Aplicação da transmissão hidrostática fechada de dupla esteira em transportadores sobre esteiras

Atualmente, cresce na China o uso de veículos transportadores sobre esteiras com transmissão hidrostática fechada de dupla esteira, especialmente em tratores de esteiras, tratores agrícolas de esteira e transportadores sobre esteiras. Essa solução oferece diversas vantagens: isola o motor dos impactos do solo; permite velocidades de deslocamento mais elevadas; proporciona variação contínua de velocidade para atender às diferentes exigências operacionais; garante partidas suaves e atende a condições especiais de trabalho; elimina sistemas mecânicos de transmissão complexos e reduz o peso da máquina. Além disso, os componentes hidráulicos são altamente intercambiáveis e facilitam a adaptação da máquina-base. Em veículos de dupla esteira de alta potência e grande porte, as vantagens da transmissão hidrostática em circuito fechado são ainda mais evidentes. Embora o sistema hidráulico exija alta pressão e grande vazão, seus componentes, acessórios e reservatório ocupam menos espaço que os de um sistema hidráulico aberto de potência equivalente, facilitando a instalação na máquina. A seguir, o autor reúne informações com base em anos de experiência no projeto de transmissões hidrostáticas, para consulta de outros profissionais.

1. Composição do sistema

Em condições normais, a transmissão hidrostática de dupla esteira em circuito fechado é composta por uma bomba de deslocamento variável, com controle hidráulico ou eletrônico, e um motor de deslocamento fixo. Para atender a diferentes requisitos de velocidade de operação e força de tração, pode ser necessário usar um motor de deslocamento variável em etapas. A Figura 1 mostra a estrutura básica do sistema de transmissão hidrostática de dupla esteira em circuito fechado, composto por alavancas piloto, bombas, motores, redutores e outros componentes.

2. Compatibilização da alavanca piloto com a bomba de deslocamento variável

No projeto, é fundamental selecionar corretamente a curva de controle de deslocamento em função da pressão (ou tensão) da bomba e a curva de regulagem da pressão do circuito piloto ou do sinal elétrico. Em veículos de dupla esteira totalmente hidráulicos, é preferível que a zona morta da curva de controle de pressão da bomba de acionamento seja um pouco maior. Isso reduz o acionamento indevido da bomba causado por vibrações anormais da alavanca piloto e melhora a trajetória em linha reta da máquina. Quanto maior a inclinação da curva, melhor: isso ajuda a reduzir a sensibilidade da direção, limita o deslocamento da bomba em curvas e diminui a velocidade de esterçamento. Também reduz a resistência inercial durante as curvas e o risco de o motor apagar. Em geral, há dois tipos de curvas de regulagem de pressão para as alavancas piloto. No projeto integrado, ao sair da zona morta, o ponto inicial de pressão (ou tensão) da curva da alavanca piloto deve ser inferior à pressão (ou tensão) máxima correspondente ao deslocamento da bomba na zona morta (ponto f). Isso favorece uma partida suave da máquina e permite arrancar a partir de 0 km/h. A pressão de alimentação piloto (ou tensão de alimentação) deve superar a pressão (ou tensão) correspondente ao deslocamento máximo da bomba, permitindo controlar ao máximo a variação contínua do deslocamento. Em sistemas de controle hidráulico, normalmente a pressão de alimentação deve ser cerca de 5 × 10⁵ Pa superior à pressão correspondente ao deslocamento máximo da bomba. Isso ajuda a evitar variações na velocidade da máquina causadas pela vibração da alavanca em alta velocidade. Quanto maior o curso da alavanca correspondente à variação contínua do deslocamento da bomba, melhor. Como mostra a Figura 2, em comparação com a curva de controle II, a curva III amplia o curso da alavanca associado a essa variação (segmento nj maior que o segmento mi), embora o curso disponível da alavanca imponha limites. A inclinação do trecho proporcional deve ser a menor possível. Comparada à curva III, a curva II produz uma variação maior no deslocamento da bomba para o mesmo curso de operação Δs (Δq2 < Δq3, conforme indicado), tornando o controle excessivamente sensível. A curva III oferece uma resposta mais adequada ao operador. Além disso, ao usar a curva III, a pressão (ou tensão) máxima do trecho proporcional (ponto c) deve ficar próxima do ponto de controle máximo correspondente na curva de deslocamento da bomba em função da pressão (ou tensão) (ponto h). Para melhorar a direção e a manobrabilidade da máquina, e evitar resistência excessiva em curvas de raio curto — que exige potência demais do motor e pode fazê-lo apagar —, é possível limitar o deslocamento da bomba. Uma solução comum é limitar a pressão de alimentação (ou a tensão de alimentação) da alavanca piloto durante as curvas, mantendo-a abaixo da pressão de controle (ou tensão) correspondente ao deslocamento máximo da bomba. O limite deve ser definido de acordo com os parâmetros da máquina e sem risco de o motor apagar.

3. Determinação da pressão do sistema

Em veículos de dupla esteira com transmissão hidrostática em circuito fechado, a pressão correspondente à superação da resistência de esterçamento costuma ser a mais alta e pode ser adotada como pressão de ajuste do sistema. No entanto, sua determinação também deve considerar o desempenho alcançável pelos componentes e acessórios hidráulicos disponíveis, as condições de operação e os custos da máquina-base, entre outros fatores.

4. Seleção do motor

O uso de motores de duas velocidades é necessário para atender aos requisitos de velocidade do veículo e de tração máxima, além de melhorar a eficiência do sistema hidráulico. Também é importante escolher entre motores de alta velocidade e motores de baixa velocidade e alto torque. Os motores de alta velocidade podem ser compactos e integrados ao redutor; a melhor opção é instalá-los dentro da esteira, o que ajuda a melhorar o desempenho de deslocamento da máquina-base. Os motores de baixa velocidade e alto torque são maiores. Para melhorar a capacidade de transposição de obstáculos da máquina, devem ser instalados acima do centro da roda motriz e afastados do solo.

5. Seleção da bomba hidráulica

Sempre que possível, a bomba hidráulica deve operar com uma rotação calculada mais alta, de preferência próxima à rotação nominal. Assim, mesmo quando o motor estiver em marcha lenta, o circuito formado pela bomba e pelo motor hidráulico terá maior eficiência de transmissão. Para determinar o deslocamento máximo da bomba, normalmente é adequado usar a primeira marcha do motor de duas velocidades, que corresponde ao menor deslocamento. Isso reduz a potência necessária e ajuda a melhorar a eficiência de transmissão do sistema.

6. Aspectos que exigem atenção especial na seleção de acessórios hidráulicos para sistemas hidráulicos fechados: 1) A linha de sucção deve ser o mais curta possível e ter grande diâmetro interno, para reduzir o risco de entrada de ar. Na linha de sucção, deve-se instalar apenas um filtro de sucção de malha mais grossa. Se houver espaço, prefira um reservatório hidráulico elevado, com o nível de óleo acima da entrada de sucção da bomba, para melhorar as condições de alimentação. Ao conectar a linha de sucção, verifique cuidadosamente se há vazamentos; caso contrário, o veículo poderá vibrar, apresentar dificuldade para manter a trajetória em linha reta e sofrer danos na bomba ou no motor. 2) As linhas de dreno da bomba e do motor devem ter o maior diâmetro interno possível e conduzir separadamente ao reservatório de retorno. Não instale filtro de óleo nessas linhas, para minimizar a resistência ao retorno e evitar danos aos retentores dos eixos da bomba e do motor. Isso também impede que o óleo hidráulico passe para o sistema de transmissão e seus componentes, causando perda e contaminação do fluido e, em casos mais graves, falhas no sistema.