Müasir kənd təsərrüfatı traktorlarında o qədər qabaqcıl texnologiya var ki, onlar hətta ən son kosmik gəmilərlə rəqabət aparırlar. Ancaq arxa tərəf hələ də köhnə məktəbdir, əsasən qalıq yanacaqlara əsaslanır. Beləliklə, traktorun səmərəliliyinin istənilən optimallaşdırılması ətraf mühit üçün böyük bir qazancdır.
Bunu nəzərə alaraq, Purdue Universitetinin tədqiqatçıları traktorları və alətləri birləşdirən hidravlik sistemləri optimallaşdırmaq üçün 3.2 milyon dollar dəyərində Enerji Departamenti layihəsini həyata keçirdilər.
"Maye gücü hər yerdədir" dedi Andrea Vakka, Purdue'nin Maha Fluid Power Fakültəsi sədri, professor maşınqayırma və kənd təsərrüfatı və biologiya mühəndisliyi, və direktoru Maha Maye Gücü Araşdırma Mərkəzi, ölkənin ən böyük akademik hidravlika laboratoriyası. “O, təyyarələrdə, avtomobillərdə və hər cür ağır texnikada istifadə olunur. Traktor sükan və hərəkətdən tutmuş arxadan çəkdiyi alətləri işə salmaq üçün maye gücündən istifadə edən nəqliyyat vasitəsinə misaldır”.
Lakin alətləri gücləndirmək problem olduğunu sübut etdi. Traktorun hidravlik idarəetmə sistemi əkinçilərin, toxumçuların və bağlayıcıların hidravlik sistemlərinə qoşulduqda cəmi 20% səmərəlilik göstərmişdir.
“İki sistemin demək olar ki, bir-biri ilə mübarizə apardığı idarələrdə münaqişə var” dedi Ph.D. Patrick Stump. maşınqayırma fakültəsinin tələbəsi. “Nəticədə, o, əkin aparatına qoşulduqda, traktor həmişə çox yüksək gücdə işləməli olur ki, bu da yanacaq sərf edir və emissiyaları artırır.”
Bu araşdırma ABŞ Enerji Departamenti tərəfindən maliyyələşdirilir Enerji məhsuldarlığı və Bərpa olunan Enerji İdarəsi, Vakkanın komandası diqqətini hər ikisi tərəfindən təmin edilən xüsusi traktor və əkin kombinasiyasına yönəltdi Case New Holland Industrialtərəfindən təmin edilən hidravlik sistemlərlə Bosch Rexroth. Videoya baxın.
Əkinçinin eni 40 fut, 16 əkin sırası var.
“Hər cərgədə toxum əkmək üçün birlikdə işləyən bir neçə maşın var” dedi Ph.D. Xiaofan Guo. maşınqayırma fakültəsinin tələbəsi. “Mövcud bitki örtüyünü çıxarmaq üçün qabağında təmizləyici çarx var. Kəsmə diski yerdə kiçik bir xəndəyi kəsir, motor əslində toxumları yerə sürür, çiləyici su və gübrəni çuxura verir və sonra son disk dəliyi örtür. Bu əkin cərgələrindən 16-sı var ki, toxumları uğurla əkmək üçün xüsusi təzyiq tələb edir. Və onların hamısı vahid hidravlik sistemlə işləyir”.
Traktor əkin kombinasiyasının optimallaşdırılması problemini həll etmək üçün Vakkanın komandası üç fazalı yanaşma seçdi. Əvvəlcə tədqiqatçılar hidravlik sistemi xarakterizə etməli və kompüterdə simulyasiya modelini qurmalı idilər.
“Bu traktorlar bahalı və mürəkkəb maşınlardır” dedi. dörd il ərzində modelləri inkişaf etdirən tələbə. “Beləliklə, biz ayrı-ayrı komponentləri modelləşdirməklə və onları burada laboratoriyada stasionar vəziyyətdə sınaqdan keçirməklə başladıq. Bunlar dəqiq olduqda, biz komponent modellərini bir sistemə birləşdiririk və sistemi sınaqdan keçiririk ki, bütün modelin etibarlı olduğunu yoxlaya bilək. Model o qədər böyük və mürəkkəbdir ki, komandam onu “Canavar!” adlandırır”.
Modellərini təsdiq etdikdən sonra tədqiqatçılar ikinci mərhələyə keçdilər: sınaqdan keçirə biləcəkləri həllərin hazırlanması.
"Müxtəlif əkin şərtləri müxtəlif miqdarda təzyiq və axın sürəti tələb edir" dedi Tian. "Əgər model güc və səmərəlilik baxımından perspektivli irəliləyişləri göstərərsə, biz bu dəyişiklikləri real dünya şəraitində həyata keçirməyə başlaya bilərik."
Üçüncü mərhələ üçün - real sınaqlar - komanda traktor-əkmə kombinasiyasını saysız-hesabsız sensorlarla təchiz etdi.
“Biz traktorun nə qədər güc sərf etdiyini, hidravlik nasosların nə etdiyini və əkin boyu təzyiq və axın sürətlərinin nə olduğunu bilməliyik” dedi birinci kurs Ph.D. Jake Lenqacher. tələbə. "Bütün bu naqillər kabinədə quraşdırdığımız yeni məlumat toplama qutusuna gətirib çıxarır, ona görə də əkin dövrü ərzində baş verənlər haqqında tam təsəvvürümüz var."
Komandaya şükürlər olsun ki, Purdue-də nəhəng traktorların gəzməsi üçün çoxlu yer var. The Kənd Təsərrüfatı Kolleci Vakkanın komandasına dörddəbir millik bir torpaq zolağı ayırdı Heyvan Elmləri Tədqiqat və Təhsil Mərkəzi West Lafayette-də.
"Biz Purduedə çox şanslıyıq" dedi Vakka. “Maha-da bu böyük maşınları idarə olunan şəraitdə sınaqdan keçirə biləcəyimiz çoxlu laboratoriya yerimiz var; və Kənd Təsərrüfatında da çöl tədqiqatları apara biləcəyimiz çoxlu təsərrüfat sahələri var”.
Komanda üzvlərindən heç biri sahədə belə böyük traktor idarə etmədiyi üçün Case New Holland onlara sürməyi öyrətmək üçün təlim keçirdi.
"25,000 at gücünə malik 435 funtluq traktorun, 10,000 funtluq əkin aparatının çəkilməsinin böyük gücü - bu heyrətamizdir" dedi Stump. “Ancaq kabinədə, xüsusən də əkin aparatını idarə etmək üçün kifayət qədər çox şey var. Bu, şübhəsiz ki, iki nəfərlik bir işdir, ona görə də adətən Ceyk də kabinədədir, noutbukda məlumatları izləyir”.
Komanda 2021-ci ilin yazında bir neçə qaçış keçirdi və burada əvvəlcədən müəyyən edilmiş müxtəlif mühərrik sürətlərində və əkin dərəcələrində qarğıdalı toxumları əkdilər. Məlumatları birləşdirərək, onların yeni hidravlik idarəetmə sistemlərinin ümumilikdə 25% səmərəlilik artımına çevrildiyini aşkar etdilər.
"Tipik bir traktorun sərf etdiyi yanacaq miqdarını nəzərə alsaq, bu, böyük irəliləyişdir" dedi Vakka. “Və bu yalnız başlanğıcdır. Layihəmizin məqsədi ümumi hidravlik idarəetmə sisteminin səmərəliliyini iki dəfə artırmaqdır. Gələcəkdə biz kənd təsərrüfatı maşınlarında heç vaxt sınaqdan keçirilməmiş nəzarət məntiqi üçün təzyiqə nəzarət yanaşmasını tətbiq etməyi planlaşdırırıq”.
"Çözümümüzün işlədiyini sübut edən məlumatları görəndə çox xoşbəxt oldum" dedi Guo. “Mən bir şəhərdə böyümüşəm, buna görə də belə bir fermada olmaq mənim üçün olduqca həyəcan verici bir təcrübədir. Mənim ixtisasım idarəetmə sistemləridir, ona görə də laboratoriyada nəzəriyyələrimizin real dünyada sınaqdan keçirildiyini görmək çox maraqlı idi. Maye gücü yaxşı qurulmuş bir sahədir, lakin hər şeyi daha da yaxşılaşdırmaq üçün yeni sistemlər və yeni arxitekturalar təklif etmək üçün hələ çox potensial var.
Stump dedi: “Mən heç vaxt ağlıma belə gətirməzdim ki, fəlsəfə doktoru olmaq üçün tarlada traktor sürəcəyəm. Aerokosmosa getmək planlarım var idi. Lakin bu traktorların hidravlikası təyyarə və ya raket kimi mürəkkəbdir. Maye gücünə dərindən dalmaq mənim mühəndislikdəki gələcəyim üçün çox faydalı oldu."
Tian dedi: “Şübhəsiz ki, Purdue-də keçirdiyim vaxtın ən maraqlı məqamı budur. Bu modellərə çox vaxt sərf etdim və nəticələrin yaxşılaşdığını görmək mənim üçün həqiqətən xoşbəxt bir an idi.”
Vakka dedi: "Tələbələrimizin zəhmətkeşliyini görmək və bir fikrin laboratoriyadan sahəyə gəldiyinə şahid olmaq - həqiqətən də işimizin ən yaxşı hissəsidir."
- Jared Pike, Purdue Universiteti