Study and comparison between hydraulic and electric drivetrain systems of self propelled agricultural machinery

Abstract

O aumento da população global e as demandas associadas à segurança alimentar têm destacado a urgência de garantir práticas agrícolas sustentáveis. Diante da necessidade de produzir mais com menos recursos, minimizando o impacto ambiental, a eletrificação de equipamentos agrícolas surge como uma promissora via para a inovação. Entre os tópicos em destaque, a eletrificação se apresenta como uma solução para mitigar as emissões de gases de efeito estufa e promover uma prática agrícola mais sustentável. Esta tese foca na eletrificação do Trem de Força hidráulico, visando avaliar sua eficiência e propor novos conceitos, contribuindo para a sustentabilidade nos setores agrícola e de construção. Reconhecendo a preocupante aceleração das temperaturas globais e suas consequências nos padrões climáticos, a necessidade de sustentabilidade no contexto da eletrificação de equipamentos torna-se ainda mais evidente. Este estudo é guiado por um conjunto específico de objetivos, incluindo a avaliação da eficiência do Trem de Força atual, a proposta e simulação de novos conceitos de Trem de Força, e a comparação dos sistemas existentes e propostos. Metodologicamente, a pesquisa utiliza o MATLAB para criar e simular modelos dos Trens de Força atual e proposto, facilitando uma avaliação abrangente de sua eficiência e desempenho. Uma análise de troca de projeto e operacional proporciona insights sobre as potenciais implicações da implementação de um Trem de Força elétrico. Ao abordar esses objetivos, esta pesquisa busca fornecer insights valiosos sobre o desempenho e implicações de um Trem de Força elétrico, posicionando-se para avançar a sustentabilidade e inovação em equipamentos agrícolas pesados.

The increasing global population and associated demands for food security have underscored the urgency of ensuring sustainable agricultural practices. Given the imperative to produce more with fewer resources while minimizing environmental impact, the electrification of agricultural equipment has emerged as a promising avenue for innovation. Among the trending topics, electrification has emerged as a solution to mitigate greenhouse gas emissions and promote a more sustainable agricultural practice. This thesis centers on the electrification of the hydraulic DriveTrain, aiming to assess its efficiency and propose new concepts, ultimately contributing to sustainability in the agriculture and construction sectors. Recognizing the concerning acceleration of global temperatures and its far-reaching consequences on weather patterns, the requirement of sustainability within the context of equipment electrification becomes even more apparent. This study is guided by a set of specific objectives, including the evaluation of the current DriveTrain's efficiency, the proposal and simulation of new DriveTrain concepts, and the comparison of the existing and proposed systems. Methodologically, the research employs MATLAB to create and simulate models of the current and proposed DriveTrains, facilitating a comprehensive assessment of their efficiency and performance. A design exchange and operational analysis further provides insight into the potential implications of implementing an electrical DriveTrain. By addressing these objectives, this research endeavors to provide valuable insights into the performance and implications of an electrical DriveTrain, positioned to advance sustainability and innovation in heavy duty agricultural equipment.