ఆధునిక వ్యవసాయ ట్రాక్టర్లు చాలా అత్యాధునిక సాంకేతికతను కలిగి ఉంటాయి, అవి తాజా అంతరిక్ష నౌకకు కూడా పోటీగా ఉన్నాయి. కానీ వెనుక భాగం ఇప్పటికీ పాత పాఠశాల, ఎక్కువగా శిలాజ ఇంధనాలపై ఆధారపడి ఉంది. కాబట్టి ట్రాక్టర్ సామర్థ్యంలో ఏదైనా ఆప్టిమైజేషన్ పర్యావరణానికి భారీ విజయం.
దీన్ని దృష్టిలో ఉంచుకుని, ట్రాక్టర్లు మరియు పనిముట్లను అనుసంధానించే హైడ్రాలిక్ సిస్టమ్లను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి పర్డ్యూ యూనివర్సిటీ పరిశోధకులు $3.2 మిలియన్ల డిపార్ట్మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ ప్రాజెక్ట్ను చేపట్టారు.
"ద్రవ శక్తి ప్రతిచోటా ఉంది," అన్నారు ఆండ్రియా వాక్కా, పర్డ్యూ యొక్క మహా ఫ్లూయిడ్ పవర్ ఫ్యాకల్టీ చైర్, ప్రొఫెసర్ మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ మరియు వ్యవసాయ మరియు జీవ ఇంజనీరింగ్, మరియు డైరెక్టర్ మహా ద్రవ శక్తి పరిశోధన కేంద్రం, దేశంలోనే అతిపెద్ద అకడమిక్ హైడ్రాలిక్స్ ల్యాబ్. “ఇది విమానాలలో, కార్లలో మరియు అన్ని రకాల భారీ పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది. ట్రాక్టర్ అనేది స్టీరింగ్ మరియు ప్రొపల్షన్ నుండి దాని వెనుకకు లాగే పనిముట్లకు శక్తినివ్వడం వరకు ద్రవ శక్తిని ఉపయోగించే వాహనానికి ఒక ఉదాహరణ.
కానీ పనిముట్లను శక్తివంతం చేయడం ఒక సమస్యగా నిరూపించబడింది. ప్లాంటర్లు, సీడర్లు మరియు బైలర్లు వంటి కొన్ని ఉపకరణాల హైడ్రాలిక్ సిస్టమ్లకు కనెక్ట్ చేసినప్పుడు ట్రాక్టర్ యొక్క హైడ్రాలిక్ నియంత్రణ వ్యవస్థ కేవలం 20% సామర్థ్యాన్ని మాత్రమే చూపుతుంది.
"నియంత్రణలలో ఒక వైరుధ్యం ఉంది, ఇక్కడ రెండు వ్యవస్థలు దాదాపు ఒకదానితో ఒకటి పోరాడుతున్నాయి" అని పిహెచ్డి పాట్రిక్ స్టంప్ అన్నారు. మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ విద్యార్థి. "ఫలితంగా, ఇది ప్లాంటర్కు కనెక్ట్ చేయబడినప్పుడు, ట్రాక్టర్ ఎల్లప్పుడూ అధిక శక్తితో నడపవలసి ఉంటుంది, ఇది ఇంధనాన్ని వృధా చేస్తుంది మరియు ఉద్గారాలను పెంచుతుంది."
ఈ అధ్యయనంలో, US డిపార్ట్మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ ద్వారా నిధులు సమకూర్చబడ్డాయి ఆఫీస్ ఆఫ్ ఎనర్జీ ఎఫిషియెన్సీ అండ్ రెన్యూవబుల్ ఎనర్జీ, Vacca బృందం ట్రాక్టర్ మరియు ప్లాంటర్ యొక్క నిర్దిష్ట కాంబోపై దృష్టి సారించింది, రెండూ అందించినవి కేస్ న్యూ హాలండ్ ఇండస్ట్రియల్, అందించిన హైడ్రాలిక్ సిస్టమ్లతో బాష్ రెక్స్రోత్. వీడియో చూడండి.
ప్లాంటర్ 40 అడుగుల వెడల్పు, 16 నాటడం వరుసలతో ఉంటుంది.
"ప్రతి వరుసలో విత్తనాన్ని నాటడానికి అనేక యంత్రాలు కలిసి పనిచేస్తాయి" అని పిహెచ్డి జియోఫాన్ గువో చెప్పారు. మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ విద్యార్థి. "ఇప్పటికే ఉన్న వృక్షాలను తొలగించడానికి ముందు క్లీనింగ్ వీల్ ఉంది. ఒక కట్టింగ్ డిస్క్ భూమిలో ఒక చిన్న గుంటను కట్ చేస్తుంది, ఒక మోటారు వాస్తవానికి విత్తనాలను భూమిలోకి నడిపిస్తుంది, ఒక తుషార యంత్రం నీరు మరియు ఎరువులను రంధ్రంలోకి తినిపిస్తుంది మరియు ఆ తర్వాత ఒక తుది డిస్క్ రంధ్రంను కప్పివేస్తుంది. ఈ నాటడం వరుసలలో 16 ఉన్నాయి, విత్తనాలను విజయవంతంగా నాటడానికి నిర్దిష్ట మొత్తంలో ఒత్తిడి అవసరం. మరియు అవన్నీ ఒకే హైడ్రాలిక్ సిస్టమ్ ద్వారా శక్తిని పొందుతాయి.
ట్రాక్టర్-ప్లాంటర్ కాంబోను ఆప్టిమైజ్ చేయడంలో సమస్యను పరిష్కరించడానికి, Vacca బృందం మూడు-దశల విధానాన్ని ఎంచుకుంది. మొదట, పరిశోధకులు హైడ్రాలిక్ సిస్టమ్ను వర్గీకరించడం మరియు కంప్యూటర్లో అనుకరణ నమూనాను రూపొందించడం అవసరం.
"ఈ ట్రాక్టర్లు ఖరీదైనవి మరియు సంక్లిష్టమైన యంత్రాలు" అని పిహెచ్డి జిన్ టియాన్ అన్నారు. నాలుగు సంవత్సరాల వ్యవధిలో మోడల్లను అభివృద్ధి చేసిన విద్యార్థి. “కాబట్టి మేము వ్యక్తిగత భాగాలను మోడలింగ్ చేయడం ద్వారా ప్రారంభించాము మరియు వాటిని ఇక్కడ ల్యాబ్లో స్థిర స్థితిలో పరీక్షించాము. అవి ఖచ్చితమైనవి అయినప్పుడు, మేము కాంపోనెంట్ మోడల్లను సిస్టమ్గా మిళితం చేస్తాము - మరియు సిస్టమ్ను పరీక్షిస్తాము - కాబట్టి మేము మొత్తం మోడల్ చెల్లుబాటులో ఉందని ధృవీకరించవచ్చు. మోడల్ చాలా పెద్దది మరియు సంక్లిష్టమైనది, నా బృందం దీనిని 'ది మాన్స్టర్!'
వారు తమ నమూనాను ధృవీకరించిన తర్వాత, పరిశోధకులు రెండవ దశకు వెళ్లారు: వారు పరీక్షించగల పరిష్కారాలను అభివృద్ధి చేయడం.
"వేర్వేరు నాటడం పరిస్థితులకు వివిధ రకాల ఒత్తిడి మరియు ప్రవాహం రేటు అవసరం" అని టియాన్ చెప్పారు. "మోడల్ శక్తి మరియు సామర్థ్యంలో మంచి మెరుగుదలలను చూపిస్తే, వాస్తవ-ప్రపంచ పరిస్థితులలో మేము ఈ మార్పులను అమలు చేయడం ప్రారంభించవచ్చు."
మూడవ దశ - వాస్తవ-ప్రపంచ పరీక్షలు - బృందం అనేక సెన్సార్లతో ట్రాక్టర్-ప్లాంటర్ కాంబోను తయారు చేసింది.
"ట్రాక్టర్ ఎంత శక్తిని వినియోగిస్తోంది, హైడ్రాలిక్ పంపులు ఏమి చేస్తున్నాయో మరియు ప్లాంటర్ అంతటా ఒత్తిడి మరియు ప్రవాహ రేట్లు ఏమిటో మనం తెలుసుకోవాలి" అని మొదటి సంవత్సరం Ph.D జేక్ లెంగాచెర్ అన్నారు. విద్యార్థి. "ఆ వైరింగ్ అంతా మేము క్యాబ్లో ఇన్స్టాల్ చేసిన కొత్త డేటా సేకరణ పెట్టెలోకి దారి తీస్తుంది, కాబట్టి మేము నాటడం చక్రంలో ఏమి జరుగుతుందో పూర్తి చిత్రాన్ని కలిగి ఉన్నాము."
జట్టుకు కృతజ్ఞతగా, పర్డ్యూలో పెద్ద ట్రాక్టర్లు తిరిగేందుకు చాలా స్థలాలు ఉన్నాయి. ది వ్యవసాయ కళాశాల వాక్కా బృందానికి పావు మైలు భూమిని కేటాయించారు యానిమల్ సైన్సెస్ రీసెర్చ్ అండ్ ఎడ్యుకేషన్ సెంటర్ వెస్ట్ లఫాయెట్లో.
"మేము పర్డ్యూలో చాలా అదృష్టవంతులం," వాక్కా చెప్పారు. “మాకు మహా వద్ద చాలా ల్యాబ్ స్థలం ఉంది, ఇక్కడ మేము ఈ పెద్ద యంత్రాలను నియంత్రిత పరిస్థితుల్లో పరీక్షించవచ్చు; మరియు వ్యవసాయంలో కూడా చాలా వ్యవసాయ ప్లాట్లు ఉన్నాయి, ఇక్కడ మేము క్షేత్ర పరిశోధన చేయవచ్చు.
మరియు జట్టు సభ్యులెవరూ ఫీల్డ్లో ఇంత పెద్ద ట్రాక్టర్ను ఆపరేట్ చేయనందున, కేస్ న్యూ హాలండ్ వారికి ఎలా డ్రైవింగ్ చేయాలో నేర్పడానికి శిక్షణను అందించింది.
"25,000 హార్స్పవర్తో 435-పౌండ్ల ట్రాక్టర్ యొక్క పూర్తి శక్తి, 10,000-పౌండ్ల ప్లాంటర్ను లాగడం - ఇది అద్భుతమైనది," స్టంప్ చెప్పారు. "కానీ క్యాబ్లో చాలా ఎక్కువ జరుగుతోంది, ముఖ్యంగా ప్లాంటర్ను ఆపరేట్ చేయడానికి. ఇది ఖచ్చితంగా ఇద్దరు వ్యక్తుల పని, కాబట్టి సాధారణంగా జేక్ ల్యాప్టాప్లోని డేటాను పర్యవేక్షించే క్యాబ్లో కూడా ఉంటాడు.
బృందం 2021 వసంతకాలంలో అనేక పరుగులను నిర్వహించింది, అక్కడ వారు ముందుగా నిర్ణయించిన వివిధ ఇంజిన్ వేగం మరియు నాటడం రేట్లలో మొక్కజొన్న విత్తనాలను నాటారు. డేటా ద్వారా కలపడం, వారి కొత్త హైడ్రాలిక్ నియంత్రణ వ్యవస్థలు మొత్తం 25% సామర్థ్యాన్ని పెంచాయని వారు కనుగొన్నారు.
"ఒక సాధారణ ట్రాక్టర్ వినియోగించే ఇంధనం మొత్తాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, అది భారీ మెరుగుదల" అని వక్కా చెప్పారు. "మరియు ఇది ప్రారంభం మాత్రమే. మా ప్రాజెక్ట్ లక్ష్యం మొత్తం హైడ్రాలిక్ నియంత్రణ వ్యవస్థ యొక్క సామర్థ్యాన్ని రెట్టింపు చేయడం. భవిష్యత్తులో, వ్యవసాయ వాహనాల్లో ఎప్పుడూ ప్రయత్నించని నియంత్రణ తర్కం కోసం ఒత్తిడి నియంత్రణ విధానాన్ని ఏర్పాటు చేయాలని మేము ప్లాన్ చేస్తున్నాము.
"మా పరిష్కారం పని చేస్తుందని నిరూపించిన డేటాను నేను చూసినప్పుడు, నేను చాలా సంతోషంగా ఉన్నాను" అని గువో చెప్పారు. “నేను నగరంలో పెరిగాను, కాబట్టి ఇలాంటి పొలంలో ఉండటం నాకు చాలా ఉత్తేజకరమైన అనుభవం. నా ప్రత్యేకత నియంత్రణ వ్యవస్థలు, కాబట్టి ల్యాబ్లోని మా సిద్ధాంతాలను వాస్తవ ప్రపంచంలో పరీక్షించడాన్ని చూడటం చాలా ఆసక్తికరంగా ఉంది. ద్రవ శక్తి బాగా స్థిరపడిన క్షేత్రం, అయితే విషయాలను మరింత మెరుగ్గా చేయడానికి కొత్త వ్యవస్థలు మరియు కొత్త నిర్మాణాలను ప్రతిపాదించడానికి ఇంకా చాలా సామర్థ్యం ఉంది.
స్టంప్ ఇలా అన్నాడు, “నేను నా Ph.D కోసం వ్యవసాయ క్షేత్రం గుండా ట్రాక్టర్ నడుపుతానని నేను ఎప్పుడూ ఊహించలేదు. నేను ఏరోస్పేస్లోకి వెళ్లాలని అనుకున్నాను. కానీ ఈ ట్రాక్టర్లలోని హైడ్రాలిక్స్ ప్రతి బిట్ విమానం లేదా రాకెట్ వలె సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది. ఇంజినీరింగ్లో నా భవిష్యత్తుకు ఫ్లూయిడ్ పవర్లో లోతుగా డైవింగ్ చాలా వర్తిస్తుంది.
టియాన్ ఇలా అన్నాడు, “ఇది ఖచ్చితంగా పర్డ్యూలో నా సమయం యొక్క ముఖ్యాంశం. నేను ఈ మోడళ్లలో చాలా సమయాన్ని వెచ్చించాను మరియు ఫలితాల్లో మెరుగుదల చూడడం నిజంగా నాకు సంతోషకరమైన క్షణం.
వాక్కా ఇలా అన్నాడు, "మా విద్యార్థుల శ్రమను చూడటం - మరియు ల్యాబ్ నుండి ఫీల్డ్కి ఒక ఆలోచన రావడానికి సాక్ష్యమివ్వడం - ఇది నిజంగా మా ఉద్యోగంలో అత్యుత్తమ భాగం."
- జారెడ్ పైక్, పర్డ్యూ విశ్వవిద్యాలయం