Efficiency experimental evaluation of a hydro-mechanical hybrid CVT transmission for agricultural tractors: gearbox fluid influence

One area where sustainability is progressing, particularly in the agricultural machinery manufacturing industry, is the employment of biodegradable fluids for lubricating the mechanical components of internal combustion engines and transmissions. The criteria for choosing biodegradable oils over conventional ones must be accurately evaluated to ensure, beside fluid sustainability, dynamic performance, and overall efficiency of the systems under comparable working conditions. In this thesis, a benchmark of a hybrid hydrostatic-mechanical CVT transmission of an Antonio Carraro agricultural tractor will be performed considering two different transmission oils, namely a traditional oil and a biodgradable one. The aim of the benchmark is to evaluate the effective performance of the biodegradable oil with respect to the traditional one with the aim to understand the feasibility of its employment as part of the company's production supply. The employed test methodologies consist in a test bench for the evaluation of the overall efficiency of the transmission. In particular, the test bench comprises the complete transmission and evaluates its efficiency by computing power in, power out and power lost. Similar performances are expected for the two oils. The obtained results showed the capability of the test setup of measuring the desired quantities. Also, the subsequent post-processing showed that the two types of oil, for the considered transmission, have basically the same performances in terms of efficiency, components’ lubrication, and cooling. The test demonstrates that, from a mechanical performances point of view the sustainable solution is equivalent to the considered conventional oil.

Un'area in cui la sostenibilità sta facendo progressi, in particolare nell'industria manifatturiera di macchine agricole, è l'impiego di fluidi biodegradabili per la lubrificazione dei componenti meccanici dei motori a combustione interna e delle trasmissioni. I criteri di scelta degli oli biodegradabili rispetto a quelli convenzionali devono essere accuratamente valutati per garantire, oltre alla sostenibilità dei fluidi, le prestazioni dinamiche e l'efficienza complessiva dei sistemi in condizioni di lavoro comparabili. In questa tesi, verrà eseguito un test di una trasmissione CVT ibrida idrostatica meccanica di un trattore agricolo Antonio Carraro considerando due diversi oli per trasmissione, uno tradizionale e uno biodegradabile. Lo scopo del test è quello di valutare le effettive prestazioni dell'olio biodegradabile rispetto a quello tradizionale, al fine di comprendere la fattibilità del suo impiego nell'ambito dell'offerta produttiva dell'azienda. Le metodologie di prova impiegate consistono in un banco di prova per la valutazione dell'efficienza complessiva della trasmissione. In particolare, il banco di prova comprende la trasmissione completa e ne valuta l'efficienza calcolando la potenza in entrata, la potenza in uscita e la potenza persa. Ci si aspettano prestazioni simili per i due oli. I risultati ottenuti hanno dimostrato la capacità dell'impianto di misurare le quantità desiderate. Inoltre, la successiva post-elaborazione ha mostrato che i due tipi di olio, per la trasmissione considerata, hanno sostanzialmente le stesse prestazioni in termini di efficienza, lubrificazione dei componenti e raffreddamento. Il test dimostra che, dal punto di vista delle prestazioni meccaniche, la soluzione sostenibile è equivalente all'olio convenzionale considerato.