Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-15Bitstream added on 2014-06-13T20:31:56Z : No. of bitstreams: 1 paula_ca_me_botfca.pdf: 2791497 bytes, checksum: 06e7ab6cbcb96e529248df097cfa4f7d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desempenho operacional de rodados pneumáticos agrícolas depende de vários fatores tais como: o tipo e condições físicas do solo, tipo e geometria do pneu, cargas aplicadas aos rodados e sua pressão de inflação. A correta interpretação da interação entre essas variáveis pode minimizar significativamente os efeitos negativos do tráfego de máquinas, proporcionar um aumento na tração e melhorar a eficiência do trator agrícola, corroborando para diminuição do tempo de operação da máquina, aumento da vida útil dos tratores e dos rodados agrícolas e aumento da rentabilidade econômica no campo. Com base no exposto, essa pesquisa teve como objetivo projetar e construir um perfilômetro laser para determinação da área e volume de contato, característicos do recalque de rodados agrícolas no solo, devido às cargas a este impostas. Para construção do equipamento foram utilizadas duas baterias 12Vcc/12Ah como fonte de alimentação, um sensor laser, um potenciômetro multivoltas utilizado como sensor de distância, um motor de passo, um sistema de aquisição de dados e dois sistemas lineares de posicionamento. Foi construído um sistema no qual o sensor laser executa varreduras movimentando-se através de dois sistemas de posicionamento lineares posicionados perpendicularmente entre si e à superfície do solo. Para calibração e verificação da acerácea do equipamento foram comparadas duas malhas regulares de amostragem (2,5 e 5,0 cm) utilizando-se corpos de prova com os formatos cônico, trapezoidal, triangular e cilíndrico, sendo suas dimensões... / The operational performance of agricultural pneumatic tires depends on many factors such as physical condition and type of a soil, type and geometry of the tire, load applied to the tire and its inflation pressure. The correct interpretation of these variables can minimize significantly the negative effects of machinery traffic, proportioning an increment in the traction and increasing the efficiency of agricultural tractors, contributing to decrease machine operational time, increasing the lifetime of the tractor and of agricultural tires and yet, increase profitability. Based in what was exposed, this research had the aim to project and to construct a profile meter to determine the volume and the contact area, inherent to tire footprint in the soil due to the load imposed to the tire. To construct the equipment there were used two 12Vdc/12Ah batteries as power supply, one laser sensor, one multi-turn potentiometer used as a distance sensor, one stepper motor, a data logger and two linear positioning systems. A system in which the laser sensor performs scans moving thru the two linear positioning systems was designed and assembled perpendicularly each other and over the soil surface. To calibrate and accurately test the equipment, two different sampling grids were compared (2.5 and 5.0 cm) using conical, trapezoidal, triangular and cylindrical shapes with pre-determined dimensions, calculated employing mathematic equations. Using the data collected with the profile meter, there were generated tri-dimensional graphics (3D) and calculated volume and area via software...(Complete abstract, click electronic access below)

The intent of this thesis is to explore the pressure-sinkage relationship for simulated lunar regolith (simulant). The simulants used in this experiment emulate the lunar highlands (LHS-1) and the lunar mare (LMS-1). The ultimate ability of a terrain or regolith to support a load without shear failure is vital to the planning and construction of permanent infrastructure. This relationship can be measured by applying a normal load to the regolith until shear failure, from which allowable and ultimate bearing capacity can be deduced. An understanding of the pressure-sinkage of lighter loads on the higher ‘fluffy' layer of regolith is of great importance to low mass projects. The experimental hardware consisted of a test bed filled with simulated lunar regolith. The focus was to create a mechanism to apply a known load to a simulant surface normal to a square box filled with a regolith simulant. A known mass of each simulant was placed into the bearing capacity box and gently agitated to encourage natural settling and the density was measured. The simulant was only packed as much as was caused by gravity and settling. Normal loads of increasing weight were put into the box, putting pressure on the simulant. It was determined that widely accepted models for pressure-sinkage reasonably anticipate sinkage in both LHS-1 and LMS-1, though this study recommends improvements to the experimental design.

Resumo: O desempenho operacional de rodados pneumáticos agrícolas depende de vários fatores tais como: o tipo e condições físicas do solo, tipo e geometria do pneu, cargas aplicadas aos rodados e sua pressão de inflação. A correta interpretação da interação entre essas variáveis pode minimizar significativamente os efeitos negativos do tráfego de máquinas, proporcionar um aumento na tração e melhorar a eficiência do trator agrícola, corroborando para diminuição do tempo de operação da máquina, aumento da vida útil dos tratores e dos rodados agrícolas e aumento da rentabilidade econômica no campo. Com base no exposto, essa pesquisa teve como objetivo projetar e construir um perfilômetro laser para determinação da área e volume de contato, característicos do recalque de rodados agrícolas no solo, devido às cargas a este impostas. Para construção do equipamento foram utilizadas duas baterias 12Vcc/12Ah como fonte de alimentação, um sensor laser, um potenciômetro multivoltas utilizado como sensor de distância, um motor de passo, um sistema de aquisição de dados e dois sistemas lineares de posicionamento. Foi construído um sistema no qual o sensor laser executa varreduras movimentando-se através de dois sistemas de posicionamento lineares posicionados perpendicularmente entre si e à superfície do solo. Para calibração e verificação da acerácea do equipamento foram comparadas duas malhas regulares de amostragem (2,5 e 5,0 cm) utilizando-se corpos de prova com os formatos cônico, trapezoidal, triangular e cilíndrico, sendo suas dimensões...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The operational performance of agricultural pneumatic tires depends on many factors such as physical condition and type of a soil, type and geometry of the tire, load applied to the tire and its inflation pressure. The correct interpretation of these variables can minimize significantly the negative effects of machinery traffic, proportioning an increment in the traction and increasing the efficiency of agricultural tractors, contributing to decrease machine operational time, increasing the lifetime of the tractor and of agricultural tires and yet, increase profitability. Based in what was exposed, this research had the aim to project and to construct a profile meter to determine the volume and the contact area, inherent to tire footprint in the soil due to the load imposed to the tire. To construct the equipment there were used two 12Vdc/12Ah batteries as power supply, one laser sensor, one multi-turn potentiometer used as a distance sensor, one stepper motor, a data logger and two linear positioning systems. A system in which the laser sensor performs scans moving thru the two linear positioning systems was designed and assembled perpendicularly each other and over the soil surface. To calibrate and accurately test the equipment, two different sampling grids were compared (2.5 and 5.0 cm) using conical, trapezoidal, triangular and cylindrical shapes with pre-determined dimensions, calculated employing mathematic equations. Using the data collected with the profile meter, there were generated tri-dimensional graphics (3D) and calculated volume and area via software...(Complete abstract, click electronic access below) / Orientador: Kléber Pereira Lanças / Coorientador: Saulo Philipe Sebastião Guerra / Banca: Antonio Gabriel Filho / Banca: Marcos Roberto Bormio / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2001-02-06Bitstream added on 2014-06-13T20:22:39Z : No. of bitstreams: 1 castroneto_p_dr_botfca.pdf: 1413886 bytes, checksum: ea446972915050c39ff614a5f1ea18c9 (MD5) / Um dos fatores mais críticos na determinação do número de dias trabalháveis com máquinas agrícolas se refere à determinação das condições do solo que forneçam informações para a decisão se o tráfego de máquinas em uma determinada gleba poderá ser realizado sem provocar alterações nas suas propriedades físicas e dinâmicas. Este trabalho teve como objetivos o desenvolvimento e avaliação de equipamentos e metodologia para a determinação de parâmetros físicos do solo relacionados a dias trabalháveis com máquinas agrícolas, com ênfase nas características do conjunto trator-implemento e na pressão máxima aplicável ao solo sem que este sofra compactação adicional. Foi construído um equipamento hidráulico-eletrônico para realização de determinações físicas de solo em campo, o qual se mostrou eficiente para a finalidade a que foi proposto. O modelo para a determinação da pressão de contato pneu-solo, foi desenvolvido com base nas características do rodado, obtidas pelo seu coeficiente de deformação e pela sua largura relativa, e nas características de recalque do solo, representadas pelos coeficientes kc(módulo de deformação devido à coesão do solo), k (módulo de deformação devido ao atrito interno do solo) e n( constante de deformação do solo). A pressão máxima exercida pelo rodado no solo, antes que houvesse uma compactação adicional, foi caracterizada pela pressão de preconsolidação. Para tanto, construiu-se uma prensa, de acionamento pneumático e aquisição eletrônica de dados, para a realização dos ensaios de compressão uniaxial. Realizou-se um ensaio de campo com delineamento em blocos casualizados com quatro tratamentos, representados pelo tráfego de um trator um, dois, quatro e seis dias após uma chuva, em quatro repetições... / Decision information about machinery traffic in a certain plot is one of the most critical factors to obtain the number of agricultural machine workdays. The soil conditions is the indicator if the machinery traffic will promote significantly physical and dynamic property changes. This work aimed to develop and evaluate equipments and methodology to obtain soil physical parameters related to agricultural machine workdays, with emphasis on tractor-implement set characteristics and maximum pressure on soil that do not increase this compaction situation. A hydraulic-electronic equipment was built for accomplishment of soil physical determinations, showing efficiency and versatility when used on field. The tire-soil contact pressure model was developed based on wheel and sinkage characteristics, the first one represented by their deformation coefficient and relative width, and the other by kc, k and n coefficients. The maximum wheel pressure on soil, before additional compaction, was characterized by its previous consolidation (preconsolidation) pressure. A pneumatic and electronic consolidometer was built, for uniaxial compression tests. A field research was done using a random block experimental design with four treatments, represented by the tractor traffic, number of days after a rain (1, 2, 4 and 6), with four repetitions. The obtained results, under this research conditions, evidenced that the developed methodology allowed to obtain soil physical parameters that can be used on forecast and soil trafficability monitoring and, finally, incorporated on agroclimatic models used to determine the number of agricultural machine workdays. It was observed increments of 25%, 19% and 15% on soil bulk density, respectively, for one, two, and four days after the rain traffic conditions and no statistical significant increment for six days after the rain... (Complete abstract, click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-01-30Bitstream added on 2014-06-13T20:32:00Z : No. of bitstreams: 1 mazetto_fr_me_botfca.pdf: 1022011 bytes, checksum: 265f29fb21da2dc260b7ff72711bd637 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O desempenho operacional dos tratores agrícolas é dependente da interação dos rodados e a superfície de contato, sendo de extrema importância a seleção do tipo de pneu, pressão de inflação e lastragem para as diversas operações agrícolas, proporcionando maior eficiência de tração e menor compactação do solo, racionalizando assim, os custos operacionais do sistema produtivo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar e correlacionar as metodologias de determinação das áreas de contato e deformações elásticas de pneus agrícolas em superfícies rígida e deformável, em função das pressões de inflação e das cargas radiais, com a finalidade de identificar a metodologia mais acurada e prática para cada condição de ensaio estático de pneus. O experimento foi realizado no Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agrícolas (NEMPA) da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, Câmpus de Botucatu, SP. Os pneus estudados foram do tipo R1 com as seguintes dimensões: pneu baixa pressão e alta flutuação (500/60-26.5) inflado com as pressões de 206,7 kPa, 103,3 kPa e 68,9 kPa; radial (14.9R26) com pressões de inflação de 186,1 kPa, 137,8 kPa e 68,9 kPa e diagonal (14.9-26) com pressões de 206,7 kPa, 137,8 kPa e 68,9 kPa; submetidos as cargas de 5 kN, 10 kN, 15 kN e 20 kN aplicadas por uma prensa hidráulica. As áreas de contato dos pneus agrícolas em superfície deformável foram obtidas em tanque de solo e em superfície rígida pelo método do pó, carbono e massa. Os valores das áreas de contato foram determinados por duas metodologias de cálculo: equação da elipse e digitalização das áreas. Os resultados permitiram concluir que a metodologia de cálculo das áreas de contato através da equação da elipse é confiável e prática para obter as áreas de contato dos pneus agrícolas... / The agricultural tractor performance is depended of interaction among the tire and contact surface, and then, the selection of tire type, its inflation pressure and tractor ballast are very important to several conditions of agricultural operation, proportioning higher efficiency of machines and lower soil compaction, rationalizing the operations costs of crop systems. This present research had for main objective the evaluation and correlation of methodologies of tire/ground contact areas and elastic deformations of agricultural tires on rigid and deformable surfaces, in function of inflation pressures and ballasts, identifying the methodology most accuracy and practice for each condition of tire static test. The research was carried out at Agricultural Machinery and Tire Testing Center (NEMPA), Rural Engineering Department of Agronomic Science College, Sao Paulo State University (UNESP), Botucatu/SP, Brazil. The studied tires were of R1 type with the following dimensions: low pressure and high fluctuation tire (500/60-26.5) inflated with pressures of 206,7 kPa, 103,3 kPa and 68,9 kPa; radial ply (14.9R26) with inflation pressures of 186,1 kPa, 137,8 kPa and 68,9 kPa and bias ply (14.9-26) with pressures of 206,7 kPa, 137,8 kPa and 68,9 kPa. Four ballast conditions were applied on the wheels by hydraulic press: 5 kN, 10 kN, 15 kN and 20 kN. The contact areas of the agricultural tires on deformable surface were obtained in soil bin and on rigid surface by powder, carbon paper and modelling mass methods. The contact area values were determined by two calculus methodologies: ellipse equation and areas digitalization. The results of methodologies used to calculate the contact areas permit to conclude that ellipse equation can estimate with precision and practice the contact areas of agricultural tires...

Resumo: O desempenho operacional dos tratores agrícolas é dependente da interação dos rodados e a superfície de contato, sendo de extrema importância a seleção do tipo de pneu, pressão de inflação e lastragem para as diversas operações agrícolas, proporcionando maior eficiência de tração e menor compactação do solo, racionalizando assim, os custos operacionais do sistema produtivo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar e correlacionar as metodologias de determinação das áreas de contato e deformações elásticas de pneus agrícolas em superfícies rígida e deformável, em função das pressões de inflação e das cargas radiais, com a finalidade de identificar a metodologia mais acurada e prática para cada condição de ensaio estático de pneus. O experimento foi realizado no Núcleo de Ensaio de Máquinas e Pneus Agrícolas (NEMPA) da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, Câmpus de Botucatu, SP. Os pneus estudados foram do tipo R1 com as seguintes dimensões: pneu baixa pressão e alta flutuação (500/60-26.5) inflado com as pressões de 206,7 kPa, 103,3 kPa e 68,9 kPa; radial (14.9R26) com pressões de inflação de 186,1 kPa, 137,8 kPa e 68,9 kPa e diagonal (14.9-26) com pressões de 206,7 kPa, 137,8 kPa e 68,9 kPa; submetidos as cargas de 5 kN, 10 kN, 15 kN e 20 kN aplicadas por uma prensa hidráulica. As áreas de contato dos pneus agrícolas em superfície deformável foram obtidas em tanque de solo e em superfície rígida pelo método do pó, carbono e massa. Os valores das áreas de contato foram determinados por duas metodologias de cálculo: equação da elipse e digitalização das áreas. Os resultados permitiram concluir que a metodologia de cálculo das áreas de contato através da equação da elipse é confiável e prática para obter as áreas de contato dos pneus agrícolas... / Abstract: The agricultural tractor performance is depended of interaction among the tire and contact surface, and then, the selection of tire type, its inflation pressure and tractor ballast are very important to several conditions of agricultural operation, proportioning higher efficiency of machines and lower soil compaction, rationalizing the operations costs of crop systems. This present research had for main objective the evaluation and correlation of methodologies of tire/ground contact areas and elastic deformations of agricultural tires on rigid and deformable surfaces, in function of inflation pressures and ballasts, identifying the methodology most accuracy and practice for each condition of tire static test. The research was carried out at Agricultural Machinery and Tire Testing Center (NEMPA), Rural Engineering Department of Agronomic Science College, Sao Paulo State University (UNESP), Botucatu/SP, Brazil. The studied tires were of R1 type with the following dimensions: low pressure and high fluctuation tire (500/60-26.5) inflated with pressures of 206,7 kPa, 103,3 kPa and 68,9 kPa; radial ply (14.9R26) with inflation pressures of 186,1 kPa, 137,8 kPa and 68,9 kPa and bias ply (14.9-26) with pressures of 206,7 kPa, 137,8 kPa and 68,9 kPa. Four ballast conditions were applied on the wheels by hydraulic press: 5 kN, 10 kN, 15 kN and 20 kN. The contact areas of the agricultural tires on deformable surface were obtained in soil bin and on rigid surface by powder, carbon paper and modelling mass methods. The contact area values were determined by two calculus methodologies: ellipse equation and areas digitalization. The results of methodologies used to calculate the contact areas permit to conclude that ellipse equation can estimate with precision and practice the contact areas of agricultural tires... / Orientador: Kléber Pereira Lanças / Coorientador: Reginaldo Barboza da Silva / Banca: Afonso Lopes / Banca: Marcos Milan / Mestre

This thesis presents the results of a research program characterizing a soil simulant called Fillite, which is composed of alumino-silicate hollow microspheres harvested from the pulverized fuel ash of coal-fired power plants. Fillite is available in large quantities at a reasonable cost and it is chemically inert. Fillite has been selected by the National Aeronautics and Space Administration (NASA) Glenn Research Center to simulate high-sinkage/high-slip environment in a large test bed such as the ones encountered by the Spirit rover on Mars in 2009 when it became entrapped in a pocket of soft, loose regolith on Mars. The terms high-sinkage and high-slip used here describe the interaction of soils with typical rover wheels. High-sinkage refers to a wheel sinking with little to no applied force while high-slip refers to a spinning wheel with minimal traction. Standard material properties (density, specific gravity, compression index, Young's modulus, and Poisson's ratio) of Fillite were determined from a series of laboratory tests conducted in general accordance with ASTM standards. Tests were also performed to determine some less standard material properties of Fillite such as the small strain shear wave velocity, maximum shear modulus, and several pressure-sinkage parameters for use in pressure-sinkage models. The experiments include an extensive series of triaxial compression tests, bender element tests, and normal and shear bevameter tests. The unit weight of Fillite on Earth ranges between 3.9 and 4.8 kN/m3, which is similar to that of Martian regolith (about 3.7 - 5.6 kN/m3) on Mars and close to the range of the unit weight of lunar regolith (about 1.4 - 2.9 kN/m3) on the Moon. The data presented here support that Fillite has many physical and mechanical properties that are similar to what is known about Martian regolith. These properties are also comparable to lunar regolith. Fillite is quite dilatant; its peak and critical angles of internal friction are smaller than those of most other simulants. Smaller shear strength, coupled with much smaller bulk unit weight as compared to other simulants, results in smaller bearing and shearing resistances allowing for better simulation of the intended high-sinkage, high-slip behavior for rover mobility studies. The results of the normal bevameter tests were used to determine parameters for two models available in the literature - the Bekker model and the New Model of Mobility (N2M) model. These parameters were then used to predict the sinkage of a Spirit rover wheel if the rover were to be used on Fillite. The predicted sinkage of a Spirit rover wheel in Fillite was 84% of the wheel diameter, which was within the observed sinkage of 50 to 90% of the wheel diameter of the Spirit rover on Mars. Shear bevameter tests were also performed on Fillite to assess the shear stresses and shear deformations imparted by wheels under torsional loads. The results compared well to the estimated shear stresses and deformations of Martian soil caused by the wheels of the Spirit rover. When compared to other simulants (e.g. GRC-1), the pressure-sinkage and shear stress-shear deformation behaviors of Fillite confirm that Fillite is more suitable for high-sinkage and high-slip rover studies than other typical simulants derived from natural terrestrial soils and rocks.

Resumo: Um dos fatores mais críticos na determinação do número de dias trabalháveis com máquinas agrícolas se refere à determinação das condições do solo que forneçam informações para a decisão se o tráfego de máquinas em uma determinada gleba poderá ser realizado sem provocar alterações nas suas propriedades físicas e dinâmicas. Este trabalho teve como objetivos o desenvolvimento e avaliação de equipamentos e metodologia para a determinação de parâmetros físicos do solo relacionados a dias trabalháveis com máquinas agrícolas, com ênfase nas características do conjunto trator-implemento e na pressão máxima aplicável ao solo sem que este sofra compactação adicional. Foi construído um equipamento hidráulico-eletrônico para realização de determinações físicas de solo em campo, o qual se mostrou eficiente para a finalidade a que foi proposto. O modelo para a determinação da pressão de contato pneu-solo, foi desenvolvido com base nas características do rodado, obtidas pelo seu coeficiente de deformação e pela sua largura relativa, e nas características de recalque do solo, representadas pelos coeficientes kc(módulo de deformação devido à coesão do solo), k (módulo de deformação devido ao atrito interno do solo) e n( constante de deformação do solo). A pressão máxima exercida pelo rodado no solo, antes que houvesse uma compactação adicional, foi caracterizada pela pressão de preconsolidação. Para tanto, construiu-se uma prensa, de acionamento pneumático e aquisição eletrônica de dados, para a realização dos ensaios de compressão uniaxial. Realizou-se um ensaio de campo com delineamento em blocos casualizados com quatro tratamentos, representados pelo tráfego de um trator um, dois, quatro e seis dias após uma chuva, em quatro repetições... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Decision information about machinery traffic in a certain plot is one of the most critical factors to obtain the number of agricultural machine workdays. The soil conditions is the indicator if the machinery traffic will promote significantly physical and dynamic property changes. This work aimed to develop and evaluate equipments and methodology to obtain soil physical parameters related to agricultural machine workdays, with emphasis on tractor-implement set characteristics and maximum pressure on soil that do not increase this compaction situation. A hydraulic-electronic equipment was built for accomplishment of soil physical determinations, showing efficiency and versatility when used on field. The tire-soil contact pressure model was developed based on wheel and sinkage characteristics, the first one represented by their deformation coefficient and relative width, and the other by kc, k and n coefficients. The maximum wheel pressure on soil, before additional compaction, was characterized by its previous consolidation (preconsolidation) pressure. A pneumatic and electronic consolidometer was built, for uniaxial compression tests. A field research was done using a random block experimental design with four treatments, represented by the tractor traffic, number of days after a rain (1, 2, 4 and 6), with four repetitions. The obtained results, under this research conditions, evidenced that the developed methodology allowed to obtain soil physical parameters that can be used on forecast and soil trafficability monitoring and, finally, incorporated on agroclimatic models used to determine the number of agricultural machine workdays. It was observed increments of 25%, 19% and 15% on soil bulk density, respectively, for one, two, and four days after the rain traffic conditions and no statistical significant increment for six days after the rain... (Complete abstract, click electronic access below) / Orientador: Kléber Pereira Lanças / Coorientador: Dinival Martins / Banca: Sérgio Hugo Benez / Banca: Gastão Moraes da Silveira / Banca: Moacir de Souza Dias Junior / Banca: Celio Losnak / Doutor