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1 Tratores Agrícolas UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS Prof. Dr. Jorge Wilson Cortez Definição “Máquina autopropelida provida de meios que, além de lhe conferirem apoio estável sobre uma superfície horizontal, capacitam-no a tracionar, transportar e fornecer potência mecânica para movimentar órgãos ativos de máquinas e implementos agrícolas.” “Máquina composta de mecanismos complexos, que transforma energia química do combustível em energia útil para a realização dos trabalhos com implementos agrícolas.” “Máquina de tração projetada e inicialmente recomendada para proporcionar potência aos equipamentos agrícolas.” Outros conceitos MÁQUINA AGRÍCOLA “Conjunto de órgãos, constrangidos em seus movimentos por obstáculos fixos e de resistência suficiente para transmitir o efeito de forças e transformar energia.” “Conjunto de constrangido de órgãos que não apresentam movimentos relativos e não têm capacidade para transformar energia; seu único movimento é o de deslocamento, normalmente imprimido por uma máquina motora.” IMPLEMENTO AGRÍCOLA Máquina ou implemento? Quando surgiu? 1856 Motor de Tração 1890 Patente EUA Motor a vapor 1893 Rudolf Diesel 1906 Trator com MCI Importações 1949-1958 1959 Plano Nacional de Tratores Agrícolas Resultou em 143 marcas Assistência Técnica Reduzindo a importação No Brasil 2 Produção de tratores Disponibilidade de áreas agrícolas Fonte: http://www.rlc.fao.org/es/prioridades/bioenergia/pdf/bioenergiapor.pdf a) Controle e transferência de potência para máquinas e implementos BT b) Transporte TDP SHTP BT SHTP Funções dos tratores agrícolas SHTP BT TDP BID BIE 3o PONTO Visibilidade Conforto ao operador Versatilidade Manobrabilidade Simples, Robusto e Resistente às intempéries Características Cabines 3 Tratômetro ou Tacômetro-Horimetro Indicador de combustível Indicador de temperatura do motor Mostradores digitais Luzes de aviso Indicadores Convencional: Semi-Plataformas: Plataformas: Plataformas Massey Ferguson Valtra Agrale New Holland Cartepillar Case John Deere Marcas Rodas Esteiras Semi-esteiras Classificação Quanto ao rodado Duas rodas Motocultivador (trator de rabiças) Indicado para áreas de até 30 ha 4 Três rodas eixo traseiro com 2 RM eixo dianteiro com uma roda não comercializado no Brasil Quatro rodas Tipo mais comum 2 Rodas Motrizes 4 Rodas Motrizes - TDA e 4x4 Seis rodas Agrícola BT, SHTP e TDP Duas esteiras ferro ou borracha Esteiras grande área de contato baixo centro de gravidade Esteira de borracha 5 Trator de esteiras Trator de rodas Indicações Maior rendimento tratório Maior coeficiente de tração (Ft/P) Capacidade para tracionar cargas pesadas Menor área compactada Maior estabilidade lateral Maior velocidade de operação Maior mobilidade no transporte Menor custo de operação e manutenção Maior facilidade de manutenção Maior desempenho operacional Inconvenientes Baixa velocidade Baixa mobilidade no transporte Maior custo de operação e manutenção Maior dificuldade de manutenção Menor rendimento tratório Menor coeficiente de tração (Ft/P) Maior área compactada Menor estabilidade lateral Rodas Dianteiras DIRECIONAMENTO Rodas Traseiras TRAÇÃO De acordo com a tração 4 x 2 - Tração dianteira • ligada de acordo com a operação - Pneus dianteiros menores Rodas Dianteiras TRAÇÃO DIANTEIRA AUXILIAR Rodas Traseiras TRAÇÃO 4 x 2 TDA A tração do tipo “central”, em função da simetria, distribui melhor as forças, com menor esforço de reação sobre o eixo. A tração do tipo lateral, tem como vantagem proporcionar um vão livre maior sob o eixo dianteiro. Por esta razão, esta solução é adotada nos tratores pequenos, médios e todos os estreitos, que, possuem rodados menores. EIXO DIANTEIRO Transmissão de força para o eixo dianteiro tração nos dois eixos quatro rodas de mesmo diâmetro direcionamento por articulação do chassi 4 x 4 6 De acordo com a potência Rabiças: < 15 cv Pequenos: 15 a 49 cv Médios: 50 a 99 cv Grandes: de 100 a 200 cv Extra grande: > 200 cv 7 De acordo com o uso Tratores agrícolas Florestais Industriais Motor Embreagem Caixa de câmbio Diferencial e Redução Final TDP BT SHTP Rodado Rodado Chassi Constituição 8 Formado pela carcaça dos próprios componentes do trator Esforços de torção recebidos diretamente nos componentes Chassi monobloco Benefícios: a) Simplicidade b) Redução nos custos de fabricação Inconvenientes: a) Necessidade de motores específicos - Mais robustos b) Vibrações no posto do operador Estrutura de perfis de aço longitudinais, reforçados por perfis transversais Suporte ao motor, caixa de câmbio e transmissão final Normalmente equipa tratores acima de 90 cv Chassi convencional Benefícios: a) Transmissões e motor não submetidos aos esforços de torção b) Melhor isolamento das vibrações (coxins de borracha) c) Facilidade no acoplamento de equipamentos frontais d) Aumento da capacidade de carga do trator Inconvenientes: a) Maior custo de fabricação Chassi articulado Objetivo: aumentar a transferência de potência do trator para o solo Permite empregar pneus de maior diâmetro no eixo dianteiro Aumenta o contato sobre o solo Ganha-se maior potência no solo Perde se: flexibilidade de adequação do trator aos implementos e com a manobrabilidade Conjunto de mecanismos, responsável por conduzir a potência gerada no motor para as rodas motrizes Responsável por cerca de 25 a 30% do custo final do trator Transmissão 9 a) Transmitir a potência gerada no motor às rodas, TDP, etc. b) Transformar torque e velocidade do motor em torque e velocidade necessários para realização de trabalho c) Proporcionar ao operador o controle de mecanismos ligados à TDP Torque? − Grandeza física vetorial; − Medida de quanto uma força que age em um objeto, faz com que o mesmo gire. Funções a) Mecânica: − Contato direto entre os mecanismos de transmissão; − Movimento chega às rodas motrizes de forma escalonada. a) Hidrostática: − Torque transmitido aos rodados por meio de fluido hidráulico; − Permite número infinito de relações de transmissão entre a mínima e a máxima. a) Hidromecânica: − Associação entre mecânica e hidrostática. Tipos A: motora B: movida De A para B a velocidade diminui Relação de transmissão A: movida B: motora De B para A a velocidade aumenta Embreagem Funções: • O eixo de saída do motor gira continuamente • É necessário que a transmissão seja, de certa forma, desconectada do motor Permite conectar ou desconectar o motor à caixa de cambio, para efetuar as trocas de marchas Possibilita paradas de emergência sem danificar os componentes da transmissão Possibilita operações de aproximação 10 Monodisco Eixo de acionamento pressiona o Rolamento Desligador contra o meio da Mola Prato. A medida que a mola é empurrada para dentro, a Placa de Pressão é empurrada para longe do Disco da Embreagem, liberando a embreagem da rotação de saída do motor. Embreagem acionada Dupla • Tratores mais antigos ou atuais de menor preço Necessárioacionar o pedal da embreagem até o fundo para ligar ou desligar a TDP • Função exercida pela embreagem dupla - 2 discos - Disco principal: - Transmite o movimento à caixa de câmbio - Disco secundário - Menor diâmetro - Transmite à TDP - Acionamento por alavanca - Óleo pressurizado direcionado para a câmara de pressão - Promove o contato entre os discos motores e movidos - Geralmente: - Discos múltiplos - Banho de óleo - Acionamento hidráulico Independente ou multidisco 11 - Facilitar a adequação da potência e torque do trator à atividade a ser realizada. - Alterar o sentido do movimento do trator. Caixa de câmbio a) Mecânica: − Contato direto entre os mecanismos de transmissão; − Movimento chega às rodas motrizes de forma escalonada. a) Hidrostática: − Torque transmitido aos rodados por meio de fluido hidráulico; − Permite número infinito de relações de transmissão entre a mínima e a máxima. a) Hidromecânica: − Associação entre mecânica e hidrostática. Tipos A) Árvore primária B) Engrenagens da árvore primária C) Árvore secundária D) Engrenagens da árvore secundária E) Árvore terciária F) Engrenagens da árvore terciária G) Pinhão de ré Convencional Grupo Redutor Caixa de Câmbio Eixo Primário Eixo Terciário Eixo Secundário B A B A Normal Reduzida A alavanca redutora aciona o anel deslizante com duas engrenagens (A e B). Grupo redutor 12 1a MARCHA Funcionamento Para que haja engrenamento: Mesma velocidade tangencial dos dentes do par de engrenagens Par de engrenagens parado 2a MARCHA 3a MARCHA MARCHA A RÉ PINHÃO DE RÉ Planetária Constituição: Coroa Porta-satélites Solar (engrenagem central) Satélites Arvores motora e movida Funcionamento: Sistemas de frenagem 3 situações Giro livre da coroa Coroa travada Giro conjunto da coroa e porta-satélites 13 Função: Permitir a seleção de baixo a alto torque que será transmitido para as rodas do trator. Normalmente um grupo de marcha permite: Selecionar 4 faixas de trabalho A, B, C ou D Para cada seleção do grupo, permite-se: Trocas de marcha na caixa de câmbio 1a, 2a, 3a ou 4a marcha Grupo de marchas Caixa de Câmbio Convencional: - Engrenagens de diferentes diâmetros - Dentes giram em velocidades distintas Sincronizada Permite fazer trocas de marchas e de grupos com o trator em movimento Sistema mais eficiente e produtivo que as caixas de câmbio convencionais - Luva de acoplamento - Mecanismo sincronizador - Função: sincronizar a velocidade da engrenagem a ser acoplada com a velocidade da árvore terciária - Troca de marchas de forma suave Sincronizada Mecanismo sincronizador Permite: que o eixo se bloqueie em relação à engrenagem que a engrenagem gire de forma independente Ex. de desempenho da caixa sincronizada em operação 14 Se os eixos das rodas fossem unidos solidariamente no centro: - Como fazer uma curva? Diferencial Número de voltas diferentes para cada roda Compensação: - DIFERENCIAL Distribuir a potência para uma ou duas rodas - de acordo com a distribuição de carga e de direção Alterar o sentido do movimento - (motor – rodas) Função Pinhão Coroa Constituição Planetárias: possibilitam que as rodas tenham a mesma velocidade Satélites giram junto com coroa FUNCIONAMENTO EM RETA 15 Planetária ligada à roda com maior velocidade Satélites giram junto com coroa e também sobre o seu eixo Planetária ligada à roda com menor velocidade FUNCIONAMENTO EM CURVA Bloqueio do diferencial Possibilita a distribuição eqüitativa da potência em ambas rodas Maior eficiência de tração em condições difíceis Liberação automática quando equalizada a tração. Operado através de um pedal - Localizado ao lado direito da plataforma Redução final Tipos usuais: - Par de engrenagens cilíndricas - Sistema Planetário (Redução Epicicloidal) Movimento oriundo das planetárias é transmitido aos semi-eixos motores - Conduzem o movimento até a Redução Final Coroa fixa à carcaça do semi eixo - Redução do movimento - Aumento do torque Redução final 16 Talão Banda de rodagem Flancos Carcaça Garra Rodados H L – Pneus diagonais Lonas: 9 Diagonalmente ao plano médio da banda de rodagem; 9 Camadas se cruzam ângulos menores que 90º; 9 Favorece a rigidez dos flancos e da banda de rodagem Tipo de carcaça – Pneus radiais Lonas de talão a talão 9 Ângulo de 90º com o plano médio da banda de rodagem 9 Flancos e banda de rodagem mais flexíveis Tipo de carcaça PNEUS DE TRAÇÃO R-1 PNEUS DE TRAÇÃO R-2 PNEUS DIRECIONAIS F-2 Vários tipos de terrenos Terrenos inconsistentes e alagadiços. Serviços normais (terrenos consistentes) Tipo de tração PNEUS DE TRAÇÃO Baixa Pressão e Alta Flutuação (BPAF) Menor compactação 17 – Pneus radiais Aumento do coeficiente de tração; Superfície de contato 15 a 20% superior (diagonal de mesma medida); Diminuição da resistência ao rolamento: Flancos mais flexíveis 9 banda de rodagem se molda às irregularidades do solo; Possibilidade de emprego de pressões menores para uma mesma carga. Vantagens do pneu radial L - Largura nominais da secção D - Diâmetro nominal interno do pneu l - Largura interna do aro Medidas aro 18,4“ 30” – Em polegadas: • Ex.: Pneu 18.4 R 30 R-1 9 18.4: largura do pneu em polegadas. 9 R: quando existir, indica carcaça radial. Para carcaça diagonal é omitido. 9 30: diâmetro interno do pneu em polegadas. 9 R-1: classificação de uso do pneu. aro 23.1” 30” – Em polegadas: • Ex.: Pneu 23.1-30 R2 9 23.1: largura do pneu em polegadas. 9 Diagonal 9 30: diâmetro interno do pneu em polegadas. 9 R-2: classificação de uso do pneu. aro 650 mm 38” – Sistema métrico: • Ex.: Pneu 650/65 R38 9 650: largura do pneu em mm. 9 65: relação de forma (altura = 65% da largura). 9 R: indica construção radial da carcaça. 9Para carcaça diagonal é omitido. 9 38: diâmetro interno do pneu em polegadas. 18 Lastragem Adequar a patinagem (P) Ideal Superfície asfaltada ou de concreto - 5 a 7% Superfície de solo firme - 7 a 12% Superfície seca e macia - 10 a 15% Patinagem P = [(Nº de voltas com carga – Nº voltas sem carga)/ Nº de voltas com carga] x 100 40% 60% Lastragem Massa na dianteira e rodas traseiras 40% / 60 %( 4x2 TDA) 30% / 70% ( 4x2 ). FORMAS DE LASTRAÇÃO LASTRAÇÃO COM ÁGUA LASTRAÇÃO METÁLICA Pesos metálicos nas rodas traseiras e também na dianteira do trator em um suporte especial. Baixo custo. Não pesa sobre os mancais. Rápida e fácil realização. Possibilidade de graduar a lastreagem. Trator Massa - Estático (%) Massa - Dinâmico (%) Eixo dianteiro Eixo traseiro Eixo dianteiro Eixo traseiro 4 x 2 30 70 15 85 4 x 2 TDA 40 60 40 60 4 x4 60 40 50 50 Esteira 60 40 - - Insuflagem Vazio Cheio 19 Bitola Bitola Direção mecânica Direção mecânica Direção hidráulica Freios 20 Unidade de trabalho no meio agrícola Fonte de Potência Executor da tarefa Interagem entre si Órgãos de acoplamento No Brasil: Órgãos de acoplamento localizados na traseira do trator Funções • Transferir forças (energia) entre o tratore o equipamento • Comandar o movimento e a posição do equipamento em relação ao trator • Permitir a troca de um equipamento por outro A. Barra de tração (BT) B. Sistema Hidráulico de Três Pontos (SHTP) C. Tomada de Potência (TDP) D. Terminais de Engate Rápido A B C D a. Acoplamento por 1 ponto Ö implementos de arrasto b. Acoplamento por 2 pontos Ö implementos semi-montados c. Acoplamento por 3 pontos Ö implementos montados Braços Inferiores - Deslocamento horizontal restringido Engate de 3 pontos - Deslocamento horizontal restringido Tipos de acoplamento Barra de tração Localizada na parte traseira do trator Apresenta possibilidade de deslocamento lateral e longitudinal Acoplamento Ponto de Engate (PE) Fisicamente: PE = Furo da BT Onde é introduzido o pino de engate As forças transferidas entre o implemento e o trator passam por PE PE = Ponto Real Ç PE Ö Maior a transferência de peso Regulável Oscilante Fixa 21 3 2 1 Categoria do engate PBT (kW) 1 Até 30 2 30 a 75 3 >75 SHTP BIE BID 3o PONTO Sistema hidráulico de três pontos Acionamento Acoplamento Posição 1: para terra macia; Posição 2: para terra média; Posição 3: para terra dura e implementos montados de superfície Controle de posição 540 RPM = 6 estrias 1000 RPM = 21 estrias Tomada de potência 22 TDP – Rotação dependente e independente Acionamento TDP Controle remoto Características • Vazão e pressão hidráulica para operar implementos externos: • reboques, carregadores, plantadoras, grades, etc. • Quantidade suficiente de válvulas • Válvulas com conexões de engate rápido • Filtragem eficiente do fluído hidráulico • Fácil acesso para manutenção • Possibilidade para adicionar mais válvulas de comando Controle Remoto Dependente - Acionado pela bomba de pistões imersa do SHTP - Funcionamento vinculado ao SHTP •não se pode operar simultaneamente os dois sistemas Controle Remoto Independente - Não depende da bomba do SHTP • permite que ambos os sistemas operem ao mesmo tempo - O óleo utilizado no sistema é o mesmo óleo da transmissão Pontos de acoplamento na dianteira
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