• cabina
• misure
• performance
• sospensioni
• trattore

Il presente lavoro di tesi è stato svolto all'interno dell'azienda CNH Industrial nella sede di S. Matteo (MO) con l'obbiettivo di effettuare un'analisi sperimentale su veicolo per determinare le "performance" in termini di comfort del sistema sospensivo della cabina di un trattore di media-alta potenza. Nella prima parte di questa caratterizzazione sperimentale sono stati utilizzati procedure standard di prova in termini di sollecitazioni e configurazioni di carico. In preparazione alle prove è stato necessario strumentare il veicolo con accelerometri monoassiali ed una tavola inerziale (ovvero 3 accelerometri e 3 giroscopi), al fine di misurare le accelerazioni di telaio, cabina e sedile. I segnali, acquisiti mediante conversione analogico-digitale ed il software CANalyzer 8.0, sono stati opportunamente post-processati con un algoritmo scritto in linguaggio Matlab; in particolare sono stati calcolati i valori di "RMS" (Root Mean Square) relativi alle accelerazioni nelle 3 direzioni dello spazio e gli "RMS" relativi a beccheggio, rollio ed imbardata. In parallelo è stata condotta una ricerca bibliografica approfondita di altre procedure certificate, mirate all'analisi di un sistema di sospensione cabina: a tal proposito è stata utilizzata la normativa ISO 2631-5, la quale permette di determinare, mediante specifici fattori numerici, l'effetto negativo delle vibrazioni sul comfort dell'operatore. Per effettuare questo studio è stato necessario post-processare le accelerazioni del sedile mediante lo strumento di calcolo Matlab-Simulink, al fine di calcolare la risposta della spina dorsale nelle 3 direzioni. I picchi di accelerazione trasferiti alla colonna vertebrale dell'operatore hanno permesso di calcolare i fattori numerici precedentemente nominati. Le misure sperimentali raccolte sono state oggetto di una approfondita analisi critica, al fine di valutare le performance del sistema di sospensione cabina, che ha messo in luce la necessità di approfondire alcuni aspetti mediante l'esecuzione di ulteriori test sperimentali con differente posizionamento dei sensori sul trattore oggetto di studio.

Nella seconda parte della tesi viene effettuata una modellazione del sistema di sospensione cabina: l'obbiettivo di tale modellazione è avere uno strumento che permetta di simulare sistemi nuovi o migliorati rispetto a quelli già esistenti, al fine di valutare i benefici di nuove soluzioni architetturali e/o di logiche di controllo prima di testarli in maniera prototipale su veicolo. In particolare questa analisi è stata condotta semplificando il sistema ad un modello bicicletta bidimensionale sfruttando la libreria "planar mechanical" del software di simulazione LMS AMESim. I dati raccolti durante le prove sul trattore sono stati utilizzati per validare il modello mediante confronto numerico-sperimentale, mettendo in luce i limiti della modellazione scelta.

The following work has been done in CNH Industrial at S. Matteo (MO) with the aim of conducting an experimental analysis on vehicle to determinate the comfort performance of a medium-high power tractor cabin suspension system. In the first part of this experimental characterization, standard test procedures in terms of solicitations and load distributions have been performed. In preparation for the tests, it has been necessary to equip the vehicle with mono-axial accelerometers and an inertial table (3 accelerometers and 3 gyroscopes), in order to measure the chassis, cabin and seat accelerations. The signals, acquired by analog-digital conversion and the software CANalyzer 8.0, have been post-processed with a Matlab algorithm; in particular the RMS values (Root Mean Square) related to accelerations in the 3 space directions and the RMS related to pitch, roll and yaw have been computed. In parallel, a depth bibliographic reaserch about other certificated procedures, aimed to analyze a cabin suspension system, has been conducted: indeed it has been used the ISO 2631-5 normative, which allows to evaluate, through specific numerical factors, the negative vibration effects on the operator's comfort. To do this study it has been necessary to post-process the seat accelerations through the Matlab tool Simulink, in order to compute the lumbar dynamic responce in the 3 space direction. The acceleration peaks, trasferred to the operator spine, have allowed to calculate the previous nominated numerical factors. The collected experimental measurements have been object of a depth critical analysis, in order to evaluate the cabin suspension system performance, that has highlighted the need to deepen some aspects, performing further experimental tests by positioning the sensors on different tractor points. In the second part of this thesis work a cabin suspension system simulation model has been built: the aim of this model is to have an instrument, which allows to simulate new or improved systems, in order to evaluate the beneficial aspects of new architectural solutions and/or control logics before testing them on prototype vehicles. In particular the analysis has been done semplifying the system with a two-dimentional model using the "planar mechanical" library of the simulation software LMS AMESim. The collected data during tests on tractor have been used to validate the model through a numerical-experimental comparison, highlighting the limits of the chosen simulation model.