Proposta de layout de semeadora em função do índice de arrasto

Abstract

Resumo : A semeadura tem como finalidade a alocação de sementes no solo, promovendo condições adequadas para a germinação, emergência, estabelecimento e desenvolvimento das plantas, sendo uma das principais atividades mecanizadas e determinante para o bom desenvolvimento da cultura. A demanda de tração de uma semeadora depende da velocidade de operação, largura da máquina, profundidade de operação, quantidade de unidades de semeadura, além de características do solo e construtivas do equipamento. As diferentes condições na operação (parâmetros da máquina e meio de trabalho) podem ser acondicionadas em uma modelagem e simulação. Dentre as abordagens numéricas para simulação computacional da perturbação do solo em determinada operação, existe o Método dos Elementos Discretos (MED). Neste método, ocorre a simulação do comportamento dinâmico de um conjunto de partículas sólidas ou deformáveis que estão susceptíveis há inúmeras variações de contato umas com as outras. Portanto, o método pode representar o solo como um conjunto de partículas, simular as forças atuantes no solo e o seu comportamento. Nesse sentido, o objetivo do trabalho foi desenvolver um modelo geométrico de chassi que proporcione uma redução no nível de resistência ao arrasto da máquina em relação ao solo. Para tanto, foram realizadas simulações utilizando o MED. Nas simulações, o nível de arrasto foi analisado considerando: linhas de semeadura dispostas de forma paralela em chassi regular horizontal (i); linhas de semeadura dispostas de forma desencontrada em chassi regular horizontal (ii); linhas longitudinalmente acopladas em chassis com formato triangular com ângulo interno de 120° (iii); e linhas longitudinalmente acopladas em chassis com formato triangular com ângulo interno de 90° (iv). O chassi regular horizontal, a proposta de chassi com formato geométrico triangular e as unidades de semeadura foram projetados e desenhados no software Autodesk Inventor. Além disso, modelos simplificados e em escala reduzida também foram projetados nas versões de 3, 5, 7 e 9 linhas para serem utilizados nas simulações. A partir dos dados obtidos, o Índice de Arrasto aumentou com a quantidade de linhas de semeadura para ambos os modelos de chassi. As propostas de chassis em formato triangular (ângulo interno de 120° e 90°) apresentaram redução no Índice de Arrasto quando comparadas com o chassi regular horizontal. A redução no nível de arrasto permite que a operação seja tracionada por tratores com potência menor

Abstract : Seeding aims to allocate seeds in the soil, promoting suitable conditions for germination, emergence, establishment, and plant development, being one of the main mechanized activities and crucial for the successful cultivation of crops. The traction demand of a seeder depends on the operating speed, machine width, operating depth, quantity of seeding units, as well as soil and machine construction characteristics. Different operating conditions (machine parameters and working environment) can be accommodated through modeling and simulation. Among the numerical approaches for computer simulation of soil disturbance in a particular operation, the Discrete Element Method (DEM) exists. In this method, the dynamic behavior of a set of solid or deformable particles, susceptible to numerous contact variations with each other, is simulated. Therefore, the method can represent the soil as a collection of particles, simulate the forces acting on the soil, and its behavior. In this context, the objective of the work was to develop a geometric chassis model that provides a reduction in the level of machine drag resistance on the soil. To achieve this, simulations using the DEM were performed. In these simulations, the drag level was analyzed considering: seeding lines arranged in parallel on a regular horizontal chassis (i); seeding lines staggered on a regular horizontal chassis (ii); longitudinally coupled lines on chassis with a triangular shape with an internal angle of 120° (iii); and longitudinally coupled lines on chassis with a triangular shape with an internal angle of 90° (iv). The regular horizontal chassis, the proposed triangular-shaped chassis, and the seeding units were designed and drawn using Autodesk Inventor software. Additionally, simplified and scaled-down models with 3, 5, 7, and 9 lines were also designed for use in the simulations. From the obtained data, the Drag Index increased with the quantity of seeding lines for both chassis models. The proposed triangular-shaped chassis (internal angles of 120° and 90°) showed a reduction in the Drag Index when compared to the regular horizontal chassis. The reduction in drag level allows the operation to be pulled by tractors with lower power