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,
[email protected]. 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.
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