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Previous issue date: 2003-10-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A colheita é uma das operações mais importantes no processo de produção de feijão, em razão de seu custo e efeitos sobre a qualidade do produto. Com o objetivo de realizar a modelagem da demanda de potência dos mecanismos internos de uma colhedora de feijão, um modelo de simulação, utilizando a técnica de simulação de sistemas mecânicos, foi implementado e validado. O modelo de simulação foi implementado, utilizando o programa computacional visualNastran 4D 2001 R2, versão 6.4. A máquina simulada foi uma colhedora de arrasto marca MIAC, modelo Double Master, com sistema de trilha em fluxo axial. No modelo matemático da colhedora de feijão, a máquina constituiu-se de 147 componentes rígidos. A taxa de alimentação total (palhas e grãos) da colhedora foi estimada, em função da produtividade média da área, número de linhas enleiradas, espaçamento entre as linhas, velocidade de deslocamento da máquina, e da relação, em massa, de palha e grão da cultura. A massa de produto contida no tanque graneleiro foi obtida, integrando-se a taxa de alimentação do produto à máquina, em função do tempo. O trabalho de preparação da máquina, a instalação e a configuração dos sensores, assim como os testes com a máquina operando em vazio, foram realizados no Laboratório de Mecanização Agrícola e no Laboratório de Projeto de Máquinas e Visão Artificial do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, bem como no Laboratório de Automação Agropecuária da Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas, MG. As avaliações de campo foram realizadas na localidade denominada Varginha, município de Porto Firme, MG. Foi utilizado o feijão (Phaseolus Vulgaris L.) cultivar Vermelho. Em laboratório, foram determinados o torque e a rotação no eixo cardan de acionamento da máquina, na árvore de acionamento do sistema de elevação de grãos e na árvore de acionamento da plataforma de recolhimento. Em condições de campo, além das determinações realizadas em laboratório, determinou-se a velocidade de deslocamento da máquina, a quantidade de produto colhido e o tempo necessário para colhê-lo, a capacidade de colheita e o consumo específico de energia. As potências exigidas em vazio no eixo de entrada da máquina, na plataforma de recolhimento e no sistema de elevação de grãos foram 12,50, 1,22 e 0,17 kW, respectivamente. Em condições de operação, os valores máximos de potência exigida no eixo de entrada da máquina, na plataforma de recolhimento e no sistema de elevação de grãos foram 26,94, 2,50 e 0,32 kW, respectivamente. A máxima capacidade de colheita foi 5,46 t h -1 . O consumo específico médio de energia foi 6,20 kWh t -1 . Comparando-se os valores simulados com os experimentais, para a máquina operando em vazio, o modelo apresentou erros médios de 19,91, 1,55 e 3,21% para a potência requerida no eixo cardan de acionamento da máquina, na plataforma de recolhimento e no sistema de elevação de grãos, respectivamente. Comparando-se os valores simulados com os experimentais, para a máquina colhendo feijão em uma área com produtividade de 1545 kg ha -1 , o modelo apresentou erros médios de 18,18, 11,26 e 17,04% para a potência requerida no eixo cardan de acionamento da máquina, na plataforma de recolhimento e no sistema de elevação de grãos, respectivamente. Comparando-se os valores simulados com os experimentais, para a máquina colhendo feijão em uma área com produtividade média de 1500 kg ha -1 e variação de ±300 kg ha -1 , o modelo apresentou erros médios de 20,39, 16,76 e 13,16% para os valores máximos de potência requerida no eixo cardan de acionamento da máquina, na plataforma de recolhimento e no sistema de elevação de grãos, respectivamente. Comparando-se os valores do erro médio encontrado para a potência simulada com os valores obtidos por outros modelos para cálculo de demanda de potência, o modelo desenvolvido apresentou menores valores de erro médio, sendo, então, considerado satisfatório para simular a potência demandada pela máquina. / The harvesting is one of the most important operation of the bean production due to its cost and to the effect on the product quality. The harvesting cost is associated to the power that is necessary to operate the machines used in the process. The objective of this work was to model the power requirement of the bean harvester internal mechanisms. The model was developed using the Mechanical Systems Simulation technique. To develop the model it was used the visualNastran 4D 2001 R2, 6.4 version. The simulated machine was a pull type bean harvester made by MIAC, model Double Master, that works with an axial threshing system. The machine was divided in 147 rigid bodies. The feeding rate was calculated based on the average yield, on the distance between the crop rows, on the number of bean plant rows that were put together forming a row of product to be windrowed, on the machine speed, and on the grain to material-other-than-grain ratio. The simulated mass in the harvester tank was obtained by integrating the rate of harvested product. Field tests were done for model validation. The tests were performed with the machine working with and without load. Torque and speed sensors were installed to measure the power requirement of the machine input power shaft, in the pickup unit shaft and in the bucket elevator. The tests performed with load were done using a red type bean. In the field test it was also measured the speed of the machine using a radar sensor. In each test the mass of the harvested product was measured. The machine input power shaft, the pickup unit and the bucket elevator power with the machine working with no load were 12.50, 1.22 and 0.17 kW, respectively. When harvesting a field with a yield of 1545 kg ha -1 , the machine input power shaft, the pickup unit and the bucket elevator maximum power were 26.94, 2.50 and 0.32 kW, respectively. The maximum harvesting capacity of the machine was 5.46 t h -1 . The average specific energy consumption during the tests was 4.96 kWh t -1 . Comparing the simulated to the experimental results for the machine working with no load, it was found that the errors of the model were 19.91%, 1.55% and 3.21% for the power in the machine input power shaft, the pickup unit and the bucket elevator, respectively. Comparing the simulated results to the experimental ones for the machine harvesting a field with an yield of 1545 kg ha -1 , the errors were 18.18%, 11.16% and 17.04% for the power in the machine input power shaft, the pickup unit and the bucket elevator, respectively. Another set of simulations were performed considering a random variation of the yield of 1500±300 kg ha -1 . Comparing the maximum simulated power using this random input to the experimental maximum power the errors were 20.39%, 16.76% and 13.16% for the power in the machine input power shaft, the pickup unit and the bucket elevator, respectively. Comparing the medium error values found to power requirement with the obtained values in others models to calculation of power requirement, the developed model showed smaller values of medium error, so considered satisfactory to simulate the power requirement by machine. / Dissertação importada do Alexandria
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/9548 |
| Date | 31 October 2003 |
| Creators | Mundim, Jean Luis Campos |
| Contributors | Carvalho Pinto, Francisco de Assis de, Mantovani, Evandro Chartuni, Queiroz, Daniel Marçal de |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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