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Considerações gerais a respeito de ferramentas de preparo de solos n Efeitos dinâmicos n Dois tipos de mecanismos afetam as forças requeridas para mover.

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Apresentação em tema: "Considerações gerais a respeito de ferramentas de preparo de solos n Efeitos dinâmicos n Dois tipos de mecanismos afetam as forças requeridas para mover."— Transcrição da apresentação:

1 Considerações gerais a respeito de ferramentas de preparo de solos n Efeitos dinâmicos n Dois tipos de mecanismos afetam as forças requeridas para mover o solo, chamados de necessidade de acelerar continuamente novas massas de solo durante o preparo do solo e a alteração ds tensões para grandes taxas de corte, as quais tem importância para as forças inerciais em altas velocidades.

2 Forças inerciais d x' x z ca P W c m R Fa q v v' a ø

3 x = x' + a = x'.[1+tan( ).cot( )] x = x' + a = x'.[1+tan( ).cot( )] v' = x/(t.cos( ) = = x/(t.cos( ).[1+tan( ).cot( )] = = v/{cos( ).[1+tan( ).cot( )]} v' = x/(t.cos( ) = = x/(t.cos( ).[1+tan( ).cot( )] = = v/{cos( ).[1+tan( ).cot( )]} n Para cada intervalo de tempo t, uma massa M é adicionada ao solo sendo elevado pelo corte da ferramenta.

4 n A força Fa requerida para atingir a aceleração desta massa com a velocidade v' da cunha do solo é calculada pela variação da Lei de Newton, relacionando a força resultante com a taxa de mudança do momento. Fa = v'.M/t = v'..x.d.w/t = v. v.d.w = v 2.d.w/{cos( ).[1+tan( ).cot( )]} Fa = v'.M/t = v'..x.d.w/t = v. v.d.w = v 2.d.w/{cos( ).[1+tan( ).cot( )]}

5 n Esta força de aceleração pode ser adicionada no balanço de forças, atuando na cunha de solo, fornecendo a seguinte expressão P = ( g.d 2.N + c.d.Nc + ca.d.Nca + q.d.Nq + P = ( g.d 2.N + c.d.Nc + ca.d.Nca + q.d.Nq + +.v 2.d.Na).w +.v 2.d.Na).w Na = {tan( )+cot( )}/{[cos( ) + sin( ).cot( )].[1+tan( ).cot( )]} Na = {tan( )+cot( )}/{[cos( ) + sin( ).cot( )].[1+tan( ).cot( )]}

6 n A validade desta análise pode ser verificada por meio dos resultados práticos obtidos por Wismer e Luth (1971) para lâminas planas (caso bidimensional) em areia. A velocidade horizontal da ferramenta foi variada de 0.25 a 2.5 m/s.

7 Determinação dos esforços em uma ferramenta larga em solo arenoso com diferentes velocidades

8 Alterações nas tensões do solo n Espera-se que a tensão em um solo argiloso exiba consideráveis mudanças com a velocidade de deslocamento da ferramenta. Wismer e Luth (1972) demonstraram este efeito com a aplicação de uma lâmina plana em um solo argiloso, operando com velocidades na faixa de 0,05 a 3 m/s.

9 Forças de tração em um solo argiloso em função da velocidade para índice de cone diferentes

10 Ferramentas com formas complexas n Quando as ferramentas de preparo do solo não possuem uma forma simples, deve-se fazer aproximações utilizando os modelos mecânicos já mencionados, como guia, mesmo porque, tratamentos analíticos exatos não são disponíveis em geral.

11 n Um modelo principal será frequentemente utilizado em adaptações. n Será considerado somente o ângulo da parte inferior da ferramenta para sua representação, porque este ângulo é quem governa a forma de ruptura do solo. n Evidências desta hipótese são encontradas em experiências de campo e laboratório.

12 Exemplo n Negi et al. (1976), McKyes e Ali \cite{McKAli} (1977), mostraram que a força de uma ferramenta comprimindo o solo na extremidade de uma haste longa permanece essencialmente constante para diferentes ângulos da haste, pernanecendo também sem alterações o ângulo da ponteira da haste.

13 Aproximação do ângulo de ataque para ferramentas curvas

14 Ferramentas aladas n Ferramentas aladas e de utilização em grandes profundidades como subsoladores, apresentam quase todo o trabalho de corte devido a ponteira, sendo o solo mobilizado em toda a largura de corte da ponteira e também em toda a profundidade de trabalho como se fosse uma ferramenta com a largura igual a da ponteira em toda sua extensão.

15 Ferramenta alada com ângulo de ataque diferente para a ponteira e para a haste h z x Angulo da haste w Angulo de abertura Ponteira

16 Espaçamento das hastes em ferramentas estreitas n A partir da superfície do solo, os sulcos deixados por uma haste individual podem ser observados mas, a quantidade de solo mobilizado abaixo da superfície é desconhecido.

17 Solo mobilizado por uma ferramenta estreita

18 n Altas velocidades da ferramenta podem resultar em sulcos profundos mencionado, sem no entanto, apresentar considerável alteração na área de solo mobilizado. n Esta área mobilizada pode ser determinada teoricamente pelo uso de um modelo matemático que leva em consideração o modelo aproximado de ruptura do solo através de linhas retas formando uma cunha de solo.

19 Vista lateral do corte de solo A 0 d A 1 A d e ws Ad

20 Ad = d.Sp-A1 = d.Sp - 1/4.(Sp-w) 2.tan( ) Ad = d.Sp-A1 = d.Sp - 1/4.(Sp-w) 2.tan( ) tan( ) = d.s tan( ) = d.s n A fração de volume de solo entre duas hastes que não é mobilizada pode ser avaliada da seguinte forma: A1/d.Sp = 1/4(Sp -w) 2.tan( )/d.Sp = = 1/4.(Sp-w) /Sp.s A1/d.Sp = 1/4(Sp -w) 2.tan( )/d.Sp = = 1/4.(Sp-w) /Sp.s

21 n O conhecimento destes valores é de grande interesse para o projeto de equipamentos de hastes. Com a perfeita disposição das hastes sobre a estrutura da máquina será obtido o mínimo esforço de tração com o máximo trabalho de mobilização do solo.

22 Avaliação do desempenho de máquinas de preparo do solo

23 Introdução n A mobilização do solo provocada por diferentes tipos de ferramentas proporciona alterações significativamente diferenciadas no perfil do solo, sua estrutura e propriedades mecânicas. n O desempenho destas ferramentas está diretamente relacionado com a finalidade que se destina o solo após o preparo.

24 Ação das ferramentas

25 Relação Ferramenta - Solo

26 n F = f (F f, M f, S i ) n S f = g (F f, M f, S i ) F f = formato da ferramenta M f = movimento da ferramenta S i = condição inicial do solo

27 n Se mantivermos as condições de solo constante n E não alteráramos o movimento da ferramenta n Estudando vários formatos para esta ferramenta de preparo de solo, verificamos que a condição final do solo e a força necessária para isto são funções desta alteração de formato.

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29 n neste caso somente o formato da ferramenta deve ser descrito quantitativamente, os demais parâmetros não. n Se parâmetros de projeto forem medidos numericamente então teremos uma relação única entre F e F f e entre S f e F f n A diferença entre a condição inicial do solo e a sua condição final é a medida da manipulação do solo.

30 Avaliação do desempenho da ferramenta n Determinar as condições iniciais e finais do solo n determinar as forças envolvidas no processo de alteração destas condições

31 Descrição das condições do solo n De forma quantitativa –geométrica –matemática

32 Parâmetros a serem avaliados n Densidade do solo n Porosidade do solo n Macro e micro porosidade n Resistência a penetração n Infiltração de água no perfil do solo n Permeabilidade do solo n Coesão e atrito interno do solo

33 cont. n Agregados n Índice de rugosidade n Grau de empolamento n Perfil do solo –superficial –sub-superficial

34 Determinação das forças n Dinamômetros de engate de três pontos n Dinamômetro de tração n Dinamômetro para determinar o esforço específico em cada ferramenta n Instrumentação direta da ferramenta

35 Agregados n Via seca –porcentagem de agregados –módulo de finura –diâmetro médio geométrico

36 n Onde n Wi = peso retido em cada classe de tamanho n di = tamanho médio de cada classe n peneiras utilizada –101,60 72,20 50,80 25,4 19,05 12,07 –6,35 3,36 1,68

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40 Empolamento

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43 O tamanho dos agregados também é função da largura da ferramenta conforme demostrado por Gill e McCreery (1960). No estudo realizado com arados de aiveca de diferentes larguras a uma profundidade fixa. O resultado apresentado na figura deixa claro que ferramentas estreitas produzem agregados de menor diâmetro.

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