QUALIDADE – Notícias

04/05/2017

A estabilidade de máquinas agrícolas autopropelidas

Da Redação

A NBR ISO 16231-2 de 03/2017 – Máquinas agrícolas autopropelidas – Avaliação da estabilidade – Parte 2: Determinação da estabilidade estática e procedimentos de ensaio especifica um método para determinação do centro de gravidade de máquinas autopropelidas descarregadas, um método para determinação do centro de gravidade de máquinas carregadas e combinações com acessórios, além de métodos para determinação do ângulo de tombamento estático. Os requisitos relacionados às estruturas autoprotetoras e estruturas EPC (ROPS) são tratados em uma norma separada.

As máquinas agrícolas autopropelidas conduzidas por um operador (condutor) a bordo podem ser expostas ao risco de capotagem ou tombamento durante a operação pretendida. Uma avaliação de risco é utilizada para determinar se este risco é considerado no caso de uma máquina específica e as medidas de proteção a serem utilizadas a fim de evitar ou minimizar este risco para o operador a bordo da máquina. A avaliação de risco considera as condições de operação nas quais a utilização da máquina é pretendida, as propriedades físicas da máquina e as habilidades requeridas para operá-la, bem como qualquer outro parâmetro que possa ter um impacto sobre o risco de capotagem ou tombamento.

O centro de gravidade (CG) da máquina descarregada é determinado por meio de balanças e suportes de apoio. Há itens que devem ser observados: seguir o procedimento estabelecido na NBR ISO 789-6; este método é baseado no aumento da carga sobre o eixo de apoio, quando o outro eixo é levantado e apoiado em uma determinada altura; o ângulo de levantamento, ω, e o aumento da carga na balança permitem a determinação da altura do CG. É recomendado utilizar rodas de aço, a fim de evitar desvios devido à alteração no raio da roda sob condições de mudança de carga. Para o cálculo do CG com os pneus reais, ver 4.3. Qualquer sistema de suspensão deve ser travado. Se o travamento do sistema de suspensão não for possível, então inflar todos os pneus até a pressão máxima permissível, conforme especificado pelo fabricante do pneu. A diferença no raio das rodas sobre o eixo fixo entre a posição horizontal e a posição elevada não pode ser superior a 1,5% do raio da roda.

Assegurar que o plano da balança esteja horizontal e nivelado com o plano do solo. As rodas na balança devem estar livres para girar a fim de excluir forças tangenciais sobre os pneus. Portanto, o freio de estacionamento não pode ser acionado e a caixa de engrenagens deve estar em neutro, ou a transmissão deve estar na posição para rebocamento do veículo. Embora não seja requerido, é preferível o levantamento do eixo giratório; na maioria dos casos, este é o eixo com as rodas de menor diâmetro. As rodas elevadas devem assentar sobre os suportes de roda antes da leitura do peso na balança.

Para facilitar a instalação dos suportes de roda, pode ser necessário travar o eixo giratório com calços ao levantar a máquina. Quando em repouso sobre os suportes de roda, os calços devem ser removidos. A acurácia deste método depende da altura do suporte de roda como uma proporção da distância entre eixos e a acurácia da balança. Acurácia da pesagem durante cinco medições consecutivas: todos os valores devem estar dentro de uma faixa de 1,0% da carga máxima medida do eixo fixo na posição elevada. Devido à pesagem de uma máquina carregada e com acessórios em ângulo não ser prática e poder ser insegura, é aconselhável determinar o CG da máquina carregada por meio de um método gráfico.

Assume-se que o peso e o CG da carga (grãos, por exemplo) e do(s) acessório(s) sejam conhecidos. O seguinte exemplo mostra uma colhedora de grãos com o tanque de grãos cheio e uma plataforma na posição elevada (pior caso de condição de campo). O CG da máquina vazia é conhecido (pelo procedimento de 4.1, por exemplo) e marcado no desenho em escala da máquina como cga. O CG dos grãos no tanque pode ser definido graficamente como cgb. A massa dos grãos representa, por exemplo, 50% do peso da máquina vazia.

O CG da máquina vazia e da carga de grãos combinadas é marcado como cgd e incide na linha entre o cga e cgb a 1/3 do cga. A massa da plataforma é, por exemplo, 20% da massa da máquina vazia. O CG do acessório marcado como cgc é conhecido (pela pesagem sobre um elevador de carga em dois ângulos, por exemplo). O CG da máquina vazia e do acessório combinados incide na linha entre o cga e cgc a 1/6 do cga. O CG da máquina carregada e do acessório combinados pode ser determinado de uma forma similar. A altura e a posição longitudinal do novo CG podem agora ser medidas no desenho. Os mesmos princípios se aplicam para determinar a nova posição lateral (y) do CG.

A fim de manter o contato contínuo entre as rodas e o solo, muitas máquinas autopropelidas possuem um eixo giratório e um eixo fixo. Este conceito deve ser levado em consideração ao determinar o ângulo de tombamento estático (SOA). Para os efeitos desta Parte da NBR ISO 16231, assume-se que a linha de rolamento dos pneus no eixo fixo, ao capotar lateralmente, seja definida a 75% da largura do pneu. O triângulo de estabilidade é formado pelas linhas AB, BC e AC. Quando colocada sobre uma plataforma basculante, a máquina atinge o ângulo de SOA, em seguida excedendo o mesmo e capotando quando a projeção vertical do centro de gravidade (CG) incide fora da superfície formada pelo triângulo ABC, onde: A e C são os pontos de rolamento sob os pneus no eixo fixo, definidos pela interseção das linhas AB e BC e na projeção vertical da linha de centro do eixo fixo, B é a interseção da linha através do CG e o ponto de articulação do eixo giratório e a superfície do solo.

A orientação de pior caso de uma máquina para capotagem sobre uma plataforma basculante é a orientação com a distância mínima entre o CG e a linha AB. Este é um plano perpendicular à linha AB na qual o CG se movimenta durante a inclinação. Isto significa que a máquina sobre a plataforma basculante deve ser instalada em uma posição onde a linha AB esteja paralela com a articulação da plataforma basculante. Em uma condição de campo, isto significa que a máquina está rodando não em paralelo com a inclinação, porém ligeiramente em aclive. A altura do CG e a altura do ponto de articulação do eixo giratório estão definindo o ponto B. O triângulo de estabilidade é melhorado com o aumento da altura do ponto de articulação ou um CG mais baixo e mais à frente. No caso hipotético em que este ponto de articulação possa ser projetado na altura do CG, o triângulo se tornaria um retângulo e o veículo iria capotar somente quando a projeção do CG exceder a linha formada pelos pontos de contato do pneu dianteiro e traseiro.

Um método gráfico pode ser utilizado para determinar o SOA. O lado de pior caso deve ser considerado. Em caso de dúvida, o rolamento no lado esquerdo (LH) e lado direito (RH) deve ser avaliado. A Figura 6 (disponível na norma) mostra uma vista superior e lateral de um veículo com o CG e o ponto de articulação do eixo giratório não alinhado com a linha de centro do veículo (valores a e y ≠ 0). A determinação gráfica do triângulo de estabilidade em um desenho em escala pode ser realizada por meio das seguintes etapas: traçar a linha QS definida pelo CG Q e o ponto de articulação do eixo giratório S na vista lateral e encontrar a interseção com a linha do solo que define o ponto B; traçar uma linha de comprimento indefinido através do ponto B e paralela com as linhas de centro dos eixos na vista lateral; traçar a linha QS na vista superior; a interseção da linha QS na vista superior e a linha através do ponto B na vista lateral, paralela às linhas de centro dos eixos, define o ponto B na vista superior, que é a parte superior do triângulo de estabilidade.

A determinação gráfica do ângulo de tombamento estático (SOA) em um desenho em escala pode ser realizada por meio das seguintes etapas: traçar a linha BA; encontrar a linha DF na vista superior, traçando uma linha através do CG Q e perpendicular à linha AB. O plano vertical definido pela linha DF é o plano no qual o CG está em movimento quando o veículo estiver sobre a plataforma basculante, com a linha AB paralela à articulação da plataforma; encontrar a linha QD na vista superior traçando uma linha de comprimento indefinido, iniciando do CG Q, em paralelo à linha AB, e definir uma posição D nesta nova linha; encontrar a linha AD na vista perpendicular à linha AB traçando uma linha através de D, paralela à linha DF na vista superior (esta é a linha da superfície do solo); encontrar o ponto QD na vista perpendicular à linha, AB, traçando uma linha paralela à linha AB, através do ponto D com comprimento igual a z, na altura do CG; girar AQ e encontrar a interseção F com a linha AB; o ângulo α é o ângulo de tombamento estático (SOA) e é igual a DA/QD (%).

A maioria das máquinas autopropelidas é equipada com um dispositivo de limitação do ângulo de rotação sobre o eixo giratório, o qual, quando atingido durante a capotagem lateral, restringe um maior giro do eixo antes da capotagem completa da máquina. A roda do eixo fixo, oposta à linha AB, perde o contato com o solo e se levanta. A carroceria da máquina gira em torno da linha AS e para quando o eixo giratório atinge o dispositivo de limitação de curso. Nesse ponto, a linha de estabilidade é formada pelos pontos de contato de um pneu dianteiro e um traseiro. O dispositivo de limitação de curso é eficaz somente quando o ângulo do eixo giratório mantém a projeção vertical no lado interno da linha de estabilidade formada pelos pneus, a fim de absorver os efeitos dinâmicos de rolamento em torno da linha AS.

O estado da arte não permite avaliar se a inércia da máquina, provocada pelo rolamento em torno da linha AS, está atingindo um nível que resulta em um tombamento completo, apesar da nova linha de estabilidade. Cada fabricante deve avaliar se o dispositivo de limitação de curso é efetivo para parar a capotagem. Neste exemplo, presume-se que haja uma margem de 1,25 ou, em outras palavras, o dispositivo de limitação de curso é atingido em menos de 80% da linha de estabilidade formada pelos pneus, caso contrário, o SOA é igual a α. Espera-se que na próxima edição desta Parte da NBR ISO 16231 seja incluído um método mais acurado no qual os ângulos sejam visualizados em seus respectivos planos, por meio de uma representação em 3D (tridimensional).

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