Simulação do comportamento dinâmico de uma colhedora de feijão - Garcia, Ricardo Ferreira (2002)
Com o objetivo de realizar a simulação do comportamento dinâmico de uma colhedora de feijão (Phaseolus vulgaris L.), foi implementado um sistema de aquisição automática de dados, avaliado o desempenho operacional de um conjunto trator- colhedora de feijão e desenvolvido e validado um modelo de simulação de sistemas mecânicos para análise do comportamento dinâmico deste conjunto. Parte do trabalho foi realizada no Laboratório de Mecanização Agrícola e no Laboratório de Projeto de Máquinas e Visão Artificial do Departamento de Engenharia Agrícola, da UFV. Esta etapa constou de instalação e configuração de sensores e de equipamentos de aquisição automática de dados. A avaliação de desempenho do conjunto trator-colhedora de feijão foi realizada na Área Experimental da Epamig e no Laboratório de Automação Agropecuária da Embrapa Milho e Sorgo em Sete Lagoas, MG. Os ensaios foram realizados com a cultura de feijão cultivar Pérola, utilizando-se um trator Massey Ferguson modelo MF 620 4x2 com tração dianteira auxiliar e uma colhedora de arrasto Colombo modelo Double Master. O conjunto trator-colhedora de feijão foi ensaiado sob diferentes condições de operação, ou seja, velocidade de deslocamento de 4, 7 e 10 km/h, número de linhas de feijão na leira colhida de 4, 7 e 10 linhas e rotação da tomada de potência (TDP) de 420 e 540 rpm. O sistema de aquisição automática de dados foi implementado, utilizando-se o programa de computador LabVIEW versão 6i e equipamentos da National Instruments. Foi desenvolvido um aplicativo para os sensores célula de carga, torquímetro, medidor de rotação tipo sensor indutivo e medidor de velocidade tipo radar, permitindo a coleta e armazenamento de dados, em tempo real, de força de tração requerida pela barra de tração, torque requerido e rotação da TDP, e velocidade de deslocamento da máquina colhedora de feijão, respectivamente. Na avaliação do desempenho operacional do conjunto trator-colhedora de feijão, foram determinadas as características operacionais, dinâmicas e de manejo que representavam o comportamento do conjunto trator-colhedora de feijão durante a operação de colheita. A capacidade de processamento do conjunto foi determinada, medindo-se a produção da máquina por unidade de tempo, não considerando os tempos perdidos. A avaliação de perdas foi feita através de amostragens durante os ensaios, em que se recolheu o material perdido nos setores de recolhimento, trilha e separação, e limpeza da máquina, além das perdas no arranquio e enleiramento e as perdas naturais da área de ensaio. Para o desenvolvimento do modelo utilizado na simulação do comportamento dinâmico do conjunto trator-colhedora de feijão, utilizou-se o programa de computador ADAMS versão 10.0. Este modelo incluiu a simulação do trator, interação entre solo e pneu, simulação do sistema de transmissão de potência e dos sistemas de trilha e limpeza da colhedora de feijão. Foram modelados o trator, composto por oito corpos rígidos, e a colhedora de feijão composta por quatro corpos rígidos. A taxa de alimentação de feijão colhida pela colhedora de feijão foi calculada, em função do número de linhas enleiradas, distância entre as fileiras, velocidade longitudinal do sistema, produtividade do feijão e relação, em massa, de palha e grão da cultura. O peso do produto no tanque graneleiro foi obtido, integrando-se a taxa de alimentação do produto da máquina em função do tempo. No trabalho realizado, implementou-se um sistema de aquisição automática de dados e desenvolveu-se o aplicativo AvaliaMA para avaliação de máquinas agrícolas buscando a coleta de dados de uma forma eficiente e eliminando os erros tradicionais gerados pela coleta de dados convencional, como anotações incorretas em planilhas e perda de dados. Observou-se, durante ensaios, facilidade de operação do sistema, permitindo rapidez na operação de aquisição de dados, e a capacidade de combinar o sistema implementado para atender a demandas de diversas pesquisas, podendo ser utilizado em diferentes tipos de máquinas agrícolas. Na avaliação do desempenho operacional do conjunto trator-colhedora de feijão, foi utilizado o sistema de aquisição automática de dados implementado. O maior valor de torque requerido na TDP, observado durante os ensaios de campo para a rotação de 420 rpm na TDP, foi de 730,84 mN, resultando numa potência requerida na TDP de 26,79 kW, enquanto para a condição de 540 rpm foi de 907,21 mN, resultando numa potência requerida na TDP de 47,96 kW. O conjunto apresentou, durante os ensaios de campo, capacidade de processamento de 3,06 t/h, para uma área com produtividade média de 2186,63 kg/ha. Os valores de perdas para os sistemas da plataforma de recolhimento, trilha e separação, e limpeza encontrados foram de 114,93, 72,11, e 9,11 kg/ha, respectivamente, totalizando cerca de 11,15 % de perdas. Um modelo matemático para simular o comportamento dinâmico do trator foi desenvolvido e utilizado para simular seu raio de giro observando-se, na comparação dos valores simulados com os dados experimentais, um erro máximo de 1,82%. Um outro modelo matemático para simular o comportamento dinâmico do conjunto trator-colhedora de feijão foi também desenvolvido e utilizado, sob três diferentes condições. Comparando-se os dados obtidos sob testes experimentais desenvolvidos em condições de campo com os valores obtidos na simulação, observou-se, na primeira condição de simulação, erro relativo médio de 17,08%, 13,61%, 5,91%, 35,89% e 25,99% para a velocidade de deslocamento, taxa de alimentação, rotação da TDP, torque e potência requeridos na TDP, respectivamente. Na segunda condição de simulação, observou-se erro relativo médio de 16,91%, 5,76%, 28,88% e 27,68% para a velocidade de deslocamento, rotação da TDP, torque e potência requeridos na TDP, respectivamente. Na terceira condição de simulação, observou-se erro relativo médio de 17,16%, 36,93%, 5,99%, 36,52% e 34,55% para a velocidade de deslocamento, taxa de alimentação, rotação da TDP, torque e potência requeridos na TDP, respectivamente.