Tomada de força - Power take-off
Uma tomada de potência ou da tomada de força ( PTO ) é qualquer um dos vários métodos para a tomada de potência a partir de uma fonte de energia, tal como uma execução do motor , e transmitindo -o para uma aplicação tal como uma máquina separada implementar ou anexado.
Mais comumente, é um eixo de transmissão estriado instalado em um trator ou caminhão, permitindo que os implementos com acessórios correspondentes sejam acionados diretamente pelo motor.
As tomadas de força montadas semipermanentemente também podem ser encontradas em motores industriais e marítimos. Essas aplicações normalmente usam um eixo de transmissão e junta aparafusada para transmitir energia a um implemento ou acessório secundário. No caso de uma aplicação marítima, tais poços podem ser usados para alimentar bombas de incêndio.
Em aplicações de aeronaves , tal acionamento acessório pode ser usado em conjunto com um acionamento de velocidade constante . As aeronaves a jato têm quatro tipos de unidades de tomada de força: caixa de engrenagens interna, caixa de engrenagens externa, eixo de transmissão radial e purga de ar, que são usadas para alimentar os acessórios do motor. Em alguns casos, os sistemas de tomada de força da aeronave também fornecem energia para o motor durante a partida. Veja também o acionador de partida Coffman .
História
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Vários métodos de transmissão de força estavam disponíveis antes que as tomadas de força se tornassem comuns, mas havia aplicações que se beneficiariam mais de alguns dos atributos que as PTOs forneceriam. Geralmente, as correias planas só eram úteis para aplicações em que o motor estava estacionário, como motores a vapor de fábrica , motores estacionários portáteis ou motores de tração estacionados na frente da obra. Para veículos em movimento, como um motor de tração ou trator adiantado para rebocar um implemento agrícola , o implemento poderia receber força rotativa retirando-o de uma de suas próprias rodas (cuja rotação era dada pelo reboque) e distribuindo-o por correntes de rolos (para uma foice manivela da barra , por exemplo), mas essa transmissão cessa se o veículo parar de se mover , e a resistência da carga de trabalho tende a fazer a roda derrapar em vez de girar, mesmo que travada . O conceito de um eixo de transmissão com acoplamentos de fácil conexão e desconexão e flexibilidade para dirigir em ângulos variáveis (como quando uma combinação de trator e reboque articulada gira), era um objetivo a ser perseguido.
Decolagens de força experimentais foram tentadas já em 1878, e várias versões caseiras foram construídas nas décadas subsequentes. A International Harvester Company (IHC) foi a primeira a comercializar uma tomada de força em um trator de produção, com seu modelo 8-16, lançado em 1918. Edward A. Johnston, um engenheiro da IHC, ficou impressionado com uma tomada de força caseira que viu na França cerca de uma década antes, improvisado por um fazendeiro e mecânico francês de sobrenome Gougis. Ele e seus colegas do IHC incorporaram a ideia ao 8-16 e projetaram uma família de implementos para tirar proveito do recurso. A IHC não ficou sozinha no mercado por muito tempo, já que em um ano as tomadas de força estavam aparecendo em outros tratores de produção, como alguns modelos da Case . Em 1920, a IHC ofereceu a opção de PTO em seu trator 15-30 e foi o primeiro trator equipado com PTO a ser submetido a um teste de trator em Nebraska . O PTO foi uma vantagem competitiva para a IHC na década de 1920, e outras empresas eventualmente alcançaram a implementação do PTO.
Dentro da transmissão , o ponto exato ao longo do trem de engrenagens onde a força é desligada determina se a PTO pode funcionar independentemente do curso do veículo ( velocidade no solo ). As primeiras tomadas de força geralmente eram retiradas do eixo de saída principal, o que significa que o veículo precisava estar "engatado" para operar a tomada de força. Posteriormente, isso foi aprimorado pelos chamados projetos de PTO viva (LPTO), que permitem o controle da rotação da PTO independentemente do movimento do trator. Isso é uma vantagem quando a carga acionada pela PTO exige que o movimento do trator diminua ou pare de funcionar para permitir que o equipamento acionado pela PTO o alcance. Também permite operações onde o trator permanece estacionado, como enchimento de silos ou descarregamento de um espalhador de esterco em uma pilha ou lagoa, em vez de em um campo. Em 1945, a Cockshutt Farm Equipment Ltd de Brantford , Ontário, Canadá, apresentou o trator Cockshutt Modelo 30 com LPTO. A maioria das PTOs construídas hoje estão ativas. Em tratores modernos, LPTO é freqüentemente controlado por botão de pressão ou chave seletora. Isso aumenta a segurança dos operadores que precisam se aproximar do eixo da tomada de força.
Segurança
A PTO e seus eixos associados e juntas universais são uma causa comum de incidentes e ferimentos na agricultura e na indústria. De acordo com o Conselho Nacional de Segurança , seis por cento das fatalidades relacionadas a tratores em 1997 nos Estados Unidos envolveram o PTO. Incidentes podem ocorrer quando roupas largas são puxadas para dentro da haste, geralmente resultando em fraturas ósseas , perda do membro ou morte do usuário. Em 13 de abril de 2009, o ex-astro da Major League Baseball Mark Fidrych morreu como resultado de um acidente relacionado ao PTO ; "Ele parecia estar trabalhando no caminhão quando suas roupas ficaram emaranhadas no eixo da tomada de força do caminhão", disse o promotor público Joseph Early Jr. em um comunicado. Apesar de muito trabalho para reduzir a frequência e a gravidade dos acidentes agrícolas, esses eventos ainda ocorrem. Os emaranhados de tomadas de força são um exemplo de eventos agrícolas que podem levar à morte ou invalidez permanente.
Alguns implementos empregam proteções plásticas leves de giro livre para envolver o eixo de tomada de força; estes são obrigatórios em alguns países. No Reino Unido, as orientações do Health and Safety Executive estão contidas em um folheto.
Padronização técnica
As tomadas de força agrícolas são padronizadas em dimensões e velocidade. O padrão ISO para PTOs é ISO 500 , que a partir da edição de 2004 foi dividido em três partes:
- ISO 500-1 Especificações gerais, requisitos de segurança, dimensões para blindagem mestre e zona livre
- Tratores de esteira estreita ISO 500-2 , dimensões para escudo mestre e zona livre
- ISO 500-3 Dimensões principais da PTO e dimensões do estriado, localização da PTO.
O tipo original (designado como Tipo 1) exige operação a 540 revoluções por minuto (rpm). Um eixo que gira a 540 rpm tem seis estrias e um diâmetro de 1+3 ⁄ 8 polegadas (35 mm).
Dois tipos mais novos, com suporte para aplicações de maior potência, operam a 1000 rpm e diferem no tamanho do eixo. O eixo maior tem 20 estrias (diâmetro 1+3 ⁄ 4 pol ou 44 mm) (designado como Tipo 3), enquanto o menor tem 21 estrias (diâmetro 1+3 ⁄ 8 pol. Ou 35 mm) (designado como Tipo 2). Os agricultores normalmente diferenciam esses dois tipos chamando-os de "1000 grandes" ou "1000 pequenos" em comparação com o Tipo 1, comumente referido como "540".
Devido aos requisitos de potência cada vez maiores de implementos agrícolas e motores de alta potência sendo instalados em tratores agrícolas, um tipo ainda maior (designado como Tipo 4) foi adicionado ao ISO 500. Ele opera a uma velocidade de rotação superior de 1300 rpm, a fim de para permitir a transferência de potência em níveis reduzidos de torque. O eixo tem 22 estrias com um diâmetro principal de 57,5 milímetros (mm). Destina-se a lidar com potências de tomada de força de até 450 quilowatts (kW) ou cerca de 600 cavalos (hp).
Todos os quatro tipos giram no sentido anti-horário quando vistos de dentro da cabine do trator; ao ficar atrás do trator, o eixo gira no sentido horário.
Um tipo 10-spline foi usado com alguns equipamentos antigos, como o Land Rover 1948 . Um adaptador de seis splines geralmente era fornecido. É comum que os fabricantes de máquinas agrícolas forneçam a especificação da potência nominal da tomada de força, uma indicação da potência instantânea disponível no eixo. Os tratores mais novos podem vir equipados com opções 540 / 540E e / ou 1000 / 1000E que permitem ao trator alimentar certos implementos de baixa demanda de potência, como ancinhos de feno ou viradores, usando velocidades mais baixas do motor para manter as rotações por minuto necessárias, usando menos combustível e colocando menos estresse no motor - melhorando assim a eficiência e reduzindo custos.
O primeiro padrão da indústria para projeto de PTO foi adotado pela ASAE ( American Society of Agricultural Engineers ) em abril de 1927. A velocidade de rotação da PTO foi especificada como 536 ± 10 rpm; a direção era no sentido horário. A velocidade foi posteriormente alterada para 540 rpm.
Use em veículos comerciais
As transmissões do caminhão têm um ou mais locais que permitem a montagem de uma tomada de força. A PTO deve ser adquirida separadamente e é necessário cuidado para combinar a interface física da transmissão com uma PTO compatível. Os fornecedores de PTO geralmente exigem detalhes da marca, modelo e até mesmo número de série da transmissão. Também é necessário cuidado para garantir que o espaço físico ao redor da transmissão permita a instalação da PTO. A PTO é engatada e desengatada usando a embreagem da transmissão principal e um mecanismo de controle remoto que opera na própria PTO. Normalmente, uma válvula de ar é usada para engatar a PTO, mas uma articulação mecânica, mecanismo elétrico ou hidráulico também são opções.
A maioria dos Unimogs vem com tomada de força dianteira e / ou traseira e sistema hidráulico, bem como sistemas de engate de três pontos.
As unidades serão classificadas de acordo com o torque contínuo e intermitente que pode ser aplicado por meio delas e diferentes modelos oferecerão diferentes relações de "rotação do eixo de tomada de força para RPM do motor".
Na maioria dos casos, a PTO se conectará diretamente a uma bomba hidráulica . Isso permite a transmissão de força mecânica através do sistema de fluido hidráulico para qualquer local ao redor do veículo onde um motor hidráulico irá convertê-la de volta em força mecânica rotativa ou linear. As aplicações típicas incluem:
- Operando uma bomba d'água em um carro de bombeiros ou caminhão-pipa
- Operando uma máquina de extração de água quente montada em caminhão para limpeza de carpetes (acionando soprador de vácuo e bombas de solução de alta pressão)
- Alimentando um sistema de soprador usado para mover materiais secos, como cimento
- Alimentando um sistema de compressor de ar integrado ao veículo
- Elevando uma caçamba de caminhão basculante
- Operar o braço mecânico em um caminhão caçamba usado pelo pessoal de manutenção elétrica ou equipes de manutenção de TV a cabo
- Operar um guincho em um caminhão de reboque
- Operando o compactador em um caminhão de lixo
- Operando um caminhão de lança / garra
- Operar uma pá de árvore montada em caminhão e conjunto de mastro de elevação
Eixo dividido
Uma PTO de eixo dividido é montada no eixo de transmissão do caminhão para fornecer energia à PTO. Essa unidade é uma caixa de engrenagens adicional que separa o eixo de transmissão do veículo em duas partes:
- O eixo voltado para a caixa de engrenagens que transmitirá a potência do motor para a tomada de força do eixo bipartido;
- O eixo voltado para o eixo que transmite a força de propulsão ao eixo.
A própria unidade é projetada para desviar de forma independente a potência do motor para o eixo voltado para o eixo ou para o eixo de saída da tomada de força adicional. Isso é feito por duas embreagens independentes, como as de dente ou de cão, que podem ser operadas apenas com a parada total da linha de transmissão . Como a caixa de câmbio principal muda a velocidade de rotação pela seleção de uma marcha, a PTO não pode ser operada enquanto o veículo estiver em movimento.
Em veículos 4x4, apenas o eixo de acionamento traseiro é usado pela caixa de transmissão do eixo bipartido, exigindo que o esquema de acionamento 4x4 do veículo seja do tipo 4WD selecionável para manter o eixo de acionamento do eixo dianteiro completamente desacoplado durante a operação da tomada de força.
Também é possível conectar algo diferente de uma bomba hidráulica diretamente à tomada de força: por exemplo, bombas de caminhão de bombeiros.
Eixo bipartido "sanduíche"
Uma unidade de eixo dividido do tipo "sanduíche" é montada entre o motor e a transmissão e usada em veículos de manutenção de estradas, veículos de combate a incêndio e veículos todo-o-terreno. Esta unidade obtém o acionamento diretamente do eixo do motor e pode ser capaz de fornecer toda a potência do motor à tomada de força. Normalmente, essas unidades vêm com seu próprio sistema de lubrificação. Devido ao estilo de montagem em sanduíche, a caixa de engrenagens será movida para longe do motor, exigindo a transmissão para acomodar a instalação.
Veja também
Referências
Bibliografia
- Pripps, Robert N .; Morland, Andrew (fotógrafo) (1993), Farmall Tractors: History of International McCormick-Deering Farmall Tractors , Farm Tractor Color History Series, Osceola, WI, EUA: MBI, ISBN 978-0-87938-763-1.