Center pivot disc mower-conditioner stability analysis : modeling, validation, and sensitivity analysis

In a hay production cycle, the center pivot disc mower conditioner (CPDMC) increases the harvesting productivity by combining three processes in one and allowing operations in complex terrains. Depending on the machine size, weight, and center of gravity distribution, the harvest operation in terrains with slopes, obstacles, or slippery ground, can lead to a tractor rollover risking the security of the operator. This thesis work analyses the stability of the New Holland Discbine 316 center pivot disc mower conditioner while performing a downhill turn maneuver with the emergency brake action. Experimental tests were performed at CNH industrial research center and correlated with a virtual representation of tractor and CPDMC using multibody dynamic models. With the virtual models correlated, a design sensitivity analysis was performed in the main components of the mower-conditioner with a particular focus on the stability of the system due to the roll moment. The usage of the multibody approach with design of experiments has demonstrated to be a good methodology to validate designs of center pivot disc mower conditioners. Modification suggestions to the current design were proposed analyzing the system stability also considering the implementation changes effort and related cost.

In un ciclo di produzione di fieno, la falciacondizionatrice trainata da timone centrale aumenta la produttività della raccolta combinando tre processi in uno e consentendo operazioni su terreni complessi. A seconda della dimensione della macchina, del peso e della distribuzione del baricentro, l'operazione di raccolta su terreni con pendenze, ostacoli o suolo scivoloso può causare il ribaltamento del trattore, mettendo a rischio la sicurezza dell'operatore. Questo lavoro di tesi analizza la stabilità della falciacondizionatrice a disco trainata centralmente nominata New Holland Discbine 316 durante l'esecuzione di una manovra di sterzo in discesa con azionamento del freno di emergenza. Sono stati eseguiti test sperimentali presso il centro di ricerca CNH industrial che hanno permesso di correlare una rappresentazione virtuale del trattore e della falciacondizionatrice tramite modelli dinamici multicorpo. Con i modelli virtuali correlati, è stata eseguita un'analisi di sensitività progettuale dei componenti principali della falciatrice con particolare attenzione alla stabilità del sistema dovuta al momento di rollio. L'uso dell'approccio multicorpo utilizzando la progettazione di esperimenti si è dimostrato una buona metodologia per convalidare il design di falciacondizionatrici a disco trainate centralmente. Sono stati proposti suggerimenti di modifica all'attuale progetto analizzando la stabilità del sistema considerando anche lo sforzo per implementare le modifiche e il relativo costo.