Zamonaviy qishloq xo'jaligi traktorlari juda ilg'or texnologiyalarni o'z ichiga oladi, ular hatto eng so'nggi kosmik kemalarga ham raqobatlashadi. Ammo orqa tomon hali ham eski maktab bo'lib, asosan qazib olinadigan yoqilg'iga tayanadi. Shunday qilib, traktor samaradorligini har qanday optimallashtirish atrof-muhit uchun katta yutuqdir.
Buni hisobga olgan holda, Purdue universiteti tadqiqotchilari traktorlar va asboblarni bog'laydigan gidravlik tizimlarni optimallashtirish uchun 3.2 million dollarlik Energetika departamenti loyihasini amalga oshirdilar.
"Suyuqlik kuchi hamma joyda", dedi Andrea Vakka, Purdue's Maha Fluid Power fakulteti kafedrasi professori mashinasozlik va qishloq xo'jaligi va biologiya muhandisligi, va direktori Maha Fluid Power tadqiqot markazi, mamlakatdagi eng yirik akademik gidravlika laboratoriyasi. “U samolyotlarda, avtomobillarda va barcha turdagi og'ir texnikada qo'llaniladi. Traktor - bu rul va harakatlanishdan tortib, orqasiga tortadigan asboblarni quvvatlantirish uchun suyuqlik kuchidan foydalanadigan transport vositasiga misoldir.
Ammo asboblarni quvvatlantirish muammo ekanligi isbotlangan. Traktorning gidravlik boshqaruv tizimi ekin ekish mashinalari, seyalkalar va bog'lovchilar kabi ba'zi jihozlarning gidravlik tizimlariga ulanganda atigi 20% samaradorlikni ko'rsatdi.
"Boshqaruvda ziddiyat bor, bu erda ikkita tizim deyarli bir-biriga qarshi kurashmoqda", dedi Patrik Stump, fan nomzodi. mashinasozlik fakulteti talabasi. "Natijada, u ekish mashinasiga ulanganda, traktor doimo juda yuqori quvvatda ishlashi kerak, bu esa yoqilg'ini isrof qiladi va chiqindilarni oshiradi."
Ushbu tadqiqot AQSh Energetika vazirligi tomonidan moliyalashtirildi Energiya samaradorligi va qayta tiklanadigan energiya boshqarmasi, Vakka jamoasi o'z e'tiborini traktor va ekish mashinasining ma'lum bir kombinati bilan ta'minlagan Case New Holland Industrial, tomonidan taqdim etilgan gidravlik tizimlar bilan Bosch Rexroth. Videoga qarang.
Ekish moslamasining kengligi 40 fut, 16 qatorli ekish.
“Har bir qatorda chigit ekish uchun birgalikda ishlaydigan bir nechta mashina bor,” deydi fanlar nomzodi Xiaofan Guo. mashinasozlik fakulteti talabasi. “Mavjud o'simliklarni olib tashlash uchun old tomondan tozalash g'ildiragi bor. Kesuvchi disk yerdagi mayda xandaqni kesib tashlaydi, dvigatel aslida urug'larni erga haydaydi, purkagich suv va o'g'itni teshikka yuboradi, so'ngra oxirgi disk teshikni qoplaydi. Bu ekish qatorlaridan 16 tasi bor, ular urug'larni muvaffaqiyatli ekish uchun ma'lum miqdorda bosim talab qiladi. Va ularning barchasi yagona gidravlika tizimidan quvvat oladi”.
Traktor ekish kombinatini optimallashtirish muammosini hal qilish uchun Vakka jamoasi uch fazali yondashuvni tanladi. Birinchidan, tadqiqotchilar gidravlik tizimni tavsiflashlari va kompyuterda simulyatsiya modelini yaratishlari kerak edi.
“Bu traktorlar qimmat va murakkab mashinalardir, – deydi fanlar nomzodi Sin Tyan. to'rt yil davomida modellarni ishlab chiqqan talaba. "Shunday qilib, biz alohida komponentlarni modellashtirish va ularni laboratoriyada statsionar holatda sinab ko'rishdan boshladik. Agar ular to'g'ri bo'lsa, biz komponent modellarini tizimga birlashtiramiz va tizimni sinab ko'ramiz - shunda biz butun modelning haqiqiyligini tekshirishimiz mumkin. Model shunchalik katta va murakkabki, mening jamoam uni “Monster” deb ataydi”.
Ular o'zlarining modellarini tasdiqlaganlaridan so'ng, tadqiqotchilar ikkinchi bosqichga o'tishdi: ular sinab ko'rishlari mumkin bo'lgan echimlarni ishlab chiqish.
"Turli ekish sharoitlari har xil miqdordagi bosim va oqim tezligini talab qiladi", dedi Tian. "Agar model quvvat va samaradorlikning istiqbolli yaxshilanishini ko'rsatsa, biz ushbu o'zgarishlarni real sharoitlarda amalga oshirishni boshlashimiz mumkin."
Uchinchi bosqichda - haqiqiy sinovlar - jamoa traktor ekish kombinatini son-sanoqsiz datchiklar bilan jihozladi.
“Biz traktor qancha quvvat sarflayotganini, gidravlik nasoslar nima qilayotganini, shuningdek, ekish mashinasida qanday bosim va oqim tezligini bilishimiz kerak”, dedi birinchi kurs fanlari nomzodi Jeyk Lengacher. talaba. "Ushbu simlarning barchasi biz kabinaga o'rnatgan yangi ma'lumotlarni yig'ish qutisiga olib keladi, shuning uchun biz ekish davrida nima sodir bo'layotgani haqida to'liq tasavvurga egamiz."
Jamoaga rahmat, Purdueda ulkan traktorlar yurishi uchun ko'plab joylar mavjud. The Qishloq xo'jaligi kolleji Vakka jamoasiga chorak mil er uchastkasini ajratib berdi Hayvonot fanlari tadqiqot va ta'lim markazi G'arbiy Lafayette.
"Biz Purdueda juda omadlimiz", dedi Vakka. “Maha’da bizda ko‘plab laboratoriya xonalari mavjud bo‘lib, u yerda biz ushbu yirik mashinalarni boshqariladigan sharoitlarda sinab ko‘rishimiz mumkin; va Qishloq xo'jaligida biz dala tadqiqotini o'tkazishimiz mumkin bo'lgan ko'plab fermer xo'jaliklari mavjud.
Va jamoa a'zolarining hech biri dalada bunday katta traktorni boshqarmaganligi sababli, Case New Holland ularga haydashni o'rgatish uchun mashg'ulotlar o'tkazdi.
"25,000 ot kuchiga ega 435 10,000 funtlik traktorning XNUMX XNUMX funtlik ekish mashinasini tortib olish kuchi - bu ajoyib", dedi Stump. “Ammo kabinada ham juda ko'p narsa bor, ayniqsa ekish mashinasini boshqarish. Bu, albatta, ikki kishilik ish, shuning uchun odatda Jeyk ham kabinada noutbukdagi ma’lumotlarni kuzatib boradi”.
Jamoa 2021 yilning bahorida bir nechta yugurishlar o'tkazdi, u erda ular oldindan belgilangan turli dvigatel tezligi va ekish tezligida makkajo'xori urug'ini ekishdi. Ma'lumotlar bilan tanishib, ular yangi gidravlik boshqaruv tizimlari umumiy samaradorlikni 25% ga oshirganini aniqladilar.
"Oddiy traktor iste'mol qiladigan yoqilg'i miqdorini hisobga olsak, bu katta yaxshilanish", dedi Vakka. “Va bu faqat boshlanishi. Loyihamizning maqsadimiz umumiy gidravlik boshqaruv tizimining samaradorligini ikki baravar oshirishdir. Kelajakda biz qishloq xo'jaligi transportida hech qachon sinab ko'rilmagan nazorat mantig'i uchun bosimni nazorat qilish yondashuvini joriy qilishni rejalashtirmoqdamiz.
"Bizning yechimimiz ishlaganini tasdiqlovchi ma'lumotlarni ko'rganimda, men juda xursand bo'ldim", dedi Guo. “Men shaharda o'sganman, shuning uchun bunday fermada bo'lish men uchun juda hayajonli tajriba. Mening mutaxassisligim boshqaruv tizimlari, shuning uchun laboratoriyada bizning nazariyalarimiz haqiqiy dunyoda sinovdan o'tkazilayotganini ko'rish juda qiziq edi. Suyuqlik quvvati yaxshi tashkil etilgan soha, ammo narsalarni yanada yaxshilash uchun yangi tizimlar va yangi arxitekturalarni taklif qilish uchun hali ko'p imkoniyatlar mavjud.
Stump shunday dedi: “Men doktorlik dissertatsiyam uchun ferma dalasida traktor haydab ketaman, deb xayolimga ham keltirmagan edim. Menda aerokosmik sohaga borish rejalari bor edi. Ammo bu traktorlarning gidravlikasi samolyot yoki raketa kabi murakkab. Suyuqlik kuchiga chuqur sho'ng'ish mening muhandislik sohasidagi kelajagim uchun juda foydali bo'ldi. ”
Tian shunday dedi: “Albatta, bu mening Purduedagi vaqtimning eng muhim voqeasi. Men ushbu modellarga ko'p vaqt sarfladim va natijalarning yaxshilanganini ko'rish men uchun haqiqatan ham baxtli lahza bo'ldi.
Vakka shunday dedi: "Talabalarimizning mashaqqatli mehnatini ko'rish va g'oyaning laboratoriyadan dalaga yetib borishiga guvoh bo'lish - bu bizning ishimizning eng yaxshi qismidir."
- Jared Pike, Purdue universiteti