Traktor tatanén modéren ngandung seueur téknologi canggih, bahkan nandingan pesawat ruang angkasa panganyarna. Tapi tungtung tukang masih heubeul-sakola, ngandelkeun sakitu legana on suluh fosil. Janten naon waé optimasi dina efisiensi traktor mangrupikeun kameunangan anu ageung pikeun lingkungan.
Kalayan émut ieu, peneliti Universitas Purdue parantos ngalaksanakeun proyék Departemen Energi $ 3.2 juta pikeun ngaoptimalkeun sistem hidrolik anu nyambungkeun traktor sareng alat.
"Kakuatan cairan aya dimana-mana," saurna Andrea Vaca, Kursi Fakultas Daya Cairan Maha Purdue, profésor rékayasa mékanis jeung rékayasa tatanén jeung biologis, sarta diréktur tina Puseur Panalungtikan Daya Cairan Maha, laboratorium hidrolik akademik panggedéna di nagara éta. "Ieu dianggo dina kapal terbang, mobil, sareng dina sagala jinis alat beurat. Traktor mangrupikeun conto kendaraan anu ngagunakeun kakuatan cairan pikeun ngaktifkeun sadayana tina setir sareng propulsi, dugi ka ngagerakkeun alat anu ditarik di tukangeunana.
Tapi powering nu implements geus kabuktian jadi masalah. Sistem kontrol hidrolik traktor ngan ukur nunjukkeun efisiensi 20% nalika dihubungkeun ka sistem hidrolik tina alat-alat anu tangtu sapertos pekebun, seeders sareng bailers.
"Aya konflik dina kadali, dimana dua sistem ampir gelut silih,"Sa Patrick Stump, a Ph.D. murid dina rékayasa mékanis. "Hasilna, nalika disambungkeun ka planter a, traktor salawasna kudu ngajalankeun dina kakuatan pisan tinggi, nu wastes suluh jeung ngaronjatkeun émisi".
Dina ulikan ieu, dibiayaan ngaliwatan Departemen Énergi AS urang Kantor Énergi Énergi jeung Énergi Renewable, Tim Vacca museurkeun perhatian na kana combo husus tina traktor jeung planter, duanana disadiakeun ku Kasus New Holland Industrial, kalawan sistem hidrolik disadiakeun ku Bosch Rexroth. Tempo video.
Pepelakan lebarna 40 suku, kalayan 16 barisan penanaman.
"Unggal baris boga sababaraha mesin gawé bareng pikeun melak siki," ceuk Xiaofan Guo, a Ph.D. murid dina rékayasa mékanis. "Aya roda beberesih di hareup pikeun ngaleungitkeun pepelakan anu aya. Cakram motong motong solokan leutik dina taneuh, motor sabenerna drive siki kana taneuh, sprayer a feed cai jeung pupuk kana liang lajeng disc final nutupan liang. Aya 16 baris penanaman ieu, nu peryogi jumlah husus tekanan pikeun suksés melak siki. Sareng sadayana didamel ku sistem hidrolik tunggal.
Pikeun ngarengsekeun masalah ngaoptimalkeun kombo traktor-planter, tim Vacca milih pendekatan tilu-fase. Kahiji, panalungtik diperlukeun pikeun characterize sistem hidrolik jeung ngawangun model simulasi dina komputer.
"Traktor ieu mesin mahal tur kompléks," ceuk Xin Tian, Ph.D. murid anu ngembangkeun model dina rentang opat taun. "Jadi urang mimitian ku modeling komponén individu jeung nguji aranjeunna dina kaayaan cicing didieu di lab. Nalika éta akurat, urang ngagabungkeun modél komponén kana sistem - sareng nguji sistem - supados urang tiasa pariksa yén sakabéh modél sah. Modélna ageung sareng rumit, tim kuring nyebatna 'The Monster!'”
Sakali aranjeunna parantos disahkeun modélna, panalungtik ngalih ka fase dua: ngembangkeun solusi anu tiasa diuji.
"Kaayaan penanaman béda merlukeun jumlah béda tekanan sarta laju aliran," ceuk Tian. "Upami modél nunjukkeun paningkatan kakuatan sareng efisiensi, maka urang tiasa ngamimitian ngalaksanakeun parobihan ieu dina kaayaan dunya nyata."
Pikeun fase katilu - tés dunya nyata - tim outfitted combo traktor-planter kalawan myriad sensor.
"Urang kudu nyaho sabaraha kakuatan traktor ieu consuming, naon nu pompa hidrolik ngalakonan, sarta naon tekanan sarta laju aliran sakuliah planter nu,"Sa Jake Lengacher, a Ph.D munggaran taun. murid. "Sadaya kabel éta nuju kana kotak akuisisi data énggal anu kami pasang dina taksi, janten kami gaduh gambaran lengkep ngeunaan naon anu lumangsung salami siklus penanaman."
Untungna pikeun tim, Purdue ngagaduhan seueur tempat pikeun traktor raksasa pikeun ngarambat. The Kuliah Pertanian allotted tim Vacca urang strip saparapat-mil taneuh di Élmu Sato Panalungtikan sarta Atikan Center di West Lafayette.
"Kami bagja pisan di Purdue," saur Vacca. "Kami ngagaduhan seueur rohangan laboratorium di Maha dimana urang tiasa nguji mesin ageung ieu dina kaayaan anu dikendali; sareng Tatanén ogé ngagaduhan seueur plot kebon dimana urang tiasa ngalaksanakeun panalungtikan lapangan.
Kusabab teu aya anggota tim anu kantos ngoperasikeun traktor anu ageung di lapangan, Case New Holland nyayogikeun pelatihan pikeun ngajar aranjeunna kumaha nyetir.
"Kakuatan sheer tina traktor 25,000-pound kalawan 435 horsepower, towing a 10,000-pound planter - éta endah pisan," ceuk Stump. "Tapi ogé seueur pisan anu lumangsung dina taksi, khususna pikeun ngoperasikeun planter. Ieu pasti tugas dua lalaki, jadi biasana Jake ogé dina taksi ngawas data dina laptop.
Tim éta ngalaksanakeun sababaraha larian dina musim semi 2021, dimana aranjeunna melak siki jagong dina kecepatan mesin anu tos ditangtukeun sareng tingkat penanaman. Nyisir data, aranjeunna mendakan yén sistem kontrol hidrolik énggalna ditarjamahkeun kana paningkatan efisiensi 25%.
"Dibikeun jumlah bahan bakar anu dikonsumsi traktor biasa, éta mangrupikeun paningkatan anu ageung," saur Vacca. "Sareng ieu ngan ukur awal. Tujuanana proyék kami nyaéta ganda efisiensi sistem kontrol hidrolik sakabéh. Dina mangsa nu bakal datang, urang rencanana dina instituting pendekatan kontrol tekanan pikeun logika kontrol, nu teu acan kungsi diusahakeun di kandaraan tatanén.
"Nalika kuring ningali data anu ngabuktikeun solusi kami jalan, kuring bagja pisan," saur Guo. "Kuring digedékeun di kota, janten kaluar dina tegalan sapertos ieu mangrupikeun pangalaman anu pikaresepeun pikeun kuring. Spésialisasi kuring nyaéta sistem kontrol, janten pikaresepeun pisan ningali téori urang di laboratorium diuji di dunya nyata. Kakuatan cairan mangrupikeun widang anu mapan, tapi masih seueur poténsial pikeun ngajukeun sistem énggal sareng arsitéktur énggal pikeun ngajantenkeun hal-hal anu langkung saé.
Tunggul nyarios, "Kuring henteu pernah ngabayangkeun yén kuring bakal nyetir traktor ngalangkungan sawah kanggo gelar Ph.D. Kuring kungsi rencana pikeun lebet kana aerospace. Tapi hidrolik dina traktor ieu sakompleks sapertos kapal terbang atanapi rokét. Nyilem jero kana kakuatan cairan parantos tiasa dianggo pikeun masa depan kuring dina rékayasa.
Tian nyarios, "Pasti mangrupikeun sorotan waktos abdi di Purdue. Kuring nyéépkeun seueur waktos kana modél ieu, sareng ningali paningkatan dina hasil éta mangrupikeun waktos anu bagja pikeun kuring.
Vacca nyarios, "Ningali kerja keras siswa urang - sareng nyaksian ideu ti laboratorium ka lapangan - éta mangrupikeun bagian anu pangsaéna tina padamelan urang."
- Jared Pike, Universitas Purdue