Ảnh hưởng các thông số thiết kế đến độ bền cơ cấu thu hoạch hành tím
Abstract
A model of the shallot harvesting mechanism with three blade profiles (scoop-type, trapezoidal, and triangular) was built in Autodesk Inventor and imported into ANSYS Workbench. Using the finite element method, realistic operating loads were simulated to analyze equivalent (von Mises) stress, natural frequencies and harmonic response, and the blade’s vibration amplitude. Based on the simulation/experimental dataset, a Taguchi L27 design was created for four design variables—blade thickness , tip radius , blade spacing , and profile . Second-order response surface (RSM) models were developed and validated with ANOVA and , and 3D contour plots were generated to visualize parameter effects. Multi-objective optimization with a desirability function was performed to reduce stress and vibration amplitude while increasing natural frequency. An optimal set of design parameters was identified, improving durability, reducing vibration, and enhancing the operational stability of the shallot harvesting mechanism.
Tóm tắt
Bài báo xây dựng mô hình cơ cấu thu hoạch hành tím với ba biên dạng (dạng dao xúc, dạng hình thang, dạng tam giác) và phân tích trên phần mềm Ansys Workbench. Dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn, cơ cấu thu hoạch được mô phỏng tải làm việc thực tế để tìm ra ứng suất tương đương và tần số riêng đáp ứng điều hòa và biên độ rung của lưỡi. Trên nền dữ liệu mô phỏng, ma trận Taguchi L27 được thiết kế cho bốn thông số gồm bề dày lưỡi , bán kính mũi , khoảng cách lưỡi và biên dạng . Nghiên cứu đã xây dựng được mô hình RSM bậc hai, kiểm định ANOVA và , vẽ biểu đồ Contour 3D trực quan giúp nhận diện xu thế ảnh hưởng của các tham số. Bên cạnh đó việc tối ưu đa mục tiêu bằng hàm desirability nhằm giảm ứng suất và biên độ, tăng tần số riêng. Kết quả của nghiên cứu đã tìm ra được bộ thông số thiết kế tối ưu giúp nâng cao độ bền, giảm rung và cải thiện ổn định làm việc của cơ cấu thu hoạch hành tím.
Tài liệu tham khảo
[1] G. B. Calica and M. M. N. Dulay, “Assessment of the postharvest systems and losses of shallots in Ilocos, Philippines,” Asian J. Postharv. Mechan, vol. 1, no. 1, pp. 101–115, 2018.
[2] V. Rani, A. Kumar, S. Mukesh, and A. Singh, “Performance evaluation of tractor operated root-crop digger for sandy loam soils of Haryana,” Journal of Agricultural Engineering, vol. 53, no. 1, pp. 9–15, 2016.
[3] O. A. Omar, S. G. Abdel Hamid, and G. A. El-Termzy, “Development of an onion-crop harvester,” Misr Journal of Agricultural Engineering, vol. 35, no. 1, pp. 39–56, 2018.
[4] M. A. Nour, M. S. El Shal, M. A. El Shazly, and M. M. Ali, “Development and performance evaluation of a local harvesting machine for onion crop,” Plant Arch, vol. 20, no. 1, pp. 1409–1414, 2020.
[5] A. Gautam, P. Diwan, S. V Jogdand, and R. K. Naik, “Development and Evaluation of Tractor Operated Onion Digger,” Int. J. Plant Soil Sci, vol. 35, no. 19, pp. 229–239, 2023.
[6] G. U. Shinde and S. R. Kajale, “Computer aided engineering analysis and design optimization of rotary tillage tool components,” International Journal of Agricultural and Biological Engineering, vol. 4, no. 3, pp. 1–6, 2011.
[7] M. Topakci, A. R. Rennie, H. K. Celik, M. Canakci, and D. Karayel, “Technology Structural Optimisation of a Subsoiler: Structural Optimisation of a Subsoiler,” Biological Sciences-PJSIR, vol. 53, no. 5, pp. 281–287, 2010.
[8] O. Alfyorov et al., “Agricultural equipment design optimization based on the inversion method,” Agriculture, vol. 12, no. 9, p. 1410, 2022.
[9] H. Ding et al., “Optimizing the Design of Soil-Mixing Blade Structure Parameters Based on the Discrete Element Method,” Agriculture, vol. 15, no. 14, p. 1558, 2025.
[10] A. B. Prasetiyo et al., “Finite Element Analysis (FEA) of blade weed design using Ansys workbench,” Sinergi, vol. 26, no. 3, pp. 371–378, 2022.
[11] R. H. Myers, D. C. Montgomery, and C. M. Anderson-Cook, Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments. John Wiley & Sons, 2016.
