Tratorestraç~I) ~_n --

For§abemdistribuídaPara obter o melhor aproveitamento da capacidade detração é preciso observar o tipo e a condição do solo, asdimenções e elementos de tração, o tipo de pneu e adistribuição de carga

Otrator constitui a base da me-

c~nização awícola, e~e.propor-CIonaa energIa necessana para o

acionamento das máquinas, a tração de imple-mentos e o transporte de produtos. A tração é oresultado da interação do elemento de traçãocom o solo,sendo ela a funna menos eficiente,porém a mais usada de transferência de potên-

cia nos tratores.

O desenvolvimento de rodados protegidoscom borracha proporcionou verdadeira revolu-ção do trator, visto que a roda pneumática, aodefonnar-se, adapta-se melhor às característi-cas irregulares do terreno aumentando assimsua capacidade de tração e pennitindo o au-mento da velocidade de trabalho.

Wf a~b W,

Figura 1 -For~as atuantes num trator 4x2 TDA sem e COI

for~a aplicadaà barrade trasão

A escolha de um pneu adequado para asrodas motrizes de um trator agrícola não develimitar-se simplesmente no fato de que ele temque suportar carga vertical, transmitir potênciae produzir força de tração. O problema é aindamais complexo, pois o trator trabalha em solosque podem apresentar distintas características.O uso de pneus específicospara detenninadotipo de supemcie de rolamento pennite aumen-tar seu desempenho operacional. Entretanto,os vários tipos e condições de solos agrícolassão fatores que dificultam o projeto de elemen-

lI'Iãqulnas

111 www.cullivar.inf.brFevereiro2005

liA escolha de um pneu adequado para as rodas motrizes de um trator agrícola não deve limitar-se simplesmenteno fato de que ele tem que suportar carga vertical, transmitir potência e produzir força de tração"-

tos de tração que funcionem satisfatoriamenteem qualquer situação.

Em condição dinâmica, as forças atuantessobre o trator apresentam-se de maneira com-plexa.Analisando-se o trator se deslocando emvelocidade constante e desprezando-se a resis-tência do ar, têm-se como forças ativas do tra-tor seu peso próprio (W) e a força de traçãobruta desenvolvida (Fu e Ftf)' Como forças re-sistivas, têm-se as reações verticais do terreno(Wf e Wt), as resistências ao rolamento (RrfeRrt)e a força na barra de tração (Fb).Na Figura

New Holland

Fevereiro2005

Ar"""'-("'. I, ,. ~- ""'~~~-~ "

A í~~CI~DETERMINANDO A CAPACIDADE DE TRAC O DE TRATORES - SEM E COM LASTRO

- ti "F i.;

5 PnlulTraulrol.6 Númeroquedefineo largura(pol)7 Númeroquedefineo orodo rodo(pol)6 lérgurádópn~u(m) . ,9 C)iêmetrodopne~IQcJef2rrn~<;IQ.ll11)10 Alturado.se,êo dopneu(m)11 Deflexêodo pneu(m)12 Re,la,êolarguraJndeformada/diêmetroinqeformado13 Rela,êodeflexêo/alturado s~,êOd2 pney14 Quantidadedelastrosadicionado kN'

16 Pnlua Dlantelrol17 Númeroquedefineo largura(pol)~ Númeroquedefineo arodo roda(pol)19 largura dopneu1m)

20 Diêmetro,dopneuIndeforma,do(m)21 A~ura da sec,êo do pneu (m)22 Denexêo do pneu (m) .~- Rela,êolarguraind,eformadaldiêm~tro,indeformad.o,24 R,ela,êodeflexêolalturado sec,tlo do pneu25 Quantidadede lastrosadicionada(kN)26 Qúantoos neusdianteiros atinamo mais2726 TI o de nlU

31 Ruletlncla do Solo a Penetra 1032 Indicede conedo solo kpa 900

~(SOIO duroIC= 1800kPa,SolofirmeIC= 1200kPa,SOl,ocultivadoCI= 900kPa"Soloso~oCI=450 kPa)36 Caractlrlltleae do trator I di uu maneo'39 Dis,ttlnciaentreos eixosdianteirose traseiros1m)40 Alturad,abarradetra,tlo (m)41 Distribui,tlodo pesosobreo eixotraseiro(%)

18,430

0,471.700,37à,060,280,16'0.00

i(Equa,Oesválidosparabld entre0,1e 0,7)~(Equa,Oesválidasporode~~ entre0,1e 0,3)

'--"-"-'-'.--' "--'11,5"200,291,090,230,060,270,210,00

5

Calcular traç60II

I.jIEqUa,Oesvá

.

lidas,

parabld entre0,1e 0,7)(Equa,Oesvtllidasporodeltalhentre0,1e 0,3)

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2,1950,46060,0 ~~.....

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Figura2- Planilhaeletrônicadesenvolvidaparaanalisara capacidadede traçãodostratoresde rodas

I são apresentadas as forças e reações do soloem um trator 4x2 com tração dianteira auxiliar

(TDA) parado e em movimento desenvolven-do esforço tratório.

Quando o trator se desloca sem força apli-cada à sua barra de tração tem-se:

b.W a.WW1=- e ~=-;sendoa+b a+b

Enquanto que na situação em que o tratorse deslocaà velocidade constante com uma for-

ça Fbaplicada à sua barra de tração tem-se:F,.h F,.h

W'=W -~ e wr=W+~;sendoI I a+b t t a+b

Dessa forma, se todas as caracteristicas e

propriedades do mecanismo de tração e do ter-reno são conhecidas, o problema é determinaras relações entre as condições do terreno, a car-

ga sobre o rodado motriz, o torque aplicado e atração desenvolvida.

Prever o comportamento trativo de tra-tores agricolas de pneus não é tarefa fácil di-ante da complexidade que envolve a intera-ção entre o rodado e o solo. Por meio de mo-delos matemáticos pode-se prever o desem-penho de tratores trabalhando com diferen-tes tipos de pneus e em diferentes condiçõesde solo, ajudando no entendimento de di-versos aspectos relacionados ao processo tra-tivo e na tomada de decisão sobre o manejo aser adotado. Com esse tipo de análise pode-se selecionar um dado trator, a melhor dis-tribuição de peso sobre os eixos e o tipo depneu adequado para determinada situaçãode campo.

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USODEPlANIUIA ELBRÔNICA

Uma planilha eletrônica (Figura 2) foi de-senvolvida para analisar o comportamento di-nâmico dos tratores agrícolasde pneus, confor-me metodologia proposta pela AssociaçãoNor-te-Americana de Engenheiros Agrícolas(ASAE), que considera parâmetros relativos às

14000-,-i':.

.

." ,

"

,

..

,

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4000

1000

°0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,011 O,rfl 0,08 0,0110,10

poInegom, doa...A)

0.70

10,100,10~ 0,40

i:::iR0,10

0.000,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,0110,01 0,0110,01 0,10

PoInllltm. dtdl11llB) -----

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0.00.O 2000 4000 1000 1000 10000 12000 14000

For,e do "e,lo, NC)

Figura 3- Desempenhosimuladode um trator 412

utilizando a planilha eletrônica da ASAE (2004)

l'Iéqulnas.-

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......

"Fatores que afetam a capacidade de tração, como resistência ao rolamento, patinagem, tipo de trator e de pneu, distribuiçãode peso sobre eixos, atrito e deflexão do elemento de tração podem ser estudados utilizando a planilha desenvolvida"-

TDPTipodotrator

4X24x2TDA~Esteiras

Condição do soloFirme Arado Fofo0,72 0,67 0,55O77 O73 O650,78 0,75 0700,82 0.80 0.78

Concreto0,87.MI0,880.88

Barra de tração

Figura4 -Relaçõesde potência em tratoresagrícolas (Fonte: ASAE,2004)

características dos difurentes tipos de trator ede solo,aocarregamentoe característicadopneue à interação existente entre o rodado e o terre-no.

Fatores que afetam a capacidade de tração,como resistência ao rolamento, patinagem, tipode trator e de pneu, distribuição de peso sobreeixos, atrito e deflexão do elemento de tração

podem ser estudados utilizando a planilha de-senvolvida. Como medida da resistência do solo

à penetração das garras do pneu foi usado oíndice de cone (medido pelo instrumento pe-netrômetro), que é a força média de penetra-ção de um cone no terreno dividida pela uni-dade de área de sua base. Com essa medida e as

características do pneu e do trator pode-se esti-mar a condição de trabalho do trator.

Para usar a planilha é necessário entrar comos valores da largura, diâmetro, altura da seçãoe deflexão dos pneus dianteiro e traseiro, da re-sistência do solo à penetração, da distância en-tre o eixo dianteiro e o traseiro do trator, da

altura da barra de tração, do peso sobre o eixodianteiro e traseiro do trator e da velocidade de

trabalho, e selecionar o tipo de pneu (diagonal

,~ 12,00

§IO.OO"'"ê 8.00"~ 6.00".8 4.00"'"~ 2.00

0.00O

[ - Pneu diagonal

5 10 15

Patinagem (%)

Figura5 - Efeitodo tipo de pneusna potênciadisponívelna barradetraçãode umtrator 4x2TDA

Ml!lqulnas

lIi

(harles Echer

-I

Asrecomendaçõesfeitas são de que as operações agrícolassejam realizadas dentro da faixa de patinagem de 8 a 16%

ou radial). Todos esses dados podem ser facil-mente medidos ou determinados na proprie-dade, com uso de trena, de balança e de umpenetrômetro.

Depois de fornecidos osvalores de entrada,basta dar um dique no botão "Calcular tração"(Figura 2) para que sejam exibidas a patina-gem das rodas, a força de tração desenvolvida,as resistências ao rolamento dos pneus, a varia-ção do carregamento sobre os rodados traseiroe dianteiro, a eficiência tratória, a potência detração, a potência nos eixos,a potência equiva-lente da TDP e a potência exigidano motor dotrator. Os resultados podem servisualizadosemtabelas ou em gráficos.

Os dados apresentados a seguir foram de-terminados por meio daplanilha eletrônicaparaa predição da capacidade de tração de tratoresde rodas, desenvolvida conjuntamente pelaUFVe a UFMS.

APROVBTAMENTO DE POTÊNCIA

Como já foi mencionado anteriormente, atração dos tratores é o meio menos eficiente de

- Pneu radial]

20 25 30 35

aproveitamento de potência do motor e a maisusada. Da potência produzida pelo motor deum trator considera-se que de 86 a 90% estádisponível para uso na TDP do trator, e depen-dendo das condiçõesdo solo,a potência na barrade tração pode chegar a ser inferior a 50% dapotência produzida pelo motor.

Uma das formas de se avaliar o aproveita-mento de potência de um trator em termos dedesenvolvimento da tração é por meio da efici-ência tratória. A eficiência tratória pode serdefinida como a relação entre a potência dispo-nível na barra de tração e a potência aplicadano(s) eixo(s) motriz(es).

Os resultados apresentados na Figura 3 f0-ram obtidos com a utilização da planilha ele-trônica para calcular a capacidade de tração deum trator 4x2 trabalhando sobre soloduro. Na

Figura 3(a) pode ser observado como a capaci-dade de tração influepcia a patinagem do roda-do motriz do trator. A medida que aumenta-sea força aplicada na barra de tração aumenta-setambém a patinagem. Na Figura 3(b) é apre-sentado como a eficiência tratória varia com a

patinagem das rodas motrizes. A máxima efici-

Figura6- Eficiênciatratória paraumtrator 4x2TDAcomofunçãoda patinageme da resistênciado solo

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- Solo duro Solo firme- Solocultivado - Solosolto. . . . .5 10 15 20 25 30

Patinagem(%)

"Assim, a adequada distribuição de peso sobre eixos além de proporcionar boa capaódadede tração, conbibui para melhoria da estabilidade e da digiribilidade do trator"-

I

iI

I

lII

III

Pormeiode modelosmatemáticosé possívelprevero desempenhodetratorestrabalhandocomdiferentestiposde pneuse condi~õesde solo

ência tratória foi obtida quando a patinagemfoi de 7%. Nessa situação a potência na barrade tração correspondia a 65% da potência apli-cada no eixo motriz. Na Rgura 3(c) é apresen-

tado como a força aplicada na barra de traçãoinfluencia a velocidade de deslocamento, à me-

dida que é aumentada a força aplicada na barrade tração reduz-se a velocidade de deslocamento

do trator devido ao aumento da patinagem dasrodas motrizes.

TIPO DElRATOR

A eficiência de utilização da potênciade um trator agrícola desenvolvendo esfor-ço de tração varia com o tipo de trator. NaFigura 4 é apresentado um esquema mos-trando a eficiência na transmissão de po-tência entre o motor e a barra de traçãopara tratores tipo 4x2, 4x2TDA, 4x4 e deesteiras. Por exemplo, se um trator apre-senta 100 kW de potência bruta no volan-te do motor, ele terá 83 kW (100 kW x0,83) de potência disponível no eixo daTDp, se for um do tipo 4x2 trabalhandosobre solo arado, a potência disponível nabarra de tração será de 55,6 kW (83 kW x0,67). Se ao invés de um trator 4x2 for uti-lizado um trator de esteiras, a potência nabarra de tração será de 66,4 kW (83 kW x0,80). É claro que esses valores são válidosse o trator estiver equipado com pneusapropriados para sua potência e se estivercom a quantidade de lastros ideal.

--. MAquinas

Para que um trator apresente sua maiorcapacidade de tração é importante observar adistribuição adequada de peso sobre os eixos ea definição adequada dos lastros no trator. Oexcessode peso sobre o rodado causa aumentoda perda de potência devido à maior resistênciaao rolamento e maior compactação do solo.Quantidade insuficiente de lastros provoca ex-cesso de patinagem e maior perda de potênciadevido à queda na eficiência tratória. Assim, aadequada distribuição de peso sobre eixos alémde proporcionar boa capacidade de tração, con-tribui para melhoria da estabilidade e da digiri-bilidade do trator.

Quando os tratores são equipados compneu radial tem-se observado maior capacida-de de tração. Esse resultado pode ser atribuídoao fato do pneu radial apresentar maior área decontato com o solo que o pneu diagonal. Demaneira geral, quando o pneu radial é utiliza-do como elemento de tração, a potência dispo-nível na barra pode ser 17% superior ao pneudiagonal (Figura 6). Embora os pneus radiaisapresentem maior capacidade de tração e con-seqüentemente menor consumo de combustí-vel, esses ainda não são tão utilizados devido aoseu maior preço e devido à menor resistêncialateral.

As recomendações feitas pelos técnicos daárea de mecanização agricola é de que sejamrealizadas as operações agricolasdentro da fai-xa de patinagem de 8 a 16%. Entretanto, verifi-cou-se que pode haver vantagens para a utili-zação de pneus radiais em indices maiores de

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patinagem, o que proporciona maior disponi-bilidade de força na barra de tração com maiorvelocidade de avanço, obtendo-se dessa formamaior capacidade operacional. Neste casoé im-portante observar o desgaste de pneus agrico-Iasem distintos níveisde patinagem em opera-ções que demandem grandes esforços.

O comportamento de um trator 4x2 IDA,equipado com pneu diagonal, é distinto quan-do ele trabalha sobre o mesmo solo com dife-

rentes condições. Utilizando-se a planilha ele-trônica pode-se verificar que trabalhando so-bre o solo em seu estado duro (compactado)esse tipo de trator apresenta 3%a mais de efici-ência tratória que com o solo firme (plantio di-reto), 6,9% a mais que com o solo convencio-nalmente cultivado e 18%com o solo solto (R-gura 7). O aumento excessivoda patinagem dorodado do trator provoca diminuição na efici-ência tratória, sendo que em cada condição deterreno há uma patinagem que proporciona amelhor capacidade de tração. As maiores efici-ências tratórias foram observadas nas patina-gens de 7% para o solo duro, 8% para o solofirme, 9% para o solo cultivado e 12% para osolo solto.

Portanto, o tipo de elemento de tração, otipo e a condição do solo,as dimensões do ele-mento de tração e a distribuição de carga sãofatores que influenciam consideravelmente acapacidade de tração dos tratores agricolasdepneus. Exatamente por isso,o usuário deve es-tar muito atento na hora de escolher as condi-

ções de trabalho do trator agricola. O uso desistemas computacionais, como a planilha ele-trônica mencionada, que facilitem a análise docomportamento de traçãodos tratorespara cadafator é extremamente importante, pois elepodeauxiliar no manejo e na tomada de decisão dautilização e aquisiçãode um equipamento, paraas condições enfrentadas no dia-a-dia da pro-priedade. rn

Cristiano Márcio Alves de Souza,DCAjUFMSDaniel Marçal de Queiroz,DEAjUFV

Divulgação

Souza explica que o uso de pneus específicos

aumenta o desempenho operadonal do trator

Fevereiro 2005