Riassunto analitico
Lo sviluppo tecnologico, negli ultimi anni, ha portato enormi vantaggi in tutti i settori industriali, incluso il mondo dell’agricoltura. Tuttavia, l’aumento sempre più consistente del costo dei carburanti e le sempre più stringenti normative in materia d’inquinamento hanno reso necessario lo sviluppo di sistemi che siano non solo efficaci, ma anche efficienti dal punto di vista energetico.
Nelle macchine agricole la maggior parte dell’energia prodotta dal motore viene utilizzata per fornire potenza ad una serie di organi utilizzatori. Durante i test effettuati in sala prova gran parte di questa energia viene dissipata. Si è dunque pensato di ridurre tale dispersione attraverso un sistema che permetta di recuperare la potenza durante una prova effettuata per validare il cambio della trasmissione del trattore.
Il presente lavoro di tesi, svolto in collaborazione con l’azienda CNH Industrial S.p.a., affronta la progettazione di un banco prova sperimentale a ricircolo di potenza utilizzato per eseguire determinati test sulle trasmissioni delle trattrici agricole.
L’obiettivo primario del progetto è l’ottenimento di un’azione rigenerativa capace di reintrodurre all’interno del circuito la potenza dissipata, così da ottenere una netta riduzione del consumo di carburante ed un calo dei costi relativi all’utilizzo del combustibile.
Il banco prova progettato si compone essenzialmente di due gruppi: oltre agli organi puramente meccanici, quali un rotismo ordinario ed un cambio di una mietitrebbia, è presente un gruppo idrostatico costituito da una pompa a cilindrata variabile e due motori a cilindrata variabile, entrambi a pistoni assiali.
Nella parte iniziale del presente studio viene presentato il quadro generale riguardante la trattrice agricola e vengono fornite le conoscenze di base riguardo alla sua struttura, al funzionamento degli organi che la compongono e alle differenti tipologie di trasmissione che la contraddistinguono.
Nel capitolo 2 si descrivono brevemente i circuiti oleodinamici, soffermandosi principalmente sulla trasmissione idrostatica, con particolare attenzione rivolta alle relazioni funzionali che la caratterizzano e alle possibili tipologie costruttive che è possibile adottare.
Nel capitolo 3 viene descritto in maniera generica il banco prova attualmente presente all’interno delle sale prove e successivamente viene illustrata l’architettura meccanica ed idraulica del nuovo banco sperimentale. Una volta individuata la struttura del banco, è stato possibile procedere con il dimensionamento dei componenti idraulici, realizzato in funzione dei dati acquisiti dai test effettuati su un trattore CCM HD della New Holland. I singoli elementi sono stati poi opportunamente scelti dal catalogo di Sauer – Danfoss e Bosch Rexroth Oil Control.
Nel capitolo 4 viene illustrato l’utilizzo del software LMS Imagine.Lab AMESim per la modellizzazione e la simulazione del circuito del banco prova. Gli elementi del sistema sono stati combinati in uno schema a blocchi tramite le librerie a disposizione. In seguito sono stati impostati per ogni componente i parametri caratteristici ed è stata lanciata una simulazione. Al termine di questa è stato possibile confrontare i risultati ottenuti con quelli precedentemente ricavati attraverso un foglio di calcolo realizzato su Microsoft Excel. Infine sono state scelte due precise condizioni del ciclo di prova per effettuare delle verifiche sperimentali di conferma e convalidare i dati acquisiti.
Nel capitolo 5 vengono illustrati i risultati ottenuti in termini di riduzione dei consumi e dei costi di carburante, nonché i possibili sviluppi futuri per l’ottimizzazione dei parametri progettuali e il miglioramento delle prestazioni del banco prova.
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