Arriba: carga de tiro P. [kN]: Centro: Fuerza de tracción en la rueda delantera Fd, 1 [kN] y limitar la fricción estática de los neumáticos delanteros μfv, 1 [kN]; Abajo: esfuerzo de tracción en los neumáticos delanteros Fd, 2 [kN] y limitar la fricción estática de los neumáticos delanteros μfv, 2 [kN]. Fuente: dibujo adaptado con permiso Ingeniería de biosistemas, Vol 204, 2021, páginas 156-169. © 2021 Publicado por Elsevier Ltd en nombre de IAgrE.
Científicos de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT) modelaron la inestabilidad dinámica, el llamado ‘salto de potencia’, que puede causar rebotes incontrolados y dañar los tractores al arar tierra seca. El equipo descubrió que pueden producirse oscilaciones de autoexcitación cuando el tractor presiona el suelo.
Arando los campos en tractor Puede parecer una actividad silenciosa, pero la vibración repentina puede acumularse inesperadamente y corre el riesgo de volcarse bajo ciertas condiciones. El problema es que en sistemas no lineales con los componentes conectados, como en un tractor mecánico, los pequeños choques pueden aumentar exponencialmente hasta convertirse en grandes oscilaciones. En el caso de los tractores, esto se denomina “salto de potencia”. Puedes entender esto potencialmente mejor situacion peligrosaLos investigadores de TUAT simularon las ecuaciones para el movimiento vertical, longitudinal e inclinado del tractor.
“Nuestra Modelo refleja dinámicas como los rebotes, la fricción de deslizamiento y el juego libre que faltaron en algunos intentos anteriores de modelar este complejo sistema ”, dice la primera autora Masahisa Watanabe. Las ecuaciones se simularon utilizando el método de Runge-Kutt de cuarto orden en la escala de milisegundos.
en simulación numérica Utilizando el modelo desarrollado, el mecanismo de generación de saltos de potencia se describe en la figura siguiente.
En la simulación, el empuje P se incrementó de 0 a 10 kN. A medida que aumentaba la carga de tracción, también aumentaba la fuerza de tracción en los neumáticos delanteros y traseros. En T1, las fuerzas de tracción hacia adelante han alcanzado el límite de fricción estática μfv, 1 y la barra se ha deslizado oscilación. Esta oscilación conduce a cambios en las cargas verticales y las fuerzas de tracción. Esta variación en la carga vertical de los neumáticos traseros provocó la dinámica de derrape de los neumáticos traseros en el punto T2. A medida que la oscilación se hizo fuerte, el esfuerzo de tracción disminuyó y hubo juego en T3. Las cargas verticales en los neumáticos delanteros y traseros se redujeron a cero, y los neumáticos delanteros y traseros perdieron contacto con el suelo en T4 y T5, respectivamente.
Este enfoque permitió a los científicos construir diagramas de bifurcación que mostraran las regiones de estabilidad y cuándo comenzó la dinámica del salto de potencia. El modelo mostró que pueden ocurrir subidas de tensión dependiendo de la fuerza de tensión de la barra de tiro, el suelo y neumático condiciones.
El mayor riesgo de sobretensión se asoció con situaciones con cargas elevadas en suelo seco. Esto significa que se inició un peligroso bucle de retroalimentación durante el rebote, lo que provocó una pérdida total de adherencia al suelo. El modelo incluso pudo explicar por qué esta inestabilidad es mucho más probable en los tractores con tracción en las cuatro ruedas. “Nuestros resultados están en línea con la sabiduría convencional de los agricultores energía lúpulos, así como en experimentos anteriores ”, dice el autor principal Kenshi Sakai. El acoplamiento no lineal entre partes móviles puede ocurrir en muchos entornos industriales y comprender cómo evitar dinámicas caóticas o vibraciones incontroladas puede conducir a fábricas y granjas más seguras.
Masahisa Watanabe et al., Modelo novedoso de salto de potencia para un tractor agrícola con embrague de rebote, stick-slip y dinámica lenta, Ingeniería de biosistemas (2021). DOI: 10.1016 / j.biosystemseng.2021.01.007
Proporcionado por la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio