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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
CONSTRUÇÃO DE UM INCLINÔMETRO PARA AVALIAR O EFEITO
DA DECLIVIDADE LATERAL NO DESEMPENHO DE TRATORES
AGRÍCOLAS
FABRÍCIO LEITE
BOTUCATU – SP
OUTUBRO – 2007
Tese apresentado à Faculdade de Ciências
Agronômicas da UNESP – Campus de
Botucatu para obtenção do título de Doutor em
Agronomia –Energia na Agricultura.
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CAMPUS DE BOTUCATU
CONSTRUÇÃO DE UM INCLINÔMETRO PARA AVALIAR O EFEITO
DA DECLIVIDADE LATERAL NO DESEMPENHO DE TRATORES
AGRÍCOLAS
FABRÍCIO LEITE
Orientador: Prof. Dr. João Eduardo Guarnetti dos Santos
Co-orientador: Prof. Dr. Kléber Pereira Lanças
BOTUCATU – S.P.
OUTUBRO – 2007
Tese apresentado à Faculdade de Ciências
Agronômicas da UNESP – Campus de
Botucatu para obtenção do título de Doutor em
Agronomia –Energia na Agricultura.
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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA SEÇÃO TÉCNICA DE AQUISIÇÃO E TRATAMEN-
TO DA INFORMAÇÃO – SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO – UNESP -
FCA - LAGEADO - BOTUCATU (SP)
Leite, Fabrício, 1975-
L533c Construção de um inclinômetro para avaliar o efeito da
declividade lateral no desempenho de tratores agrícolas /
Fabrício Leite . - Botucatu : [s.n.], 2007.
x, 117 f. : il. color., gráfs., tabs.
Tese (Doutorado)-Universidade Estadual Paulista, Facul-
dade de Ciências Agronômicas, Botucatu, 2007
Orientador: João Eduardo Guarnetti dos Santos
Co-orientador: Kléber Pereira Lanças
Inclui bibliografia
1. Tratores agrícolas. 2. Inclinômetro. 3. Máquinas -
Projetos. 4. Acidentes. I. Santos, João Eduardo Guar-
netti. II. Lanças, Kléber Pereira. III. Universidade Es-
tadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” (Campus de
Botucatu). Faculdade de Ciências Agronômicas. IV. Título.
Aos meus pais e irmãos,
ao Rodolfo, meu filho.
DEDICO.
AGRADECIMENTOS
A Deus, pela fé sempre presente;
À Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA-UNESP), campus de Botucatu e a
Coordenadoria do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, área de concentração em
Energia na Agricultura, pela vaga concedida, apoio e atenção durante o curso de Doutorado;
Ao Professor Doutor João Eduardo Guarnetti dos Santos, pela brilhante
orientação, compreensão e dedicação;
Ao Professor Doutor Kléber Pereira Lanças, do Departamento de Engenharia
Rural da FCA-UNESP, pela co-orientação segura, atenção, sinceridade, amizade em todas as
fases do curso, pelo espaço do Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agrícolas – NEMPA,
laboratórios e pelos funcionários e estagiários cedidos;
Ao Professor Doutor Saulo Philipe Sebastião Guerra, pela preciosa ajuda,
atenção, críticas, sugestões e principalmente pela amizade;
Ao Pós-Doutorando Professor Doutor Antônio Gabriel Filho, pela preciosa
ajuda, atenção, críticas, sugestões e principalmente pela amizade;
Ao PICDT/CAPES, pela concessão da bolsa de estudos, a qual permitiu a
manutenção e finalização deste trabalho;
Aos docentes do Departamento de Engenharia Rural e do Curso de Pós-
Graduação;
Às secretárias do Departamento de Engenharia Rural, Rita de Cássia Miranda e
do curso de pós-graduação, Rosângela Cristina Moreci, pela presteza no atendimento;
Aos colegas de curso Juan José Bonnin, Ricardo Carvalho Tosin, Cristiano
Alberto de Paula, Leonardo de Almeida Monteiro e Fernando Henrique Campos, pela
convivência, incentivo, pelo auxílio nos trabalhos executados do experimento e principalmente
pela amizade;
À todos os funcionários de Departamento de Engenharia Rural, pela amizade e
serviços prestados;
À todos os colegas de curso;
Ao Benedito Fernando Camargo, funcionário do NEMPA, pela convivência e
amizade;
À minha irmã Cristiane Leite Antunes e meu cunhado Ednei Antônio Antunes,
que além das constantes ajudas, deram suporte durante a permanência em Botucatu;
Ao meu irmão João Batista Leite Júnior, pelo auxílio e amizade;
À minha irmã Ana Paula Leite de Lima, mesmo que distante, pelo incentivo para
a conclusão do curso;
Enfim, agradeço a todos que, direta ou indiretamente, contribuíram para que este
trabalho viesse a ser realizado.
I
SUMÁRIO
Página
Lista de figuras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
IV
Lista de tabela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VII
Lista de símbolos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
X
1 RESUMO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 SUMMARY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .
3
3 INTRODUÇÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
4.1 Acidentes rurais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .
7
4.2 Estabilidade de tratores agrícolas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
4.3 Tipos de capotamentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
12
4.3.1 Tombamento lateral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . . . . . . . . . . .
13
4.3.2 Empinamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
4.4 Condições de equilíbrio estático. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
4.4.1 Determinação do centro de gravidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
4.4.2 Equilíbrio estático longitudinal - trator em nível. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
4.4.3 Equilíbrio estático com o trator em nível e com uma força paralela ao solo,
aplicada na barra de tração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
4.4.4 Forças em equilíbrio estático – tombamento lateral. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
4.5 Desempenho operacional de tratores agrícolas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.5.1 Patinagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.5.2 Consumo de combustível. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
4.5.3 Tração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
4.6 Inclinômetros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
5 MATERIAL E MÉTODOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.1 Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.1.1 Tratores Agrícolas. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.1.2 Local do experimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
41
II
5.1.3 Preparo da pista lateral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
42
5.1.4 Sistema de eletrônico de aquisição de dados e painel de monitoramento dos
dados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.1.5 Geradores de pulsos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
5.1.6 Velocidade de deslocamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.1.7 Fluxômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.1.8 Célula de Carga. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
44
5.1.9 Potenciômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
5.1.10 Inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
5.2 Métodos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
5.2.1 Projeto e desenvolvimento do inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
5.2.2 Calibração do inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
5.2.3 Determinação do centro de gravidade dos tratores utilizados conforme NBR
12567. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
47
5.2.4 Declividade operacional limite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
5.2.5 Determinação da força de tração na barra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
5.2.6 Consumo horário de combustível. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
5.2.7 Determinação da velocidade de deslocamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .
52
5.2.8 Patinagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
52
5.2.9 Determinação da potência disponível na barra de tração. . . .. . . . . . . . . . . . . .
53
5.2.10 Transferência de peso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
53
5.2.11 Carga dinâmica sobre os rodados. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .
54
5.2.12 Coeficiente de tração. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .
54
5.2.13 Rendimento de tração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
5.3 Delineamento experimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
56
6.1 Construção e calibração do inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .
56
6.2 Resultados do Centro de Gravidade (CG) de cada trator avaliado. . . . . . . . . . . . . .
61
6.3 Análise geral dos resultados obtidos para cada trator em todas as inclinações. . . . .
64
6.4 Análise de regressão dos resultados obtidos nas faixas de potência para todas as
III
inclinações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
6.5 Análise de regressão dos resultados obtidos para cada trator nas faixas de inclinação
lateral avaliadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
7 CONCLUSÕES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
103
8 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
106
IV
LISTA DE FIGURAS
Página
1
(a) situação de não tombamento (b) iminência de tombamento e (c) tombamento. ..
13
2
(a) situação de não empinamento (b) iminência de empinamento e (c) empinamento
14
3
Triedro de referência (Fonte: Mialhe, 1980). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .
16
4
Equilíbrio estático longitudinal do trator em nível. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
5
Força paralela ao chão aplicada na barra de tração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .
19
6
Equilíbrio estático – tombamento lateral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
7
Declividade operacional limite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
8
Forças que atuam em uma roda deformável em solo solto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
9
Comboio utilizado nos ensaios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
40
10
Vista aérea da área experimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
41
11
(a) Preparo inicial com plaina da pista lateral (b) Preparo final com plaina
da pista lateral (c) Pista lateral plainada (d) Rolo Compactador. . . . . . . . . . . . . . . .
42
12
Sistema de aquisição de dados e painel eletrônico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
43
13
Fluxômetro utilizado para avaliação do consumo horário de combustível. . . . . . . .
44
14
Célula de carga instalada na barra de tração do trator. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .
45
15
Transferidor desenvolvido para o inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .
46
16
Determinação da coordenada x do centro de gravidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
48
17
Determinação da coordenada z do centro de gravidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
18
Determinação da coordenada y do centro de gravidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
19
(1) Vista frontal do potenciômetro, (2) Vista frontal da chapa de fixação do aparelho
na caixa de acrílico, (3) Vista frontal do pêndulo, (4) Vista lateral da bucha de fixação
do potenciômetro, (5) Arruela de fixação do potenciômetro, (6) Vista lateral do
potenciômetro, (7) Massa de chumbo, (8) e (9) Parafusos de fixação. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
20
(1) Vista frontal e (2) Vista lateral do pêndulo utilizado no inclinômetro (cotas em
milímetros). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
57
21
(1) Vista frontal e (2) Vista lateral da chapa de fixação do aparelho na caixa de acrílico
V
(cotas em milímetros). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
22
(1) Vista frontal e (2) Vista lateral do potenciômetro utilizado no inclinômetro (cotas
em milímetros). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
58
23
Curva de calibração do inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .
59
24
Inclinômetro desenvolvido para determinação da inclinação lateral do terreno. . . .
60
25
Tempo de resposta apresentado pelo inclinômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
60
26
Curva de estabilidade do inclinômetro para um intervalo de 5 minutos. . .. . . . . . . .
61
27
Centro de gravidade (CG) do trator de 158 kW de potência. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .
62
28
Centro de gravidade (CG) do trator de 132 kW de potência. . . . . . . . . .. . . . . . . . . .
62
29
Centro de gravidade (CG) do trator de 118 kW de potência. . . . . . . . . . .. . . . . . . . .
63
30
Centro de gravidade (CG) do trator de 89 kW de potência. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
63
31
Curva de regressão quadrática do consumo horário (L.h
-1
) para todas as inclinações.
75
32
Curva de regressão quadrática da velocidade (km.h
-1
) para todas as inclinações . . .
76
33
Curva de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado direito (%) para todas as
inclinações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
78
34
Curva de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado esquerdo (%) para todas
as inclinações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
35
Curva de regressão quadrática da patinagem dos tratores (%) para todas as inclinações.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
81
36
Curva de regressão quadrática de potência na barra de tração (kW) para todas as
inclinações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . .
82
37
Curva de regressão quadrática da carga dinâmica (kN) para todas as inclinações. . .
84
38
Curva de regressão quadrática de coeficiente de tração para todas as inclinações . .
85
39
Curva de regressão quadrática de rendimento de tração para todas as inclinações . .
87
40
Curva de regressão quadrática de força de tração (kN) para todos os tratores. . . . . . .
89
41
Curva de regressão quadrática da velocidade de deslocamento (km.h
-1
) para todos os
tratores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
42
Curva de regressão quadrática de patinagem dos rodados lado direito (%) para todos os
tratores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
91
43
Curva de regressão quadrática de patinagem dos rodados lado esquerdo (%) para todos
VI
os tratores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
44
Curva de regressão quadrática de patinagem (%) para todos os tratores. . . . . . . . . . .
94
45
Curva de regressão quadrática da potência na barra de tração (kW) para todos os
tratores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
46
Curva de regressão quadrática da transferência de peso (kN) para todos os tratores. .
97
47
Curva de regressão quadrática da carga dinâmica (kN) para todos os tratores . . . . . .
98
48
Curva de regressão quadrática do coeficiente de tração para todos os tratores . . . . . .
100
49
Curva de regressão quadrática do rendimento na barra de tração para todos os tratores.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
101
VII
LISTA DE TABELAS
Página
1
40
2
65
3
65
4
66
5
67
6
68
7
68
8
69
9
70
10
71
11
72
12
73
13
75
14
77
VIII
15
78
16
80
17
81
18
83
19
84
20
85
21
87
22
89
23
90
24
92
25
93
26
94
27
96
28
98
29
99
IX
30
100
31
102
X
LISTA DE SÍMBOLOS
a = Distância entre eixos de centro a centro dos rodados do trator (m);
b = Distância do centro de gravidade do trator ao rodado traseiro (m);
c = Distância do centro de gravidade do trator ao rodado dianteiro (m);
CG = Centro de gravidade do trator;
P = Força aplicada na barra de tração do trator (kN);
P = Profundidade de preparo ou distância entre o plano do terreno e o plano de apoio das
rodados traseiros (m);
R
1
= Força de reação do plano de apoio ao rodado dianteiro do trator (kN);
R
2
= Força de reação do plano de apoio ao rodado traseiro do trator (kN);
S = Distância de centro a centro dos rodados do trator (m);
X1 = Distância entre eixos de centro a centro dos rodados do trator (m);
Y = Distância vertical do plano de apoio ao centro de gravidade do trator (m);
Y1 = Altura da barra de tração em relação ao plano de apoio (m);
W = Força peso total aplicada no centro de gravidade do trator (kN);
W1 = Força peso aplicada sobre o eixo traseiro do trator (kN);
W2 = Força peso aplicada sobre o eixo dianteiro do trator (kN);
Wh = Componente da força peso no eixo horizontal (kN);
Wv = Componente da força peso no eixo vertical (kN);
α = Ângulo da rampa lateral;
α
1
= Ângulo formado entre o plano de nível e o plano do terreno;
α
e
= Ângulo formado entre o plano de nível e o plano de apoio dos rodados traseiros;
β = Ângulo formado entre o plano do terreno e o plano de apoio dos rodados traseiros.
1
1. RESUMO
Os tratores como fonte de potência, para o tracionamento e/ou
acionamento de máquinas e implementos agrícolas dão origem a conjuntos motomecanizados,
os quais têm sido utilizados de forma crescente na agricultura brasileira. Apesar do grande
avanço tecnológico o aumento do número de tratores agrícolas trouxe aspectos positivos e
alguns negativos, entre estes últimos destaca-se o surgimento de uma nova fonte de acidentes
de trabalho, cuja importância é dada pelos danos físicos que causam ao operador. Em estudos
realizados, desde a década de 70 do século XX até os dias atuais, de 85% em média dos
acidentes fatais, envolvendo tratores agrícolas, 70% são devidos a quedas laterais e 15% a
quedas para trás.
Portanto, o objetivo deste trabalho foi projetar e desenvolver um
inclinômetro, o qual indica a inclinação do terreno, como sensor de segurança para tratores
agrícolas com o intuito de evitar tombamentos laterais, para a preservação do operador e da
máquina. Ainda como objetivo deste trabalho foi analisar o desempenho operacional, em uma
pista inclinada lateralmente, dos tratores agrícolas avaliados para este trabalho.
O experimento foi desenvolvido na Fazenda Experimental Lageado,
pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista, Campus
de Botucatu, em uma pista de ensaio de máquinas, pertencente ao NEMPA (Núcleo de Ensaio
de Máquinas e Pneus Agroflorestais), com 400 metros de comprimento e 20 metros de largura,
sendo que a mesma possui uma pista lateral previamente construída. A inclinação da pista foi
2
de 0,3% no sentido do comprimento e niveladas na largura e a pista lateral apresentando uma
declividade de 55,5%.
Foram utilizados quatro tratores 4x2 TDA (Tração Dianteira Auxiliar)
com faixas de potência nominal no motor distintas entre si de 89, 118, 132 e 158 kW, avaliados
em 6 inclinações laterais 0, 5, 10, 15, 20 e 25 graus, sendo selecionada uma marcha para cada
trator, onde foi fixada para a inclinação de 0
o
a força de tração de 40,0 kN e rotação de trabalho
do motor de cada trator correspondente à 540 rpm na TDP. A partir desta marcha selecionada e
força pré-fixados, cada trator foi avaliado nas demais inclinações. Todos os tratores estavam
equipados com pneus diagonais e lastrados conforme recomendação de fábrica. Os dados
coletados para análise do desempenho operacional foram: força de tração, consumo horário de
combustível, velocidade, patinagem, potência na barra de tração, transferência de peso, carga
dinâmica, e inclinação. Foi utilizado um delineamento em blocos casualizados (DBC) com 6x4,
sendo seis (6) inclinações e quatro (4) tratores, com um total de vinte e quatro (24) tratamentos
e com três (3) repetições para cada tratamento.
Os resultados obtidos do centro de gravidade (CG), mostraram que
nenhum dos tratores ultrapassou os seus respectivos ângulos operacional limite, porém, todos
operaram acima de seus ângulos máximo limite, entretanto nenhum dos tratores avaliados
demonstrou perigo de capotamento.
Conforme aumentaram as inclinações laterais, houve um decréscimo na
força de tração média e um aumento significativo, 174,23% , na patinagem dos tratores. Os
tratores T1 e T3 resultaram nos menores rendimentos de tração, ou seja, foram os tratores que
perderam menos potência do motor para a barra de tração.
Segundo os resultados obtidos, os parâmetros força de tração e
transferência de peso não foram estatisticamente significativos na análise de regressão para
cada inclinação lateral entre as faixas de potência do motor avaliadas e o parâmetro consumo
horário não foi estatisticamente significativo na análise de regressão para cada trator entre as
faixas de inclinação lateral avaliadas.
3
CONSTRUCTION OF AN INCLINOMETER TO EVALUATE THE EFFECT OF THE
LATERAL STEEPNESS IN THE ACTING OF AGRICULTURAL TRACTORS
Tese (Doutorado Agronomia / Energia na Agricultura) – Faculdade de Ciências
Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.
Author: FABRÍCIO LEITE
Adviser: JOÃO EDUARDO GUARNETTI DOS SANTOS
Co-adviser: KLÉBER PEREIRA LANÇAS
2 SUMMARY
The tractors as potency source, for the traction and/or activate of
machines and agricultural implements give origin to groups motor automated, which have been
used in a growing way in the Brazilian agriculture. In spite of the great technological progress
the increase of the number of agricultural tractors brought positive aspects and some negative,
among these last ones he stands out the appearance of a new source of work accidents, whose
importance is given by the physical damages that cause to the operator. In accomplished
studies, since the decade of 70 of the century XX to the current days, of 85% on average of the
fatal accidents, involving agricultural tractors, 70% are back due to lateral falls and 15% to
falls.
Therefore the objective of this work was to project and to develop an
inclinometer, which indicates the inclination of the land, as sensor of safety for agricultural
tractors with the intention of avoiding lateral hollovers, through a resonant sign, for the
preservation of the operator and of the machine. Still as objective of this work was to analyze
the operational acting, in a sloping track sidelong, of the appraised agricultural tractors for this
work.
The experiment was developed in Fazenda Experimental Lageado,
belonging to University of Agronomic Sciences of the from São Paulo State University,
Campus of Botucatu, in a track of rehearsal of machines, belonging to NEMPA (Nucleus of
Rehearsal of Machines and Tires Agroforest), with 400 meters in length and 20 meters of
width, and the same possesses a lateral track built previously. The steepness of the track was of
0,3% in the sense of the length and even in the width and the lateral track presenting a
steepness of 55,5%.
4
Four tractors were used 4x2 TDA (Auxiliary Front drive) with strips of
nominal potency in the different engine amongst themselves of 89, 118, 132 and 158 kW,
appraised in 6 inclinations 0, 5, 10, 15, 20 and 25 degrees, being selected a march for each
tractor, where it was fastened for the 0
o
inclination the force of traction of 40,0 kN and rotation
of work of the engine of each tractor corresponding to 540 rpm in TDP. The starting from this
selected march and force pre-fastened, each tractor was evaluated in the other inclinations. All
of the tractors were equipped with diagonal tires and ballasted according to factory
recommendation. The data collected for analysis of the operational acting were: traction force,
hourly consumption of fuel, speed, skating, potency in the traction bar, weight transfer,
dynamic load, and inclination. A delineate was used casualty block (DBC) with a 6x4, being
six (6) inclinations and four (4) tractors, with a total of twenty-four (24) treatments and with
three (3) repetitions for each treatment.
The obtained results of the center of gravity (CG), they showed that
none of the tractors crossed their respective angles operational limit, however, all operated
above their angles maximum limits, however none of the appraised tractors demonstrated
hollover danger.
As they increased the lateral inclinations, there was a decrease in the
force of medium traction and a significant increase, 174,23%, in the skating of the tractors. The
tractors T1 and T3 obtained the smallest traction incomes, in other words, they were the
tractors that lost less potency of the engine for the traction bar.
According to the obtained results, the parameters traction force and
weight transfer they were not significant statistics in the regression analysis for each lateral
inclination among the strips of potency of the engine evaluated and the parameter hourly
consumption was not significant statistics in the regression analysis for each tractor among the
strips of lateral inclination evaluated.
______________________
Keywords: Inclinometer, Safety, Performance of tractors.
5
3 INTRODUÇÃO
Segundo dados apresentados pela ANFAVEA (2007), o Brasil passou
de uma frota de tratores agrícolas pouco superior a 60.000 unidades em 1960 para quase
340.000 unidades em 2006, o que demonstra a crescente utilização destas máquinas. O aumento
do número de conjuntos tratorizados trouxe alguns aspectos negativos, entre os quais se destaca
o surgimento de uma nova fonte de acidentes de trabalho, cuja importância é dada pelos danos
físicos que causam ao operador.
Acidentes envolvendo máquinas agrícolas com graves conseqüências ao
agricultor são comuns no meio rural, apesar de pouco divulgados e de raras estatísticas sobre o
assunto. Vários são os fatores potenciais de risco: falta de conhecimento, falta de atenção,
operações em terrenos inclinados, velocidades operacionais altas, despreparo do operador.
Estudos sobre acidentes com tratores, indicam que a maioria dos acidentes fatais envolvendo
tratores, é devido ao empinamento da máquina e tombamentos laterais.
Há vários estudos sobre estabilidade estática de tratores, como a
avaliação do centro de gravidade (CG) dos tratores agrícolas, e sendo estes estudos o
desenvolvimento de tratores em condições estáticas, entretanto, os tratores são utilizados para
trabalharem tracionando e/ou acionando máquinas e implementos em terrenos acidentados, em
operações de cultivo da lavoura, tratamentos fitossanitários, colheita e outros, o que para isso
necessitam de um vão livre com relação ao solo mais alto, quando comparado com os demais
veículos automotores. Isto os tornam mais susceptíveis a tombamentos. Todavia, poucos são os
estudos feitos com relação a equipamentos ou sensores de segurança para as condições de
6
estabilidade em situação dinâmica, ou seja, sensores que indiquem que o trator está na
iminência de capotar, ou sobre o seu desempenho operacional em terrenos inclinados.
Existem no mercado equipamentos chamados de inclinômetro que
medem a inclinação de um terreno, estabilidade de barragens, ou até para direcionar com
precisão veículos espaciais. Estes equipamentos são considerados como rastreadores sem fontes
ou sem referencial ou rastreadores inerciais, que medem inclinações a partir de uma posição
inicial. O inclinômetro também é encontrado em veículos off-road (veículos especiais fora de
estrada), que indica para o piloto a inclinação do terreno e se é possível vencer tal obstáculo.
Por outro lado, o desempenho operacional de tratores agrícolas diminui
quando operam em terrenos inclinados, pois, o centro de gravidade destas máquinas é alterado,
onde a é força normal e de direção geocêntrica direciona-se mais para um dos pontos de apoio
da máquina, desequilibrando todo o conjunto, com isto, podendo aumentar a patinagem dos
rodados, o consumo de combustível, diminuindo a força de tração e consequentemente a
potência disponível na barra de tração, entre outros parâmetros de desempenho de tratores
agrícolas.
Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a desempenho dinâmico
de tratores agrícolas com a utilização de um inclinômetro, para que este se torne um item de
grande utilidade na segurança de operadores de tratores agrícolas, bem como avaliar e
correlacionar as condições de desempenho operacional dos tratores agrícolas em terrenos com
inclinação lateral.
7
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1 Acidentes rurais
Uma das principais consequências da modernização da agricultura
brasileira foi a substituição progressiva do trabalho manual pelo trabalho mecanizado. A
introdução de instrumentos e insumos modernos nas tarefas agrícolas, além de aumentar a
produtividade e diminuir os custos de produção, ampliou significativamente os tipos de
acidentes de trabalho a que estão sujeitos os trabalhadores rurais (RODRIGUES e DA SILVA,
1986). Se antes os acidentes de trabalho no meio rural estavam restritos basicamente a quedas,
ferimentos com ferramentas de trabalho (enxada, facão) e envenenamentos causados por
animais peçonhentos, a manipulação de agrotóxicos e a utilização intensa de máquinas
agrícolas, ampliou consideravelmente os riscos a que estão sujeitos os trabalhadores rurais em
seu trabalho diário (SCHLOSSER et al., 2002). O trator agrícola é, sem dúvida, umas das
máquinas mais importantes na agricultura moderna, mas é também, umas das mais perigosas
quando não utilizadas de forma conveniente e segura (SANTOS, 2004).
Segundo o artigo, 131 do Decreto n
o
2172 de 05 de março de 1997,
acidente de trabalho no meio rural é o que ocorre na realização do trabalho rural, a serviço do
empregador, provocando lesão corporal, perturbação funcional ou doença que cause a morte ou
redução permanente ou temporária da capacidade para o trabalho. De uma maneira geral,
conforme expõem Zócchio (1971) e Santos (2004), o acidente de trabalho no meio rural pode
ser considerado como sendo todo o acontecimento que não esteja programado e que
8
interrompa, por pouco ou muito tempo, a realização de um serviço, provocando perda de
tempo, danos materiais e/ou lesão corporal. Neste sentido, o acidente é considerado grave
quando resulta no afastamento do trabalhador rural de sua atividade produtiva por um período
igual ou superior a 15 dias (SANTOS, 2004).
As causas dos acidentes com conjuntos tratorizados são definidas como
sendo as condições ou atitudes inseguras que, se corrigidas a tempo, teriam evitado o acidente
(SCHLOSSER e DEBIASI, 2001). O ato inseguro, conforme Zócchio (1971) e Cutuli et al.
(1977), é a maneira como as pessoas se expõem, consciente ou inconscientemente, a acidentes.
Condições inseguras, segundo os mesmos autores, são as características do meio onde o
trabalho é executado que comprometem a segurança do trabalhador. Vários estudos têm
indicado que, aproximadamente, 15 e 85% dos acidentes, respectivamente, são causados por
condições e atos inseguros, independentemente do setor produtivo considerado (CUTULI et
al.,1977; MÁRQUEZ, 1990; SCHLOSSER e DEBIASI, 2001; SANTOS 2004).
Segundo Santos (2004), do total de acidentes fatais ocorridos com
operadores de tratores agrícolas, 80% são devidos à falhas humanas (atos inseguros) e 20 % a
problemas mecânicos (condições inseguras). Os atos inseguros que mais provocam acidentes
são a incapacidade ou ignorância ao perigo (40%); velocidade excessiva (21%); falta de
atenção do operador (19%).
De acordo com Márquez (1986), na Espanha e nos demais países
europeus, aproximadamente 40% do total de acidentes ocorridos no setor agrícola envolvem
máquinas agrícolas e, destes, metade é devido ao uso do trator agrícola. Em uma pesquisa de
caracterização dos acidentes graves no trabalho rural, realizada no Estado de São Paulo, Silva e
Furlani Neto (1999) concluíram que o trator, a moto-serra, as máquinas e equipamentos
agrícolas encontram-se envolvidos, na maior parte dos acidentes graves ocorridos.
Os prejuízos econômicos e sociais advindos dos acidentes com tratores
agrícolas também são bastante elevados. Estes ocorrem tanto em termos de danos físicos ao
operador como em termos financeiros, para o Estado, sociedade em geral e para o próprio
acidentado (SCHLOSSER et al., 2002).
No que se refere aos danos físicos aos trabalhadores, Márquez (1986)
explica que mais de 60% das mortes ocorridas em acidentes de trabalho no setor agrícola são
consequência da mecanização agrícola. A gravidade dos acidentes com tratores agrícolas é
9
confirmada por Field (2000), que evindenciou estes resultados em trabalhos realizados no
Estado de Indiana, nos Estados Unidos da América, onde encontrou dados demonstrando que
entre 500 e 600 pessoas morrem a cada ano naquele Estado, em função de acidentes com
tratores agrícolas e que a cada pessoa morta, outras 40, no mínimo, são feridas.
Em relação aos custos financeiros dos acidentes, Monk et al. (1986)
expõem que os gastos anuais com os acidentes de trabalho na agricultura, para a economia
britânica chegam à cifra de 94 milhões de dólares por ano. Os dados obtidos por Márquez
(1990) reforçam a magnitude dos custos destes acidentes. Segundo o autor, o ônus dos
acidentes na Europa chega a aproximadamente 5 bilhões de dólares.
Conforme Gerberich et al. (1992), dados do Conselho Nacional de
Segurança dos Estados Unidos mostraram uma taxa de acidentes com vítimas fatais na
agricultura de 40 mortes para cada 100.000 trabalhadores, enquanto a taxa para todas as outras
ocupações de trabalho é de 9 mortes para cada 100.000 trabalhadores.
Segundo Santos (2004) ao analisar o tipo de acidente mais comum
devido o uso de tratores agrícolas, 70% é devido à queda lateral do veículo; 15% queda para
trás (empinamento); 5,5% queda do operador de trator; 3% choque com outro veículo; 5,5%
acidentes com o próprio trator; 0,5% devido a implementos de arrasto ou reboque e 0,5%
devido a acidentes com implementos levantados.
No Estado de São Paulo, durante o ano agrícola de 1975/1976,
registrou-se um total de 110,7 mil acidentes de trabalho ocorridos em 28,3 mil propriedades
agrícolas, sendo que 13,7 mil acidentes foram causados pelo uso de tratores e máquinas
agrícolas, resultando na morte de duas mil pessoas (ROBIN, 1987). Sessenta por cento dos
acidentes são causados por tombamentos de tratores (DELGADO, 1991).
Corrêa e Ramos (2003) relatam que, a imprudência, o excesso de
confiança e a falta de treinamento são as principais causas de acidentes. Segundo os autores, em
um levantamento realizado no Estado de São Paulo no ano de 2001, do total de pessoas
envolvidas em acidentes 55,6% tinham mais de 10 anos na função de operadores de máquinas e
22,22% do total de entrevistados, participaram de cursos formais de treinamento.
Delgado (1991), estudou acidentes ocorridos com a utilização de
tratores agrícolas e verificou que em acidentes fatais ocorridos por mecanização na Alemanha
em 1954, 60% foram por tombamentos laterais de tratores. Com o emprego de equipamento de
10
proteção em tratores contra tombamentos EPCC (Estrutura de Proteção Contra Capotagem), em
um período de 10 anos, diminuiu em 50% o número de mortes causadas pela utilização de
tratores. O autor relatou também que, metade dos acidentes de tombamento ocorridos em
tratores sem estrutura de proteção é fatal.
Conforme Comer et al. (2003), o número de acidentes na agricultura é
maior do que nas indústrias e são principalmente ocasionados pelo capotamento de tratores
durante operações normais no campo.
A cada ano, aproximadamente 250 pessoas são mortas em acidentes
com trator nos Estados Unidos da América (NIOSHI, 2004), constituindo em mais de um terço
de todas fatalidades relatadas durante a produção agrícola, a maioria dos acidentes fatais
envolveram tratores sem estrutura de proteção (ARANA et al., 2002).
Entretanto, 200 mortes por ano nos Estados Unidos da América
envolveram operadores que não utilizavam cintos de segurança em capotamentos de tratores
sem estrutura de proteção, enquanto na Europa foi observada uma redução em fatalidades pelo
próprio uso da estrutura de proteção contra capotamento (REYNOLDS e GROOVES, 2000).
Segundo Day (1999), em um estudo realizado na Austrália no período
de 1985 à 1996, o trator foi o tipo mais comum de incidentes fatais no meio rural, 72% do total
de incidentes fatais, sendo 61% devido ao tombamento lateral dos tratores.
Conforme HSE (2004), em um levantamento sobre acidentes fatais na
Grã-Bretanha, o número de capotamentos com tratores aumentou de 22% no ano de 1994 para
33% no ano de 2003.
Segundo Webster e Meringer (2003) a maquinaria agrícola foi
responsável por 18,5% dos acidentes da agricultura no Estado de Utah (EUA), estando o trator
envolvido em 26% dos casos com máquinas agrícolas, enquanto, Uiowa (2003) menciona que
os tratores estavam envolvidos em 53% dos acidentes agrícolas fatais ocorridos no Estado de
Iowa (EUA).
Conforme BLS (2005) em um censo ocorrido, nos Estados Unidos da
América, no ano de 2005 sobre lesões fatais no meio profissional, o trator foi a fonte primária
de mortes, com 219 trabalhadores para um total de 770 trabalhadores que sofreram lesões fatais
com máquinas em geral. Ainda segundo o mesmo censo, entre os anos de 1992 à 2000, 1894
trabalhadores agrícolas morreram por causa dos tratores, sendo que, 991 destes morreram
11
devido ao capotamento dos tratores. A maioria destas mortes, envolveu agricultores e
trabalhadores rurais com idade acima de 55 anos.
4.2 Estabilidade de tratores agrícolas
Segundo Hunter (1992), o trator, que ocupa um lugar de destaque no
maquinário agrícola, pelo fato de operar em terrenos muitas vezes acidentados, faz com que os
limites de segurança sejam facilmente atingidos.
O conhecimento do limite de estabilidade de tratores é de grande
importância na segurança das operações agrícolas, a fim de se evitarem acidentes fatais, que
ocorrem, principalmente, quando a instabilidade do trator provoca um tombamento lateral
(KHOURY JUNIOR et al., 2004). Conforme Mialhe (1980), o estudo das forças em equilíbrio
que agem sobre o chassi do trator ajuda na compreensão do desempenho dessas máquinas em
sua utilização no campo.
Segundo Mialhe (1996), nomeia-se limites de estabilidade às condições
do plano de apoio que permitem o funcionamento estável do espécime, sem sobrecarga dos
rodados (principalmente quando pneumáticos) e risco de tombamento, deslocando-se a
velocidades normais para realização de operação agrícola. O autor relata ainda que, a avaliação
do limite de estabilidade para um dado espécime é sempre referido à uma dada condição de
operação, de maneira que máquinas/implementos montados são necessariamente considerados
acoplados ao trator (especificado pelo fabricante) e em condições de transporte. Assim, um
trator isoladamente poderá mostrar atributos de estabilidade diferente do verificado ao integrar
um sistema tratorizado, quando lhe é acoplada uma máquina ou implemento.
Há dois critérios, segundo Mialhe (1980), para se avaliar os limites de
estabilidade de máquinas/implementos: a) critério “de pneus” e b) critério “de instabilidade”.
De acordo com o primeiro critério, a avaliação visa determinar as condições estáticas limites
em função da capacidade de suporte de carga dos pneus que equipam o espécime sob análise.
De acordo com o segundo critério, as condições limites são aquelas que determinam
instabilidade do espécime em operação, comprometendo o manejo e o pleno desempenho, com
segurança.
12
Quanto maior for a velocidade de deslocamento, mais intensamente se
manifesta a ação dos processos dinâmicos, que podem provocar o tombamento lateral de uma
máquina. Por isso, recomenda-se que a inclinação do terreno, que interfere na estabilidade
dinâmica durante a realização de uma operação, esteja entre 40% e 60% da inclinação-limite
máxima determinada em condição estática (CHUDAKOV, 1977; MIALHE, 1980).
Smith e Liljedahl (1972) mostraram que dos tombamentos de tratores
analisados, 67% se referem a tombamentos laterais e 33% nos empinamentos. No entanto,
dados do Conselho de Segurança Nacional dos Estados Unidos informam que o empinamento
tem maior facilidade de apresentar vítima fatal que o tombamento lateral (SMITH e
LILJEDAHL, 1972).
Conforme Corrêa e Ramos (2003), os acidentes relatados em um
levantamento realizado no Estado de São Paulo, no ano de 2001, estes são geralmente
associados ao uso de máquinas agrícolas, estando o trator envolvido em mais da metade dos
casos (60,5%), sendo expressivo o índice de tombamentos de tratores agrícolas (28,93% em
relação ao total de casos de acidentes e 47,83% em relação ao total de casos com tratores).
4.3 Tipos de capotamentos
Apesar dos conceitos básicos sobre estabilidade de tratores datarem da
década de 20, conforme Kim e Rehkugler (1987), somente a partir da década de 60 houve um
incremento significativo no estudo da dinâmica do trator e sua estabilidade. Segundo os
autores, o trator normalmente opera em diferentes tipos de terreno e condições de trabalho; por
isso as publicações sobre a dinâmica do trator e estabilidade estudam o seu comportamento sob
várias condições de operação.
Conforme Kim e Rehkugler (1987) os capotamentos de tratores podem
ser classificados em duas categorias principais: tombamento lateral e empinamento.
13
4.3.1 Tombamento lateral
De acordo com Kim e Rehkugler (1987), apesar do tombamento lateral
do trator poder ser causado por um movimento brusco em terreno nivelado em alta velocidade,
ele ocorre mais facilmente em terrenos inclinados.
Segundo Smith e Liljedahl (1972), o tombamento lateral de um trator
agrícola convencional ocorre em duas etapas:
1. O trator inicia o tombamento lateral em torno da linha que passa pelo pino central do
eixo dianteiro e o ponto de contato de uma das rodas traseiras com o plano de apoio.
2. O trator gira em torno da linha que liga os pontos de contato das duas rodas de mesmo
lado com o plano de apoio.
Promersberger e Bishop. (1962) ao analisarem sob o ponto de vista
geométrico o tombamento lateral, relatam que, quando a linha de ação da força vertical relativa
a massa e que atua no CG, passa entre os pontos de contato das rodas com o plano de apoio, o
trator não tomba. Ocorre o tombamento quando aquela linha passar fora dos pontos de contato
entre as rodas e o plano de apoio, apresentado na Figura 1.
Figura 1 - (a) situação de não tombamento (b) iminência de tombamento e (c) tombamento
Na Figura 1 (a), a linha de ação da força-peso passa entre os pontos de
contato das rodas com o plano de apoio. Nessas condições o trator não tomba. Na Figura 1 (b),
a linha de ação da força-peso passa no ponto de contato de uma das rodas com o plano de
(a)
(b)
(c)
Pontos de
contato
Ponto de
contato
Ponto de
contato
14
apoio. O trator está na iminência de tombar. Na Figura 1 (c), a linha de ação da força-peso
passa fora do ponto de contato da roda com o plano de apoio. O trator tomba.
4.3.2 Empinamento
Promersberger e Bishop (1962), fazem uma análise geométrica relativa
nos casos do trator empinar, não empinar, ou estar na iminência de empinar. Através da Figura
2 pode-se observar os casos citados pelo autor. Na Figura 2 (a), a linha de ação da força-peso
aplicada no CG, passa entre os pontos de contato das rodas com o plano de apoio, onde o trator
não empina. Na Figura 2 (b), a linha de ação da força-peso passa no ponto de contato da roda
com o plano de apoio, onde o trator está na iminência de empinar.
Figura 2 - (a) situação de não empinamento (b) iminência de empinamento e (c) empinamento.
Na Figura 2 (c), a linha de ação da força-peso passa fora dos pontos de
contato das rodas com o plano de apoio. O trator empina. Para Chudakov (1977), existem
alguns meios disponíveis para aumentar a estabilidade longitudinal dos tratores e melhorar a
sua dirigibilidade, como por exemplo:
a) lastramento frontal do trator;
b) aumento, quando possível, da distância entre os eixos, especialmente no caso em que
esse aumento ocasionar uma cota mais baixa do CG do conjunto (trator e implemento).
Ainda, segundo Chudakov (1977), é recomendável que de 15% a 20%
do peso total do trator permaneça na sua parte frontal. Isso permite manter a sua dirigibilidade.
(b)(a) (c)
Ponto de
contato
Pontos de
contato
Ponto de
contato
15
De acordo com Barger et al. (1966), a estabilidade longitudinal de um
trator importa por, no mínimo, duas razões fundamentais: primeiro, pelo perigo à vida e ao
equipamento se o trator se torna instável e capota, e segundo pela variação nas relações entre as
reações de apoio do solo nas rodas dianteiras e traseiras.
Ainda segundo os mesmos autores, o perigo da capotagem pode ser
reduzido por um ou mais dos meios seguintes: localização apropriada do centro de gravidade;
localização adequada do engate em relação ao implemento e ao trator; manejo cuidadoso.
4.4 Condições de equilíbrio estático
4.4.1 Determinação do centro de gravidade
Segundo Mialhe (1980), considerando o trator no espaço como um
corpo livre, por estar sujeito ao campo gravitacional da Terra, passa a atuar no trator uma força,
W, denominada peso, cujo ponto de aplicação é o denominado centro de gravidade, CG. A fim
de satisfazer a condição de equilíbrio estático, é necessário aplicar uma força reativa,
equilibrante de seu peso, onde esta é exercida pelos apoios ou rodas do trator.
De acordo com Chudakov (1977) e Mialhe (1980) o Centro de
Gravidade (CG) é o ponto da máquina onde se aplica o seu peso, cuja direção da força é normal
à superfície da Terra e de direção geocêntrica. Sua magnitude depende da aceleração da
gravidade e da massa do corpo em questão.
Conforme Barger et al. (1966) e Mialhe (1980), para se definir a
posição do Centro de Gravidade (CG) é necessário referi-lo a um triedro constituído de um
plano horizontal em nível e de dois planos verticais, um longitudinal e outro transversal. Desta
configuração, resulta que, a posição do centro de gravidade é definida por três cotas:
Cota vertical: representada pela letra y e expressa em milímetros; é a distância do CG ao
plano horizontal de apoio, tomada na perpendicular entre o CG e este plano.
Cota horizontal longitudinal: representada pela letra x e expressa em milímetros; é a
distância do CG ao plano vertical transversal do triedro.
16
Cota horizontal transversal: representada pela letra z e expressa em milímetros; é a distância
do CG ao plano vertical longitudinal do triedro.
A Figura 3 ilustra esse critério de posicionamento do trator no triedro de
referência, conforme Mialhe (1980).
Figura 3 –Triedro de referência (Fonte: Mialhe, 1980).
Este critério, conforme os mesmos autores, embora convencionado para
tratores, poderá ser adotado para outros veículos automotores destinados a fins agrícolas, para
máquinas automotrizes (com a ressalva de que as rodas motrizes, geralmente, são frontais) e,
inclusive, para veículos de transporte não-automotores (caso de carretas de duas e quatro
rodas).
CG
Y
X
Plano horizontal
de apoio
Plano vertical transversal
Plano vertical
longitudinal
Y
CG
Cota Z
Z
17
4.4.2 Equilíbrio estático longitudinal - trator em nível
Barger et al. (1966) e Mialhe (1980), consideram o trator como um
corpo livre, com sua força-peso atuando no CG e com as forças equilibrantes exercidas nas
rodas do trator, conforme mostra a Figura 4.
Figura 4. Equilíbrio estático longitudinal do trator em nível.
As condições de equilíbrio do trator em nível apresentam as seguintes
forças de ação e reação, conforme Equação 1.
R
1
+ R
2
= W (1)
O somatório dos momentos com relação ao ponto O, contato entre o
rodado traseiro e o plano de apoio, resultam a Equação 2.
W.b – R
1
. a = 0
W.b = R
1
. a (2)
Observando na Figura (4) que a = b + c, substituindo então a equação
(1) na equação (2) encontra-se a Equação 3.
(R
1
+ R
2
) . b = R
1
. (b + c)
R
2
. b = R
1
. c (3)
W
CG
O
c
aR2 R1
18
Através da equação (4), encontra-se a força de reação do rodado
dianteiro do trator.
a
b
WR .
1
(4)
Substituindo-se a equação (4) na equação (3), obtém-se a força de
reação do rodado traseiro do trator.
a
c
WR .
2
(5)
4.4.3 Equilíbrio estático com o trator em nível e com uma força paralela ao solo,
aplicada na barra de tração
Para um estudo inicial das relações entre as forças mais importantes que
atuam sobre um trator agrícola, sob condições normais de trabalho, algumas hipóteses
simplificadores são introduzidas por Barger et al. (1966), entre as quais:
a) Os contatos das rodas com o solo são considerados pontos;
b) A força aplicada na barra de tração é paralela ao solo;
c) O trator está em terreno nivelado;
d) A força devida ao trator é horizontal e aplicada no ponto que a roda traseira toca o plano de
apoio.
Na Figura 5, pode-se observar as forças que atuam sobre um trator
agrícola, quando aplicada uma força paralela ao solo na barra de tração.
19
Figura 5. Força paralela ao solo aplicada na barra de tração.
Ao considerar o trator como um corpo livre, tem-se a força do trator
para deslocar, representado por (F), sendo contrária a força aplicada na barra de tração (P),
conforme equação (6).
F –P = 0 (6)
As condições de equilíbrio de um trator com força paralela ao plano de
apoio, aplicada na barra de tração, fornecem as forças de ação e reação conforme a equação (7).
R
1
+ R
2
– W
1
– W
2
= 0 (7)
Além disso o somatório dos momentos com relação a qualquer eixo
deve ser nulo. Ao considerar o eixo pelo ponto de contato (O) do rodado traseiro com o solo,
Barger et al. (1966) mostraram a partir da equação (8) a força de reação do rodado traseiro.
1
1
22
12112
.
0...
X
Y
PWR
XRYPXW
(8)
Substituindo-se a equação de reação do rodado traseiro (8) na equação
(7) do somatório de forças de equilíbrio do trator com força paralela ao plano de apoio, obtém-
se a Equação 9.
R2
O
X1
CG
R1
W2
W1
P
F
Y1
20
0.
21
1
1
21
WW
X
Y
PWR
(9)
Desta forma, isolando R
1
do restante da equação (9), encontra-se a força
de reação do rodado dianteiro do trator, conforme equação (10).
1
1
11
.
X
Y
PWR
(10)
A parcela
1
1
.
X
Y
P
observada nas equações (8) e na equação (10) é
chamada “transferência de peso”.
Quando R
1
= 0, significa que não existe nenhuma reação do solo na
parte frontal, portanto, o trator está prestes a empinar.
Nessas condições, através da equação (8) encontra-se a força (P)
aplicada na barra de tração e paralela ao solo, conforme equação (11).
1
12
1
1
2
.
0.
Y
XW
P
X
Y
PW
(11)
Não há, segundo Barger et al. (1966), realmente uma transferência de
peso, mas sim uma mudança nas reações R
1
e R
2
do solo.
A equação (11) mostra que o trator fica mais estável quando aumenta-se
X
1
, distância entre eixos, ou diminui-se Y
1
, altura do CG, desde que isso não prejudique o
desempenho do trator.
Segundo Mialhe (1980), deverá haver um valor limite de segurança
para a magnitude da transferência de peso e cita a ISO Recomendation n.942-ISO/TC22T.166E
de dezembro de 1965 a qual estabelece:
2
1
1
.8,0. W
X
Y
P
significando que no mínimo 20% do peso dianteiro inicial deverá permanecer no eixo dianteiro.
4.4.4 Forças em equilíbrio estático – tombamento lateral
21
Chudakov (1977) e Mialhe (1980), consideram um trator, visto de sua
parte posterior sobre um plano inclinado, admitindo que o CG está no plano vertical
longitudinal do trator, conforme mostra a Figura 6.
Figura 6. Equilíbrio estático – tombamento lateral.
Chamando o ângulo da rampa, conforme definem Chudakov (1977) e
Mialhe (1980), declividade do plano de apoio como sendo a tangente desse ângulo, a qual, dada
é em forma de porcentagem, conforme equação (12):
d = (tg ).100% (12)
Considerando as componentes da força-peso, normal e paralela ao plano
de apoio, obtém-se, respectivamente, a componente força-peso no eixo vertical e a componente
força-peso no eixo horizontal, conforme equações (13) e (14), respectivamente.
Wv = W.cos (13)
Wh = W.sen (14)
S
Wh
Wv
W
Y
CG
N
M
22
Consideram, ainda segundo o mesmos autores, que o somatório dos
momentos das forças aplicadas ao trator em rampa lateral seja em relação ao ponto N,
conforme equação (15)
Wv.Z – Wh .Y = 0
Wv.Z = Wh .Y (15)
Substituindo-se a componente da força-peso no eixo vertical,
equação(13), e a componente da força-peso no eixo horizontal, equação (14), na equação (15)
obtém-se a equação (16).
(W.cos ) . Z = (W.sen ) . Y (16)
Como a cota Z =
2
S
, pois o CG foi considerado no plano vertical
longitudinal do trator, conforme Figura 3, substituindo-se na equação (16) encontra-se a
tangente do ângulo α, conforme equação (17):
2
S
. (W.cos ) = Y . (W.sen )
cos.
.
.2 W
senW
Y
S
tg
Y
S
.2
(17)
Substituindo-se a equação (17) que é a tangente do ângulo α na equação
(12), obtém-se a declividade máxima (%) em que o trator pode trafegar, conforme equação
(18).
d(máx) =
Y
S
*2
* 100 (18)
23
Segundo Chudakov (1977) e Mialhe (1980), o equilíbrio estático lateral
do trator ocorre quando a declividade do plano de apoio for, no máximo, igual ao segundo
membro da equação (18), e que ao ultrapassar esse limite, o trator tomba lateralmente.
Na prática, relatam os mesmos autores, muito antes de atingida essa
declividade o trator corre sérios riscos de tombar, e que, por isso, há necessidade de se
estabelecer uma equação que forneça uma declividade operacional limite do terreno.
Para tanto Mialhe (1980), conceitua a idéia de declividade operacional
limite, considerando um trator operando com a roda no interior do sulco, conforme mostra a
Figura 7.
Figura 7. Declividade operacional limite.
Considerando que o triângulo NKL seja retângulo, entre o plano de
apoio das rodas traseiras e o plano do terreno, tem-se a tangente do ângulo β, ângulo formado
entre os dois planos, conforme equação (19).
S
P
tg
(19)
Além disso, a Figura 7 mostra que o α
1
ângulo formado entre o plano de
nível e o plano do terreno é o somatório entre os ângulos α
e
, ângulo formado entre o plano de
1
K
P
PLANO DO TERRENO
2
N
L
PLANO DE NIVEL
PLANO DE APOIO DAS
RODAS TRASEIRAS
S
24
nível e o plano de apoio das rodas traseiras, e ângulo β, ângulo formado entre o plano do
terreno e o plano de apoio das rodas traseiras, conforme equação (20).
12
(20)
Segundo equação (18) a declividade do plano de apoio (d
pa
) é dada por:
d
pa
= tg
2
(21)
Através da equação (20) tem-se que:
tg
2
= tg (
1
+ )
tgtg
tgtg
tg
.1
1
1
2
(22)
Encontrando o valor de tg
1
obtém-se:
1.
2
2
1
tgtg
tgtg
tg
(23)
Substituindo a equação (19) e equação (21) na equação (23) e
considerando-se que tg
1
representa a declividade operacional limite (dl) do terreno, encontra-
se da equação (24) a declividade limite em que o trator pode operar, onde P representa a
profundidade em que a roda do trator trafega em uma operação de preparo do solo, mais ou
menos 30 cm de profundidade.
1.
S
P
d
S
P
d
dl
pa
pa
(24)
Multiplicando-se o numerador e o denominador da equação (24) por S,
que é a distância entre os rodados de centro a centro, obtém-se:
25
SdP
PdS
dl
pa
pa
.
.
(25)
Nas condições de equilíbrio estático lateral, pela equação (11) o valor
de d
pa
será:
Y
S
d
pa
.2
(26)
Portanto, a equação (25) representa finalmente a declividade
operacional limite em que o trator pode operar, conforme equação (27).
S
Y
SP
P
Y
S
dl
.2
.
.2
2
(27)
Como norma de segurança, Chudakov (1977) e Mialhe (1980)
recomendam como limite máximo de declividade do terreno, seja o valor da metade do ângulo
correspondente a declividade limite operacional (dl) na equação (27).
Catâneo (1988) comenta que a troca da menor pela maior bitola
aumenta em torno de 30% a declividade do plano de apoio médio, para tratores 4 x 2. No
entanto, a utilização de lastros não afeta as declividades médias e nem as declividades
operacionais médias dos planos de apoio para as condições de equilíbrio estático lateral.
Segundo o mesmo autor, a troca da menor pela maior bitola aumenta o limite da declividade
operacional máxima média em torno de 10% para tratores 4 x 2 simples. Assim sendo, conclui
que o aumento da bitola é uma prática mais recomendável que a lastragem, relativamente ao
equilíbrio lateral.
26
4.5 Desempenho operacional de tratores agrícolas
4.5.1 Patinagem
De acordo com AMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL
ENGINEERS (1984), patinagem é um movimento relativo na direção do deslocamento, entre o
elemento que oferece a tração e a superfície suporte durante o deslocamento, freqüentemente
expresso em porcentagem. Segundo Corrêa et al. (1995a), a palavra patinagem é preferida para
representar este fenômeno.
A patinagem dos rodados tratórios ocorre em função de diversos
fatores, entre eles o esforço de tração necessário para deslocar determinado implemento e o tipo
de superfície que está em contato com a banda de rodagem dos pneus motrizes dos tratores
LANÇAS e UPADHYAYA (1997). Os resultados apresentados por HERZOG et al. (2002)
corroboram com os fatores já citados e acrescentam que o tipo de pneu, a pressão de inflagem,
carga sobre o rodado, tipo da banda de rodagem e condições do solo como textura, declividade
e teor de água também afetam a patinagem das rodas motrizes do trator.
Corrêa et al. (1995a) descreveram diversas formas de cálculo de
patinagem, sendo a equação (28) uma das formas de descrever.
100.1
0
V
V
P
(28)
Onde:
P = patinagem (%)
V
0
= velocidade da roda sem carga (m.s
-1
)
V = velocidade da roda com carga (m.s
-1
)
Entretanto, Barger et al. (1966) descrevem a forma para o cálculo de
patinagem como descrito na equação (29).
R
rR
P .100
(29)
Onde:
P = Patinagem;
27
R = Total de rotações da roda para percorrer a pista sob carga;
r = Total de rotações da roda para percorrer a pista, a carga nula.
Santos (1993) avaliou o desempenho operacional de um equipamento
conjugado, enxada rotativa com hastes escarificadoras e verificou que a patinagem do trator
tracionando a haste escarificadora posicionada na parte frontal da enxada rotativa foi 11,64%,
diferenciando-se estatisticamente em relação à utilização da haste na parte traseira da enxada
rotativa, apresentando uma patinagem de 6,15%. Ainda o mesmo autor, verificou que a
patinagem foi maior para a haste equipada com ponteira com asa 10,21%, enquanto que a
patinagem para a haste provida de ponteira sem asa foi 7,59%.
Segundo Cordeiro (1994), a patinagem das rodas motrizes dos tratores
agrícolas é função da carga na barra de tração, das condições de que o trator trafega, da
lastragem e da rotação de trabalho.
De acordo com Lanças e Upadhyaia (1997) para que ocorra tração é
necessário que ocorra patinagem, entretanto, se esta ultrapassar determinados limites, ocorre
perda da aderência e redução da tração.
A patinagem é um dos fatores que influencia o desempenho dos tratores
e, com base nisso, Corrêa et al. (1995c) compararam o desempenho de um trator equipado com
pneus radiais e diagonais na faixa de 0 a 30% de patinagem em condições de campo. Os
resultados mostraram que os pneus de construção radial proporcionaram melhores
características de tração (força na barra, potência na barra e coeficiente de tração) para
patinagens inferiores a 15%, sendo que para valores acima deste não houve diferenças no
comportamento.
Segundo Brixius e Wismer (1978), o movimento relativo entre
elementos de tração pneu ou esteira e o solo, é uma das mais significativas variáveis na tração.
Estes efeitos no desenvolvimento trativo devem ser definidos para predizer adequadamente o
processo de tração.
Wolf et al. (1996) estudaram um modelo que estimava o desempenho
da tração do rodado agrícola sobre superfícies de solo firme, o qual permitiu estimar a
resistência ao rolamento, a razão da tração líquida e a eficiência tratória em função da
patinagem, baseado nas análises de estimativa e medição dos parâmetros do pneu de tração.
28
Corrêa et al. (1997) compararam o desempenho de um trator agrícola
equipado com um modelo de pneu radial de baixa pressão (600/65 R 34) e com dois modelos
de pneus diagonais (18.4-34), realizando operações de gradagem em solo de textura média.
Concluiu que, o pneu radial de baixa pressão desenvolveu até 4,8% a mais de velocidade de
deslocamento e de capacidade operacional. A patinagem do rodado motriz foi reduzida em até
28,9%.
Segundo Yanai et al. (1999) ao avaliar o desempenho de um trator, com
71 kW de potência máxima no motor, com e sem acionamento da tração dianteira auxiliar
(TDA), verificaram que a patinagem do trator foi 12,02% sem acionar a TDA, quando ligou a
tração dianteira a patinagem do trator reduziu para 8,44%. Entretanto, a potência na barra de
tração aumentou de 16, 10 kW sem acionamento da tração dianteira para 16,61 kW com
acionamento da tração dianteira auxiliar.
Cordeiro (2000) avaliou o desempenho de um trator em função do pneu
radial, diagonal e BPAF, em condições de campo, sob duas situações: com o trator trafegando
sobre o solo solto na primeira marcha e sobre o rastro da passada anterior na segunda marcha.
Verificou-se que houve melhor conversão energética do combustível para os pneus radiais
ensaiados sob pressão de inflação de 110 kPa (16 psi) e carga no pneu traseiro variando de 18
kN a 22,5 kN. O pneu diagonal com pressão de inflação 124 kPa (18 psi) e carga no pneu
traseiro variando de 17 kN a 22 kN apresentou maior capacidade de tração, com menor
patinagem para os níveis de força de tração na barra com maiores lastragens.
Lopes (2000) encontrou resultados semelhantes entre três tipos de
pneus em condição de preparo do solo com escarificador acoplado a um trator com tração
dianteira auxiliar. Utilizou-se neste ensaio dois níveis de lastros no pneu traseiro sendo o de
maior valor 20,43 kN para o pneu radial, 20,75 kN para o pneu diagonal e 26,22 kN para o
pneu BPAF, obtendo patinagens com pneu lastrado de 14,43% no pneu radial, 17,65% no pneu
diagonal e 19,84% no pneu BPAF. Os resultados evidenciaram vantagens para o trator quando
equipado com pneu radial nos seguintes pontos: velocidade de deslocamento, potência na barra,
consumo específico, capacidade de campo efetiva, patinagem e coeficiente de tração. Ainda o
mesmo autor concluiu que a condição de lastragem do pneu com água melhorou o desempenho
do trator nas seguintes variáveis: velocidade de deslocamento, consumo específico de
29
combustível, capacidade de campo efetiva e patinagem. Porém, mostrou-se negativa na
resistência ao rolamento e coeficiente de tração.
Lanças et al. (2003) em uma avaliação do desempenho de dois tipos de
pneus com equipamento para ensaio dinâmico de pneu agrícola individual, verificaram que, no
ensaio utilizando pneu radial com pressão de inflação de 110 kPa (16 psi) e o pneu diagonal
com 124 kPa (18 psi), para cargas verticais de 10 e 13 kN, a patinagem foi 17,44 e 15,65%
respectivamente para o pneu radial, enquanto que, para as mesmas cargas verticais de 10 e 13
kN sobre o pneu diagonal, a patinagem foi 7,99 e 11,92%, respectivamente.
Gabriel Filho et al. (2004) avaliando o desempenho de um trator
operando em solo com diferentes tipos de cobertura vegetal, verificaram que a patinagem na
área sem cobertura vegetal foi 13,60%, enquanto que na área coberta com aveia foi 20,74%,
que, por sua vez, não diferiu significativamente da área coberta com nabo com 17,18% de
patinagem.
4.5.2 Consumo de combustível
De acordo com Mialhe (1996), a mensuração da quantidade de
combustível consumida, constitui-se um dos mais importantes aspectos da avaliação do
rendimento de um motor, ou seja, do seu desempenho como máquina térmica conversora de
energia. O consumo de combustível pode ser expresso de duas maneiras: em relação ao
tempo(L.h
-1
; kg.h
-1
, etc) e em relação ao trabalho mecânico desenvolvido (consumo específico
= g cv.h
-1
; g kW.h
-1
, etc). O consumo horário geralmente é obtido por leitura direta de
instrumentos de mensuração que podem ser expressas em termos ponderais (kg.h
-1
) ou
volumétrico (L.h
-1
).
Segundo Lopes et al. (2003) a forma mais técnica de se expressar o
consumo é unidade de massa por unidade de potência (g kWh
-1
); esta forma é conhecida como
consumo específico e, pelo fato de considerar a massa e a potência, pode ser usada para
comparar motores, tratores e equipamentos de tamanho e formas diferentes. O consumo
específico comparado com a eficiência de transmissão de potência, é uma medida de avaliação
de economicidade de um motor (MIALHE, 1974), sendo obtido conforme equação (30).
30
CE (g/kW.h) = consumo horário (kg/h) x 1000 (30)
potência desenvolvida (kW)
Gamero et al. (1986) construíram um medidor de consumo volumétrico
de combustível, que fornece o valor do consumo de combustível em milímetros, necessitando
fazer a conversão da leitura de nível da coluna num correspondente em volume. A montagem
no trator é feita interceptando os fluxos de combustível do tanque e do retorno, de maneira que
o medidor, através da abertura e fechamento sincronizado das eletro-válvulas, substitua os
fluxos do tanque de combustível do trator pelo fluxo do medidor.
Hunt (1986) analisou consumo de combustível em diferentes sistemas
de produção agrícola e concluiu que a adequada racionalização da potência do trator com os
diferentes implementos agrícolas, pode acarretar em redução de até 20% no consumo de
combustível e o uso de uma marcha adequada para cargas abaixo de 65% de potência do trator,
pode gerar uma economia de 15 a 30% no consumo de combustível, e melhora a eficiência
tratória em até 20%.
Santos (1993) avaliou o desempenho de um equipamento conjugado,
composto por enxada rotativa e hastes escarificadoras e verificou que o consumo horário do
trator tracionando o equipamento conjugado com ponteira da haste sem asa foi 10,49 L.h
-1
, não
diferenciando estatisticamente da ponteira da haste com asa, que apresentou um consumo
horário de 10,38 L.h
-1
. Ainda, o autor verificou que o consumo horário para a operação, haste
escarificadora frontal com asa conjugada com enxada rotativa na rotação máxima, foi 12,39
L.h
-1
, enquanto que, o consumo horário para a operação, enxada rotativa na rotação máxima
utilizada de forma não conjugada após a operação com haste escarificadora com asa foi 18,21
L.h
-1
.
Segundo Mantovani et al. (1999), o medidor de fluxo de combustível é
um sensor lógico e que o seu funcionamento é através de duas engrenagens ovais, uma delas é
marcada por um ímã que sensibiliza um sensor indutivo a cada volta, correspondendo 1 ml de
volume deslocado.
Conforme Corrêa e Lanças (2000) em uma avaliação do desempenho
operacional de pneus radiais de baixa pressão e pneus diagonais em trator 4x2 com tração
dianteira auxiliar desligada, foi utilizado um medidor de vazão de combustível, tipo
engrenagens ovais, ligados a um totalizador remoto e conversão pulso/sinal analógico,
31
proporcional a vazão. Nesse modelo de medidor, para cada volta das engrenagens, 1 cm
3
de
combustível é deslocado ao mesmo tempo um pulso elétrico, que é convertido e apresentado no
indicador digital, em L.h
-1
, L.min
-1
ou volume total no período, conforme seleção de botão na
parte frontal do indicador. Ainda segundo os mesmos autores, o consumo específico para o
pneu diagonal foi 547 g kW.h
-1
, enquanto que para o pneu radial foi 433 g kW.h
-1
, com pressão
correta para cada tipo de pneu.
Levien e Gamero (2000) avaliaram o consumo de combustível de um
trator com semeadora-adubadora, na implantação da cultura do milho sob diversos métodos de
preparo do solo sem cobertura vegetal, onde verificaram que o consumo para o preparo
convencional de 10,08 L.h
-1
não diferenciou em média do plantio direto 9,73 L.h
-1
,
diferenciando-se da escarificação, em que a média do consumo foi 10,90 L.h
-1
.
Cordeiro (2000) investigou o desempenho de pneus diagonais, radiais e
BPAF e obteve melhor conversão energética de combustível com patinagem de 4% a 11,5
km.h
-1
e 11% para velocidade de 7,5 km.h
-1
no pneu diagonal. Para o pneu BPAF as patinagens
nessas condições foram, respectivamente, de 11% e 21%, e para o pneu radial em torno de 11%
e 20%, respectivamente. Entretanto, o pneu radial apresentou o menor consumo específico de
combustível entre os pneus ensaiados.
Silva (2003) avaliando o comportamento de dois mecanismos de
abertura de sulco, haste tipo facão e disco duplo, em semeadora-adubadora própria para
semeadura direta da cultura do milho, verificou a potência média na barra de tração foi de
18,55 kW e o consumo horário foi 13,10 L.h
-1
para o mecanismo tipo facão, enquanto que, para
o mecanismo de disco duplo a potência média na barra de tração foi 10,55 kW e o consumo
médio horário foi 10,60 L.h
-1
.
Segundo Lopes et al. (2003), foi utilizado um medidor de fluxo de
combustível com o objetivo de comparar o consumo de um trator agrícola com 3 tipos de pneus
em duas condições de lastragem, com e sem água nos pneus, e quatro velocidades de
deslocamento, onde, os resultados evidenciaram que a condição de lastragem com água nos
pneus ofereceu menor consumo específico e o aumento da velocidade de deslocamento reduziu
o consumo específico.
Conforme Marques e Gamero (2004) em uma avaliação do desempenho
operacional de conjuntos tratorizados de três sistemas de manejo do solo em condições de
32
cobertura de entressafra, utilizando um medidor de fluxo de combustível, verificaram que para
o preparo convencional do solo apresentou menor consumo 11,55 L.h
-1
, na operação de
semeadura da soja, diferenciando-se do preparo reduzido 12,92 L.h
-1
.
Segundo Barbosa et al. (2005) avaliando o desempenho de um trator
agrícola equipado com dois tipos de pneus alternadamente, verificaram que o consumo horário
e específico para o pneu radial foi respectivamente, 13,06 L.h
-1
e 544,47 g kW.h
-1
, enquanto
que para o pneu diagonal os consumos horário e específico foram maiores, 13,64 L.h
-1
e 671,80
g kW.h
-1
, respectivamente.
4.5.3 Tração
Segundo Mialhe (1980), a tração tem sido definida como a força
proveniente da interação entre um dispositivo de autopropulsão, tal como roda, esteira ou outro
dispositivo qualquer, de mesmo efeito, e o meio no qual age esse dispositivo. Já ASAE S296.4
(1999) define a tração como a força, na direção do deslocamento, produzido por um trator na
barra de tração.
A tração nos tratores depende, fundamentalmente, do sistema rodado-
solo, ou seja, das características do rodado e do solo e é função do torque, da resistência do solo
ao cisalhamento e da resistência ao rolamento (MIALHE, 1980).
A partir da Segunda Grande Guerra Mundial, houve grande avanço da
engenharia, o que contribuiu para um incremento na potência dos tratores, e com isso,
intensificou-se os estudos em busca de máquinas e sistemas mais eficientes de tração, como é o
caso dos tratores com tração nas quatro rodas. De acordo com Gabriel Filho (2004), estes
tratores desenvolvem maior capacidade de tração por unidade de peso, porque a resistência ao
rolamento é reduzida no rodado dianteiro, todas as rodas são motrizes e todo o peso do trator é
usado para fornecer tração. Ainda, observa-se que os referidos tratores, quando possuem os
rodados de mesmo tamanho, oferecem maior desempenho de tração. Entretanto, os tratores com
tração dianteira assistida apresentaram maior tração quando comparados com tratores 4x2 de
mesma potência.
O movimento de uma roda pode ser considerado como a variação de
três situações distintas: movida, autopropelida ou motriz. Na primeira situação, não há torque
33
no eixo da roda, apenas a ação de uma força externa. Na condição de autopropelida, o torque é
suficiente apenas para movimentar a roda sem que haja a tração. Quando a roda desenvolve
tração, ela passa a ser considerada motriz (WISMER e LUTH, 1974). Segundo os autores, a
passagem de uma situação para outra ocorre em função do aumento da patinagem, que será
positivo quando houver torque na roda e ela desenvolver tração. A capacidade de tração na roda
motriz aumenta conforme aumenta a patinagem até um valor máximo.
De acordo com ZOZ e GRISSO (2003) são três as condições em que
uma roda age sobre o solo: roda sólida sobre superfície sólida, roda deformável em superfície
sólida e roda deformável em superfície não sólida, ou seja, rodado de borracha sobre solo
preparado, sendo esta a condição real de trabalho que se encontra no campo.
BRIXIUS (1987) e ZOZ et al. (2002) explicam que na condição de roda
deformável em superfície não sólida, o torque aplicado na roda (T) desenvolve a tração total
(GT) que age em um braço de alavanca (r). Parte da tração total é necessária para vencer a
resistência ao rolamento (MR) que é a resistência ao movimento da roda sobre o solo e o
restante é igual à tração útil (NT). A Figura 8 mostra as forças envolvidas em uma roda de
tração.
Figura 8 – Forças que atuam em uma roda deformável em solo solto.
Segundo BRIXIUS (1987) a velocidade de deslocamento teórica (Vt)
depende do raio de rolamento (r) e da velocidade de rotação (ω). A potência na árvore motriz é
o produto da velocidade teórica e a tração total enquanto que a potência disponível é dada pelo
34
produto da velocidade real e a tração útil. A razão entre essas potências define a eficiência de
tração (TE).
TE = (NT Va)/(GT Vt) (31)
Dividindo esses termos pela carga dinâmica sobre o rodado temos:
GT/Wd = razão da tração total (GTR)
NT/Wd = razão da tração útil (NTR)
MR/Wd = razão da resistência ao rolamento = GTR-NTR
A TE fica definida pela equação 32.
Vt
Va
GTR
NTR
TE
(32)
De acordo com ZOZ et al. (2002) e ZOZ e GRISSO (2003) para se
entender a mecânica de tração, é fundamental entender a diferença entre desempenho de tração
e o desempenho do trator. Desempenho do trator é proporcional ao desempenho dos
mecanismos de tração, mas não igual a ele. A diferença primária é que o desempenho de tração
(eficiência) depende de saber a potência disponível no dispositivo de tração. A potência na
árvore de tração para um trator é raramente conhecida e não é medido durante os testes oficiais.
Além disso, há também outras razões que diferem o desempenho de tração do desempenho de
trator, ou seja: o desempenho de tração é determinado para um pneu ou dispositivo de tração.
Os mesmos autores comentam ainda que, um trator pode operar com uma combinação de
dispositivos de tração diferentes, quer dizer, pneus de tamanho diferentes nas árvores dianteiras
e traseiras. Devido à transferência de peso ao operar, até mesmo se um trator tem a mesma
configuração de pneus na frente e na parte traseira (tratores 4x4, por exemplo), tanto o peso
estático quanto o dinâmico em que os pneus estão operando será provavelmente diferente entre
as árvores dianteiras e traseiras, requerendo pressões de pneu diferentes e assim um
“dispositivo de tração diferente”.
Tratores com tração nas quatro rodas (4x4), resultam em pressões de
contato pneu/solo 20% menores, quando comparados aos tratores 4x2 de mesmo peso
(BRIXIUS e ZOZ, 1987). Os autores atribuem o efeito de menor pressão à maior dimensão dos
pneus dianteiros.
35
Salvador (1992) utilizou um subsolador em solo argiloso depois do
preparo periódico do solo que obteve uma diminuição de 21,1% na exigência de força de
tração, 15,0% da potência exigida na barra, 19,9% na patinagem das rodas, 9,4% no consumo
horário de combustível e 22,0% de energia por área trabalhada e um aumento de 8,9% na
capacidade de campo efetiva.
Progressos consideráveis têm sido obtidos nas últimas décadas no
estudo da tração, explica ZOZ (1997), sendo desenvolvido critérios para avaliar o desempenho
do trator com bases nos resultados de testes realizados em pista de concreto. Entretanto é
necessário mais estudo para avaliar o desempenho nas condições de campo e com isto fornecer
as informações necessárias para estimar esse desempenho.
Para avaliar pneus agrícolas radiais e diagonais a campo, com base em
análise de tração, NEUJAHR e SCHLOSSER (2001) utilizaram tratores equipados com
instrumentação para obtenção de dados. O experimento de tração foi desenvolvido em solo de
várzea utilizado no cultivo do arroz irrigado por inundação, durante o período em que se realiza
o preparo de verão. Foi comparado o desempenho de dois tipos de pneus, radial e diagonal, em
condições de superfície de solo firme e sob preparo convencional e em duas velocidades de
deslocamento. Os resultados permitiram concluir que os pneus radiais apresentaram menor
resistência ao rolamento, principalmente em velocidades maiores, menores índices de
patinagem quando comparados aos pneus diagonais submetidos à mesma força de tração,
menor consumo de combustível quando submetidos a forças de tração maiores que 20 kN,
maior coeficiente dinâmico de tração e melhor desempenho em tração dentro dos limites de alta
eficiência, ou seja, entre 5 e 20% de patinagem.
Conforme Barbosa et al. (2005) ao avaliar o desempenho de um trator
agrícola equipado alternadamente com pneus radiais e diagonais, verificaram que o pneu radial
proporcionou uma força de tração de 23,13 kN e 20,53 kW de potência na barra de tração,
enquanto que o pneu diagonal proporcionou uma força de tração 20,07 kN e 17,32 kW de
potência na barra de tração do trator avaliado.
Segundo ASAE D497.4 (1999), a força de tração necessária para a
operação de semeadoras de precisão de sementes graúdas, na direção horizontal de
deslocamento, já incluída a resistência ao rolamento da máquina, varia de 900 N por linha
36
quando somente semeadura e de 3400 N por linha quando a operação for semeadura, adubação
e aplicação de herbicida.
Mantovani et al. (1992) obtiveram valores de força de tração que
variaram entre 922 à 2319 N por linha, quando testaram cinco modelos comerciais de
semeadoras-adubadoras nacionais de arrasto, com quatro linhas para milho, mecanismo
sulcadores de disco duplo para semente e adubo, em solo argiloso, preparado
convencionalmente e velocidade de deslocamento entre 4,5 e 6,0 km.h
-1
.
4.6 Inclinômetros
Segundo Pinho (2005), os inclinômetros medem a inclinação de um
objeto a partir de uma posição anterior onde o pêndulo estava parado. Há várias maneiras de
implementar um medidor de inclinação. A mais simples delas é construir “pêndulos” utilizando
potenciômetros. Estes medidores de inclinação podem, por exemplo, ser usados em veículos
para medir aceleração e alterações de direção durante a trajetória. Dependendo da aplicação,
estas informações podem ser usadas para a determinação de posição. Outra forma de
implementação destes inclinômetros é a utilização de sensores, semelhantes a bússolas, capazes
de captar ação do campo magnético da terra.
As chaves de inclinação também medem inclinações como os
inclinômetros, porém, de uma maneira digital. O funcionamento está baseado numa estrutura
plana, ao redor de pequenos parafusos são colocadas arruelas ou anéis sem que estes se toquem.
Se forem colocados contatos elétricos ligados a cada um dos pares e forem ligados em série
com eles, fontes e medidores de corrente elétrica, poderemos saber quando ocorre o fechamento
ou a abertura do circuito. O fechamento ou a abertura dos contatos se dá colocando-se uma
pequena quantidade de mercúrio (Hg) sobre a superfície. Quando a base estiver na horizontal,
todas as chaves estarão em curto, quando houver uma inclinação, algumas delas se abrirão. Este
processo de abrir-e-fechar chaves permitirá então, determinar a inclinação da base (PINHO,
2005).
Ot e Lladó (2001) desenvolveram um inclinômetro de baixo custo e
com uma resolução entre 1
o
ou 2
o
sobre um intervalo entre (-45
o
, +45
o
) utilizando
extensômetros, sendo que o princípio de funcionamento de um extensômetro baseia-se na
37
variação da resistência de um condutor ou semicondutor quando se submete a um esforço
mecânico.
Celeste (2002) implementou um inclinômetro microprocessado,
construído a partir de sensores de aceleração com o objetivo de testar acelerômetros fabricados
em chips em sistemas de navegação inercial como, por exemplo, o que permite a navegação de
um robô submarino. O mesmo autor concluiu que é totalmente viável a implementação por
apresentar baixo custo, porque pode ser montado em uma simples placa de circuito impresso de
pequena dimensão.
De acordo com Warpinski et al. (1997), foi utilizado um inclinômetro
para medir a deformação de um reservatório de rocha no Estado do Colorado (EUA) em
resposta da abertura por uma fratura hidráulica e confirmar os resultados microsísmicos
mensurados. Além disto, o inclinômetro apresentou-se como sendo uma ferramenta útil para
medir com precisão a tensão de fechamento encontrada, estimando a distribuição de
propagação da fratura.
Segundo Mescheder e Majer (1997), um inclinômetro de dois eixos foi
construído com vigas de silício flexíveis de tamanho micro-mecânico. O desenvolvimento do
projeto foi assistido pelo método de elementos finitos 3D para simulação do comportamento
mecânico e elétrico do sensor. A sensibilidade pode ser facilmente adaptada entre 0,1 e 1 mV
por ângulo de inclinação, dependendo da resistividade desejada. O sensor trabalhou com
precisão na faixa de ± 80
o
de inclinação.
Bonnifait e Garcia (1999) desenvolveram um sistema tri-dimensional
para localizar um robô móvel ao ar livre, o sistema era integrado por dados de dois
inclinômetros e um odômetro, abastecido com dados de posição e altitude de alta freqüência.
Abreu et al. (1999) desenvolveram um sistema que mede a posição 3D
de um veículo de passeio utilizando ondas ultrassônicas e eletromagnéticas, este sistema foi
simulado através de um robô móvel equipado com inclinômetro, o qual proporcionou um erro
na localização do robô de 1 mm em faixa de trabalho de 5 m.
Gaiber et al. (2002) desenvolveram um sensor capacitivo eletrônico de
leitura digital para acelerômetros, giroscópios e inclinômetros, apresentando resultados de
resistividade de 0,21
o
/s e uma não-linearidade de 0,39% em uma faixa de medição de ± 200
o
/s.
38
Billat et al. (2002) desenvolveram um inclinômetro térmico de fluxo de
transporte livre para fluídos, em que o tempo da constante térmica alcançada foi de 110 ms, a
curva de resposta para a sensibilidade do sensor em declives foi entre -30 e +30
o
de ângulo,
com uma sensibilidade de 0,132 mV/
o
e tempo de resposta do sensor de 600ms.
Segundo Bernmark e Wiktorin (2002), acelerômetros triaxiais utilizados
como inclinômetro têm sido solicitados para medir, no campo da ergonomia, o movimento e
postura de braços do ser humano e que tem sido considerado como instrumento de excelente
precisão.
Benz et al. (2005) desenvolveram um inclinômetro capacitivo de
fabricação micro-mecânica com conceito inovador de baixo custo baseado na tecnologia do
dispositivo modelado interconectar (MID), em que foi fabricado um dispositivo de polímero
tri-dimensional pela injeção de eletrólitos niquelado e coberto por uma estrutura de metal,
apresentando um erro de 0,2% para uma faixa de leitura de -45 a +45
o
de inclinação.
Gimenez e Molin (2006), avaliaram a utilização de um inclinômetro de
dois eixos montado sobre um trator agrícola de rodas objetivando elaborar mapas de
declividade em duas áreas produtivas de grãos. A análise dos dados demonstrou que o método e
as informações geradas permitiram diferenciar as áreas em relação à declividade e com
detalhamento adequado para aplicações em agricultura de precisão.
Conforme Gaiotto (2003), a capacidade de vencer fortes inclinações
laterais é uma das características mais importantes em um utilitário “fora de estrada”. A
abordagem errada de um trecho muito inclinado poderá causar o tombamento do veículo. Isto
porque a maioria dos veículos “fora de estrada” possuem o Centro de Gravidade, ou Baricentro,
mais alto que os carros de passeio. Portanto, o mesmo autor comenta que pode-se instalar um
acessório conhecido como inclinômetro, que mostra as inclinações do terreno em aclives,
declives e inclinações laterais e que, existem modelos avulsos vendidos no mercado
especializado, e em alguns veículos o equipamento vem montado no painel, como em algumas
pick-ups.
39
5 MATERIAL E MÉTODOS
Neste capítulo serão apresentados primeiro os materiais utilizados e em
seguida, os métodos adotados para o desenvolvimento do trabalho, conforme segue:
5.1 Material
O material será apresentado em subitens seguindo a sequência em que
foram utilizados.
5.1.1 Tratores agrícolas
Para a avaliação do desempenho operacional em declividade lateral,
foram utilizados quatro protótipos** de tratores, onde todos estavam com lastragem líquida
igual à 75% da capacidade dos pneumáticos. Na Tabela 1, estão algumas das características
técnicas de cada trator avaliado. Para simular a carga tracionada em forma de comboio, foi
utilizado trator de 88,94 kW (121cv) para todos os tratores ensaiados, conforme mostra a
Figura 9.
** Os tratores utilizados no ensaio não estão à venda no mercado.
40
Figura 9 – Comboio utilizado nos ensaios.
Tabela 1 – Características técnicas dos tratores.
Características Técnicas
Trator
1
Trator
2
Trator
3
Trator
4
Potência nominal (kW)
158
132
118
89
Rotação do motor com carga (rpm)
2000
2000
2100
2100
Distância entre árvores (mm)
3130
2640
2770
2670
Distância entre árvores com o trator em
declividade de 30% (mm)
3128
2632
2748
2620
Distância entre rodados (Bitola) (mm)
2000
1673
1700
1800
Carga estática sobre rodado dianteiro (kN)
52,00
41,00
35,00
28,88
Carga estática sobre rodado dianteiro com o
trator em declividade de 30% (kN)
51,42
40,54
34,58
28,32
Carga estática sobre rodado traseiro (kN)
71,00
63,00
53,00
43,42
Carga estática total sobre o trator (kN)
123,00
104,00
88,00
72,30
Altura entre o centro da árvore traseira e
o solo (mm)
908,00
897,50
917,50
770,00
Altura da barra de tração (mm)
465
465
440
462
Identificação do pneu traseiro (pol.)
30,5L-32
24,5-32
20,8-38
23,1-30
Pressão de pneu traseiro (kPa)
255,96
227,5
199,0
170,6
CG
CG
Sensores de pulso
Medidor de
consumo
Inclinômetro
Sistema de leitura e
aquisição de dados
Célula de
carga
Trator de arrasto
41
Lastragem líquida do pneu traseiro (% H
2
O)
75
75
75
75
Dimensões do pneu dianteiro (pol.)
18,4-26
18,4-26
16,9-30
14,9-26
Pressão do pneu dianteiro (kPa)
341,28
227,5
227,5
227,5
Lastragem líquida do pneu dianteiro (% H
2
O)
75
75
75
75
Relação Peso/Potência (kN/kW)
0,78
0,78
0,75
0,81
5.1.2 Local do experimento
O experimento foi desenvolvido na Fazenda Experimental Lageado,
pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista, Campus
de Botucatu. Os ensaios foram realizados em uma pista, pertencente ao NEMPA (Núcleo de
Ensaio de Máquinas e Pneus Agroflorestais), com 400 metros de comprimento e 20 metros de
largura, conforme pode ser visualizado na Figura 10, sendo que a mesma possui uma rampa
lateral inclinada. As coordenadas geográficas da área experimental, onde foi realizado o ensaio
são: 22
o
51’S e 48
o
25’W e a altitude do local é de 770m. O solo da área experimental é um
Latossolo Vermelho com relevo plano e textura argilosa. Foram realizadas amostragens do teor
de água e de densidade do solo, nas camadas de 0 a 20 cm, os resultados obtidos foram 19% e
1,58 g.cm
-3
, respectivamente.
Figura 10 – Vista aérea da área experimental.
Pista Lateral
42
5.1.3 Preparo da pista lateral
Para a construção da pista lateral, foi utilizado uma plaina acoplada à
barra de tração do trator e um rolo compactador com capacidade de 2,0 m
3
e peso de 2,5 kN de
água como lastro. A declividade da pista foi de 0,3% no sentido do comprimento e niveladas na
largura e a pista lateral apresentava uma declividade de 55,5%, declividade esta que
possibilitasse as seguintes inclinações 0, 5, 10, 15, 20 e 25 graus, utilizadas para a realização do
presente trabalho. As Figuras 11 (a, b, c, d) mostram o preparo da pista lateral utilizando a
plaina e o rolo compactador.
Figura 11 – (a) Preparo inicial da pista lateral com plaina (b) Preparo final da pista lateral com
plaina (c) Pista lateral plainada (d) Rolo compactador.
a
b
c
d
400 m
20 m
43
5.1.4 Sistema eletrônico de aquisição de dados e painel de monitoramento dos dados
Para a aquisição dos sinais gerados pelos sensores instalados nos
rodados, no sistema de alimentação e na barra de tração foi utilizado um painel eletrônico com
indicador de força instantânea tipo “MICRO-P”. Esses sinais também foram enviados a um
sistema eletrônico de aquisição de dados “CR23X - microlloger” da CAMPBELL
SCIENTIFIC, com 4 canais contadores de pulso e entrada de 12 canais analógicos diferenciais
e 24 não diferenciais, onde foram armazenados. Na Figura 12 pode-se visualizar o sistema de
aquisição de dados e o painel eletrônico instalados no trator.
Figura 12 – Sistema de aquisição de dados e painel eletrônico.
5.1.5 Geradores de pulsos
Foram utilizados 4 geradores de pulsos fabricados por S&E
Instrumentos de Testes e Medições, modelo GIDP-60-U-12V, que geram uma relação de 60
pulsos por volta, instalados nas rodas dianteiras e traseiras do trator para medir as rotações dos
rodados.
Sistema de
aquisição de
dados
Painel eletrônico
44
5.1.6 Velocidade de deslocamento
Para mensurar a velocidade de deslocamento foram utilizados trena,
cronômetro para medir o tempo do ensaio e balizas para marcar a distância percorrida.
5.1.7 Fluxômetro
Para avaliação do consumo horário de combustível foi utilizado um
fluxômetro fabricado pela FLOWMATE OVAL, M-III modelo LSN40, com precisão de 0,01
ml/pulso, conforme Figura 13, o qual emite uma unidade de pulso a cada mililitro de
combustível que passa por ele.
Figura 13 – Fluxômetro utilizado para avaliação do consumo horário de combustível.
5.1.8 Célula de carga
Para determinar a força requerida na barra de tração, foi utilizado uma
célula de carga marca SODMEX, modelo N400, com sensibilidade de 2,156 mV/V e escala
Filtro de combustível
Fluxômetro
45
nominal de 100 kN, a qual mediu a força de tração do trator tracionando outro trator através de
um cabo de aço conforme Figura 14.
Figura 14 – Célula de carga instalada na barra de tração do trator.
5.1.9 Potenciômetro
Para construção do inclinômetro, foi utilizado um potenciômetro de
precisão mono-volta, tensão de 1 V
RMS
, freqüência de 60 Hz, resistência de 1 a 100 kΩ, rotação
de 340
o
± 4
o
, linearidade de ± 0,25% e tolerância decimal de ± 0,005.
5.1.10 Inclinômetro
Para avaliação da estabilidade dinâmica dos tratores utilizados e
ensaiados na pista descrita no sub-ítem 5.1.2, foi desenvolvido no Núcleo de Ensaios de
Máquinas e Pneus Agroflorestais (NEMPA) pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas
Universidade Estadual Paulista, Campus de Botucatu, o inclinômetro, utilizando-se um
Célula de
carga
46
potenciômetro de precisão munido de um pêndulo na sua extremidade, sendo estes
enclausurados em uma caixa de acrílico com transferidor para avaliar a declividade do trator
em relação ao terreno no sentido transversal (declividade lateral à direita). O transferidor foi
desenvolvido através de programa computacional para desenhos (AutoCAD 2002), onde os
ângulos estão representados numericamente e por escala de cores indicativas de trafegabilidade
em terrenos inclinados. A faixa verde indicava posição de tráfego normal sem iminência de
tombamento, faixa amarela atenção e faixa roxa indicava perigo, ou seja, o trator está em
iminência de tombamento. Na Figura 15 pode-se visualizar melhor o transferidor desenvolvido.
Figura 15 – Transferidor desenvolvido para o inclinômetro.
5.2 Métodos
5.2.1 Projeto e desenvolvimento do inclinômetro
O projeto do inclinômetro, constituiu na utilização de uma massa de
chumbo com 20 g e uma haste de ferro chato, ABNT 1020 de 25,4 mm e espessura de 1 mm,
para a fixação do chumbo e formar o pêndulo. O comprimento do pêndulo foi calculado pela
Equação 33, conforme Silva (2006).
25°
INCLINÔMETRO
45°
35°
25°
15°
05°
05°
0°
15°
45°
35°
30°
40°
20°
10°
10°
20°
30°
40°
47
L = (1/4.π
2
) . (g/f
2
) (33)
Onde:
L = comprimento do pêndulo (m)
g = aceleração da gravidade (m.s
-2
)
f = freqüência de aquisição do sistema de aquisição de dados (s)
5.2.2 Calibração do inclinômetro
O inclinômetro foi calibrado em confronto com uma rampa de madeira
com 1030 mm de comprimento, a qual permitia uma regulagem de altura através de uma rosca
sem fim com borboleta de fixação, formando desta maneira um triângulo retângulo. Para a
determinação da estabilidade do inclinômetro, colocou-se o trator em movimento em uma
inclinação lateral com o aparelho instalado e posteriormente, com o trator parado e em marcha
lenta coletou-se os dados de inclinação durante cinco minutos. O tempo de resposta foi
determinado com o trator deslocando em uma inclinação superior, deslocando-se depois o trator
para uma inclinação inferior, onde através dos dados foi verificado qual foi o tempo de resposta
do aparelho para mudanças de inclinação.
5.2.3 Determinação do centro de gravidade dos tratores utilizados conforme NBR
12567
O objetivo da NBR 12567, de abril de 1992, é prescrever o método para
determinação do centro de gravidade de tratores agrícolas de rodas, com, pelo menos dois
eixos. Onde a coordenada x do centro de gravidade é a distância horizontal do plano de
referência transversal traseiro ao centro de gravidade. O procedimento para a determinação da
coordenada x é, obter a massa (m) total do trator na balança de plataforma. Sem aplicar os
freios, medir a reação F
2
no eixo dianteiro e calcular x a partir da massa e da distância entre
eixos do trator, usando a distância entre eixos como valor para d, conforme Figura 16. A
coordenada x é calculada conforme a Equação 34.
gm
Fd
x
*
*
2
(34)
48
Figura 16 – Determinação da coordenada x do centro de gravidade
A coordenada z do centro de gravidade é a distância vertical do plano
de apoio ao centro de gravidade. O procedimento de determinação desta coordenada é
posicionar o trator com a parte dianteira, ou traseira, sobre a balança, com um ângulo β de 20
o
a
25
o
em relação à horizontal. O trator permaneceu nesta posição, apoiado sobre um cavalete de
altura conveniente a proporcionar o referido ângulo. A outra extremidade ficou apoiada sobre o
plano de apoio (piso fixo). Mediu-se a distância d’, projeção dos pontos de apoio dianteiro e
traseiro do trator com auxílio de uma trena, mediu-se também o ângulo β. Determinou-se a
reação F
3
, utilizando-se a balança com capacidade para 30 kN. O cálculo da reação F, devida
somente ao trator, é feito subtraindo-se a massa do cavalete do valor F
3
, de forma que: F = F
3
-
massa do cavalete. Todas as coordenadas são melhor visualizadas na Figura 17.
d
F2
CG
X
mg
49
Figura 17 – Determinação da coordenada z do centro de gravidade
A distância x’ é calculada a partir de:
gm
dF
x
*
*
'
(35)
A cota z é calculada através de:
Rt
tg
x
x
z
cos
'
(36)
A coordenada y do centro de gravidade é a distância horizontal do plano
médio longitudinal ao centro de gravidade. Para a determinação desta coordenada, mediu-se as
reações dos lados esquerdo F
4
e direito F
5
das rodas. Calculou-se o afastamento b no centro de
gravidade à linha de centro da roda, utilizando-se a bitola dt como braço de momento, pela
Equação 37.
gm
dtF
b
*
*
5
(37)
A coordenada y do centro de gravidade é dada pela Equação 38.
mg
x'
d'
Rt
Z
50
b
dt
y
2
(38)
Todas as coordenadas para a cota y estão apresentadas na Figura 18.
Figura 18 – Determinação da coordenada y do centro de gravidade
5.2.4 Declividade operacional limite
Os valores da declividade operacional limite foram obtidos através da
Equação 39, conforme Mialhe (1980).
S
Y
SP
P
Y
S
dl
*2
*
*2
2
(39)
Onde:
mg
F5F4
dt
b
y
51
dl = Declividade operacional limite (graus);
P = Profundidade do sulco de preparo (m);
S = Distância de centro a centro entre os rodados (bitola) do trator (m);
Y = Distância do plano de apoio ao centro de gravidade (m).
Conforme já citado no item 3.4.5, Mialhe (1980) recomenda como
norma de segurança, que o limite máximo de declividade do terreno, seja o valor da metade do
ângulo correspondente a declividade operacional limite. Onde este valor será utilizado através
do programa computacional PC 208W como limite para acionamento do sinal sonoro que está
ligado ao inclinômetro.
5.2.5 Determinação da força de tração na barra
A força de tração na barra dos tratores ensaiados foi fornecida pelo
trator de carga. Para dar estabilidade de carga na barra de tração, foi instalado no trator de carga
o indicador de força instantânea para que o operador possa ajustar a aceleração e assim
estabilizar a carga aplicada na barra de tração do trator ensaiado. Para medir a força de tração, a
célula de carga foi instalada entre o trator ensaiado e o trator de carga. Os sinais gerados pela
célula de carga foram armazenados no sistema de aquisição de dados e posteriormente
descarregados em um computador. Com os valores obtidos, a força de tração média foi
determinada pela Equação 40, conforme Gabriel Filho (2007).
n
Fi
m
F
n
i 1
(40)
Em que:
F
i
= força de tração instantânea (kN)
F
m
= força de tração média (kN)
n = número de dados registrados
52
5.2.6 Consumo horário de combustível
Para avaliar o consumo horário de combustível foi utilizado o
fluxômetro descrito no item 5.1.7, o qual foi instalado em um suporte, no circuito de
alimentação de combustível próximo ao filtro de combustível do trator. O gerador registrou
uma unidade de pulso a cada mL de combustível que passou por ele. Contabilizando-se a
quantidade de pulsos e o tempo gasto para percorrer a parcela, o consumo de combustível foi
calculado pela Equação 41, segundo Lopes (2003).
t
p
Cc
6,3*
(41)
em que:
C
c
= consumo horário de combustível (L.h
-1
);
p
= somatório de pulsos, equivalente ao somatório de mL de combustível gasto para percorrer
a parcela experimental (mL);
t
= tempo gasto para percorrer a parcela experimental (s);
3,6 = fator de conversão.
5.2.7 Determinação da velocidade de deslocamento
Para determinar a velocidade de deslocamento foi medido o tempo
necessário para percorrer as parcelas de 25 metros de comprimento. Em cada extremidade da
parcela foi colocada uma baliza para que o cronometrista pudesse determinar o momento exato
em que o trator iniciou e terminou o percurso.
5.2.8 Patinagem
A patinagem da roda foi calculada pela Equação 42, conforme Mialhe
(1996).
100*
nc
nsnc
P
(42)
53
Onde:
P = patinagem (%)
nc = giros da roda motriz, com carga
ns = giros da roda motriz, sem carga
O número de giros da roda motriz sem carga (ns) foi obtido durante as
calibrações em superfície rígida. O número de giros da roda motriz com carga (nc) foi obtido
com o trator no campo.
5.2.9 Determinação da potência disponível na barra de tração
A potência disponível na barra de tração, obtida pelo produto da força
de tração na barra com a velocidade de deslocamento, segundo Mialhe (1974), conforme
Equação 43:
6,3
*VF
PB
(43)
onde:
PB = potência na barra (kW)
F = força de tração (kN)
V = velocidade de deslocamento (km.h
-1
)
3,6 = fator de conversão
5.2.10 Transferência de peso
Os valores de transferência de peso foram obtidos de acordo com a
Equação 44, conforme Barger et al. (1966) e Mialhe (1974):
De
y
FtT
p
*
(44)
Em que:
T
p
= Transferência de Peso (kN);
Ft = Força de tração (kN);
y = altura da barra de tração (m);
54
De = distância entre eixos (m).
5.2.11 Carga dinâmica sobre os rodados
Os valores da carga dinâmica são obtidos em função da carga estática
sobre os rodados traseiros e a da transferência de peso, conforme a Equação 45, segundo
Mialhe (1974).
De
yFt
PeCd
(45)
Em que:
Cd = carga dinâmica sobre o rodado (kN)
Pe = carga estática sobre o rodado (kN)
Ft = força de tração média (kN)
y = altura da barra de tração (m)
De = distância entre eixos (m)
5.2.12 Coeficiente de tração
Os valores do coeficiente de tração foram obtidos de acordo com a
Equação 46, conforme Barger et al. (1966) e Gabriel Filho et al. (2004).
Cd
Ft
CT
(46)
Em que:
CT = coeficiente de tração
Ft = Força de tração (kN)
Cd – Carga dinâmica sobre os rodados (kN)
55
5.2.13 Rendimento de tração
O rendimento de tração foi obtido pela Equação 47, conforme Mialhe
(1974).
Rendimento de tração (η
t
) = Potência na barra de tração (kW) (47)
Potência no motor (kW)
5.3 Delineamento experimental
O delineamento experimental foi realizado com os tratores deslocando-
se na inclinação lateral da pista de ensaios, onde estes deslocaram-se longitudinalmente à sua
esquerda com relação à inclinação lateral da pista. As inclinações laterais em que os tratores
operaram foram 0, 5, 10, 15, 20 e 25 graus. Em todas estas situações, os tratores operaram com
carga pré-determinada de tração imposta ao trator tracionado de 40 kN na inclinação de 0 grau.
Portanto foi utilizado um delineamento em blocos casualizados (DBC), sendo seis (6)
inclinações e quatro (4) tratores, com um total de vinte e quatro (24) tratamentos e com três (3)
repetições para cada tratamento. Assim sendo, foram utilizadas setenta e duas (72) unidades
experimentais.
56
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados encontrados foram analisados, discutidos e estão
apresentados em figuras e tabelas dentro de tópicos, conforme segue:
Construção e calibração do inclinômetro;
Determinação do Centro de Gravidade (CG) de cada trator avaliado;
Análise geral dos resultados obtidos para cada inclinação;
Análise de regressão dos resultados obtidos para cada inclinação nas faixas de potência
avaliada;
Análise de regressão dos resultados obtidos para cada trator nas faixas de inclinação
avaliadas.
6.1 Construção e calibração do inclinômetro
Neste capítulo, estão apresentados os croqui de projeto de
desenvolvimento e calibração do inclinômetro. A Figura 19 apresenta o esquema de montagem
do inclinômetro na caixa de acrílico.
57
Figura 19 – (1) Vista frontal do potenciômetro, (2) Vista frontal da chapa de fixação do
aparelho na caixa de acrílico, (3) Vista frontal do pêndulo, (4) Vista lateral da bucha de fixação
do potenciômetro, (5) Arruela de fixação do potenciômetro, (6) Vista lateral do potenciômetro,
(7) Massa de chumbo, (8) e (9) Parafusos de fixação.
As dimensões da caixa de acrílico, onde foi alojado o inclinômetro, são
120 x 120 x 120 mm. À seguir nas Figuras (20), (21) e (22) estão apresentados os croquis de
dimensionamento de todo o aparelho.
Figura 20 – (1) Vista frontal e (2) Vista lateral do pêndulo utilizado no inclinômetro (cotas em
milímetros).
25°
INCLINÔMETRO
45°
35°
25°
15°
05°
05°
0°
15°
45°
35°
30°
40°
20°
10°
10°
20°
30°
40°
1 2
3
7
54 6
8
9
9
81
20
40,32
6,34
8
6,34
2
15
10
20
R10,34
R4
1
2
58
Figura 21 – (1) Vista frontal e (2) Vista lateral da chapa de fixação do aparelho na caixa de
acrílico (cotas em milímetros).
Figura 22 – (1) Vista frontal e (2) Vista lateral do potenciômetro utilizado no inclinômetro
(cotas em milímetros).
O resultado encontrado da calibração do inclinômetro quando
comparado à rampa de madeira, graduada com transferidor e onde foi fixado o inclinômetro,
gerou um valor de 0,897 graus para o multiplicador (multiply) e +1,257 graus para o offset, os
quais foram utilizados no sistema de aquisição de dados, conforme observado na Figura 23.
19
42,34
R4,76
50
42,34
1
2
R11,11
R4,76
R3,17
30,98
12,95
9,27
1
2
59
Figura 23 – Curva de calibração do inclinômetro.
A faixa de leitura do inclinômetro para declives laterais foi de -45
0
a
+45
0
de inclinação, apresentando um erro de 0,1%, com resolução analógica (transferidor na
caixa de acrílico) de 5
0
e resolução digital (datalogger) de 0,001
0
. Um inclinômetro capacitivo
de fabricação micro-mecânica, desenvolvido por Benz et al. (2005), apresentou um erro de
0,2% para uma faixa de leitura de -45
0
a +45
0
de inclinação.
O tempo de resposta que o inclinômetro apresentou na mudança da
inclinação de 20,402 graus para a inclinação de 15,544 graus foi de 0,275s, ou seja, 275 ms
conforme pode ser visualizado na Figura 25. Entretanto, Billat et al. (2002) desenvolveram um
inclinômetro térmico de fluxo de transporte livre para fluídos, em que o tempo de resposta do
sensor foi de 600ms.
O inclinômetro projetado e desenvolvido pode ser melhor visualizado
na Figura 24, que mostra como o aparelho foi instalado e fixado sobre o painel de instrumentos
de todos os tratores ensaiados.
60
Figura 24 – Inclinômetro desenvolvido para determinação da inclinação lateral do terreno.
Figura 25 – Tempo de resposta apresentado pelo inclinômetro.
O inclinômetro apresentou-se com uma oscilação máxima de ângulo de
1,429 graus em um intervalo de 5 minutos de teste, conforme pode ser visualizado na Figura
26.
0
5
10
15
20
25
18,35 18,4 18,45 18,5 18,55
Inclinação (gruas)
Tempo (s)
0,275 s
61
Figura 26 – Curva de estabilidade do inclinômetro para um intervalo de 5 minutos.
6.2 Resultados do Centro de Gravidade (CG) de cada trator avaliado
Os resultados obtidos dos centros de gravidade de cada trator, estão
apresentados em forma de croqui para melhor visualização, com as respectivas declividades
operacionais limite e declividades máximas limite do terreno para cada trator avaliado.
Para o trator de 158 kW (T1) a declividade operacional limite
encontrada foi de 77,79%, ou seja, o ângulo operacional limite de inclinação foi de 35
0
00’ 20”.
A declividade máxima limite para o trator (T1) foi 38,89%, portanto, o ângulo máximo limite
de 17
0
30’ 9,9”. As cotas do centro de gravidade do trator (T1), podem ser melhor visualizadas
na Figura 27.
62
Figura 27 - Centro de gravidade (CG) do trator de 158 kW de potência (cotas em milímetros).
Para o trator de 132 kW (T2) a declividade operacional limite
encontrada foi de 62,89%, ou seja, o ângulo operacional limite de inclinação foi de 28
0
18’ 02”.
A declividade máxima limite para o trator (T2) foi 31,45%, portanto, o ângulo máximo limite
de 14
0
09’ 0,9”. As cotas do centro de gravidade do trator (T2), podem ser melhor visualizadas
na Figura 28.
Figura 28 - Centro de gravidade (CG) do trator de 132 kW de potência (cotas em milímetros).
A declividade operacional limite encontrada para o trator de 118 kW
(T3) foi de 58,74%, ou seja, o ângulo operacional limite de inclinação foi de 26
0
25’ 59”. A
declividade máxima limite para o trator (T3) foi 29,37%, portanto, o ângulo máximo limite de
1323
mg
CG
423
mg
952
1041
mg
918
330
CG
mg
63
13
0
12’ 59,4”. As cotas do centro de gravidade do trator (T3), podem ser melhor visualizadas
na Figura 29.
Figura 29 - Centro de gravidade (CG) do trator de 118 kW de potência (cotas em milímetros).
A declividade operacional limite encontrada para o trator de 89 kW
(T4) foi de 67,04%, ou seja, o ângulo operacional limite de inclinação foi de 30
0
10’ 04,8”. A
declividade máxima limite para o trator (T4) foi 33,52%, portanto, o ângulo máximo limite de
15
0
05’ 02,4”. As cotas do centro de gravidade do trator (T4), podem ser melhor visualizadas
na Figura 30.
Figura 30 - Centro de gravidade (CG) do trator de 89 kW de potência (cotas em milímetros).
1141
mg
997
320
mg
CG
1060
mg
955
363
mg
CG
64
Segundo Promersberger et al. (1962), quando o ângulo da inclinação do
terreno ultrapassa o ângulo operacional limite do trator, o veículo tomba lateralmente. Portanto,
através dos resultados encontrados para cada trator, não houve a ultrapassagem deste limite,
pois a inclinação máxima operada neste trabalho, para todos os tratores, foi de 25 graus. Mas,
conforme Chudakov (1977) e Mialhe (1980), estes recomendam que o limite máximo de
declividade do terreno, seja o valor da metade do ângulo correspondente a declividade limite
operacional, todos os tratores operaram acima desta recomendação com o objetivo de avaliar o
desempenho operacional de cada máquina. No próximo capítulo serão discutidos os resultados
apresentados por cada trator, que foram avaliados até a inclinação de 25 graus.
6.3 Análise geral dos resultados obtidos para cada trator em todas as inclinações
Na Tabela 2 estão apresentados os resultados da força de tração de
todos os tratores para cada inclinação, inclinação de 0, 5, 10, 15, 20 e 25 graus. Para inclinação
de zero grau os resultados mostraram que não houve diferença significativa para a força de
tração entre os tratores, pois o objetivo dos ensaios eram que todos os tratores avaliados
operassem na inclinação de zero grau com uma força de tração média de 40 kN. Foi observado
através dos resultados que conforme aumentou a inclinação, houve um decréscimo na força de
tração média, sendo que o trator T3 apresentou uma menor perda na força de tração,
decréscimo de 12,66%, entretanto, o trator T4 apresentou o maior decréscimo, 45% menor a
força de tração média na inclinação lateral de 25 graus. Os tratores T2 e T4 não diferenciaram
estatisticamente entre si nas demais inclinações, sendo a menor força de tração desenvolvida
entre eles na inclinação de 25 graus, 23 e 22 kN, respectivamente.
Tabela 2 - Valores médios de força de tração (kN) em todas as inclinações avaliadas para os
tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
65
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
Conforme os resultados apresentados na Tabela 3, o trator T1
apresentou maior consumo horário nas inclinações 0, 10, 15, 20 e 25 graus, sendo menor o seu
consumo na inclinação de 5 graus, onde o trator T2 apresentou maior consumo horário 27,40
L.h
-1
, apesar de não diferenciar estatisticamente do trator T1. Entretanto, o trator T4 foi o que
teve menor consumo horário nas inclinações 0, 5, 10 e 15 graus, porém, para as inclinações
laterais de 20 e 25 graus, não houve diferença estatística entre os tratores T2, T3 e T4,
diferenciando-se somente do trator T1. A inclinação de 5 graus foi a que apresentou um maior
consumo horário médio geral de combustível.
Tabela 3 - Valores médios de consumo horário (L.h
-1
) em todas as inclinações avaliadas para
os tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
27,20
A
26,45
A
25,88
A
25,74
A
24,95
A
25,63
A
T2
22,50
B
27,40
A
25,34
A
22,86
B
20,89
B
21,40
B
T3
21,52
BC
22,23
B
21,33
B
22,02
BC
22,29
B
21,28
B
T4
20,59
C
20,27
C
20,35
C
21,35
C
21,57
B
20,55
B
Média Geral
22,9542
24,0883
23,2217
22,9925
22,4258
22,2133
C.V.
1,7795
1,5729
1,2298
2,1332
3,5791
3,8145
R
2
0,9873
0,9918
0,9931
0,9598
0,8849
0,9176
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
Observando-se os resultados apresentados na Tabela 4, a velocidade
média de deslocamento dos tratores diminuiu conforme foi aumentando a inclinação lateral da
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
40,00
A
39,25
A
38,18
A
36,18
AB
33,31
B
30,65
A
T2
40,00
A
38,33
B
36,33
B
34,67
B
30,50
BC
23,00
B
T3
40,05
A
39,86
A
38,45
A
37,48
A
36,92
A
34,98
A
T4
40,00
A
38,00
B
36,50
B
34,50
B
28,83
C
22,00
B
Média Geral
40,0125
38,8600
37,3650
35,7075
32,3917
27,6583
C.V.
0,0625
0,7805
1,0943
1,7487
3,2411
6,0874
R
2
0,6471
0,9232
0,9161
0,8912
0,9447
0,9538
66
pista de ensaio. Para as inclinações 0, 5, 10, 15 e 20 graus, não houve diferença estatística entre
os tratores T3 e T4, diferenciando-se estatisticamente entre si na inclinação lateral de 25 graus,
inclinação na qual todos os tratores avaliados desenvolveram menor velocidade de
deslocamento. Os tratores T1 e T2 diferenciaram-se estatisticamente entre si em todas as
inclinações laterais avaliadas.
Tabela 4 - Valores médios de velocidade (km.h
-1
) em todas as inclinações avaliadas para os
tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
6,04
A
5,69
A
5,53
A
5,58
A
5,51
A
5,17
A
T2
5,11
B
4,73
B
4,68
B
4,45
B
4,49
B
4,14
B
T3
4,24
C
4,06
C
4,01
C
3,87
C
3,89
C
3,06
C
T4
4,22
C
4,02
C
4,08
C
3,89
C
3,94
C
3,82
B
Média Geral
4,9008
4,6250
4,5758
4,4500
4,4567
4,0450
C.V.
1,0770
1,5010
1,6499
2,6107
2,8382
2,8430
R
2
0,9975
0,9948
0,9924
0,9862
0,9816
0,9886
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 5, a patinagem dos
rodados lado direito aumentou conforme aumentaram as inclinações laterais da pista de ensaio
para todos os tratores ensaiados. Conforme os resultados apresentados, houve diferença
estatística em todas as inclinações avaliadas entre os tratores avaliados, porém, não houve
diferença estatística entre os tratores T3 e T4 nas inclinações laterais de 0, 5 e 10 graus.
Portanto houve um acréscimo bastante elevado na patinagem dos rodados lado direito conforme
foram aumentando as inclinações, sendo o maior acréscimo para o trator T1, que foi de
113,21%. O trator T3 foi o que obteve a maior patinagem na inclinação de 25 graus, o que pode
ser atribuído ao fato do trator estar equipado com rodado de maior aro e banda de rodagem
estreita para a dimensão do mesmo trator, conforme pode ser visualizado na Tabela 1.
Entretanto, o trator T4 foi o que obteve a menor patinagem na inclinação de 25 graus da pista
lateral de ensaios, o que pode também ser atribuído, à maior transferência de peso lateral, pela
ocorrência do deslocamento do centro de gravidade para o lado direito conforme elevaram-se as
inclinações laterais, onde, conforme Barger er al. (1966), Chudakov (1977) e Mialhe (1980), o
67
centro de gravidade é o ponto da máquina onde se aplica o seu peso, cuja direção da força é
normal à superfície da Terra e de direção geocêntrica.
Tabela 5 - Valores médios de patinagem dos rodados lado direito (%) em todas as inclinações
avaliadas para os tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
4,390
C
6,247
C
7,927
C
8,350
C
9,897
BC
9,360
C
T2
8,600
B
11,210
B
11,437
BC
14,030
AB
14,287
AB
15,533
B
T3
12,363
A
15,487
A
15,503
AB
17,517
A
16,890
A
25,110
A
T4
11,637
A
17,580
A
17,580
A
11,640
BC
8,223
C
6,727
C
Média Geral
9,2475
12,6467
13,1116
12,8842
12,3242
14,1825
C.V.
11,5835
11,7315
12,4908
9,6192
16,4016
13,8168
R
2
0,9455
0,9459
0,9130
0,9379
0,8556
0,9635
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
Segundo os resultados apresentados na Tabela 6, a patinagem média
dos rodados lado esquerdo aumentaram conforme elevaram as inclinações laterais da pista de
ensaio para todos os tratores. Para a inclinação lateral de 5 graus, houve diferença estatística
entre os tratores avaliados, porém, nas inclinações laterais 0, 10 e 15 graus não houve diferença
estatística entre os tratores T3 e T4, também não houve diferença estatística entre os T1 e T2
nas inclinações de 10, 15 e 20 graus da pista lateral de ensaios. Houve um acréscimo bastante
elevado na patinagem dos rodados lado esquerdo conforme aumentaram as inclinações, sendo o
maior acréscimo para o trator T3, que foi de 318,60%, o mesmo trator obteve a maior
patinagem entre todos os tratores ensaiados na inclinação de 25 graus, diferenciando-se
estatisticamente dos demais tratores. O trator T4 proporcionou o menor acréscimo na
patinagem dos rodados lado esquerdo, igual a 259,7%, porém foi o trator que obteve a maior
patinagem nas inclinações de 15 e 20 graus da pista lateral de ensaios, conforme pode ser
visualizado na Tabela 6.
68
Tabela 6 - Valores médios de patinagem dos rodados lado esquerdo (%) em todas as
inclinações avaliadas para os tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e
T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
4,196
C
7,523
D
9,243
B
8,743
B
10,607
C
17,320
C
T2
8,397
B
12,257
C
13,827
B
17,037
B
18,100
C
33,303
B
T3
12,973
A
22,777
A
22,587
A
28,047
A
28,573
B
54,317
A
T4
11,607
A
15,377
B
20,397
A
36,567
A
41,480
A
41,753
B
Média Geral
9,2933
14,4833
16,5133
22,5983
24,6900
36,6733
C.V.
6,9992
6,3368
12,1713
14,8058
11,8656
8,6876
R
2
0,9818
0,9866
0,9343
0,9525
0,9692
0,9728
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 7, o trator T1 foi o
que obteve menor patinagem média dos rodados em todas as inclinações laterais da pista de
ensaio, comparando-se com os demais tratores. Observando-se a média geral da patinagem,
conforme aumentaram as inclinações da pista de ensaio houve um acréscimo significativo de
174,23% na patinagem dos tratores. Para as inclinações laterais 0, 5, 10 e 15 graus, não houve
diferença estatística entre os tratores T3 e T4, diferenciando-se entre si somente na inclinação
lateral de 25 graus da pista de ensaio.
Tabela 7 - Valores médios de patinagem do trator (%) em todas as inclinações avaliadas para
os tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
4,29
C
6,89
C
8,59
B
8,54
C
10,25
C
13,34
C
T2
8,50
B
11,73
B
12,63
B
15,54
B
16,19
BC
24,42
B
T3
12,67
A
19,13
A
19,05
A
22,78
A
22,73
AB
39,72
A
T4
11,62
A
16,51
A
18,99
A
24,10
A
24,85
A
24,24
B
Média Geral
9,2725
13,5650
14,8125
17,7408
18,5067
25,4283
C.V.
9,2378
7,6261
12,0157
12,0321
12,5795
8,8198
R
2
0,9667
0,9762
0,9270
0,9449
0,9244
0,9723
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
69
Conforme os resultados apresentados na Tabela 8, a potência na barra
de tração dos tratores analisados diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista de
ensaio. O trator que apresentou o maior decréscimo da potência na barra de tração foi o T2 com
53,39%. Porém, o menor decréscimo de potência na barra de tração foi 34,36% para o trator
T1, o qual obteve as maiores velocidades de deslocamento, conforme pode ser visualizado na
Tabela 3, diferenciando-se estatisticamente dos demais tratores em todas as inclinações
avaliadas. Contudo, o trator T1 foi o que obteve a maior potência disponível na barra de tração
na inclinação de 25 graus. Nas inclinações 0 e 10 graus, não houve diferença estatística entre os
tratores T3 e T4 e na inclinação 25 graus não houve diferença estatística entre os tratores T2,
T3 e T4. Porém, na inclinação de 5 graus houve diferença estatística entre todos os tratores
avaliados. Os tratores T2 e T3 não apresentaram diferença estatística nas inclinações 15 e 20
graus, conforme pode ser visualizado na Tabela 8. As maiores potências disponíveis na barra de
tração para todos os tratores, ocorreram na inclinação de 0 grau, o que pode ser atribuído, que
nesta mesma inclinação todos os tratores ensaiados proporcionaram a mesma força na barra de
tração e desenvolveram as maiores velocidades de deslocamento, conforme podem ser
visualizados nas Tabelas 2 e 3, respectivamente.
Tabela 8 - Valores médios de potência na barra de tração (kW) em todas as inclinações
avaliadas para os tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
67,07
A
61,98
A
58,65
A
56,06
A
50,96
A
44,02
A
T2
56,82
B
50,43
B
47,24
B
42,86
B
38,05
B
26,48
B
T3
47,14
C
45,01
C
42,82
C
40,29
B
39,88
B
29,71
B
T4
46,87
C
42,35
D
41,38
C
37,34
C
31,53
C
23,31
B
Média Geral
54,4742
49,9442
47,5200
44,1392
40,1083
30,8808
C.V.
1,0068
1,7142
1,2679
2,2647
4,0732
9,2266
R
2
0,9978
0,9936
0,9961
0,9904
0,9735
0,9392
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
70
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 9, a transferência
de peso diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista de ensaio para todos os tratores.
A maior transferência média de peso foi na inclinação de zero grau, também porque foi nesta
inclinação que todos os tratores desenvolveram maior força média de tração, conforme pode ser
visualizado na Tabela 2. O trator T4 decresceu em 44,98% a transferência média de peso
conforme foram aumentando as inclinações da pista lateral, o que pode ser atribuído ao fato de
ser o trator com menor carga estática sobre os rodados dianteiros e altura da barra de tração
mais elevada. Entretanto, o trator T3 proporcionou o menor decréscimo na transferência média
de peso, 12,63%, o que pode ser atribuído ao fato da altura de sua barra de tração ser a mais
baixa entre todos os tratores avaliados. Nas inclinações laterais 0 e 5 graus, houve diferença
estatística entre todos os tratores avaliados, porém, nas inclinações 20 e 25 graus os tratores T1,
T2 e T4 não diferenciaram-se estatisticamente entre si, pois, para os mesmos tratores a altura
das barras de trações estavam bem próximas, conforme pode ser visualizado na Tabela 1.
Tabela 9 - Valores médios de transferência de peso (kN) em todas as inclinações avaliadas para
os tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
5,940
D
5,830
D
5,673
C
5,373
B
4,950
B
4,553
B
T2
7,050
A
6,750
A
6,400
A
6,107
A
5,370
B
4,050
B
T3
6,360
C
6,333
C
6,107
B
5,953
A
5,863
A
5,557
A
T4
6,920
B
6,570
B
6,310
A
5,970
A
4,990
B
3,807
B
Média Geral
6,5675
6,3708
6,1225
5,8508
5,2933
4,4917
C.V.
0,0761
0,8549
1,1332
1,7883
3,0985
6,3149
R
2
0,9999
0,9878
0,9703
0,9380
0,9097
0,9193
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
Conforme os resultados apresentados na Tabela 10, a carga dinâmica
diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista lateral, havendo diferença estatística
entre todos os tratores em todas as inclinações avaliadas, o que pode ser atribuído ao fato de
todos os tratores possuírem cargas estáticas diferentes entre si. O trator T1 apresentou a maior
carga dinâmica em todas as inclinações laterais, sendo que o mesmo trator possuía o maior peso
71
estático sobre os rodados traseiros e maior distância entre árvores, conforme pode ser
visualizado na Tabela 1. Porém o trator T4 foi o que apresentou a menor carga dinâmica em
todas as inclinações, também porque era o trator que possuía o menor peso estático sobre os
rodados traseiros comparando-se com os demais tratores, conforme pode ser visualizado na
Tabela 1, porém o mesmo proporcionou uma das maiores transferências de peso entre os
tratores ensaiados, conforme pode ser visualizado na Tabela 9. A carga dinâmica, segundo
Mialhe (1974), é o peso estático sobre o rodado traseiro acrescido da carga relativa à
transferência de peso.
Tabela 10 - Valores médios de carga dinâmica (kN) em todas as inclinações avaliadas para os
tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
76,94
A
76,83
A
76,67
A
76,37
A
75,95
A
75,55
A
T2
70,05
B
69,75
B
69,40
B
69,11
B
68,37
B
67,05
B
T3
59,36
C
59,33
C
59,11
C
58,95
C
58,86
C
58,55
C
T4
50,81
D
50,46
D
50,20
D
49,86
D
48,88
D
47,69
D
Média Geral
64,2900
64,0933
63,8450
63,5733
63,0158
62,2142
C.V.
0,0077
0,0849
0,1087
0,1646
0,2603
0,4559
R
2
1,0000
0,9999
0,9999
0,9999
0,9999
0,9996
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
De acordo com os resultados apresentados na Tabela 11, o coeficiente
de tração diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista lateral. O trator T4 apresentou
o maior decréscimo, 32,6% no coeficiente de tração, conforme aumentaram as inclinações,
diferenciando-se estatisticamente dos demais tratores nas inclinações 0, 5, 10, 15 e 25 graus,
apresentando maior coeficiente de tração. Entretanto, não houve diferença estatística entre os
tratores T3 e T4 na inclinação de 20 graus. Segundo Mialhe (1974), o coeficiente de tração
expressa em termos práticos, a capacidade de o trator utilizar seu próprio peso em benefício da
aderência dos pneus e de ganho em tração, portanto, o trator T4 foi o que melhor expressou esta
capacidade.
72
Tabela 11 - Valores médios de coeficiente de tração em todas as inclinações avaliadas para os
tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
0,520
D
0,511
D
0,498
C
0,474
D
0,439
B
0,405
BC
T2
0,571
C
0,549
C
0,523
C
0,502
C
0,446
B
0,343
C
T3
0,675
B
0,672
B
0,651
B
0,636
B
0,627
A
0,598
A
T4
0,787
A
0,753
A
0,727
A
0,692
A
0,590
A
0,461
B
Média Geral
0,6382
0,6213
0,5998
0,5758
0,5255
0,4518
C.V.
0,0452
0,6349
0,8739
1,4137
2,6113
5,2117
R
2
0,9999
0,9992
0,9984
0,9960
0,9869
0,9698
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
Conforme os resultados apresentados na Tabela 12, o rendimento de
tração diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista lateral. O trator T4 apresentou o
maior decréscimo, 26,5% no rendimento de tração, mas segundo Mialhe (1974) o rendimento
de tração indica a perda de potência do motor para a barra de tração, portanto, para a inclinação
de 25 graus da pista lateral, todos os tratores apresentaram a menor perda de potência do motor
para a barra de tração. Os tratores T1 e T3, foram as máquinas que apresentaram o menor
decréscimo de rendimento de tração conforme aumentaram as inclinações laterais,
respectivamente, 14,6% e 14,7%. Nas inclinações 5 e 10 graus não houve diferença estatística
entre os tratores T1, T2 e T3 e na inclinação de 20 graus da pista lateral não houve diferença
estatística entre os tratores T1, T3 e T4.
73
Tabela 12 - Valores médios de rendimento de tração em todas as inclinações avaliadas para os
tratores T1 (158 kW), T2 (132 kW), T3 (118 kW) e T4 (89 kW).
Tratores
0
o
5
o
10
o
15
o
20
o
25
o
T1
0,424
B
0,392
B
0,371
B
0,355
B
0,323
A
0,278
A
T2
0,430
B
0,382
B
0,358
B
0,325
C
0,288
B
0,200
B
T3
0,399
C
0,381
B
0,363
B
0,342
BC
0,338
A
0,252
AB
T4
0,527
A
0,476
A
0,465
A
0,419
A
0,354
A
0,262
A
Média Geral
0,4453
0,4078
0,3893
0,3601
0,3257
0,2481
C.V.
1,0093
1,5143
1,2498
2,2859
3,4962
8,3064
R
2
0,9957
0,9879
0,9939
0,9746
0,9029
0,8021
Médias com letras iguais, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey (P>0,05).
6.4 Análise de regressão dos resultados obtidos nas faixas de potência para todas as
inclinações
Neste capítulo serão abordadas as análises de regressão das faixas de
potência de tratores para as inclinações laterais da pista de ensaio de 0, 5, 10, 15, 20 e 25 graus.
Os resultados que não obtiveram significância estatística serão apresentados por (ns) e os
resultados significativos serão apresentados com P<0,01** e P<0,05 *.
De acordo com os resultados apresentados na Figura 31, o consumo
horário aumenta conforme eleva a potência nominal dos tratores, portanto tratores com potência
no motor próxima de 158 kW consomem mais do que tratores de 89 kW de potência no motor
para a inclinação de zero grau, entretanto tratores com 158 e 132 kW de potência no motor
apresentaram maiores valores de consumo horário para a inclinação de 5 graus, não
diferenciando-se estatisticamente entre si, conforme pode ser observado na Tabela 2. Sendo
menor o consumo horário para tratores que possuem motores com potência nominal de 89 kW.
A curva de regressão quadrática para a inclinação lateral de 10 graus apresentada na Figura 31
mostrou comportamento semelhante à da inclinação de 5 graus da pista lateral, conforme pode
ser visualizado na Figura 31. Não houve diferença estatística entre os tratores de 158 e 132 kW
na inclinação lateral de 10 graus, conforme pode ser observado na Tabela 3, sendo menor o
74
consumo horário para tratores que possuem motores com potência de 89 kW, diferenciando-se
estatisticamente dos demais tratores avaliados.
Segundo os resultados apresentados na Figura 31, o consumo horário
aumenta conforme eleva a potência nominal dos tratores, entretanto, a curva de regressão
quadrática não apresentou semelhança na inclinação de vinte graus com as demais inclinações
laterais da pista de ensaio já discutida, sendo que os tratores com 132, 118 e 89 kW de potência
não diferenciaram estatisticamente entre si, o que pode ser relacionado com a velocidade de
deslocamento desenvolvida por eles terem sido bem próximas entre os mesmos tratores, mesmo
que o trator de 132 kW ter apresentado diferença estatística dos tratores com 118 e 89 kW de
potência no motor, conforme pode ser observado na Tabela 4. Também não houve semelhança
na tendência da curva de regressão quadrática na inclinação de 25 graus com a inclinação de 20
graus lateral da pista de ensaio, conforme pode ser visualizado na Figura 31. O consumo
horário para o trator com potência nominal no motor de 158 kW na inclinação lateral de 25
graus da pista de ensaio, foi maior do que para as demais potências no motor, o que pode ser
atribuído, que o mesmo trator desenvolveu maior força de tração diferenciando estatisticamente
dos tratores de 132 e 89 kW de potência no motor, não havendo diferença estatística com o
trator de 118 kW de potência no motor, conforme pode ser observado na Tabela 2. As equações
de regressão quadrática do consumo horário em todas as inclinações estão apresentadas na
Tabela 13.
75
Figura 31 – Curva de regressão quadrática do consumo horário (L.h
-1
) para todas as
inclinações.
Tabela 13 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de força de tração (kN)
para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
1,77E-03
-0,343
37,138
0,9829
257,95**
5 graus
-1,08E-03
0,368
-4,294
0,7706
15,11**
10 graus
-3,19E-05
0,096
11,779
0,8171
20,11**
15 graus
1,05E-03
-0,196
30,515
0,9353
65,08**
20 graus
1,49E-03
-0,325
38,90
0,6502
8,36*
25 graus
1,61E-03
-0,327
37,02
0,8903
36,53**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Conforme apresentado na Figura 32, as curvas de regressão quadrática
da velocidade de deslocamento dos tratores ensaiados aumentaram, observa-se que, mantendo a
mesma força de tração e relação de transmissão, o aumento da potência nominal dos motores
resultaram em aumento das velocidades de deslocamento. Portanto, tratores com potência no
motor mais elevadas desenvolvem maior velocidade de deslocamento e em conseqüência
15
20
25
30
80 100 120 140 160
Consumo horário (L/h)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
76
consomem mais combustível, conforme pode ser observado na Figura 30. Observou-se que, o
comportamento da curva de regressão quadrática na inclinação de 15 graus foi semelhante à da
inclinação de 10 graus da pista de ensaios, conforme pode ser observado na Figura 32.
Observou-se, também, que o comportamento da relação linear quadrática na inclinação de 20
graus foi semelhante à da inclinação de 15 graus da pista lateral de ensaios, conforme pode ser
observado na Figura 32. Entretanto os tratores com 118 e 89 kW de potência no motor, não
diferenciaram estatisticamente entre si, conforme pode ser observado na Tabela 4. Sendo que,
os mesmos tratores, apresentaram menores velocidades de deslocamento na inclinação de 25
graus da pista lateral de ensaios, conforme pode ser observado na Figura 32. O trator com
potência no motor de 158 kW diferenciou-se estatisticamente dos demais tratores, conforme
pode ser visualizado na Tabela 4.
As equações de regressão quadrática da velocidade de deslocamento em
todas as inclinações estão apresentadas na Tabela 14.
Figura 32 – Curva de regressão quadrática da velocidade de deslocamento (km.h
-1
) para todas
as inclinações.
0
1
2
3
4
5
6
7
80 100 120 140 160
Velocidade de deslocamento (km/h)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
77
Tabela 14 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de velocidade de
deslocamento (km.h
-1
) para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
4,44E-04
-0,0818
7,948
0,9464
79,38**
5 graus
4,36E-04
-0,082
7,886
0,9653
125,38**
10 graus
4,39E-04
-0,086
8,280
0,9468
80,07**
15 graus
5,43E-04
-0,109
9,281
0,9720
156,42**
20 graus
-3,47E-03
0,681
-10,970
0,7919
115,69**
25 graus
8,27E-04
-0,182
13,450
0,8657
29,03**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
De acordo com a Figura 33, a patinagem dos rodados lado direito dos
tratores é maior quando estão numa faixa de potência nominal do motor próximo de 118 kW,
para as inclinações de 15, 20 e 25 graus, o que pode ser atribuído, que o trator de 118 kW
ensaiado utilizava pneus com banda de rodagem mais estreita do que os demais tratores
ensaiados, portanto, quanto mais larga a banda de rodagem dos rodados, menor será a
patinagem, conforme pode ser observado na Tabela 1. Entretanto a patinagem dos rodados lado
direito diminui conforme a potência nominal dos motores é próxima de 158 kW, para a
inclinação de 0, 5 e 10 graus da pista lateral de ensaios, conforme a curva de regressão
quadrática apresentada na Figura 33. Mas, as curvas de regressão quadrática das inclinações 20
e 25 graus da pista lateral de ensaios, mostram que a patinagem dos rodados lado direito para
tratores com potência nominal no motor próxima de 158 kW foi maior. Porém, o trator de 89
kW de potência no motor, apresentou maior patinagem dos rodados lado direito para as
inclinações de 0, 5 e 10 graus. As equações de regressão quadrática da patinagem dos rodados
lado direito em todas as inclinações estão apresentadas na Tabela 15.
78
Figura 33 – Curva de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado direito (%) para
todas as inclinações.
Tabela 15 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de patinagem dos
rodados lado direito (%) para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
-2,35E-03
0,468
-11,281
0,8815
33,47**
5 graus
-1,48E-03
0,196
12,093
0,9135
47,53**
10 graus
-8,53E-04
0,065
18,738
0,8646
28,74**
15 graus
-5,18E-03
1,226
-56,156
0,8413
23,87**
20 graus
-5,75E-03
1,437
-73,895
0,7755
15,54**
25 graus
-1,09E-02
2,707
-146,873
0,7386
12,72**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Conforme apresentado na Figura 34, as curvas de regressão quadrática
da patinagem dos rodados lado esquerdo diminui conforme aumenta a potência nominal no
motor dos tratores, portanto tratores com potência no motor próxima de 158 kW patinam
menos do que tratores com potência no motor próxima de 89 kW para todas as inclinações
laterais avaliadas, sendo que na inclinação de 0 graus da pista lateral de ensaios, todos os
0
5
10
15
20
25
30
80 100 120 140 160
Patinagem (%)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
79
tratores diferenciaram-se estatisticamente entre si, através da Tabela 6 pode-se observar estas
diferenças. O trator de 118 kW de potência no motor apresentou patinagem maior nos rodados
lado esquerdo do que nos rodados lado direito nas inclinações de 5, 10, 15, 20 e 25 graus, o que
pode ser atribuído a maior transferência de peso para o lado direito, conforme elevaram as
inclinações, deslocando-se, portanto, o centro de gravidade do trator, conforme Mialhe (1980).
As equações de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado esquerdo em todas as
inclinações estão apresentadas na Tabela 16.
Figura 34 – Curva de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado esquerdo (%) para
todas as inclinações.
Conforme pode ser observado na Tabela16, as inclinações 5 e 10 graus
da pista lateral de ensaios, apresentaram nível de significância de 5% de probabilidade, sendo
que, as demais inclinações apresentaram nível de significância de 1% de probabilidade para as
equações de curva de regressão quadrática.
0
10
20
30
40
50
60
80 100 120 140 160
Patinagem (%)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
80
Tabela 16 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de patinagem dos
rodados lado esquerdo (%) para todas inclinações nas faixas de potência
avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
-2,64E-03
0,537
-14,979
0,8900
36,43**
5 graus
-5,64E-03
1,255
-50,890
0,6891
9,97*
10 graus
-3,31E-03
0,638
-9,576
0,7526
13,69*
15 graus
-5,34E-04
-0,286
66,761
0,9211
52,51**
20 graus
1,7E-03
-0,881
106,733
0,9511
87,54**
25 graus
-1,32E-02
2,886
-108,418
0,8133
19,61**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Segundo as curvas de regressão quadrática apresentadas na Figura 35, a
patinagem dos tratores diminui conforme aumenta a potência nominal do motor, sendo menor
para tratores que possuem potência nominal do motor próximo de 158 kW, o qual diferenciou
estatisticamente dos demais tratores, entretanto a patinagem para tratores com 118 e 89 kW de
potência não diferenciaram estatisticamente entre si, conforme pode ser observado na Tabela 7.
Conforme a curva de regressão quadrática apresentada na Figura 35, a
patinagem foi maior para o trator com potência nominal do motor de 89 kW na inclinação de 15
graus, comparando-se com a inclinação de 10 graus. Entretanto, a patinagem dos tratores
aumentaram, conforme elevaram as inclinações da pista lateral de ensaio, o que pode ser
atribuído à menor aderência dos pneus com o solo, pois pode haver um deslocamento do centro
de gravidade, conforme aumenta-se a inclinação lateral, contudo, podendo haver assim uma
transferência de peso lateral.
O trator ensaiado de 118 kW de potência no motor, apresentou a maior
patinagem na inclinação de 25 graus da pista lateral de ensaios, o que pode ser atribuído à
menor largura da banda de rodagem, comparando-se com os demais tratores, conforme pode ser
observado na Figura 35.
As equações de regressão quadrática da patinagem dos tratores em
todas as inclinações estão apresentadas na Tabela 17.
81
Figura 35 – Curva de regressão quadrática da patinagem dos tratores (%) para todas as
inclinações.
Tabela 17 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de patinagem dos tratores
(%) para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
-2,49E-03
0,502
13,120
0,8901
36,45**
5 graus
-3,57E-03
0,726
-19,428
0,8231
20,93**
10 graus
-2,08E-03
0,351
4,576
0,8098
19,17**
15 graus
-2,86E-03
0,470
5,275
0,8934
37,70**
20 graus
-2,02E-03
0,278
16,420
0,8764
31,92**
25 graus
-0,012
2,796
-127,6
0,7611
14,33**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Conforme os resultados apresentados na Figura 36, a potência na barra
de tração aumenta conforme aumenta a potência nominal do motor dos tratores, sendo maior a
potência na barra de tração para tratores com potência no motor próximos de 158 kW. Portanto,
quanto maior a velocidade de deslocamento e força de tração, maior será a potência na barra de
tração, conforme pode ser observado nas Tabelas 2 e 4, onde o trator T1 (158 kW) obteve os
0
10
20
30
40
50
80 100 120 140 160
Patinagem (%)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
82
maiores valores para a inclinação lateral de 0 grau. Entretanto, a potência na barra de tração
para as demais inclinações foram menores do que para inclinação da pista lateral de 0 grau,
conforme pode ser visualizado na Figura 36.
De acordo com a curva de regressão quadrática apresentada na Figura
36, a potência na barra de tração aumenta conforme eleva a potência nominal do motor dos
tratores, sendo menor a potência na barra de tração para o trator com potência no motor de 89
kW. Entretanto, a potência na barra de tração para a inclinação de vinte e cinco graus foi menor
do que para as demais inclinações da pista lateral, conforme pode ser visualizado na Figura 36.
Mostrando assim, que quanto menores as velocidades de deslocamento e força de tração,
desenvolvidas pelos tratores, menor será a potência na barra de tração.
As equações de regressão quadrática da potência na barra de tração em
todas as inclinações estão apresentadas na Tabela 18.
Figura 36 – Curva de regressão quadrática de potência na barra de tração (kW) para todas as
inclinações.
20
30
40
50
60
70
80 100 120 140 160
Potência na barra de tração (kW)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
83
Tabela 18 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de potência na barra de
tração (kW) para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
4,87E-03
-0,895
87,490
0,9469
80,17**
5 graus
4,29E-03
-0,773
77,047
0,9853
300,78**
10 graus
4,72E-03
-0,913
85,209
0,9910
495,69**
15 graus
4,83E-03
-0,926
81,636
0,9791
211,18**
20 graus
2,26E-03
-0,293
40,240
0,8896
36,25**
25 graus
5,14E-03
-0,991
71,480
0,8326
22,38**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
De acordo com os resultados apresentados na Figura 37, a curva de
regressão quadrática da carga dinâmica aumenta conforme eleva a potência nominal do motor,
sendo menor para tratores com potência no motor próximos de 89 kW, mostrando assim que
quanto menor a carga estática sobre o rodado traseiro, consequentemente será menor a carga
dinâmica, conforme pode ser observado na Tabela 1, onde o trator T4 apresentou uma carga
estática de 43,42 kN sobre os rodados traseiros, enquanto que o trator T1 apresentou uma carga
estática de 71,00 kN sobre os rodados traseiros. Entretanto, a carga dinâmica para todas as
inclinações da pista lateral de ensaios, apresentou comportamento na curva de regressão
quadrática semelhante. Porém, houve diferença estatística entre todos os tratores avaliados para
a inclinação lateral de 5 graus da pista de ensaio, conforme pode ser observado na Tabela 10.
A carga dinâmica para a inclinação de dez graus apresentou
comportamento na relação linear quadrática semelhante à apresentada para as demais
inclinações discutidas, onde as inclinações laterais 0, 5 e 10 graus apresentaram diferença
estatística entre todos os tratores avaliados, sendo que o trator de 158 kW de potência no motor
apresentou uma carga estática de 76,67 kN, conforme pode ser observado na Tabela 9.
Portanto, a carga dinâmica não sofreu influência na variação das inclinações laterais avaliadas
em qualquer trator utilizado neste trabalho.
As equações de regressão quadrática da carga dinâmica em todas as
inclinações estão apresentadas na Tabela 19.
84
Figura 37 – Curva de regressão quadrática da carga dinâmica (kN) para todas as inclinações.
Tabela 19 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de carga dinâmica (kN)
para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
-1,26E-04
0,425
13,490
0,9649
124,01**
5 graus
-1,86E-04
0,442
12,098
0,9693
141,90**
10 graus
-1,17E-04
0,426
12,730
0,9711
151,25**
15 graus
-2,04E-04
0,448
11,160
0,9727
160,35**
20 graus
-4,61E-04
0,517
6,110
0,9809
231,60**
25 graus
-4,48E-04
0,522
4,493
0,9903
460,16**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Segundo as curvas de regressão quadrática apresentadas na Figura 38, o
coeficiente de tração diminui conforme aumenta a potência nominal no motor, sendo menor
para tratores com potência no motor mais elevada, portanto, estes tratores possuem menor
capacidade de utilizar seu próprio peso em benefício da aderência dos pneus e de ganho em
tração. Então o trator com potência de 89 kW no motor, foi melhor em ganho de tração na
inclinação lateral de cinco graus. Entretanto o coeficiente de tração para a inclinação de 10
40
50
60
70
80
80 100 120 140 160
Carga Dinâmica (kN)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
85
graus foi menor do que na inclinação de 5 graus da pista lateral de ensaios, conforme pode ser
observado na Figura 38.
Segundo a relação linear quadrática apresentada na Figura 38, o
coeficiente de tração diminui conforme aumenta a potência nominal no motor. Entretanto a
relação linear quadrática do coeficiente de tração mostrou que o trator, com 158 kW de
potência no motor, possui uma menor capacidade de utilizar seu próprio peso em benefício da
aderência dos pneus e de ganho em tração para todas as inclinações da pista lateral de ensaios.
As equações de regressão quadrática do coeficiente de tração em todas
as inclinações estão apresentadas na Tabela 20.
Figura 38 – Curva de regressão quadrática de coeficiente de tração para todas as inclinações.
Tabela 20 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de coeficiente de tração
para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
2,08E-05
-9,16E-03
1,442
0,9709
150,35**
5 graus
1,28E-05
-6,88E-03
1,270
0,9287
58,66**
10 graus
1,64E-05
-7,61E-03
1,281
0,9071
43,96**
15 graus
6,54E-06
-5,04E-03
1,096
0,8766
31,98**
20 graus
-2,54E-05
3,65E-03
0,479
0,6131
7,13*
25 graus
-3,84E-05
7,98E-03
0,076
0,1981
1,11 ns
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
80 100 120 140 160
Coeficiente de tração
(adimensional)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
86
Conforme os resultados apresentados na Figura 39, o rendimento de
tração é menor para tratores com potência nominal no motor próximo de 118 kW, portanto
neste caso a perda de potência no motor para a barra de tração foi menor, sendo então mais
eficientes do que tratores com 158 e 89 kW de potência no motor, conforme pode ser
visualizado na Tabela 12, onde os tratores T1 e T4 apresentaram diferença estatística entre si e
do trator T3 para a inclinação de 0 grau.
De acordo com os resultados apresentados na Figura 39, a curva de
regressão quadrática do rendimento de tração é menor para tratores com potência nominal no
motor de 132 kW, portanto neste caso a perda de potência no motor para a barra de tração é
menor. Entretanto o rendimento de tração para a inclinação de cinco graus foi menor do que
para a inclinação da pista lateral de zero grau, conforme pode ser observado na Figura 38,
portanto mais eficiente na inclinação de cinco graus.
Segundo a curva de regressão quadrática apresentada na Figura 39, o
rendimento de tração é menor para tratores com potência nominal no motor de 132 kW,
portanto neste caso a perda de potência no motor para a barra de tração foi menor. Entretanto o
rendimento de tração para a inclinação de 10 graus foi menor do que na inclinação da pista
lateral de 5 graus para tratores com potência no motor de 158 kW, portanto mais eficiente na
inclinação de dez graus. Portanto neste caso a perda de potência no motor para a barra de tração
foi menor, conforme Mialhe (1974).
As equações de regressão quadrática do rendimento de tração em todas
as inclinações estão apresentadas na Tabela 21.
87
Figura 39 – Curva de regressão quadrática de rendimento de tração para todas as inclinações.
Tabela 21 – Equações de regressão quadrática dos resultados obtidos de rendimento de tração
para todas inclinações nas faixas de potência avaliadas.
Inclinação
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
0 graus
5,21E-05
-0,014
1,374
0,8704
30,23**
5 graus
4,47E-05
-0,012
1,206
0,9592
105,82**
10 graus
4,89E-05
-0,013
1,270
0,9783
203,67**
15 graus
4,59E-05
-0,012
1,150
0,9577
102,00**
20 graus
2,11E-05
-5,79E-03
0,706
0,5461
5,41*
25 graus
3,77E-05
9,23E-03
0,789
0,4319
3,42 ns
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
6.5 Análise de regressão dos resultados obtidos para cada trator nas faixas de inclinação
lateral avaliadas
Neste capítulo serão abordadas as análises de regressão das faixas de
inclinações laterais da pista de ensaio de 0, 5, 10, 15, 20 e 25 graus, para os tratores T1, T2, T3
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
80 100 120 140 160
Rendimento na barra de tração
(adimensional)
Potência (kW)
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
0 graus
5 graus
10 graus
15 graus
20 graus
25 graus
88
e T4. Os resultados que não obtiveram significância estatística, serão apresentados por (ns) e os
resultados significativos serão apresentados com P<0,01** e P<0,05*.
De acordo com a curva de regressão quadrática apresentada na Figura
40, a força média de tração diminuiu conforme aumentaram as inclinações laterais da pista de
ensaio, portanto, o trator com potência nominal no motor de 158 kW perdeu força de tração
conforme aumentou as inclinações laterais, sendo 23,37% menor a sua força média de tração na
inclinação de 25 graus, conforme pode ser visualizado na Tabela 2, o que pode ser atribuído
que nesta mesma inclinação o trator o trator T1 patinou mais, 13,34%.
Conforme a curva de regressão quadrática apresentada na Figura 40, o
trator T2 (132 kW) perdeu força de tração conforme aumentaram as inclinações laterais.
Entretanto, a força de tração para o trator com potência de 132 kW, operando na inclinação de
25 graus foi 42,5% menor, enquanto que, o trator com potência de 158 kW perdeu 23,37% de
sua força média de tração, conforme pode ser observado na Tabela 2. O que pode ser atribuído
que o trator de 132 kW patinou mais do que o trator com 158 kW de potência no motor,
conforme pode ser visualizado na Tabela 7.
A força de tração para o trator T3 com potência de 118 kW, operando
na inclinação de 25 foi maior do que para o trator T2, com potência de 132 kW no motor,
operando na mesma inclinação lateral, conforme pode ser observado na Figura 40. O que pode
ser atribuído à esta maior força, é que quanto maior o braço de alavanca maior será o torque, ou
seja, o trator T3 estava equipado com aro de diâmetro maior do que os demais tratores, tanto
nos rodados traseiros quanto nos rodados dianteiros, conforme pode ser visualizado na Tabela
1.
Segundo a curva de regressão quadrática apresentada na Figura 40, a
força de tração diminuiu conforme aumentaram as inclinações laterais da pista de ensaio,
portanto, o trator T4, com potência nominal no motor de 89 kW, perdeu força de tração
conforme aumentaram as inclinações laterais. Entretanto, a força de tração para o trator T4 com
potência de 89 kW no motor, operando na inclinação de 25 graus perdeu 45% de sua força
inicial, sendo menor que para os demais tratores avaliados, operando na mesma inclinação
lateral, conforme pode ser observado pelas curvas de regressão apresentadas na Figura 40. As
equações de regressão quadrática da força de tração obtida nas faixas de inclinação para todos
os tratores ensaiados estão apresentadas na Tabela 22.
89
Figura 40 – Curva de regressão quadrática de força de tração (kN) para todos os tratores.
Tabela 22 – Equações de regressão quadrática da força de tração obtida nas faixas de
inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-1,19E-02
-0,081
40,019
0,9499
142,19**
T2
-0,027
0,046
39,420
0,9512
146,20**
T3
-3,79E-03
-0,105
40,140
0,9759
304,22**
T4
-0,029
0,046
39,410
0,9860
529,61**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
De acordo com os resultados apresentados na Figura 41, a curva de
regressão quadrática da velocidade de deslocamento diminui conforme aumentam as
inclinações laterais da pista de ensaio, portanto a menor velocidade para o trator T1 encontra-se
quando o trator desloca-se na inclinação de 25 graus, onde o mesmo trator patinou mais,
conforme pode ser visualizado na Tabela 7. O mesmo aconteceu para tratores com 132 kW de
potência no motor, onde a menor velocidade de deslocamento foi quando o trator deslocou-se
na inclinação de 25 graus. Entretanto a velocidade de deslocamento para o trator T3 foi menor
do que a velocidade desenvolvida pelo trator T2, quando os mesmos operaram na inclinação de
25 graus da pista lateral, conforme pode ser observada pela curva de regressão quadrática
apresentada na Figura 41. Porém, a curva de regressão quadrática da velocidade de
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30
Força de tração (kN)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
90
deslocamento para o trator T4 não apresentou o mesmo comportamento desenvolvido pelo
trator T3, conforme pode ser observado na Figura 41.
As equações de regressão quadrática da velocidade de deslocamento
obtida nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão apresentadas na Tabela
23.
Figura 41 – Curva de regressão quadrática da velocidade de deslocamento (km.h
-1
) para todos
os tratores.
Tabela 23 – Equações de regressão quadrática da velocidade de deslocamento obtida nas faixas
de inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
2,83E-03
-0,035
5,953
0,7564
23,29**
T2
3,41E-04
-0,042
5,044
0,8482
41,89**
T3
-2,15E-03
0,0162
4,144
0,8145
32,92**
T4
2,21E-04
-0,019
4,188
0,7475
22,21**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25 30
Velocidade de deslocamento (km/h)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
91
Segundo os resultados apresentados na Figura 42, as curvas de
regressão quadrática da patinagem dos rodados direito aumentam conforme elevam as
inclinações laterais da pista de ensaio, porém, para o trator T4, a patinagem diminuiu a partir da
inclinação de 10 graus, o que pode ser atribuído a distância entre rodados ser a segunda maior,
sendo menor somente que o trator T1, conforme pode ser visualizado na Tabela 1. A maior
patinagem ocorrida para o trator com T3, foi na inclinação de 25 graus, o que pode ser atribuído
por o mesmo possuir o centro de gravidade mais alto entre os tratores ensaiados.
Figura 42 – Curva de regressão quadrática de patinagem dos rodados lado direito (%) para
todos os tratores.
As equações de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado
direito obtida nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão apresentadas na
Tabela 24.
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30
Patinagem (%)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
92
Tabela 24 – Equações de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado direito obtida
nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-8,93E-03
0,430
4,364
0,7044
17,87**
T2
-4,78E-03
0,385
8,796
0,8148
32,99**
T3
1,63E-02
-9,35E-03
13,511
0,7721
25,40**
T4
-3,64E-02
0,574
13,406
0,6542
14,19**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Conforme os resultados apresentados na Figura 43, as curvas de
regressão quadrática da patinagem dos rodados lado esquerdo aumentam conforme elevam as
inclinações da pista lateral de ensaios, portanto, a maior patinagem para o trator com 158 kW
de potência no motor encontra-se na inclinação de 25 graus, sendo que nesta mesma inclinação
o trator desenvolveu menor força de tração, o que pode ser atribuído que nas inclinações
laterais mais elevadas há uma perda de aderência dos pneus com o solo em função da alteração
do centro de gravidade do trator T1, cuja direção da força é normal à superfície da Terra e de
direção geocêntrica, conforme Chudakov (1977) e Mialhe (1980), o mesmo pode ser atribuído
ao trator T3, o qual foi o trator que obteve a maior patinagem entre todos os tratores ensaiados,
atribuindo-se ainda, por o mesmo estar equipado com rodado de maior aro das rodas e com
largura da banda de rodagem mais estreita, diminuindo assim a área de contato entre rodado e
solo.
As equações de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado
esquerdo obtida nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão apresentadas na
Tabela 25.
93
Figura 43 – Curva de regressão quadrática de patinagem dos rodados lado esquerdo (%) para
todos os tratores.
Tabela 25 – Equações de regressão quadrática da patinagem dos rodados lado esquerdo obtida
nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
1,25E-02
0,112
5,335
0,7778
26,26**
T2
3,9E-02
-0,146
10,032
0,8479
41,80**
T3
5,89E-02
-0,163
16,729
0,8379
38,79**
T4
-1,27E-02
1,721
9,282
0,9034
70,17**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Segundo a curva de regressão quadrática apresentada na Figura 44, a
patinagem do trator T1 aumentou conforme elevaram as inclinações laterais da pista de ensaio,
sendo que a maior patinagem ocorreu na inclinação lateral de 25 graus, inclinação na qual o
trator T1 desenvolveu a menor força de tração, conforme pode ser visualizado na Figura 40. A
maior patinagem desenvolvida pelo trator T2 ocorreu para a inclinação lateral de 25 graus,
inclinação na qual o trator T2, também, desenvolveu a menor força de tração
De acordo com a curva de regressão quadrática apresentada na Figura
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30
Patinagem (%)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
94
44, a patinagem do trator T3 aumentou conforme elevaram as inclinações laterais da pista de
ensaio. Sendo que a maior patinagem ocorreu na a inclinação lateral de 25 graus, inclinação na
qual o trator T3 desenvolveu a menor força de tração, conforme pode ser visualizado na Figura
40, e foi o trator que desenvolveu a maior patinagem entre todos os tratores ensaiados.
Entretanto, a patinagem do trator T4 foi a menor entre todos os tratores
ensaiados em todas as inclinações laterais da pista de ensaio. Sendo que a maior patinagem
ocorre para a inclinação lateral de 25 graus, inclinação na qual o trator T4 desenvolveu a menor
força de tração, conforme pode ser visualizado na Figura 40.
Figura 44 – Curva de regressão quadrática de patinagem (%) para todos os tratores.
Tabela 26 – Equações de regressão quadrática da patinagem obtida nas faixas de inclinação
para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
1,8E-03
0,270
4,853
0,7814
26,81**
T2
1,71E-02
0,119
9,415
0,8700
50,20**
T3
3,77E-02
-0,086
15,120
0,8271
35,88**
T4
-0,024
1,147
11,340
0,8862
58,42**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
0
10
20
30
40
50
0 5 10 15 20 25 30
Patinagem (%)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
95
Segundo os resultados apresentados na Figura 45, a potência na barra de
tração diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista lateral de ensaios, onde a menor
potência desenvolvida pelo trator T1 na barra de tração foi para a inclinação de 25 graus, sendo
que para esta mesma inclinação a patinagem do trator foi maior, conseqüentemente a sua
velocidade média de deslocamento foi menor. Então, conforme aumenta a patinagem do trator
T1, o mesmo perde em potência desenvolvida na barra de tração, operando em inclinações
laterais. O mesmo ocorreu para o trator T2, conforme pode ser observado na Figura 45.
A menor potência desenvolvida na barra de tração pelo trator T3 foi
para a inclinação de 25 graus, sendo que para esta mesma inclinação a força de tração do trator
T3 foi maior, porém a sua velocidade de deslocamento foi menor. Então, conforme diminui a
velocidade do trator T3, o mesmo perde em potência desenvolvida na barra de tração, operando
em inclinações laterais. Entretanto a potência na barra de tração desenvolvida pelo trator T3 foi
maior do que a desenvolvida pelo trator T2, quando ambos operaram na inclinação lateral de 25
graus, pois a força de tração do trator T3 foi superior do que a do trator T2, o que pode ser
observado na Tabela 2.
De acordo com os resultados apresentados na Figura 45, a potência na
barra de tração do trator T4 diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista lateral de
ensaio, onde a menor potência desenvolvida na barra de tração foi para a inclinação de 25
graus, sendo que para esta mesma inclinação a patinagem do trator T4 foi maior. Então,
conforme aumenta a patinagem do trator T4, o mesmo perde em potência desenvolvida na barra
de tração, operando em inclinações laterais. Entretanto a potência na barra de tração
desenvolvida pelo trator T4 foi menor do que a desenvolvida pelo trator T3, quando operaram
na inclinação lateral de 25 graus, conforme pode ser observado pela curva de regressão
quadrática apresentada na Figura 45.
As equações de regressão quadrática da potência na barra de tração
obtida nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão apresentadas na Tabela
27.
96
Figura 45 – Curva de regressão quadrática da potência na barra de tração (kW) para todos os
tratores.
Tabela 27 – Equações de regressão quadrática da potência na barra de tração obtida nas faixas
de inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-1,17E-02
-0,570
66,260
0,9497
141,61**
T2
-2,31E-02
-0,525
55,520
0,9551
159,35**
T3
-2,36E-02
-9,34E-03
46,340
0,8986
66,47**
T4
-0,027
-0,206
45,900
0,9817
400,48**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Conforme os resultados apresentados na Figura 46, a transferência de
peso diminuiu conforme aumentaram as inclinações da pista lateral de ensaios. A transferência
de peso para o trator T1 foi menor na inclinação lateral de 25 graus seguindo a mesma
tendência da força de tração desenvolvida pelo trator T1, conforme pode ser visualizado na
Figura 40. A transferência de peso também foi menor quando a patinagem do trator T1 foi
maior, quando o mesmo foi avaliado na inclinação de 25 graus, conforme pode ser visualizado
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15 20 25 30
Potência na barra de tração (kW)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
97
na Figura 44. Portanto, quando a patinagem para trator com potência nominal no motor de 158
kW aumenta, a transferência de peso diminui operando em inclinações laterais.
A transferência de peso desenvolvida pelo trator T2 foi menor na
inclinação lateral de 25 graus seguindo a mesma tendência da força de tração desenvolvida pelo
trator T2, conforme pode ser visualizado na Figura 40. A transferência de peso também foi
menor quando a patinagem do trator T2 foi maior, quando o mesmo foi avaliado na inclinação
de 25graus, conforme pode ser visualizado na Figura 44. Portanto, quando a patinagem para o
trator com potência nominal no motor de 132 kW aumenta, a transferência de peso diminui
para o mesmo trator, operando em inclinações laterais. O mesmo ocorreu para os tratores T3 e
T4, porém, o trator T3 foi o que obteve a maior transferência de peso na inclinação de 25 graus
entre todos os tratores ensaiados, seguido do trator T1. Entretanto, o trator T4 obteve a menor
transferência de peso na inclinação de 25 graus da pista lateral de ensaios, porém,
respectivamente os tratores T2 e T4 obtiveram as maiores transferências de peso na inclinação
de 0 grau, conforme pode ser observado na Figura 46. As equações de regressão quadrática da
transferência de peso obtida nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão
apresentadas na Tabela 28.
Figura 46 – Curva de regressão quadrática da transferência de peso (kN) para todos os tratores.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 5 10 15 20 25 30
Transferência de peso (kN)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
98
Tabela 28 – Equações de regressão quadrática da transferência de peso obtida nas faixas de
inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-1,79E-03
-0,011
5,943
0,9507
144,55**
T2
-4,75E-03
7,64E-03
6,946
0,9509
145,40**
T3
-6,09E-04
-0,016
6,376
0,9754
297,00**
T4
-5,03E-03
7,85E-03
6,816
0,9855
511,27**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
De acordo com as curvas de regressão quadrática apresentadas na
Figura 47, a carga dinâmica diminui conforme aumentam as inclinações laterais da pista de
ensaio. Segundo Mialhe (1974) a carga dinâmica sobre o rodado de tração traseiro é
representada pelo peso estático, acrescido da carga relativa à transferência de peso.
Consequentemente, a carga dinâmica apresentou o mesmo comportamento da curva de
regressão quadrática da transferência de peso para os tratores T1, T2, T3 e T4. Entretanto a
carga dinâmica para o trator T2 com potência de 132 kW no motor foi menor do que para o
trator T1 com 158 kW, o mesmo ocorreu para os demais tratores, diminuindo conforme
diminuíram a carga estática sobre os rodados traseiros, conforme pode ser visualizado na
Figura 47.
Figura 47 – Curva de regressão quadrática da carga dinâmica (kN) para todos os tratores.
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30
Carga dinâmica (kN)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
99
Tabela 29 – Equações de regressão quadrática da carga dinâmica obtida nas faixas de
inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-1,78E-03
-0,011
76,940
0,9507
144,55**
T2
-4,75E-03
7,64E-03
69,940
0,9509
145,40**
T3
-6,09E-04
-0,160
59,370
0,9754
297,00**
T4
-5,03E-03
7,85E-03
50,700
0,9855
511,27**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
Segundo os resultados apresentados na Figura 48, as curvas de
regressão quadrática do coeficiente de tração diminuem conforme aumentam as inclinações
laterais da pista de ensaio. Portanto, o coeficiente de tração foi maior quando o trator T1 com
potência nominal no motor de 158 kW operou em uma inclinação de 0 grau, onde a capacidade
do trator em utilizar seu próprio peso em benefício da aderência dos pneus e de ganhar em
tração foi maior, conforme pode ser visualizado na Figura 40, onde a força de tração
desenvolvida foi maior para o trator T1. O mesmo ocorreu para os demais tratores ensaiados.
Entretanto o coeficiente de tração para o trator T3 foi superior do que o desenvolvido pelo
trator T2 e T1, pois a força de tração desenvolvida pelo trator T3 foi superior a força de tração
do trator T2 e T1, sendo maior também do que o trator T4, à partir da inclinação de 20 graus,
conforme pode ser visualizado na Tabela 2.
O coeficiente de tração foi maior para o trator T4, com potência
nominal no motor de 89 kW, onde a capacidade do trator em utilizar seu próprio peso em
benefício da aderência dos pneus e de ganhar em tração foi maior, conforme pode ser
visualizado na Figura 40, sendo que o coeficiente de tração desenvolvido foi maior para o trator
T4 até a inclinação de 15 graus da pista lateral de ensaios, onde a partir desta inclinação foi
menor do que o desenvolvido pelo trator T3.
As equações de regressão quadrática do coeficiente de tração obtido nas
faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão apresentadas na Tabela 30.
100
Figura 48 – Curva de regressão quadrática do coeficiente de tração para todos os tratores.
Tabela 30 – Equações de regressão quadrática do coeficiente de tração obtido nas faixas de
inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-1,49E-04
-9,11E-04
0,520
0,9483
137,51**
T2
-3,75E-04
9,71E-03
0,562
0,9479
136,48**
T3
-5,91E-05
-1,57E-03
0,676
0,9759
304,76**
T4
-5,56E-04
1,6E-03
0,775
0,9849
488,72**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
De acordo com as curvas de regressão quadrática apresentadas na
Figura 49, o rendimento de tração diminui conforme aumentam as inclinações da pista lateral
de ensaio. Para o trator T1, com potência nominal no motor de 158 kW, o rendimento de tração
foi menor quando operou em uma inclinação lateral de 25 graus, portanto, para esta mesma
inclinação a perda de potência do motor, no trator de 158 kW, para a barra de tração foi menor.
Para o trator T2, com potência nominal no motor de 132 kW, o rendimento de tração também
foi menor quando operou em uma inclinação lateral de 25 graus, portanto, para esta mesma
inclinação a perda de potência do motor para a barra de tração foi menor, portanto, este mesmo
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
0 5 10 15 20 25 30
Coeficiente de tração
(adimensional)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
101
trator foi mais eficiente do que o trator de 158 kW de potência, onde a perda de potência do
motor para a barra de tração foi maior, conforme pode ser visualizado na Figura 49. Entretanto,
para o trator T3 com potência nominal no motor de 118 kW, o rendimento de tração foi menor
quando operou na inclinação lateral de 25 graus, porém, para esta mesma inclinação, foi maior
do que o desenvolvido pelo trator T2.
De acordo com a curva de regressão quadrática apresentada na Figura
49, o rendimento de tração diminui conforme aumentam as inclinações da pista lateral de
ensaio. Para o trator T4 com potência nominal no motor de 89 kW o rendimento de tração foi
maior do que o desenvolvido pelos demais tratores, sendo menor do que o trator T1, somente
na inclinação de 25 graus. Portanto, para esta mesma inclinação a perda de potência do motor
para o trator T4 para a barra de tração foi maior somente para o trator T1, conforme pode ser
visualizado na Figura 49.
As equações de regressão quadrática do rendimento de tração obtido
nas faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados estão apresentadas na Tabela 31.
Figura 49 – Curva de regressão quadrática do rendimento na barra de tração para todos os
tratores.
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0 5 10 15 20 25 30
Rendimento na barra de tração
(adimensional)
Inclinação lateral (graus)
T1
T2
T3
T4
T1
T2
T3
T4
102
Tabela 31 – Equações de regressão quadrática do rendimento na barra de tração obtido nas
faixas de inclinação para todos os tratores ensaiados.
Tratores
X
2
X
Constante
R
2
Valor F
T1
-7,45E-05
-3,59E-03
0,419
0,9496
141,20**
T2
-1,77E-04
3,69E-03
0,420
0,9550
159,18**
T3
-1,99E-04
-1,01E-04
0,392
0,9000
67,80**
T4
-3,04E-04
-2,31E-03
0,515
0,9815
397,31**
Resultados significativos apresentados com * P<0,05; ** P<0,01 e ns (não significativos)
103
7 CONCLUSÕES
O inclinômetro desenvolvido, objetivo deste trabalho, operou de maneira satisfatória,
rápida e apresentou ótima estabilidade, em todas as situações ensaiadas, não
apresentando problemas mecânicos, elétricos ou eletrônicos tanto na aquisição como no
manuseio dos dados.
Os resultados obtidos do centro de gravidade (CG), mostraram que nenhum dos tratores
ultrapassaram os seus respectivos ângulos operacional limite, porém, todos operaram
acima de seus ângulos máximo limite, entretanto nenhum dos tratores avaliados
demonstrou perigo de capotamento.
À medida que aumentou a inclinação da pista, houve redução na força de tração. Os
tratores T2 e T4 foram os que mais perderam força de tração na pista com inclinação de
25 graus.
Conforme aumentaram as inclinações laterais da pista de ensaio houve um aumento
significativo, 174,23%, na patinagem dos tratores.
104
Conforme aumentaram as inclinações laterais da pista de ensaio, tratores equipados com
rodados de menor largura da banda de rodagem patinaram mais do que tratores que
possuíam rodados com largura da banda de rodagem, adequados a máquina.
O trator T4 obteve os maiores coeficientes de tração, ou seja, foi o trator que obteve a
melhor capacidade de utilizar seu próprio peso em benefício da aderência dos pneus e
de ganho em tração.
Portanto, os tratores T1 e T3 foram os que perderam mais potência do motor para a
barra de tração.
Os parâmetros força de tração e transferência de peso não foram estatisticamente
significativos na análise de regressão para cada inclinação lateral entre as faixas de
potência do motor avaliadas.
O parâmetro consumo horário não foi estatisticamente significativo na análise de
regressão para cada trator entre as faixas de inclinação lateral avaliadas.
Conforme o ângulo máximo limite recomendado que foi em média 15 graus, observou-
se uma queda no desempenho operacional em todos os tratores ensaiados.
O inclinômetro construído e avaliado mostrou-se ser eficiente para indicação da
inclinação do terreno em operações de campo com tratores agrícolas.
105
8 SUGESTÕES PARA FUTUROS TRABALHOS
Aperfeiçoamento do inclinômetro, deixando-o mais compacto e com leituras
instantâneas e digitalizadas;
Avaliar o desempenho de tratores agrícolas em inclinação lateral à sua direita,
utilizando o inclinômetro;
Avaliar o desempenho de tratores agrícolas em aclives, utilizando o inclinômetro;
Avaliar o desempenho de tratores agrícolas em declives, utilizando o inclinômetro;
Avaliar a utilização do inclinômetro em colhedoras de cana e grãos, como sensor de
segurança;
Avaliar a utilização do inclinômetro em tratores florestais, como sensor de segurança;
Avaliar a utilização do inclinômetro em outros tipos de veículos como sensor de
segurança.
106
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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