XLII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrcola - CONBEA 2013 Fbrica de Negcios - Fortaleza - CE - Brasil

04 a 08 de agosto de 2013

RELAO ENTRE VELOCIDADES DA CAIXA DE CMBIO DOS TRATORES

AGRCOLAS DE ACORDO COM SUA POTNCIA

ROBSON SCHNEIDER1, TIAGO RODRIGO FRANCETTO2, JOO AUGUSTO LEINDECKER3,

RAVEL FERON DAGIOS4, ULISSES GIACOMINI FRANTZ5

1 e 3 Acadmicos de Engenharia Agrcola da Universidade de Santa Cruz do Sul (UNISC). Santa Cruz do Sul - RS,

robson.schneider@hotmail.com. 2 Eng. Agrcola, Mestrando em Eng. Agrcola, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria - RS. 4 Eng. Agrcola, Universidade de Santa Cruz do Sul (UNISC), Santa Cruz do Sul - RS. 5 Eng. Agrnomo, Mestre em Engenharia Agrcola, Doutorando em Engenharia Agrcola, Universidade Federal de Santa

Maria (UFSM), Santa Maria - RS.

Apresentado no

XLII Congresso Brasileiro de Engenharia Agrcola - CONBEA 2013

04 a 08 de Agosto de 2013 - Fortaleza - CE, Brasil

RESUMO: O escalonamento da caixa de marchas extremamente importante para obterem-se

diferentes velocidades de deslocamento a uma mesma rotao do motor, permitindo maiores relaes

de marchas/velocidades para o trabalho, melhorando assim o desempenho operacional. Visando isso, o

objetivo foi avaliar a relao entre as velocidades da caixa de cmbio dos tratores agrcolas conforme a

sua classificao referente potncia em 4 categorias. Realizou-se um levantamento das caractersticas

atravs de pesquisa na internet obtendo-se um total de 8 marcas que englobam 69 modelos. Atravs do

Software Microsoft Excel confeccionou-se uma planilha, e um banco de informaes. Calculou-se

ento a razo entre as velocidades da marcha posterior pela anterior, considerando-se a caixa de

cmbio bem dimensionada quando esta resultasse em valores de 0,8 a 0,85. Observou-se que 25,0%

das velocidades atenderam a condio estipulada, de forma que 75,0% no atenderam a esta exigncia.

Alm disso, os valores obtidos variaram de 0,18 a 1,00. Na classe I, 95,31 % das relaes no foram

atendidas, na classe II 78,56%, na classe III 55,43% e 76,90% na classe IV. Conclui-se que ocorre

sobreposio demasiada das velocidades, necessitando de um melhor dimensionamento da caixa de

velocidades. Outrossim, os tratores da classe III apresentam a melhor relao.

PALAVRASCHAVE: Transmisso, Escalonamento de marchas, Desempenho operacional.

RELATIONSHIP BETWEEN GEARBOX OF AGRICULTURAL TRACTORS IN

ACCORDANCE WITH ITS POWER

ABSTRACT: The speed box stagger is extremely important to obtain different speeds at the same

engine rotation, allowing higher marches/speeds for work, thereby improving operational

performance. Aiming at this, the objective was to evaluate the relationship between the speeds of the

gearbox agricultural tractors as their classification on the power into 4 categories. We conducted a

survey of the features by searching the internet yielding a total of eight marks which cover 69 models.

Through Microsoft Excel Software concocted a spreadsheet and a database of information. Was then

calculated the ratio between the speeds of the anterior posterior motion, considering the gearbox scale

well when this resulted in values of 0,8 to 0.85. It was observed that 25.0% of the speeds attended

condition stipulated, so that 75.0% did not meet this requirement. Furthermore, values obtained ranged

from 0.18 to 1.00. In Class I, 95.31% of the relationships were not answered, 78.56% in class II, class

III, 55.43% and 76.90% in class IV. It is concluded that too much overlap occurs speeds, requiring a

better scaling of the gearbox. Moreover, the tractors Class III have the best relationship.

KEYWORDS: Transmission, Gear Stagger, Operating performance.

INTRODUO: Para uma correta relao entre velocidades, o componente mais importante do

sistema de transmisso de um trator se torna a caixa de cmbio (caixa de marchas), juntamente com os

demais componentes, embreagem, diferencial e reduo final. Com o motor do trator trabalhando em

um regime de rotao constante, as combinaes possveis de fora de trao e velocidades de

deslocamento so feitas a partir da caixa de cmbio. Esta formada por uma srie de engrenagens que

transmitem diferentes velocidades e foras s rodas de trao, podendo tambm alterar o sentido do

movimento (frente e r). A caixa de cmbio no aumenta a potncia do motor, apenas altera o torque e

a velocidade, modificado pela mudana de marchas e no por meio da acelerao do motor (LILLES,

2010). Ambas variveis so inversamente proporcionais, de forma que sempre que a velocidade

aumenta o torque diminui. Nos tratores agrcolas basicamente so encontradas 3 tipos de sistemas de

transmisso, sendo elas mecnicas (deslizante ou sincronizada), hidrostticas e hidromecnicas,

variando conforme os modelos, fabricantes e o nvel tecnolgico dos tratores. Um escalonamento de

marchas bem dimensionado na caixa de cmbio, permite uma maior relao de marchas/velocidades, o

que leva o operador a fazer uma melhor escolha da velocidade a ser empregada dependendo do tipo de

trabalho, possibilitando um maior desempenho operacional um menor desgastes nos componentes e

rendimento de trabalho, diminuindo custos. Dessa forma, objetivou-se calcular a razo entre as

velocidades da caixa de cmbio dos tratores agrcolas conforme a sua classificao referente

potncia em 4 categorias, considerando a caixa de cmbio bem dimensionada quando esta resultasse

em valores de 0,8 a 0,85 entre marchas.

MATERIAL E MTODOS: Os dados obtidos foram coletados, atravs de uma pesquisa realizada na

internet, onde efetuou-se um levantamento buscando catlogos tcnicos com informaes sobre

potncia e a caixa de marchas, da maioria dos modelos disponveis no mercado. Obteve-se a partir

dessa coleta, dados de oito fabricantes (Agrale, John Deere, Massey Ferguson, New Holland,

Tramontini, Ursos, Valtra, Tramontini e Yanmar Agritech) que continham exposto de forma pblica as

informaes sobre seus produtos, totalizando 69 modelos, divididos nas 4 Classes de potncia. Os

dados coletados foram inseridos em uma planilha eletrnica, utilizando o Software Microsoft Excel.

As velocidades foram distribudas conforme a classificao das marchas para atividades, proposta por

Schlosser (1997), variando de 0,22 a 0,69 m s-1

para trabalhos lentos, 0,55 a 1,66 m.s-1

destinado a

trabalhos de preparo primrio do solo e preparo secundrio de 1,38 a 3,33 m s-1

, alm das destinadas a

atividades de transporte de 2,77 a 11,1 m s-1

. Lembrando que a escolha de marcha geralmente feita

de acordo com a tarefa a ser realizada e a referncia das velocidades encontrada no diagrama de

velocidades do trator encontrada nos catlogos tcnicos das mquinas ou em adesivos fixados em

pontos de fcil visualizao no trator. Para a classificao quanto a Classe de potncia, os tratores

foram divididos da seguinte forma: tratores com potncia menor e igual a 37 KW so enquadrados na

classe I, entre 38 a 74 KW classe II, de 75 a 110 KW classe III e maior ou igual a 148KW classe IV.

De modo geral quanto maior o nmero de marchas disponveis no trator, maior ser a possibilidade de

encontrar uma velocidade adequada ao trabalho. Com base na metodologia proposta por Schlosser

(2007) uma caixa de marchas estar bem dimensionada se:

(1)

Em que,

Vmc - Velocidade da marcha mais curta;

Vml - Velocidade da marcha mais longa.

RESULTADOS E DISCUSSO: Conforme a Figura 1 observa-se uma maior presena de modelos

da classe II, 39 modelos compreendendo 56,52% do total, fato possibilitado em funo de que so

destinados a mdias e pequenas propriedades rurais, devido a sua potncia motora e versatilidade.

Conforme as estimativas do relatrio da ANFAVEA (2010), estes so atualmente os tratores mais

produzidos e vendidos no mercado nacional. Por conseguinte, os tratores da classe III com 16 modelos

avaliados representam 23,18%, seguido dos modelos da classe I com 8 representando 11,6%, e a

classe IV com 6 modelos avaliados, correspondendo a 8,7% do total de modelos.

Classes de potncia motora

I II III IV

Nm

ero

de m

odel

os

0

10

20

30

40

50

FIGURA 1. Nmero de tratores por classes de potncia.

Em mdia, representada pela Figura 2 observa-se que os modelos avaliados da classe I apresentam

10,75 marchas, os da classe II, 16,25 marchas, os da classe III 23,93 marchas e os da classe IV com

20,5 marchas. Dessa forma, identificou-se que na mdia geral os tratores apresentam 17,95 marchas.

Classes de potncia

I II III IV

Nm

ero

de m

arc

has

mdio

0

5

10

15

20

25

30

FIGURA 2. Nmero de marchas por classes de potncia.

Atravs da Tabela 1, pode-se observar, que tratores da classe I possuem 95,31% das marchas fora do

intervalo considerado adequado da relao, sendo que apenas 4,69% atenderam essa condio. J na

Classe II, onde foram analisados 39 modelos, evidenciou-se uma ampliao do nmero de marchas

que permanecem dentro do intervalo, sendo que 21,44% atenderam e 78,56% no atenderam.

Ademais, a classe III foi a que apresentou a melhor relao entre marchas. Dos 16 modelos avaliados,

44,57% das marchas atenderam os intervalo proposto e 55,43% no atenderam. Na classe IV, 23,10 %

atenderam a relao entre as velocidades e 76,9% no atenderam. De forma geral, 25,0% dos tratores

atenderam a relao de marchas e 75,0% no atendem.

TABELA 1. Porcentagem de marchas que atendem e no atendem a condio em funo das classes

de potncia

Classes de potncia Atendido (%) No atendido (%)

Classe I 4,69 95,31

Classe II 21,44 78,56

Classe III 44,57 55,43

Classe IV 23,1 76,9

Mdia 25,0 75,0

A Tabela 2 demonstra os valores mximos e mnimos encontrados entre as relaes, onde foram

obtidos valores que variaram de 0,18 a 1,0. A classe I apresentou uma variao de 384,21 % entre os

valores mnimos e mximo, enquanto que a classe II possui a maior diferena, de 421,05 %. J a

classe III apresentou a menor relao entre as relaes mnimas e mximas, sendo de 177,77 %, e a

classe IV com 433,33 de diferena.

TABELA 2. Relaes mnimas e mximas entre marchas em funo das classes de potncia.

Classes de potncia Relaes entre marchas

Mnima Mximo

Classe I 0,19 0,92

Classe II 0,18 0,98

Classe III 0,36 1,00

Classe IV 0,18 0,96

CONCLUSES: Conclui-se que ocorre sobreposio demasiada das velocidades, necessitando de um

melhor dimensionamento da caixa de velocidades, ressaltando que os tratores da classe III

apresentaram uma melhor relao entre marchas. Foram encontradas grandes variaes no

escalonamento de marchas e isso pode ocorrer conforme o modelo, fabricante, classe de potncia, tipo

de transmisso e do nvel tecnolgico encontrado nas mquinas.

REFERNCIAS

ASSOCIAO NACIONAL DOS FABRICANTES DE VECULOS AUTOMOTORES: banco de

dados. Disponvel em: http://www.anfavea.com.br/. Acesso em 18 de abril de 2013. RIBAS, R. L., SCHOLSSER, J. F.; FRANTZ U. G.; FARIAS, M. S.; NIETIEDT, G. H.

Transmisses presentes em tratores agrcolas no Brasil, 2010. Universidade Federal de Santa

Maria, Santa Maria, 2010.

SERVIO NACIONAL DE APREENDIZAGEM RURAL, Tratores Agrcolas: manuteno de

tratores agrcolas, 2009. 2. ed. Braslia, 2010.

SCHLOSSER, J. F. Mquinas agrcolas. Departamento de Engenharia Rural. Universidade Federal

de Santa Maria. Santa Maria - RS, 1997. 220p.

SCHLOSSER, J. F. Motores e tratores agrcolas. Departamento de Engenharia Rural. Universidade

Federal de Santa Maria. Santa Maria - RS. 1997. 76p.