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Determinação da potência disponível na barra de tração de tratores agrícolas (página 2)

Luciana Castro Geraseev

Material e métodos

A planilha eletrônica foi desenvolvida a partir da elaboração de programa em Visual Basic, considerando-se a entrada de dados referentes às características do trator, bem como informações obtidas durante o ensaio na barra de tração, tais como o tempo de duração do "tiro" (teste em determinada carga), consumo de combustível (mL), número de voltas da roda motora e leitura da célula de carga utilizada. A partir desses dados, pode-se calcular a força de tração (N), velocidade (m/s), potência disponível na barra de tração (kW), consumo horário (L/h), consumo específico (g/kW h), patinagem (%) e coeficiente de tração (%), durante o ensaio de tração, para tratores 4x2 e 4x4.

A planilha eletrônica, para cada carga empregada no ensaio da barra de tração, fornece as curvas de desempenho do trator, relacionando velocidade, potência, patinagem, consumo horário e consumo específico à força na barra de tração do trator ensaiado, além do valor do coeficiente de tração do trator ensaiado, que é definido como a relação entre a máxima tração na barra e o peso dinâmico nas rodas de tração, ou seja, corresponde ao percentual de seu peso traseiro dinâmico que este trator pode tracionar.

Para o cálculo da estimativa da potência efetiva na barra de tração, considerando-se diferentes tipos e condições de solo, foram implementados os seguintes métodos: regra baseada no "Fator 0,86", proposta por Wendel Bowers; equação de redimento de tração; e a norma ASAE D497 – 4, conforme apresentado a seguir.

-"Fator 0,86"

A partir das Equações (1) a (6), apresentadas a seguir, pode-se calcular a potência disponível na barra de tração, segundo o método proposto por Wendel Bowers:

Pot. TDP = Pot. Motor x 0,86

(1)

Pot. Max. BT, concreto = Pot. TDP x 0,86

(2)

Pot. Max. BT, solo firme = Pot. Max. BT, concreto x 0,86

(3)

Pot. Utilizável, BT, solo firme = Pot. Max. BT, solo firme x 0,86

(4)

Pot. Utilizável, BT, solo arado = Pot. Utilizável, BT, solo firme x 0,86

(5)

Pot. Utilizável, BT, solo solto = Pot. Utilizável, BT, solo arado x 0,86

(6)

-Equação de rendimento de tração

Considerando a potência na TDP obtida a partir da equação (8), pode-se determinar a Potência na Barra de Tração (BT), com base no Quadro 2.

Para validação da planilha desenvolvida, foram utilizados dados obtidos a partir de um ensaio na barra de tração, realizado na Universidade Federal de Viçosa, em uma pista plana de concreto. O trator ensaiado foi um Valmet modelo 65id, com aproximadamente 42,66 kW (58 cv) de potência nominal, deslocando-se a 2ª marcha reduzida e 1700 rpm. Um trator Massey Fergusson modelo MF – 265 foi empregado como trator de lastro. Para obtenção da força na barra de tração, foi utilizada uma célula de carga da marca KRATOS, com capacidade de 5.000 kgf, instalada entre os tratores. Para medição do consumo de combustível, foi utilizado um fluxômetro, o qual permitiu quantificar o volume de combustível, gasto durante o teste.

Foi estabelecida uma distância de 30 metros para a realização dos testes. Primeiramente foi determinado o número de voltas da rota motora com o trator livre, a partir de uma marcação efetuada no pneu da roda motora. Esta informação foi empregada para o cálculo da patinagem, durante os testes com carga. Foram estabelecidas 6 cargas, a partir do trator de lastro, conforme indicado no Quadro 3.

Para cada carga, foi obtido o tempo de duração do "tiro" (teste em determinada carga), consumo de combustível (mL), número de voltas da roda motora e leitura da célula de carga correspondente à carga utilizada, conforme apresentado na Figura 1.

 

Resultados e discussão

Obteve-se uma planilha eficiente e de fácil utilização. Desta forma, análises relativas à potência disponível na barra de tração podem ser efetuadas, com base em dados provenientes do ensaio na barra de tração e/ou com base na regra baseada do "Fator 0,86", na equação de rendimento de tração e na norma ASAE D497 – 4, conforme abaixo.

Descrição e operação do sistema

A planilha foi estruturada para possibilitar o cálculo dos parâmetros relativos ao ensaio na barra de tração (força de tração, velocidade, potência disponível na barra de tração, consumo horário, consumo específico, patinagem e coeficiente de tração) separadamente da estimativa de potência na barra de tração (regra baseada no "Fator 0,86" proposta por Wendel Bowers, equação de rendimento de tração e a norma ASAE D497 – 4). Na Figura 1, está representada a tela de entrada de dados, obtidos durante o ensaio de tração.

Na Figura 1, observa-se que os dados de entrada, obtidos durante o ensaio na barra de tração, correspondem ao número de voltas completas e o número de garras complementares entre o início e o fim de cada carga considerada, o tempo (s), o consumo (mL) e a leitura obtida na célula de carga para cada "tiro" considerado.

Na Figura 2, apresenta-se a tela de entrada de dados complementares, em que devem constar a potência do trator ensaiado, o número de garras do pneu, a distância empregada no ensaio, a constante da célula de carga e o número de cargas ensaiadas.

Para o cálculo do coeficiente de tração, é necessário que tal função seja escolhida e que dados como a altura da barra de tração, distância entre eixos, peso traseiro estático e peso dianteiro estático sejam fornecidos, além da escolha adequada do tipo de tração do trator ensaiado, conforme apresentado na Figura 2. O botão "Calcula" possibilita a obtenção da força de tração, velocidade, potência disponível na barra de tração, consumo horário, consumo específico, patinagem e coeficiente de tração durante o ensaio de tração, bem como as curvas que relacionam velocidade, potência, patinagem, consumo horário e consumo específico com força na barra de tração do trator ensaiado são obtidas, automaticamente, conforme apresentado nas Figuras 3 a 7. 

Figura 1. Tela de entrada de dados do ensaio na barra de tração.

Figura 2. Tela de entrada de dados complementares. 

Figura 3. Ensaio na barra de tração – Força vs. Velocidade

Selecionando o item "Cálculo da Potência Disponível na Barra de Tração" e os métodos adequados (Norma ASAE D497-4, "Fator 0,86", Equação de Rendimento de Tração), pode-se obter a potência disponível na barra de tração, pressionando-se o botão "Calcula", conforme apresentado na Figura 2. O botão "Limpa – Planilhas" possibilita que os dados de entrada e os resultados gerados sejam apagados, automaticamente, permitindo que a planilha seja utilizada para novos cálculos e análises.

Nas Figuras 8 e 9 estão representadas as telas de saída de resultados, sendo que na Figura 8 estão os resultados provenientes do ensaio de tração e na Figura 9 as estimativas da potência disponível na barra de tração, por métodos previamente selecionados, no caso específico do trator ensaiado e analisado.

Na Figura 9 pode-se observar uma redução considerável na potência disponível na barra de tração, dependendo do tipo e condição de solo a ser trabalhado. Portanto, para um bom desempenho do conjunto trator-implemento tracionado, deve-se conhecer a potência disponível na barra de tração, bem como a potência requerida pelo implemento para uma maior eficiência no desenvolvimento do trabalho a ser efetuado por tal conjunto.

Conclusões

A planilha desenvolvida mostrou-se uma ferramenta eficiente e rápida para o cálculo da força de tração, velocidade, potência disponível na barra de tração, consumo horário, consumo específico, patinagem e coeficiente de tração do trator ensaiado. Também possibilita, com versatilidade, o cálculo da potência disponível na barra de tração, considerando-se a regra baseada no "Fator 0,86", proposta por Wendel Bowers, equação de rendimento de tração e a norma ASAE D497 – 4.

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Fabio Lúcio Santos1, Haroldo Carlos Fernandes2, Paula Cristina N. Rinaldi3
haroldo[arroba]ufv.br

1.Eng. Agrícola, Doutorando, DEA – UFV, Bolsista CAPES, Viçosa – MG. E-mail: ffabiolss[arroba]yahoo.com.br

2 . Eng. Agrícola, Prof. Adjunto, UFV – DEA, Viçosa/MG. E-mail: haroldo[arroba]ufv.br

3. Eng. Agrícola, DEA – UFV, Viçosa – MG.



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