Nekazaritzako traktore modernoek punta-puntako teknologia asko daukate, are gehiago espazio-ontzien aurka egiten dute. Baina atzeko aldea eskola zaharrekoa da oraindik, erregai fosiletan oinarritzen da neurri handi batean. Beraz, traktorearen eraginkortasunaren optimizazioa ingurumenarentzat izugarrizko irabazia da.
Hori kontuan izanda, Purdue Unibertsitateko ikertzaileek 3.2 milioi dolarreko Energia Sailaren proiektua egin dute, traktoreak eta lanabesak lotzen dituzten sistema hidraulikoak optimizatzeko.
"Fluid power nonahi dago", esan zuen Andrea Vacca, Purdue-ren Maha Fluid Power Fakultateko Katedra, irakaslea Ingeniaritza mekanikoa nekazaritza eta ingeniaritza biologikoa, eta zuzendaria Maha Fluid Power Ikerketa Zentroa, herrialdeko hidraulika laborategi akademiko handiena. “Hegazkinetan, autoetan eta mota guztietako ekipamendu astunetan erabiltzen da. Traktore bat gidari eta propultsiotik hasi eta atzetik tiratzen dituen tresneria bultzatzeko energia fluidoa erabiltzen duen ibilgailu baten adibidea da.
Baina tresnak elikatzea arazo bat dela frogatu da. Traktorearen kontrol hidrauliko sistemak % 20ko eraginkortasuna baino ez du erakutsi tresna batzuen sistema hidraulikoetara konektatzean, hala nola, landareak, seintzaileak eta bailerak.
"Kontroletan gatazka bat dago, non bi sistemak ia elkarren aurka borrokatzen ari diren", esan zuen Patrick Stump doktoreak. ingeniaritza mekanikoko ikaslea. «Ondorioz, landaketa batera konektatzen denean, traktoreak potentzia oso handian ibili behar du beti, eta horrek erregaia xahutzen du eta isuriak areagotzen ditu».
Ikerketa honetan, AEBetako Energia Sailaren bidez finantzatua Energia Eraginkortasunaren eta Energia Berriztagarrien Bulegoa, Vacca-ren taldeak traktorearen eta landarearen konbinazio zehatz batean jarri zuen arreta, biak emandakoak New Holland Industrial kasua, sistema hidraulikoekin Bosch Rexroth. Ikusi bideoa.
Landareak 40 metroko zabalera du, 16 landatzeko ilararekin.
"Errenkada bakoitzak hainbat makina ditu elkarrekin lanean hazia landatzeko", esan zuen Xiaofan Guo doktoreak. ingeniaritza mekanikoko ikaslea. “Garbiketa gurpil bat dago aurrean dagoen landaredia kentzeko. Ebaketa-disko batek lurrean zanga txiki bat mozten du, motor batek haziak lurrera eramaten ditu, ihinztagailu batek ura eta ongarria elikatzen ditu zuloan eta, ondoren, azken disko batek zuloa estaltzen du. Landatzeko errenkada horietako 16 daude, haziak arrakastaz landatzeko presio kopuru zehatza behar dutenak. Eta horiek guztiak sistema hidrauliko bakar baten bidez elikatzen dira».
Traktore-landatzailea konbinazioa optimizatzeko arazoari aurre egiteko, Vaccaren taldeak hiru faseko ikuspegia aukeratu zuen. Lehenik eta behin, ikertzaileek sistema hidraulikoa karakterizatu eta ordenagailuan simulazio-eredu bat eraiki behar zuten.
"Traktore hauek makina garesti eta konplexuak dira", esan zuen Xin Tian doktoreak. ereduak lau urteko epean garatu dituen ikaslea. “Beraz, osagai indibidualak modelatzen hasi ginen eta egoera geldi batean probatzen hasi ginen hemen laborategian. Horiek zehatzak direnean, osagaien ereduak sistema batean konbinatzen ditugu eta sistema probatzen dugu, eredu osoa baliozkoa dela egiaztatu ahal izateko. Eredua hain da handia eta konplexua, nire taldeak 'Munstroa!' deitzen dio”.
Euren eredua balioztatu ostean, ikertzaileak bigarren fasera pasatu ziren: probatu ditzaketen irtenbideak garatzea.
"Landaketa-baldintza ezberdinek presio eta emari kopuru desberdinak behar dituzte", esan zuen Tianek. "Ereduak potentzian eta eraginkortasunean hobekuntza itxaropentsuak erakusten baditu, orduan has gaitezke aldaketa hauek mundu errealeko baldintzetan ezartzen".
Hirugarren faserako - mundu errealeko probak - taldeak sentsore ugarirekin hornitu zuen traktore-landatzailea konbinazioa.
"Traktoreak zenbat potentzia kontsumitzen duen, zer egiten duten ponpa hidraulikoek eta zer presioa eta emari-tasa duten landaketa osoan jakin behar dugu", esan du Jake Lengacherrek, lehen urteko doktoreak. ikaslea. "Kableatu horrek guztiak kabinan instalatu dugun datuak eskuratzeko kutxa berri batera eramaten ditu, beraz, landaketa-ziklo batean gertatzen denaren argazki osoa dugu".
Zorionez taldearentzat, Purduek traktore erraldoiak ibiltzeko leku ugari ditu. The Nekazaritza Eskola Vaccaren taldeari kilometro laurdeneko lur-zerrenda bat eman zion Animalien Zientzien Ikerketa eta Hezkuntza Zentroa West Lafayetten.
"Zorionekoak gara Purduen", esan zuen Vaccak. “Maha-n laborategi-espazio asko dugu, non makina handi hauek baldintza kontrolatuetan probatu ahal izateko; eta Nekazaritzak ere baserri lursail asko ditu non landa ikerketak egin ditzakegun».
Eta taldekideetako inork ez baitzuen inoiz halako traktore handirik erabili eremuan, Case New Hollandek gidatzen irakasteko prestakuntza eman zien.
"25,000 zaldiko 435 kiloko traktore baten potentzia izugarria, 10,000 kiloko landaketa bat atoian eramatea - harrigarria da", esan zuen Stumpek. «Baina kabinan ere dezente gertatzen da, batez ere landaketa funtzionatzeko. Zalantzarik gabe, bi lagunentzako lana da, beraz, normalean, Jake ere kabinan dago ordenagailu eramangarri batean datuak kontrolatzen".
Taldeak hainbat proba egin zituen 2021eko udaberrian, non arto-haziak landatu zituzten aldez aurretik zehaztutako motorraren abiadura eta landaketa tasa desberdinetan. Datuak orraztuz, haien kontrol hidrauliko sistema berriak % 25eko eraginkortasun-gehikuntza orokorrean ekarri zuela ikusi zuten.
"Traktore tipiko batek kontsumitzen duen erregai kopurua kontuan hartuta, hobekuntza izugarria da", esan zuen Vaccak. «Eta hau hasiera baino ez da. Gure proiektuaren helburua kontrol hidraulikoaren sistema orokorraren eraginkortasuna bikoiztea da. Etorkizunean, nekazaritzako ibilgailuetan inoiz saiatu ez den kontrol logikarako presio-kontroleko ikuspegia ezartzeko asmoa dugu».
"Gure irtenbideak funtzionatzen zuela frogatu zuten datuak ikusi nuenean, oso pozik nengoen", esan zuen Guok. “Hiri batean hazi nintzen, beraz, horrelako baserri batean egotea nahiko esperientzia zirraragarria da niretzat. Nire espezialitatea kontrol sistemak dira, beraz, oso interesgarria izan zen laborategian gure teoriak mundu errealean probatzen ikustea. Fluid power ondo finkatuta dagoen eremua da, baina oraindik ere sistema berriak eta arkitektura berriak proposatzeko aukera asko dago gauzak are hobeto egiteko».
Stumpek esan zuen: "Inoiz ez nuen imajinatu traktore bat nekazaritzako soro batean zehar gidatuko nuenik doktoretzarako. Aeroespazialera joateko asmoa nuen. Baina traktore horien hidraulikoa hegazkin bat edo kohete bat bezain konplexua da. Fluido potentzian sakontzea oso aplikagarria izan da nire etorkizunean ingeniaritzan".
Tian-ek esan zuen: “Zalantzarik gabe, Purduen hemen egon naizen momenturik garrantzitsuena da. Eredu hauetan hainbeste denbora jarri nuen, eta emaitzen hobekuntza ikustea benetan momentu alaia izan zen niretzat».
Vaccak esan zuen: "Gure ikasleen lan gogorra ikustea eta ideia bat laborategitik eremura iristen ikustea da gure lanaren zatirik onena".
- Jared Pike, Purdue Unibertsitatea