Concept design of a cabin suspension for farm tractor application : modeling and optimization

Ride quality or drive comfort is one of the main concerns of tractor design. Since driver allocates much time for working on farm fields and they are almost in their tractor cabins, this area should be as comfortable as possible. Thus suspension systems are introduced. The suspension system in modern day tractors consists of a primary and a secondary suspension. The primary suspension is located between the axles and the chassis. The secondary suspension system includes the suspension of the cabin and possibly the driver seat suspension. The secondary suspension system can provide the driver with a comfortable ride, without the requirement of a soft axle suspension and consequent problems with vehicle handling, stability and static deflection. This research demonstrates a comparative analysis between different cab suspension systems. All these systems are passive and belong to the 4-point suspension system. For comparing these concepts, it is more reliable to compare optimized solutions. Consequently optimization is performed for each concept and the best suspension system is suggested. This thesis illustrates that with the help of optimized parameters of suspension system, the performance indexes such as discomfort and working space will dramatically improve by forty percent.

La qualità e il comfort di guida sono alcune delle preoccupazioni principali nella progettazione dei trattori. Dal momento che il conducente impiega molto tempo per la lavorazione dei terreni agricoli e questo tempo è quasi del tutto passato all’interno delle cabine, questa zona dovrebbe essere più confortevole possibile. Per questo motivo poniamo l’attenzione sui sistemi di sospensione. Il sistema di sospensione nei trattori moderni è costituito da una sospensione primaria e una secondaria. La sospensione primaria è situata tra gli assi e il telaio. Il sistema di sospensione secondario invece comprende la sospensione della cabina ed eventualmente il sedile del guidatore. Il sistema di sospensione secondario può fornire al conducente una guida confortevole, senza la necessità di una ulteriore sospensione e conseguenti problemi di gestione del veicolo, di stabilità e deflessione statica. Questa ricerca dimostra un'analisi comparativa tra i diversi sistemi di sospensione della cabina. Tutti questi sistemi sono passivi e appartengono ai sistemi di sospensione a 4 punti. Lo scopo di questo lavoro è confrontare vari tipi di sistemi per stabilire il più affidabile. Viene eseguita per ognuno di essi un’ottimizzazione e viene scelto di conseguenza il sistema migliore di sospensione. Questa tesi illustra che, con l'aiuto di parametri ottimizzati per i sistemi di sospensione, gli indici di prestazione come mancanza di comfort e spazio di lavoro della sospensione migliorano notevolmente fino al quaranta per cento.