Como o Projeto do Trem de Aterragem Influencia a Estabilidade da Máquina em Encostas

Distribuição da Pressão no Solo e Estabilidade em Encostas

Obter a distribuição correta do peso é fundamental para operar com segurança em declives. Quando a pressão exercida sobre o solo não é uniforme, surgem problemas de instabilidade que se agravam à medida que a inclinação aumenta. A maioria das pessoas sabe que isso ocorre quando os rolos estão desalinhados ou quando os pontos de articulação apresentam desgaste devido ao uso contínuo. O resultado é um desequilíbrio na forma como o peso é distribuído sobre a máquina, o que, na verdade, reduz o atrito entre as superfícies. Testes realizados em mesas inclináveis demonstram que isso pode aumentar a probabilidade de deslizamento lateral em mais de 40 por cento. Ao mesmo tempo, a máquina torna-se mais propensa a tombar, pois seu centro de gravidade sofre deslocamentos inesperados. Fabricantes de equipamentos de grande porte resolvem esses problemas com sistemas especiais de tensão das esteiras e com o posicionamento cuidadoso dos roletes intermediários em toda a estrutura da máquina. Esses ajustes ajudam a manter uma pressão equilibrada em todos os pontos de contato sob a máquina, tornando-a muito mais capaz de lidar com condições desafiadoras de terreno.

Como a pressão desigual sobre o solo aumenta o risco de deslizamento lateral e tombamento em declives

Problemas de pressão em encostas podem levar a uma instabilidade grave de duas maneiras principais: quando o solo cede localmente e quando o peso se desloca de forma desigual sobre a máquina. O problema agrava-se quando áreas mais pesadas exercem uma pressão superior àquela que o solo consegue suportar, especialmente em condições de argila úmida ou rocha solta. Isso cria zonas de fraqueza exatamente sob os pontos onde a pressão é mais intensa. Ao mesmo tempo, as áreas submetidas a menor pressão tendem a deslizar mais, funcionando como pontos de pivotação que fazem com que as máquinas tombem inesperadamente. De acordo com ensaios realizados conforme a norma ISO 5010 de 2021, até mesmo pequenas diferenças têm grande relevância. Apenas uma diferença de 15% na pressão em uma rampa de aproximadamente 20 graus torna os tombamentos seis vezes mais prováveis. Para combater esses problemas, os fabricantes de equipamentos passaram a utilizar componentes como barras equalizadoras oscilantes e placas de esteira ajustáveis. Esses componentes ajudam a distribuir a força por diferentes partes da máquina durante seu movimento, o que revela-se extremamente importante para manter a estabilidade dos escavadores, independentemente de seu tamanho ou da largura com que forem configurados.

Benefícios de flutuação da largura de via otimizada: dados de ensaio ISO 10266 sobre capacidade de retenção em rampas

Perfis de via mais largos transformam o desempenho em rampas por meio da física da flutuação. Ao ampliar a área de contato com o solo, configurações otimizadas reduzem a pressão no solo em até 35% em comparação com projetos convencionais. Isso gera um efeito de sucção que contrabalança as forças gravitacionais de deslizamento — um princípio validado nos ensaios de certificação ISO 10266:2023:

Os dados refletem as condições de solo ASTM F1637 com teor de umidade de 30%

Uma pegada mais larga ajuda a distribuir melhor o torque por todo o sistema de chassis e mantém a máquina estável durante o deslocamento. Isso, na verdade, evita que o solo fique excessivamente compactado em um único ponto ao realizar curvas — algo especialmente importante para manter a trajetória ao trabalhar em encostas com inclinação superior a 30 graus. Em condições de tempo úmido, as máquinas com esteiras estreitas tendem a derrapar cerca de 70% mais frequentemente — uma situação particularmente problemática. Atualmente, equipamentos projetados para encostas íngremes aproveitam bem essa relação entre largura e pressão para superar obstáculos de terreno difíceis que imobilizariam outras máquinas.

Tração Interação entre Materiais e Superfície em Encostas Escorregadias

Esteiras de aço versus esteiras de borracha: comparação do coeficiente de tração (ASTM F1809) em condições de encostas molhadas, lamacentas e geladas

Quando se trata de pistas secas, as esteiras de aço proporcionam, na verdade, cerca de 18% mais tração em comparação com as de borracha, com valores indicando um coeficiente de 0,42 para o aço contra 0,35 para a borracha, conforme as normas ASTM F1809-22. No entanto, a situação muda bastante ao analisarmos condições de argila úmida. Nesse caso, a borracha realmente se destaca, superando o aço em quase 27%, graças à aderência conformal que oferece. Já em inclinações geladas de 25 graus, a borracha vulcanizada ainda consegue manter uma boa aderência ao solo, com um coeficiente de aproximadamente 0,28, devido à sua leve deformação em nível microscópico. O aço não tem tanta sorte, caindo para apenas 0,19 em condições semelhantes. Essas diferenças têm grande relevância para o projeto do trem de rolamento e para a estabilidade geral da máquina. A flexibilidade da borracha ajuda a reduzir problemas de deslizamento em situações de aquaplanagem, enquanto máquinas com esteiras de aço tendem a deslizar com maior facilidade sobre superfícies congeladas, onde a aderência já está comprometida.

Perda de estabilidade induzida pelo desgaste: curvas de degradação da aderência de esteiras de borracha em rampas acima de 30°

As esteiras de borracha começam a perder aderência significativamente após cerca de 2.000 horas de operação, especialmente ao subir ladeiras com inclinação superior a 30 graus. O fator de aderência cai drasticamente de aproximadamente 0,38 para apenas 0,23 em condições lamacentas, tornando as máquinas muito mais propensas a tombar. O que causa isso? Principalmente, os salientes são comprimidos ao longo do tempo e pequenas fissuras se formam na superfície de borracha, o que significa que eles já não conseguem remover a lama de forma tão eficaz em solos ricos em argila. Máquinas que operam com essas esteiras desgastadas escorregam, na verdade, duas vezes mais frequentemente em rampas com inclinação superior a 35 graus comparadas às novas. Para combater esse problema, a maioria dos fabricantes de equipamentos projeta suas esteiras com blocos escalonados que mantêm espaço suficiente entre si para atender aos requisitos básicos de segurança para operação em terrenos íngremes, conforme orientações da indústria.

Geometria Cinemática e Controle de Transferência de Peso

Configuração do eixo final (tração baixa/alta) e seu efeito na vetorização de torque e no deslocamento do centro de gravidade durante a subida/descida

O local onde o eixo final está posicionado faz toda a diferença no que diz respeito à estabilidade das máquinas ao se deslocarem em encostas. Nas configurações de acionamento inferior (low-drive), a roda dentada motriz fica situada abaixo do quadro da esteira, o que efetivamente reduz o centro de gravidade (CoG) em cerca de 12 a 18 por cento em comparação com as configurações de acionamento superior (high-drive). Essa configuração ajuda a reduzir os incômodos movimentos de arfagem ao subir ladeiras, pois o torque é distribuído uniformemente ao longo do trem de rolamento, em vez de se concentrar em um único ponto. Isso significa que não há mudanças súbitas na distribuição de peso que possam fazer com que a máquina tombe para trás em inclinações superiores a aproximadamente 25 graus. Ao descer ladeiras, esses sistemas utilizam engrenagens planetárias especiais para manter a tensão da esteira constante, reduzindo assim a probabilidade de deslizamento incontrolável da máquina. Testes reais também revelam um resultado bastante impressionante: máquinas com acionamento inferior escorregam lateralmente cerca de 40% menos em encostas de xisto. Elas conseguem isso combatendo as forças centrífugas com base em conceitos mecânicos fundamentais de alavanca, tornando-se muito mais seguras e previsíveis em condições de terreno desafiadoras.

Articulação do pivô e da forquilha: equilibrando a conformidade ao terreno com a rigidez estrutural para operação em encostas íngremes

As juntas de pivô em sistemas articulados permitem que máquinas se dobrem e flexionem ao se deslocarem sobre terrenos irregulares, sem se desintegrarem. Essas juntas normalmente apresentam forquilhas com rolamentos de rolos esféricos, que permitem cerca de 15 graus de movimento vertical para cada roda do conjunto móvel (bogie). Isso ajuda as esteiras a manterem contato contínuo com o solo, sem torcer o chassi. Contudo, há também um compromisso: excessiva flexibilidade pode, na verdade, comprometer a estabilidade. Segundo normas de ensaio, máquinas construídas com sistemas de articulação rígida tombam 28% menos frequentemente em rampas de 30 graus. Engenheiros experientes encontram um equilíbrio intermediário utilizando rolamentos cônicos, que suportam melhor as forças laterais, mantendo ainda assim o movimento angular dentro dos limites adequados. Um bom projeto garante que a deformação do chassi permaneça abaixo de cinco milímetros, mesmo sob cargas laterais máximas, assegurando uma distribuição adequada de peso entre as esteiras e a superfície do solo — fator crucial para manter a estabilidade em rampas íngremes.

Sistemas com Esteiras vs. Sistemas com Rodas: Por quê Sobressolo O Design Determina o Desempenho em Declives

O que realmente diferencia as máquinas com esteiras de suas equivalentes com rodas resume-se à forma como distribuem seu peso sobre o solo, o que faz toda a diferença ao trabalhar em encostas. Com esteiras, o peso da máquina é distribuído sobre uma área de superfície muito maior, exercendo, portanto, uma pressão significativamente menor sobre o solo do que as rodas. Essa configuração também faz com que a máquina fique mais baixa em relação ao solo e tenha uma aderência superior contra a força da gravidade, reduzindo consideravelmente a probabilidade de deslizamento lateral em aclives. As rodas, por sua vez, contam uma história diferente: concentram todo o peso em apenas alguns pequenos pontos de contato, o que pode fazê-las afundar em terrenos moles e dificultar a manutenção da posição assim que a inclinação da encosta ultrapassar cerca de 15 graus. Especialistas do setor observaram que máquinas com esteiras mantêm contato com o solo aproximadamente 40% mais tempo em encostas de 30 graus, o que, obviamente, contribui para maior estabilidade durante a operação em aclives laterais desafiadores. Ao lidar com terrenos extremamente íngremes, onde o risco de tombamento é elevado, a escolha adequada do trem de terra torna-se absolutamente essencial para garantir a segurança dos operadores.

Perguntas Frequentes

Quais são os principais riscos associados à pressão desigual do solo em encostas?

A pressão desigual do solo em encostas aumenta o risco de deslizamento lateral e tombamentos. Pontos com carga excessiva podem causar colapsos locais do solo, enquanto uma distribuição desequilibrada do peso pode levar a tombamentos inesperados e instabilidade.

Como os fabricantes de equipamentos abordam os problemas de estabilidade em encostas?

Os fabricantes utilizam sistemas de tensão de esteiras, barras equalizadoras, placas de esteira ajustáveis e perfis de esteira mais largos para manter uma pressão uniforme no solo e melhorar a estabilidade em encostas.

Quais são as vantagens do uso de esteiras de borracha em vez de esteiras de aço em diversos terrenos?

As esteiras de borracha proporcionam melhor tração em condições úmidas e lamacentas devido à sua aderência conformal, enquanto as esteiras de aço oferecem tração aumentada em superfícies secas. As esteiras de borracha também reduzem o escorregamento em superfícies geladas.

Como a configuração do redutor final afeta a estabilidade da máquina em encostas?

Configurações de baixa tração reduzem o centro de gravidade, diminuindo os movimentos de arfagem e as alterações na distribuição de peso, melhorando assim a estabilidade tanto em subidas quanto em descidas.