del prisma de suelo deformado.

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Cómo citar
Marín-Cabrera, L. O., García de la Figal-Costales, A. E., & Martínez-Rodríguez, A. (2020). Efecto de la geometría y condiciones de operación en las fuerzas de tracción del brazo de un escarificador vibratorio. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 29(2). Recuperado a partir de https://revistas.unah.edu.cu/index.php/rcta/article/view/1251
Sección
Artículos Originales

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ABO, A.A.; EID, M.; AOUES, Y.; EL-HAMI, A.; KHARMANDA, M.G.; MOUAZEN, A.M.: “Theoretical analysis of the spatial variability in tillage forces for fatigue analysis of tillage machines”, Journal of Terramechanics, 48(4): 285-295, 2011, ISSN: 0022-4898.

ABO, E.M.; HAMILTON, R.; BOYLE, J.: “Simulation of soil–blade interaction for sandy soil using advanced 3D finite element analysis”, Soil and Tillage Research, 75(1): 61-73, 2004, ISSN: 0167-1987.

ABO, E.M.; HAMILTON, R.; BOYLE, J.T.: “3D Dynamic analysis of soil–tool interaction using the finite element method”, Journal of Terramechanics, 40(1): 51-62, 2003, ISSN: 0022-4898.

ABU, H.N.H.; REEDER, R.C.: “A nonlinear 3D finite element analysis of the soil forces acting on a disc plow”, Soil & Tillage Research, (74): 115–124, 2003, ISSN: 0167-1987.

AHMADI, I.: “Development and evaluation of a draft force calculator for moldboard plow using the laws of classical mechanics”, Soil and Tillage Research, 161: 129-134, 2016, ISSN: 0167-1987.

AL-JANOBI, A.; AL-SUHAIBANI, S.: “Draft of primary tillage implements in sandy loam soil”, Applied engineering in agriculture, 14(4): 343-348, 1998.

ARMIN, A.; FOTOUHI, R.; SZYSZKOWSKI, W.: “On the FE modeling of soil–blade interaction in tillage operations”, Finite elements in analysis and design, 92: 1-11, 2014, ISSN: 0168-874X.

ARMIN, A.; FOTOUHI, R.; SZYSZKOWSKI, W.: “3D Finite Element Analysis for Mechanics of Soil-Tool Interaction”, World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering, 9(5): 843-848, 2015.

BENTAHER, H.; IBRAHMI, A.; HAMZA, E.; HBAIEB, M.; KANTCHEV, G.; MAALEJ, A.; ARNOLD, W.: “Finite element simulation of moldboard–soil interaction”, Soil and Tillage Research, 134: 11-16, 2013, ISSN: 0167-1987.

CHI, L.; KUSHWAHA, R.: “A non-linear 3-D finite element analysis of soil failure with tillage tools”, Journal of Terramechanics, 27(4): 343-366, 1990, ISSN: 0022-4898.

DAVOUDI, S.; ALIMARDANI, R.; KEYHANI, A.; ATARNEJAD, R.: “A two dimensional finite element analysis of a plane tillage tool in soil using a non-linear elasto-plastic model”, American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci, 3(3): 498-505, 2008.

DE LA ROSA, A.A.A.: Ajuste del modelo de Drucker Prager extendido para la simulación de la respuesta mecánica de un vertisol mediante el método de elementos finitos, Universidad Central de las Villas, PhD. Thesis, Santa Clara, Villa Clara, Cuba, 2014.

EHRHARDT, J.P.; GRISSO, R.; KOCHER, M.; JASA, P.; SCHINSTOCK, J.: “Using the Veris electrical conductivity cart as a draft predictor”, En: ASAE Annual International Meeting, Paper, pp. 49085-9659, 2001.

ELBASHIR, M.A.; ZHAO, Z.; HEBEIL, E.A.; LI, X.Y.: “Comparative Finite Element Analysis of the Effects of Tillage Tool Geometry on Soil Disturbance and Reaction Forces”, Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, 7(15): 3145-3149, 2014, ISSN: 2040-7459; e-ISSN: 2040-7467.

FORMATO, A.; FAUGNO, S.; PAOLILLO, G.: “Numerical simulation of soil-plough mouldboard interaction”, Biosystems engineering, 92(3): 309-316, 2005, ISSN: 1537-5110.

GARCÍA DE LA FIGAL, C.A.E.: Maquinaria Agrícola II, Inst. Universidad Agraria de La Habana, Facultad de Ciencias Técnicas, Departamento de Ingeniería, Apuntes de clases, San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba, 2013.

GILL, W.; VANDENBERG, G.: “Soil dynamics in tillage and traction. Agriculture Handbook 316”, 1968.

GONZÁLEZ, O.: Modelación de la compactación provocada, por el tráfico de los neumáticos de los vehículos agrícolas, en suelos en condiciones de laboratorio, Universidad Agraria de La Habana (UNAH), PhD. Thesis, San José de Las Lajas, Mayabeque, Cuba, 134 p., 2008.

GRISSO, R.; YASIN, M.; KOCHER, M.: “Tillage implement forces operating in silty clay loam”, Transactions of the ASAE (USA), 1996, ISSN: 0001-2351.

HERRERA, S.M.: Simulación del comportamiento mecánico de los suelos Ferralíticos rojos mediante el método de elementos finitos, 107pp, Universidad Agraria de La Habana, PhD. Thesis, San José de las Lajas. Habana, Cuba, 109 p., 2006.

HETTIARATCHI, D.R.P.; WITNEY, B.D.; REECE, A.R.: “The calculation of passive pressure in two-dimensional soil failure”, J. Agric.Eng.Res, 11: 89–107, 1966.

IBRAHMI, A.; BENTAHER, H.; HBAIEB, M.; MAALEJ, A.; MOUAZEN, A.M.: “Study the effect of tool geometry and operational conditions on mouldboard plough forces and energy requirement: Part 1. Finite element simulation”, Computers and Electronics in Agriculture, 117: 258-267, 2015, ISSN: 0168-1699.

JAFARI, R.; TAVAKOLI, T.; MINAEE, S.; RAOUFAT, M.: “Large deformation modeling in soil-tillage tool interaction using advanced 3D nonlinear finite element approach”, En: Proceedings of the 6th WSEAS International Conference on Simulation, Modelling and Optimization, Ed. Citeseer, p. 6, 2006.

JESHVAGHANI, H.S.; DEHKORDI, S.K.H.; SAMANI, M.F.; DEHKORDI, H.R.; BRANCH, S.: “Comparison and optimization of graphical methods of moldboard plough bottom design using computational simulation”, J. Am. Sci, 9(6): 414-420, 2013.

KUSHWAHA, R.; SHEN, J.: “Finite element analysis of the dynamic interaction between soil and tillage tool”, Transactions of the ASAE, 38(5): 1315-1319, 1995.

LI, M.; CHEN, D.; ZHANG, S.; TONG, J.: “Biomimeitc design of a stubble-cutting disc using finite element analysis”, Journal of Bionic Engineering, 10(1): 118-127, 2013, ISSN: 1672-6529.

LI, M.; ZHANG, Q.; WANG, H.; SUN, H.; TONG, J.: “A 3D Finite Element Simulation Analysis of the Soil Forces Acting on a Rotary Blade”, Transactions of the ASABE, 58(2): 243-249, 2015.

MOEINFAR, A.; MOUSAVI, S.S.R.; KALANTARI, D.: “Influence of tillage depth, penetration angle and forward speed on the soil/thin-blade interaction force”, Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 16(1): 69-74, 2014, ISSN: 1682-1130.

MOITZI, G.; WAGENTRISTL, H.; REFENNER, K.; WEINGARTMANN, H.; PIRINGER, G.; BOXBERGER, J.; GRONAUER, A.: “Effects of working depth and wheel slip on fuel consumption of selected tillage implements”, Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 16(1): 182-190, 2014, ISSN: 1682-1130.

PLOUFFE, C.; LAGUË, C.; TESSIER, S.; RICHARD, M.; MCLAUGHLIN, N.: “Moldboard plow performance in a clay soil: simulations and experiment”, Transactions of the ASAE, 42(6): 1531, 1999.

SHRESTHA, D.; SINGH, G.; GEBRESENBET, G.: “PM—Power and Machinery: Optimizing design parameters of a mouldboard plough”, Journal of Agricultural Engineering Research, 78(4): 377-389, 2001, ISSN: 0021-8634.

SONI, P.; SALOKHE, V.; NAKASHIMA, H.: “Modification of a mouldboard plough surface using arrays of polyethylene protuberances”, Journal of Terramechanics, 44(6): 411-422, 2007, ISSN: 0022-4898.

SUN, H.; LI, M.; ZHANG, Q.; WANG, H.; TONG, J.: “A 3D finite element simulation analysis of the soil forces acting on a rotary blade”, Transactions of the ASABE, 58(2): 243-249, 2015, ISSN: 0001-2351.

YONG, R.; HANNA, A.: “Finite element analysis of plane soil cutting”, Journal of terramechanics, 14(3): 103-125, 1977, ISSN: 0022-4898.

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