Motion analysis of a trailed harvester with combing working units

Abstract

EN: The article presents the motion analysis of a trailed harvester equipped with combing working units. The harvesting unit comprises a wheeled tractor, a harvesting machine, and a trailer for collecting the combed heap. The research aims to model the behaviour of the machine under various simulation conditions. To facilitate the analysis of the motion of the three-link harvesting aggregate, constraints of the harvester to the tractor and trailer were replaced with their reactions, and the motion of a single harvester was considered. In the first stage of the studies, a cal culation scheme was drawn up indicating the forces and moments of forces influencing the machine and the constraint reactions. Lagrange’s equation of the second kind in generalised coordinates was used to de rive a differential equation of the machine’s motion. The rotation angle of the harvester relative to the hitch point with the tractor was taken as a generalised coordinate. After algebraic transformations, a differential equation for the harvester’s motion was obtained. By solving the differ ential equation, a function was found, which made it possible to analyse the change in the rotation angle of the machine. Further analysis of the motion of the harvester was carried out using experimental methods. Experimental data is used to verify the model's accuracy and its corre spondence to real processes. If the model accurately predicts the behav iour of the combed heap, it confirms its adequacy. The parameters of the mathematical model can be adjusted based on the results of experi ments to improve the accuracy of the prediction. The mathematical model allows predicting the behaviour of the combed heap under vari ous conditions, which can help optimise the process parameters. Exper iments can produce results that are difficult to interpret without a theo retical framework. The model helps to explain the mechanisms underlying the observed phenomena. The programme of experimental studies included obtaining the statistical characteristics of the horizontal oscillation amplitude of the harvester within the speed range of 1.2 2.8 m·s-1. The minimum deviation of the mass centre of the harvester from its linear motion was adopted as an estimation criterion for its lin ear motion. As a result of experimental studies which will be presented in the next article, it was determined that the most acceptable mode of motion that meets this requirement and provides the maximum effi ciency of the harvester is the motion speed of 2.0 m·s-1. /// PL: Niniejszy artykuł przedstawia analizę ruchu kombajnu przyczepianego wyposażonego w grze bieniowy zespół żniwny. Kombajn składa się z traktora, jednostki zbierającej oraz naczepy. Celem badania jest modelowanie zachowania maszyny w rożnych warunkach symulacji. Aby usprawnić analizę ruchu trzyczęściowego agregatu do zbioru, ograniczenia kombajnu wobec ciągnika i naczepy zastąpiono ich reakcjami i rozważono ruch pojedynczego kombajnu. W pierwszej fazie badań, przygotowano schemat obliczeniowy wskazujący na siły i momenty sił, które wpływają na maszynę i reakcje ograniczające. Zasto sowano równanie Lagrange drugiego rodzaju w układzie współrzędnych uogólnionych, aby wyciągnąć ró wnanie różniczkowe ruchu maszyny. Kąt obrotu jednostki zbierającej względny wobec punktu zaczepienia z ciągnikiem przyjęto jako uogólnioną współrzędną. Po transformacjach algebraicznych , otrzymano równ anie różniczkowe dla ruchu kombajnu. Rozwiązując równanie różniczkowe, znaleziono funkcję, która umożliwiła analizę zmiany kąta obrotu maszyny. Dalsza analiza ruchu kombajnu została przeprowadzona za pomocą metod eksperymentalnych. Użyto danych eksperymentalnych do weryfikacji dokładności modelu i dopasowania do rzeczywistych procesów. Jeśli model dokładnie przewiduje zachowanie zebranego stosu, potwierdza to jego dokładność. Parametry modelu matematycznego pozwalają na przewidywanie zachow ania zebranego stosu w różnych warunkach, co może pomóc w optymalizacji parametrów procesu. Doświ adczenia mogą wpłynąć na wyniki, które trudno zinterpretować bez ram teoretycznych. Model pomaga wyjaśnić mechanizmy, które stoją za zaobserwowanymi zjawiskami. Program badań eksperymentalnych dotyczy uzyskania charakterystyki statystycznej poziomej amplitudy wahań kombajnu w zakresie prędkości 1,2-2,8 m·s-1. Minimalne odchylenie środka masy kombajnu od ruchu liniowego przyjęto jako kryterium oceny ruchu liniowego. W wyniku badań eksperymentalnych, które zostaną zaprezentowane w następnym artykule, określono akceptowalny tryb ruchu, który spełnia to wymaganie i zapewnia maksymalną wydajność kombajnu i wynosi 2,0 m·s-1.