Aproveitamento de potência de tratores agrícolas *
1. Introdução
Uma das principais fontes de potência, responsáveis pela alta produção agrícola com
significante economia de mão-de-obra, é o trator agrícola. A ele podem ser acoplados e adaptados
inúmeros implementos e máquinas capazes de realizar as mais diferentes operações agrícolas
requeridas na área rural. Os implementos montados são aqueles acoplados ao sistema de engate de
três pontos do trator; semimontados são aqueles acoplados a dois pontos do sistema de engate de
três pontos do trator; e de arrasto são aqueles acoplados à barra de tração do trator (Figura 1).
Figura 1 - Principais tipos de acoplamentos.
A - Montado; B - Semi-montado; C - De arrasto.
O trator dispõe de motor de combustão interna, responsável pela produção da energia
mecânica que é utilizada em diversas formas durante a produção agrícola. As formas de transmitir
potência nos tratores são:
1.1. Barra de tração
A barra de tração do trator é um dispositivo utilizado para tracionar e a arrastar implementos
e máquinas agrícolas que trabalham acoplados ao trator, ou seja, ligados ao trator por intermédio da
barra de tração. É colocada no plano longitudinal médio do trator e fixo sob o cárter da caixa de
velocidades. Esta barra pode os cilar lateralmente o que permite trabalhar em “offset” com os
implementos.
A transmissão de potência através da barra de tração é realizada por meio da potência
proveniente do motor, que ao passar pela caixa de câmbio, fornece tração às rodas motrizes. Pelo
escalonamento de marchas e a carga sobre o trator pode -se controlar a força disponível na barra de
tração, que depende diretamente também das condições do piso e do estado do rodado.
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EAG 03305 – Mecanização Agrícola
Ricardo Ferreira Garcia – LEAG – UENF – [email protected]
Figura 2 - Representação da barra de tração.
A - Vista lateral; B - Vista de topo; 1 - Ponto de ligação; 2 - Barra de suporte; 3 - Articulação.
1.2. Tomada de potência (TDP)
A tomada de potência (TDP) é um dispositivo para transmitir potência em forma de rotação
para máquinas que estão montadas ao trator, ou seja, ligadas ao trator por meio do sistema de engate
de três pontos. A localização mais comum do eixo da TDP é na parte posterior do trator, mas alguns
modelos têm eixos de TDP em outras posições, como na parte frontal, por exemplo.
A direção e velocidade de rotação, posição aproximada e as dimensões da TDP foram
padronizados em 1926, pela ASAE, para fornecer a capacidade de intercambiar equipamentos de
diferentes fabricantes.
Com o crescimento do tamanho e potência dos tratores, tornou-se necessário desenvolver
eixos de potência mais rápidos e mais largos para transmitir o incremento de potência disponível.
Atualmente, existem três tipos de eixos:
- Tipo 1: eixo com diâmetro nominal de 35 mm e com 6 ranhuras. Sua velocidade de giro é de
540 rpm e é a mais comumente usada. Esta TDP é usada em tratores com até 65 cv de
potência no eixo a velocidade nominal do trator.
- Tipo 2: eixo com diâmetro nominal de 35 mm e com 21 ranhuras. Sua velocidade de giro é
de 1000 rpm e é aplicada em tratores com aproximadamente de 60 a 160 cv de potência na
TDP.
- Tipo 3: eixo com diâmetro nominal de 45 mm e 20 ranhuras. Utilizado em tratores com
potência no eixo na faixa de 150 a 250 cv e sua velocidade de giro é de 1000 rpm.
Os primeiros tipos de TDP eram movidos pela transmissão do trator e paravam de girar
sempre que a embreagem da caixa de marchas era desengatada, pois utilizava um só disco de
embreagem, ou embreagem simples (Figura 3).
Atualmente, tem se utilizado uma TDP independente que pode ser controlada pela sua
própria embreagem ou por uma embreagem dupla, permitindo parar e arrancar novamente o trator
sem interromper o funcionamento da máquina que se está operando.
Para a transmissão de movimento para as máquinas acionadas através da TDP, se utilizam
eixos do tipo extensivos com uma junta cardan universal em cada extremo, permitindo, assim,
acomodar a variação no ângulo e distância entre o trator e o implemento. Uma capa integral cobre o
eixo e capas parciais cobrem cada junta. A capa normalmente roda junto com o eixo, porém, pode
parar se entrar em contato com alguma pessoa ou objeto.
Para se conseguir que a rotação transmitida para a máquina seja regular e não intermitente,
as extremidades das juntas devem estar no mesmo plano e os ângulos que se formam entre a TDP
do trator e a máquina com o eixo cardan devem ser iguais.
Nas tomadas de potência motor, ou tomadas de potência em que o regime é proporcional ao
regime motor, o acionamento do sistema de transmissão é efetuado a partir do eixo primário da
caixa de velocidades, segundo diferentes formas o que conduz a diferentes tipos de TDP, ou seja:
-
tomada de potência dependente em que o movimento é obtido depois de uma embreagem
monodisco e simples efeito;
tomada de potência semi-independente em que o movimento é obtido a partir de uma
embreagem de duplo disco e duplo efeito;
tomada de potência independente em que o movimento se obtêm a partir de uma embreagem
de duplo disco e comandos separados;
tomada de potência totalmente independente em que o movimento se obtêm a partir de uma
embreagem multidiscos.
1.2.1. Tomada de potência dependente
A tomada de potência dependente utiliza-se nos tratores menores e tem como principais
inconvenientes a não permissão da imobilização da TDP sem parar o trator e, reciprocamente, parar
este sem interromper a transmissão à TDP.
Figura 3 - Representação da tomada de potência com embreagem de monodisco.
1 - Embreagem de simples efeito; 2 - Pedal da embreagem; 3 - Eixo traseiro; 4 - Movimento do
motor; 5 - Caixa de velocidades; 6 - Dispositivo de engrenamento da TDP; 7 - Movimento para a
TDP.
1.2.2. Tomada de potência semi-dependente
A tomada de potência semi-independente caracteriza-se por receber movimento do motor
através de um segundo disco de embreagem (embreagem de dois discos) sendo o acionamento deste
obtido pelo mesmo pedal que controla o disco que transmite o movimento às rodas motrizes.
Figura 4 - Representação de uma tomada de potência semi-independente comandada por uma
embreagem de duplo disco.
1 - Desembrear do disco de avanço; 2 - Desembrear do disco da TDP; 3 - Embreagem de duplo
efeito; 4 - Movimento do motor; 5 - Caixa de velocidades; 6 - Eixo traseiro.
Como se pode observar na Figura 4, na primeira parte do curso do pedal apenas se
desembreia o disco de avanço, o que imobiliza o trator, continuando a TDP em funcionamento, e só
pressionando o pedal a fundo é que esta última se imobiliza.
1.2.3. Tomada de potência independente
A tomada de potência independente apresenta uma embreagem semelhante às das tomadas
de potência semi-independentes, mas com comandos separados para cada um dos discos. O disco de
avanço é acionado pelo pedal e o da TDP por um comando manual.
Figura 5 - Representação de uma TDP independente de duplo disco e comandos separados.
1 - Comando do disco da TDP; 2 - Pedal de acionamento do disco de avanço; 3 - Embreagem de
dois discos e comandos separados; 4 - Eixo traseiro; 5 - Movimento do motor; 6 - Caixa de
velocidades; 7 - Dispositivo de engrenamento da TDP.
Nos tratores em que existe este tipo de TDP , os movimentos de translação do trator e de
rotação da TDP são independentes bastando para isso desembrear, engrenar e embrear o par de
engrenagens da caixa desejada ou o dispositivo de engrenamento da TDP.
1.2.4. Tomada de potência totalmente independente
As tomadas de potência totalmente independentes têm uma embreagem multidisco em
banho de óleo, funcionando completamente independente da embreagem do avanço, situação
semelhante à anterior, mas em que o embrear e engrenar é efetuado praticamente em simultâneo.
Figura 6 - Tomada de potência totalmente independente de 540 e 1000 rpm comandada por uma
embreagem multidisco, podendo também ter movimento de rotação proporcional à velocidade de
deslocamento.
a - 540 rpm; b - 1000 rpm;
1 - Pedal de acionamento do disco de avanço; 2 - Embreagem de simples efeito; 3 - Movimento do
motor; 4 - Caixa de velocidades; 5 - Embreagem multidisco; 6 - Dispositivo de acionamento da
TDP proporcional ao avanço.
1.3. Sistema hidráulico
1.3.1. Sistema de levante hidráulico – engate de três pontos
Os tratores antigos dispunham apenas da barra de tração, que permitia apenas arrastar e não
carregar implementos montados. O sistema de engate de três pontos se tornou um dispositivo
padrão em todos os tratores, sendo suas dimensões normalizadas pela ASAE desde 1959.
O sistema de engate de três pontos contém dois braços inferiores, chamados de primeiro e
segundo pontos, e um braço superior, o terceiro ponto. Os implementos podem trabalhar montados,
quando conectados aos três pontos do engate, e semimontados, quando conectados aos dois pontos
inferiores do engate sendo o solo fornecedor de parte do sustento. Certos tratores contam ainda com
engate rápido, que foi desenvolvido para permitir o engate rápido do sistema de engate ao
implemento.
Figura 7 - Representação do sistema de engate por três pontos.
1 - Pendurais; 2 - Braços superiores; 3 - Manivela; 4 - Rótulas; 5 - Braços inferiores;
6 - Barra de tração; 7 - Barra do 3o ponto.
Os braços inferiores do sistema de engate são articulados no trator e têm na outra
extremidade rótulas para fixação dos implementos. Os braços inferiores estão colocados
simetricamente em relação ao plano longitudinal médio e encontram-se ligados aos braços
superiores por pendurais, sendo o comprimento do direito, ou mesmo dos dois, regulável através de
uma manivela. Para além dos dois pontos de ligação nos braços inferiores existe ainda um terceiro
ponto que evita a rotação do equipamento sobre o eixo dos dois primeiros, onde está montada a
barra do terceiro ponto cujo comprimento é regulável para permitir o alinhamento longitudinal do
equipamento.
Os braços inferiores ligam-se ao cárter do diferencial por meio de rótulas o que permite o
seu movimento lateral que deve, no entanto, ser limitado por correntes estabilizadores, por forma a
que não batam nas rodas; estas correntes permitem limitar a oscilação dos braços inferiores do
hidráulico e descentrar um equipamento montado.
O sistema de engate de três pontos é acionado pelo sistema de levante hidráulico. Este
sistema, usualmente alimentado por um cilindro hidráulico de simples ação, levanta os braços do
engate e o próprio peso do implemento é responsável por baixá-los. O sistema de levante hidráulico
é operado manualmente pelo operador do trator, podendo controlar através de alavancas o levante, a
posição e a velocidade de reação do sistema de levante hidráulico.
Figura 8 - Princípio de funcionamento do sistema hidráulico.
1 - Alavancas de controle de posição e tração; 2 - Dispositivos de controle de posição e tração;
3 - Braço superior do sistema de elevação; 4 - Bomba hidráulica; 5 - Distribuidor; 6 - Êmbolo;
7 - Ligação aos três pontos.
A utilização do sistema hidráulico de engate em controle de posição permite, para cada
posição da alavanca de controle, colocar o equipamento numa dada posição que se mantém
inalterável até que aquela alavanca seja novamente acionada. Este sistema é geralmente empregado
com equipamentos que não executam trabalhos de mobilização, pois, a não variação da distância do
equipamento com o solo implica que, caso a resistência específica deste aumente, o trator possa não
desenvolver força de tração suficiente para a vencer.
Figura 9 - Princípio do controle de posição mecânico.
1 - Alavanca do controle de posição; 2 - Braço superior do sistema de levantamento;
3 - Equipamento montado; 4 - Bomba hidráulica; 5 - Distribuidor; 6 - Êmbolo.
O levante hidráulico é dotado de um sistema automático, chamado de controle de ondulação
ou de carga, capaz de sentir a força requerida no sistema de três pontos. Quando o esforço no engate
aumenta (compressão), um mecanismo atua na válvula de controle principal do levante hidráulico
levantando os braços. De forma contrária, o decréscimo da força (tração) nos braços causa seu
abaixamento. O controle de ondulação permite que as máquinas agrícolas operem sempre à mesma
profundidade no instante em que encontram alguma imperfeição no relevo da superfície de trabalho,
mantendo também a força de tração desenvolvida pe lo trator.
Figura 10 - Representação do controle de tração pelo terceiro ponto.
1 - Êmbolo; 2 - Batente de comando; 3 - Braços superiores; 4 - Braço do 3o ponto;
5 - Alavanca de ligação do 3o ponto; 6 - Distribuidor; 7 - Bomba; 8 - Mola de compressão.
1.3.2. Sistema de controle remoto
O sistema de controle remoto do trator permite fornecer óleo com pressão através de
mangueiras para acionar partes específicas de máquinas agrícolas acionadas por pistões e posicionar
em condições operacionais adequadas dos órgãos ativas das máquinas e implementos que são
acoplados ao trator, como, por exemplo, a reversão do arado de aiveca, mecanismos basculantes de
colhedoras, entre outros.
Figura 11 – Ilustração do uso do sistema de controle com uma grade aradora.