Tratturi agrikoli moderni fihom tant teknoloġija avvanzata, huma rivali anke mal-aħħar vettura spazjali. Iżda l-aħħar ta 'wara għadu l-iskola l-qadima, jiddependi ħafna fuq il-fjuwils fossili. Allura kwalunkwe ottimizzazzjoni fl-effiċjenza tat-trattur hija rebħa kbira għall-ambjent.
B'dan f'moħħu, ir-riċerkaturi tal-Università ta 'Purdue wettqu proġett tad-Dipartiment tal-Enerġija ta' $3.2 miljun biex jottimizzaw is-sistemi idrawliċi li jgħaqqdu tratturi u implimenti.
"Il-qawwa tal-fluwidu tinsab kullimkien," qal Andrea Vacca, President tal-Fakultà Maha Fluid Power ta 'Purdue, professur ta' inġinerija mekkanika u, inġinerija agrikola u bijoloġika, u direttur tal- Maha Fluid Power Ċentru ta 'Riċerka, l-akbar laboratorju idrawliku akkademiku fil-pajjiż. “Huwa użat fl-ajruplani, fil-karozzi, u f’kull tip ta’ tagħmir tqil. Trattur huwa eżempju ta’ vettura li tuża l-enerġija fluwidu biex tħaddem kollox mill-isteering u l-propulsjoni, sal-qawwa tal-implimenti li tiġbed warajha.”
Iżda t-tħaddim tal-implimenti wera li huwa problema. Is-sistema ta 'kontroll idrawliku tat-trattur wriet biss effiċjenza ta' 20% meta tkun imqabbda mas-sistemi idrawliċi ta 'ċerti implimenti bħal planters, seeders u bailers.
"Hemm kunflitt fil-kontrolli, fejn iż-żewġ sistemi kważi qed jiġġieldu bejniethom," qal Patrick Stump, Ph.D. student fl-inġinerija mekkanika. "Bħala riżultat, meta jkun imqabbad ma' planter, it-trattur dejjem irid jaħdem b'qawwa estremament għolja, li jaħli l-fjuwil u jżid l-emissjonijiet."
F'dan l-istudju, iffinanzjat permezz tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti Uffiċċju tal-Effiċjenza tal-Enerġija u l-Enerġija Rinnovabbli, It-tim ta 'Vacca ffokat l-attenzjoni tiegħu fuq kombo speċifiku ta' trattur u planter, it-tnejn ipprovduti minn Każ New Holland Industrijali, b'sistemi idrawliċi pprovduti minn Bosch Rexroth. Ara l-filmat.
Il-pjanta hija wiesgħa 40 pied, b'16-il ringieli tat-tħawwil.
"Kull ringiela għandha magni multipli li jaħdmu flimkien biex iħawlu ż-żerriegħa," qal Xiaofan Guo, Ph.D. student fl-inġinerija mekkanika. “Hemm rota tat-tindif quddiem biex titneħħa l-veġetazzjoni eżistenti. Diska tat-tqattigħ jaqta 'foss ċkejken fl-art, mutur fil-fatt isuq iż-żerriegħa fl-art, sprejer idaħħal ilma u fertilizzant fit-toqba u mbagħad diska finali tkopri t-toqba. Hemm 16 minn dawn ir-ringieli tat-tħawwil, li jeħtieġu ammonti speċifiċi ta 'pressjoni biex iħawlu b'suċċess iż-żrieragħ. U kollha huma mħaddma minn sistema idrawlika waħda.”
Biex tindirizza l-problema ta 'l-ottimizzazzjoni tat-trattur-planter combo, it-tim ta' Vacca għażel approċċ bi tliet fażijiet. L-ewwel, ir-riċerkaturi kellhom bżonn jikkaratterizzaw is-sistema idrawlika u jibnu mudell ta 'simulazzjoni fil-kompjuter.
"Dawn it-tratturi huma magni għaljin u kumplessi," qal Xin Tian, Ph.D. student li żviluppa l-mudelli fuq medda ta’ erba’ snin. “Allura bdejna billi nimmudellaw komponenti individwali u ttestjawhom f’kundizzjoni stazzjonarja hawn fil-laboratorju. Meta dawn ikunu preċiżi, aħna ngħaqqdu l-mudelli tal-komponenti f'sistema - u nittestjaw is-sistema - sabiex inkunu nistgħu nivverifikaw li l-mudell kollu huwa validu. Il-mudell tant huwa kbir u kumpless, it-tim tiegħi jsejjaħlu 'Il-Mostru!'”
Ladarba jkunu vvalidaw il-mudell tagħhom, ir-riċerkaturi marru għat-tieni fażi: jiżviluppaw soluzzjonijiet li jistgħu jittestjaw.
"Kundizzjonijiet ta 'tħawwil differenti jeħtieġu ammonti differenti ta' pressjoni u rata tal-fluss," qal Tian. "Jekk il-mudell juri titjib promettenti fil-qawwa u l-effiċjenza, allura nistgħu nibdew nimplimentaw dawn il-bidliet taħt kundizzjonijiet tad-dinja reali."
Għat-tielet fażi - testijiet tad-dinja reali - it-tim għammar it-trattur-planter combo b'numru kbir ta 'sensors.
"Għandna bżonn inkunu nafu kemm qed jikkunsma l-qawwa tat-trattur, x'qed jagħmlu l-pompi idrawliċi, u x'inhuma l-pressjoni u r-rati tal-fluss matul il-planter," qal Jake Lengacher, Ph.D tal-ewwel sena. student. "Dak il-wiring kollu jwassal għal kaxxa ġdida ta 'akkwist tad-dejta li installajna fil-kabina, għalhekk għandna stampa sħiħa ta' x'inhu jiġri matul ċiklu ta 'tħawwil."
B'xorti tajba għat-tim, Purdue għandu ħafna postijiet għal tratturi ġganti biex jimirħu. Il- Kulleġġ tal-Agrikoltura allokat lit-tim ta’ Vacca strixxa ta’ art ta’ kwart ta’ mil fil- Ċentru ta' Riċerka u Edukazzjoni fix-Xjenzi tal-Annimali f’West Lafayette.
"Aħna ixxurtjati ħafna f'Purdue," qal Vacca. “Għandna ħafna spazju fil-laboratorju f’Maha fejn nistgħu nittestjaw dawn il-magni kbar taħt kundizzjonijiet ikkontrollati; u l-Agrikoltura għandha wkoll ħafna plottijiet tal-farms fejn nistgħu nagħmlu riċerka fuq il-post.”
U peress li ħadd mill-membri tat-tim qatt ma kien ħaddem trattur daqshekk kbir fil-għalqa, Case New Holland ipprovda taħriġ biex jgħallimhom kif isuqu.
"Il-qawwa kbira ta 'trattur ta' 25,000 lira b'435 horsepower, li tirmonka planter ta '10,000 lira - hija aqwa," qal Stump. “Imma hemm ukoll ħafna għaddejjin fil-kabina, speċjalment biex titħaddem il-planter. Żgur li huwa xogħol ta’ żewġ persuni, għalhekk normalment Jake ikun ukoll fil-kabina jissorvelja d-dejta fuq laptop.”
It-tim wettaq diversi ġirjiet fir-rebbiegħa tal-2021, fejn ħawlu żrieragħ tal-qamħ b'veloċitajiet differenti tal-magna u rati ta 'tħawwil determinati minn qabel. Meta qabżu d-dejta, sabu li s-sistemi ta 'kontroll idrawliku l-ġodda tagħhom ġew tradotti f'żieda ġenerali ta' effiċjenza ta '25%.
"Minħabba l-ammont ta 'fjuwil li trattur tipiku jikkonsma, dak huwa titjib enormi," qal Vacca. “U dan huwa biss il-bidu. L-għan tal-proġett tagħna huwa li tirdoppja l-effiċjenza tas-sistema ġenerali ta 'kontroll idrawliku. Fil-futur, qed nippjanaw li nistitwixxu approċċ ta’ kontroll tal-pressjoni għal-loġika ta’ kontroll, li qatt ma ġiet ippruvata f’vetturi agrikoli.”
"Meta rajt id-dejta li wriet li s-soluzzjoni tagħna ħadmet, kont kuntent ħafna," qal Guo. “Trabbejt f’belt, għalhekk li tkun barra f’razzett bħal dan hija esperjenza pjuttost eċċitanti għalija. L-ispeċjalizzazzjoni tiegħi hija s-sistemi ta 'kontroll, għalhekk kien tant interessanti li nara t-teoriji tagħna fil-laboratorju jiġu ttestjati fid-dinja reali. L-enerġija tal-fluwidu hija qasam stabbilit sew, iżda għad hemm tant potenzjal li jiġu proposti sistemi ġodda u arkitetturi ġodda biex l-affarijiet isiru saħansitra aħjar.”
Stump qal, “Qatt ma nimmaġina li se nkun qed insuq trattur minn ġo għalqa ta’ razzett għall-Ph.D. Kelli pjanijiet biex immur fl-ajruspazju. Iżda l-idrawlika fuq dawn it-tratturi hija daqsxejn kumplessa daqs ajruplan jew rokit. L-għaddasa fil-fond fil-qawwa tal-fluwidu kien applikabbli ħafna għall-futur tiegħi fl-inġinerija.”
Tian qal, “Ċertament huwa l-qofol taż-żmien tiegħi hawn f’Purdue. Daħħal ħafna ħin f’dawn il-mudelli, u li nara t-titjib fir-riżultati kien verament mument ta’ ferħ għalija.”
Vacca qal, “Li naraw ix-xogħol iebes tal-istudenti tagħna – u naraw idea li toħroġ mill-laboratorju għall-qasam – dik hija verament l-aqwa parti tax-xogħol tagħna.”
- Jared Pike, Università ta’ Purdue