Design e Simulação de uma Cabeçote de Perfilagem com Três GDL para Colhedoras de Forragem em Terrenos Acidentados

Para resolver os problemas de altura irregular do talhão e alta taxa de corte perdido causados pela capacidade insuficiente de perfilagem de colhedoras de forragem tradicionais em terrenos acidentados complexos, este artigo projeta um cabeçote de perfilagem com três graus de liberdade (GDL) destinado principalmente a terrenos típicos com inclinações suaves entre 8–15°. Através dos ajustes de inclinação, rolamento e altura, mantém de forma estável a altura do talhão em 150 mm. Subsequentemente, a análise geométrica e otimização estrutural alcançaram o desacoplamento cinemático entre todos os graus de liberdade, superando assim as limitações inerentes ao cabeçote de dois GDL, como a baixa adaptabilidade à inclinação longitudinal e forte acoplamento de ajuste. A modelagem tridimensional foi concluída no SolidWorks, a simulação de dinâmica multibody foi realizada no ADAMS, e um sistema de controle de perfilagem incorporando sistema hidráulico, fusão multisensorial e controlador fuzzy PID foi construído. Os resultados da simulação dinâmica mostram que sob condições de trabalho com inclinações longitudinal e transversal de 15° e 10°, respectivamente, o erro da altura do talhão do cabeçote é controlado dentro de 10%, o erro de ajuste do ângulo de atitude é inferior a 0,5°, e a resposta dinâmica é excelente. Testes de campo com o protótipo mostraram que, em comparação com o cabeçote de dois GDL, o cabeçote de perfilagem de três GDL melhorou a estabilidade da altura do talhão em cerca de 35%, reduziu a taxa de corte perdido em cerca de 5% e aumentou a eficiência operacional em cerca de 15%. Nenhum contato da lâmina cortante com o solo ocorreu, verificando a racionalidade do desenho do mecanismo e sua adaptabilidade ao terreno. Este estudo fornece uma solução técnica eficaz para melhorar o nível de mecanização da colheita de forragem em áreas montanhosas e acidentadas.