Energy Efficiency and Tillage Quality Performance of PTO-Powered Rotary Tillage Tools with Elliptical Cutting Blades

AgriEngineering, 2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/agriengineering7090300
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Soil treatment is one of the most energy-intensive agricultural processes. While power take-off (PTO)-powered rotary tillage tools are widely used due to their operational advantages, their energy efficiency requires enhancement. A new PTO-powered rotary tillage tool was designed, with cutting blades inclined at angle β to prevent soil mass accumulation due to soil sliding along the blades, thereby enhancing energy efficiency and tillage quality. A kinematic model was developed to analyze the tool’s motion trajectories. Theoretical analysis substantiated the optimal inclination angle β = 38–42° and elliptical-profile edge configuration of the cutting blades. During field experiments for performance evaluation, the angle of attack was in the range 20° < α < 40°, and the kinematic coefficient varied in the range 1.0 < η < 1.21 in 0.07 increments. Results demonstrated that draught force and torque reduced by 1.3–1.5 and 1.1–1.4 times, respectively, with an increasing kinematic coefficient. Minimal specific total power requirements of 4.5–4.7 kW/m were obtained at the optimal kinematic coefficient, η = 1.14–1.21, and angle of attack, α = 40°. Compared to base ring tillage discs, the new design reduces total power requirements by 14–16%. Furthermore, it provides required tillage quality: soil pulverization ≥ 80%, weed cutting ≥ 97%, crop residue retention ≥ 60%, and roughness of the field soil surface ≤ 3 cm.