Орчин үеийн хөдөө аж ахуйн тракторууд нь маш их дэвшилтэт технологийг агуулдаг бөгөөд тэд хамгийн сүүлийн үеийн сансрын хөлөгтэй ч өрсөлддөг. Гэхдээ арын хэсэг нь ихэвчлэн чулуужсан түлшинд тулгуурласан хуучин сургууль хэвээр байна. Тиймээс тракторын үр ашгийг оновчтой болгох нь хүрээлэн буй орчны хувьд маш том ялалт юм.
Үүнийг бодолцон Пурдюгийн их сургуулийн судлаачид трактор, багаж хэрэгслийг холбосон гидравлик системийг оновчтой болгохын тулд 3.2 сая долларын өртөгтэй Эрчим хүчний яамны төслийг хэрэгжүүлсэн.
"Шингэсний хүч хаа сайгүй байдаг" гэж хэлэв Андреа Вакка, Purdue-ийн Маха шингэний эрчим хүчний факультетийн дарга, профессор механик инженер болон хөдөө аж ахуй, биологийн инженерчлэл, болон захирал Маха шингэний эрчим хүчний судалгааны төв, тус улсын хамгийн том эрдэм шинжилгээний гидравликийн лаборатори. “Энэ нь онгоц, машин, бүх төрлийн хүнд даацын техник хэрэгсэлд ашиглагддаг. Трактор бол жолоодлого, жолоодлого, араас татах багажаа ажиллуулахын тулд шингэний хүчийг ашигладаг тээврийн хэрэгслийн жишээ юм."
Гэхдээ багаж хэрэгслийг тэжээх нь асуудалтай болох нь батлагдсан. Тракторын гидравлик удирдлагын систем нь тариалагч, үрлэгч, савлагч зэрэг зарим багаж хэрэгслийн гидравлик системд холбогдсон үед л 20%-ийн үр ашгийг харуулсан.
"Хоёр систем бараг хоорондоо тулалдаж байгаа хяналтын системд зөрчилдөөн байна" гэж доктор (Ph.D) Патрик Стумп хэлэв. механик инженерийн оюутан. "Үүний үр дүнд тариалагчтай холбогдсон үед трактор үргэлж маш өндөр хүчээр ажиллах шаардлагатай болдог бөгөөд энэ нь түлшийг дэмий үрж, утааг ихэсгэдэг."
Энэхүү судалгаанд АНУ-ын Эрчим хүчний яамнаас санхүүжүүлсэн Эрчим хүчний хэмнэлт, сэргээгдэх эрчим хүчний алба, Ваккагийн баг трактор, тариалагчийн тодорхой хослол дээр анхаарлаа төвлөрүүлжээ Case New Holland Industrial, нийлүүлсэн гидравлик системтэй Bosch Rexroth. Видео үзэх.
Тариалагч нь 40 фут өргөн, 16 тарих эгнээтэй.
“Мөр бүрт үр тарихад олон машин хамтран ажилладаг” гэж доктор, профессор Шиаофан Гуо хэлэв. механик инженерийн оюутан. “Урд ургамлыг арилгахын тулд цэвэрлэх дугуй байна. Зүсэгч диск нь газрын жижиг шуудууг огтолж, мотор нь үрийг газарт хүргэж, шүршигч нь ус, бордоог нүхэнд оруулдаг бөгөөд дараа нь эцсийн диск нь нүхийг бүрхдэг. Эдгээр тарих эгнээний 16 нь үрийг амжилттай тарихын тулд тодорхой хэмжээний даралт шаарддаг. Мөн бүгд нэг гидравлик системээр тэжээгддэг."
Трактор тариалагчийн хослолыг оновчтой болгох асуудлыг шийдэхийн тулд Ваккагийн баг гурван үе шаттай аргыг сонгосон. Нэгдүгээрт, судлаачид гидравлик системийн шинж чанарыг тодорхойлж, компьютерт симуляцийн загвар бүтээх шаардлагатай байв.
Шинжлэх ухааны доктор Шин Тиан “Эдгээр тракторууд нь үнэтэй, нарийн төвөгтэй машинууд юм. дөрвөн жилийн хугацаанд загваруудыг боловсруулсан оюутан. "Тиймээс бид бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг загварчилж, лабораторид суурин нөхцөлд турших замаар эхэлсэн. Эдгээр нь үнэн зөв байх үед бид бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн загваруудыг систем болгон нэгтгэж, системийг туршиж үзэхэд бүх загвар хүчинтэй эсэхийг шалгах боломжтой болно. Загвар нь маш том бөгөөд төвөгтэй тул манай багийнхан үүнийг "Мангас!"
Тэд загвараа баталгаажуулсны дараа судлаачид хоёр дахь үе шат руу шилжсэн: туршиж болох шийдлүүдийг боловсруулах.
"Тарих янз бүрийн нөхцөлд даралт, урсгалын хурд өөр өөр байдаг" гэж Тиан хэлэв. "Хэрэв загвар нь хүч чадал, үр ашгийн хувьд ирээдүйтэй сайжруулалтыг харуулж байгаа бол бид эдгээр өөрчлөлтийг бодит нөхцөлд хэрэгжүүлж эхлэх боломжтой."
Гурав дахь үе шат болох бодит туршилтуудын хувьд баг нь олон тооны мэдрэгч бүхий трактор тариалагчийн хослолыг тоноглосон.
"Бид трактор хэр их хүч зарцуулж, гидравлик насосууд юу хийж байгаа, тариалагчийн бүх даралт, урсгалын хурд ямар байдгийг мэдэх хэрэгтэй" гэж нэгдүгээр курсын доктор Жейк Ленгачер хэлэв. оюутан. "Энэ бүх утаснууд нь бидний бүхээгт суулгасан мэдээлэл цуглуулах шинэ хайрцагт хүргэдэг тул тариалалтын явцад юу болж байгааг бүрэн дүүрэн харуулсан болно."
Багийнханд баярлалаа, Пурдюд аварга том тракторууд тэнүүчлэн явах олон газар бий. The Хөдөө аж ахуйн коллеж Ваккагийн багт дөрөвний нэг миль газар олгосон Амьтны шинжлэх ухаан, боловсролын төв Баруун Лафайетт хотод.
"Бид Purdue-д маш азтай" гэж Вакка хэлэв. “Бид Махад маш олон лабораторийн талбайтай бөгөөд эдгээр том машинуудыг хяналттай нөхцөлд туршиж үзэх боломжтой; Мөн Хөдөө аж ахуйд бид хээрийн судалгаа хийх боломжтой олон тариалангийн талбайтай."
Багийн гишүүдийн хэн нь ч талбай дээр ийм том трактор ажиллуулж байгаагүй тул Кейс Нью Холланд тэднийг хэрхэн жолоодохыг зааж сургасан.
"25,000 морины хүчтэй 435 фунтын трактор, 10,000 фунтын тариалагчийг чирэх гайхалтай хүч нь үнэхээр гайхалтай" гэж Стумп хэлэв. "Гэхдээ бүхээгт, ялангуяа тариалагчийг ажиллуулахад маш их зүйл болж байна. Энэ нь мэдээж хоёр хүний ажил учраас Жейк ч мөн бүхээгт зөөврийн компьютер дээрх өгөгдлийг хянаж байдаг."
Тус багийнхан 2021 оны хавар хэд хэдэн гүйлт хийж, эрдэнэ шишийн үрийг урьдчилан тодорхойлсон хөдөлгүүрийн хурд болон тариалалтын хурдаар тарьсан. Өгөгдлийг нэгтгэн үзэхэд тэд шинэ гидравлик хяналтын системүүд нь нийт үр ашгийг 25% -иар өсгөсөн болохыг олж мэдэв.
"Ердийн тракторын зарцуулдаг түлшний хэмжээг харгалзан үзвэл энэ нь асар их сайжруулалт юм" гэж Вакка хэлэв. "Мөн энэ бол зөвхөн эхлэл. Бидний төслийн зорилго бол гидравлик удирдлагын ерөнхий системийн үр ашгийг хоёр дахин нэмэгдүүлэх явдал юм. Ирээдүйд бид хөдөө аж ахуйн тээврийн хэрэгсэлд хэзээ ч оролдож байгаагүй хяналтын логикийн даралтыг хянах аргыг бий болгохоор төлөвлөж байна."
"Бидний шийдэл үр дүнтэй болохыг нотолсон өгөгдлийг хараад би маш их баяртай байсан" гэж Гуо хэлэв. “Би хотод өссөн болохоор ийм ферм дээр гарсан нь миний хувьд үнэхээр сэтгэл хөдөлгөм туршлага юм. Миний мэргэжил бол хяналтын систем учраас лабораторид бидний онолыг бодит ертөнцөд туршиж үзэх нь үнэхээр сонирхолтой байсан. Шингэний эрчим хүч бол сайн хөгжсөн салбар боловч бүх зүйлийг илүү сайжруулахын тулд шинэ систем, шинэ архитектурыг санал болгох маш их боломж байсаар байна."
Стумп хэлэхдээ “Би докторын зэрэг хамгаалахын тулд фермийн талбайгаар трактор жолоодоно гэж төсөөлж ч байгаагүй. Би сансарт явах төлөвлөгөөтэй байсан. Гэхдээ эдгээр тракторын гидравлик нь онгоц эсвэл пуужин шиг нарийн төвөгтэй байдаг. Шингэний эрчим хүчний гүнд шумбах нь миний ирээдүйн инженерчлэлд асар их нөлөө үзүүлсэн."
Тиан хэлэхдээ, "Энэ бол миний Пурдьюд өнгөрүүлсэн үеийн онцлох үйл явдал. Би эдгээр загваруудад маш их цаг зарцуулсан бөгөөд үр дүн нь сайжирч байгааг харах нь миний хувьд үнэхээр аз жаргалтай мөч байсан."
Вакка хэлэхдээ, "Манай оюутнуудын шаргуу хөдөлмөрийг харж, лабораториос талбайд гарах санааг гэрчлэх нь бидний ажлын хамгийн сайхан хэсэг юм."
- Жаред Пайк, Пурдюгийн их сургууль