RICERCA ITALIANA     

Soluzioni innovative per la riduzione del consumo energetico di circuiti idraulici per trattrici agricole

Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

Abstract

Il programma di ricerca è dedicato allo sviluppo concettuale e progettuale dei principali sistemi idraulici presenti a bordo di trattrici agricole di media potenza (90-150 kW), nell'intento di determinarne un incremento dell'efficienza complessiva attraverso la riduzione della potenza da essi dissipata e l'ottimizzazione del loro rendimento totale di conversione dell'energia.
I circuiti idraulici oggetto dell'attività di ricerca risultano essere quelli che fanno parte del sistema di locomozione (powertrain) e che costituiscono il sistema di attuazione delle attrezzature portate o trainate (actuation e remote).
Il Programma di Ricerca è articolato in modo che le cinque Unità di Ricerca coinvolte propongano modifiche concettuali e progettuali che possano essere tra loro integrate a determinare un incremento complessivo delle prestazioni funzionali della trattrice stessa. L'ottimizzazione energetica del circuito di azionamento e controllo dei sistemi di trasmissione è suddiviso in due temi progettuali. Il primo, indicato come "power split transmission", è incentrato sullo sviluppo concettuale e progettuale di una trasmissione mista formata dal parallelo di una trasmissione idrostatica ed una trasmissione meccanica a rotismo epicicloidale. Il secondo, indicato come "full power shift transmission", riguarda lo sviluppo progettuale e l'ottimizzazione del controllo di trasmissioni meccaniche a comando idraulico, a >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Massimo Borghi Università degli Studi di MODENA e REGGIO EMILIA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il programma di ricerca proposto si pone l'obiettivo di investigare possibili strade per ottenere un incremento delle prestazioni energetiche dei sistemi idraulici presenti a bordo delle trattrici agricole di media potenza (90-150 kW) e, in accordo con le linee guida progettuali tracciate nel report "Off-Highway Vehicle Technology Roadmap - U.S. Department of Energy" [www.trucks.doe.gov] che condizioneranno lo sviluppo tecnico del settore per tutto il prossimo decennio, vuole perseguire l'incremento delle prestazioni e la riduzione dei consumi mediante l'incremento generalizzato dell'efficienza dei suoi principali componenti di potenza.
Le trattrici agricole (e le macchine operatrici in genere) di taglia media, come quelle considerate nel presente progetto di ricerca, risultano di largo impiego in tutto il mercato mondiale. In particolare, la tematica proposta è di rilevante interesse nazionale, da un lato perché alcuni dei produttori maggiormente qualificati nel settore delle trattrici agricole e movimento terra operano in Italia, dall'altro perché buona parte della componentistica in esse utilizzata è di fabbricazione italiana. Lo standard qualitativo raggiunto dal comparto industriale nazionale nel settore risulta particolarmente elevato, in una continua evoluzione tecnica e tecnologica che ha portato la produzione italiana di componenti oleodinamici ad una incidenza di oltre il 13% del mercato mondiale (quarto produttore >>>

Risultati parziali attesi

I risultati che è lecito attendersi dal progetto sono molteplici, e devono essere valutati alla luce del ruolo sostanzialmente complementare che tutte le U.R. svolgono durante tutta la durata del progetto. Se dal punto di vista dei contributi individuali delle unità di ricerca è lecito attendersi, nel corso della realizzazione del progetto, una serie non trascurabile di risultati parziali indipendenti, è dall’integrazione finale che si attende debba scaturire il contributo più significativo nel settore.
Infatti le attuali caratteristiche in materia di simulazione dinamica non lineare dei sistemi di trasmissione fluida sono connotate da un forte accento ai problemi di tipo controllistico e di dettaglio, ma raramente vengono affrontati in maniera sistematica i problemi legati alle interazioni dei differenti sottosistemi a livello di veicolo, tenendo anche conto delle caratteristiche peculiari del ciclo di lavoro e della dinamica della macchina operatrice. L’interazione con le caratteristiche del motore primo a monte della catena di trasferimento energetico e con la lavorazione finale al capo opposto, sono raramente state considerate in un ambiente di simulazione integrato, a maggior ragione quando queste si propongono di integrare i risultati di processi di ottimizzazione parziale come nel caso in esame. Dunque il principale risultato sarà in termini metodologici come approccio alla valutazione globale dell’efficienza in senso lato dell’impiego della macchina, ed in >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Il notevole impulso imposto dallo sviluppo tecnologico che ha interessato, in questi ultimi decenni, tutti i settori industriali ha consentito una rapida e profonda evoluzione, nonché un incremento delle prestazioni, delle applicazioni idrauliche per macchine mobili. Il parallelo incremento della soglia di attenzione verso le problematiche di impatto ambientale, connesse alla gestione ed al controllo degli inquinanti derivanti dall'uso di motori endotermici alternativi quali motori primi, ed il contemporaneo incremento dei costi di approvvigionamento dei carburanti, ha da tempo reso necessario lo studio e lo sviluppo di sistemi di movimentazione e di attuazione dei veicoli agricoli che fossero efficaci dal un punto di vista della fase operativa del macchinario, ma anche efficienti dal punto di vista energetico. In questo ambito devono essere inserite le limitazioni introdotte dalle normative in materia di emissioni inquinanti allo scarico dei motori termici, ed in particolare dalla "EPA-TIER IV" che impone una revisione critica dei circuiti idraulici presenti su questo tipo di macchine, in modo da individuare soluzioni finalizzate al risparmio energetico (si veda il citato report "Off-Highway Vehicle Technology Roadmap - U.S. Department of Energy" [www.trucks.doe.gov]). Alla ricerca dell'ottimizzazione delle prestazioni operative proprie di un veicolo industriale, ed in particolare della trasmissione e modulazione della potenza idraulica >>>