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* Mestrando em Engenharia Mecânica Modelagem e dinâmica da suspensão de um veículo do tipo trator- implemento com análise de vibrações auto-excitadas por características não-lineares Pedro Ticianelli* Depto de Engenharia Mecânica, FEB,UNESP 17033-360, Bauru, SP E-mail: [email protected] Bento Rodrigues de Pontes Junior Depto de Engenharia Mecânica, FEB,UNESP 17033-360, Bauru, SP E-mail: [email protected] José Manoel Balthazar Depto de Estatística, Matemática Aplicada e Computação, IGCE-UNESP, 13506-900, Rio Claro, SP E-mail: [email protected] RESUMO Um sistema trator-implemento, dependendo das condições do traçado (superfície de rodagem) e da velocidade, pode apresentar instabilidade e vibrações auto-excitadas que são prejudiciais tanto ao operador do trator, quanto ao implemento utilizado e a produtividade na agricultura. Para controlar os regimes de vibrações instáveis, normalmente, o operador do trator tende a reduzir, instantaneamente, a velocidade de operação. Situações mais extremas podem levar ao tombamento lateral da máquina, colocando em risco a vida do operador, onde os movimentos se tornam caóticos impedindo a ação eficiente do operador. As ações dos processos dinâmicos manifestam-se com maior intensidade conforme o aumento da velocidade de deslocamento. Análises de estabilidade de tratores-implementos durante os seus trabalhos em campo podem contribuir para a obtenção de um desempenho satisfatório das máquinas agrícolas e também para o conforto e a segurança dos operadores. Como exemplo, uma das fontes de auto-excitação é a folga existente no sistema de ligação do terceiro ponto de fixação do implemento ao trator, o que gera uma não-linearidade no sistema trator-implemento. Uma diferença significativa é observada no comportamento dinâmico do sistema trator com o implemento acoplado e sem o implemento. A dinâmica deste sistema pode ser interpretada como um sistema do tipo oscilador com impacto. Outra fonte de auto-excitação é o efeito da força motriz sendo transmitida pelo sistema pneu-solo, que induzem perturbações auto- excitadoras na dinâmica longitudinal da máquina, pelo acoplamento do modo vertical e longitudinal. Através da simulação numérica do modelo matemático adotado, este trabalho teve como objetivo, a análise das vibrações de um sistema trator-implemento e a determinação do amortecimento necessário para o controle das vibrações auto-excitadas. Estudou-se o efeito da inclusão de um elemento amortecedor e/ou sistema de amortecimento na ligação do terceiro ponto e discutiu-se o comportamento do sistema submetido ao acoplamento entre os modos longitudinal e vertical. Palavras-chave: Sistema Trator-Implemento, Dinâmica Não-Linear, Comportamento Caótico, Controle de Vibrações e Vibrações Auto-Excitadas 1358 ISSN 1984-8218
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* Mestrando em Engenharia Mecânica
Modelagem e dinâmica da suspensão de um veículo do tipo trator-
implemento com análise de vibrações auto-excitadas por
características não-lineares
Pedro Ticianelli* Depto de Engenharia Mecânica, FEB,UNESP
17033-360, Bauru, SP
E-mail: [email protected]
Bento Rodrigues de Pontes Junior
Depto de Engenharia Mecânica, FEB,UNESP
17033-360, Bauru, SP
E-mail: [email protected]
José Manoel Balthazar
Depto de Estatística, Matemática Aplicada e Computação, IGCE-UNESP,
13506-900, Rio Claro, SP
E-mail: [email protected]
RESUMO
Um sistema trator-implemento, dependendo das condições do traçado (superfície de
rodagem) e da velocidade, pode apresentar instabilidade e vibrações auto-excitadas que são
prejudiciais tanto ao operador do trator, quanto ao implemento utilizado e a produtividade na
agricultura. Para controlar os regimes de vibrações instáveis, normalmente, o operador do trator
tende a reduzir, instantaneamente, a velocidade de operação. Situações mais extremas podem
levar ao tombamento lateral da máquina, colocando em risco a vida do operador, onde os
movimentos se tornam caóticos impedindo a ação eficiente do operador. As ações dos processos
dinâmicos manifestam-se com maior intensidade conforme o aumento da velocidade de
deslocamento. Análises de estabilidade de tratores-implementos durante os seus trabalhos em
campo podem contribuir para a obtenção de um desempenho satisfatório das máquinas agrícolas
e também para o conforto e a segurança dos operadores. Como exemplo, uma das fontes de
auto-excitação é a folga existente no sistema de ligação do terceiro ponto de fixação do
implemento ao trator, o que gera uma não-linearidade no sistema trator-implemento. Uma
diferença significativa é observada no comportamento dinâmico do sistema trator com o
implemento acoplado e sem o implemento. A dinâmica deste sistema pode ser interpretada
como um sistema do tipo oscilador com impacto. Outra fonte de auto-excitação é o efeito da
força motriz sendo transmitida pelo sistema pneu-solo, que induzem perturbações auto-
excitadoras na dinâmica longitudinal da máquina, pelo acoplamento do modo vertical e
longitudinal. Através da simulação numérica do modelo matemático adotado, este trabalho teve
como objetivo, a análise das vibrações de um sistema trator-implemento e a determinação do
amortecimento necessário para o controle das vibrações auto-excitadas. Estudou-se o efeito da
inclusão de um elemento amortecedor e/ou sistema de amortecimento na ligação do terceiro
ponto e discutiu-se o comportamento do sistema submetido ao acoplamento entre os modos
longitudinal e vertical.
Palavras-chave: Sistema Trator-Implemento, Dinâmica Não-Linear, Comportamento Caótico,
Controle de Vibrações e Vibrações Auto-Excitadas
1358
ISSN 1984-8218
Referências [1] A.J. Bukta, “Shibusawa FreePlay as a Source of Nonlinearity in Tractor-Implement System
During Transport”, Transactions of the ASAE, v. 45(3):503:508, 2002.
[2] B. Flaugh, "Studies on Power Hop Using a Nonlinear Model of an Agricultural Tractor"
(2011). Biological Systems Engineering-Dissertations, Theses, and Student Research. Paper
27.
[3] J. K. Khoury, “Modelagem da estabilidade de tratores agrícolas de pneus”. Pesq. agropec.
bras., Brasília, v.39, n.5, p.459-468, 2004.
[4] L.G. Mialhe, “Máquinas motoras na agricultura”. São Paulo: EPU/USP, 1980. v.2.
[5] N. J. Peruzzi, “Análise da Dinâmica do Modelo de um Trator com Excitação Periódica
Vertical”,(2010), Brazilian Conference on Dynamics, Control and Their Applications.
[6] K. Sakai, “Nonlinear Dynamics and in Agricultural Systems”. Elsevier Science B.V. 2006.
[7] J. C. Wiley, “Power Hop Instability of Tractors”. ASABE, 2008. Paper No. 913C0108. St.
Joseph, Mich.: ASABE.
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ISSN 1984-8218
