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

AgriEngineering, 2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/agriengineering7090300
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.