Simulation of the sweeping performance of a segmented base cutter

Base cutting and feeding into harvesters of plants lying close to the ground surface require an efficient sweeping action of the cutting mechanism. It is not the case of conventional sugarcane harvesters which have rigid blades mounted on discs capable to contaminate the cane with dirt as well as damage the ratoons. The objective of this work was to simulate the sweeping performance of a segmented base cutter. The model was developed using the laws of dynamic. Simulation included two rotational speeds (400 and 600 rpm), two cutting heights (0.12 and 0.13 m) and two disk tilting angles (-10º and -12º). The simulated sweeping angle varied between 56º and 193º, which are very promising as a mean to cutting and feeding cane sticks lying on the ground. Cutting height was the variable that affected sweeping action the most. This behavior indicates the need to have an automatic control of the cutting disk height in order to keep good sweeping performance as the harvester moves forward.O corte e a alimentação de plantas acamadas da cana-de-açúcar próximas do solo para o interior da colhedora requerem uma varredura eficiente da superfície pelo cortador de base. Essas condições não são conseguidas com o cortador convencional, composto por facas rígidas, além disso, esse mecanismo é responsável pela contaminação e incorporação de terra ao material colhido e causador de danos à soqueira. Este trabalho teve por objetivo simular o desempenho da varredura de um cortador de base segmentado. A modelagem foi desenvolvida por meio das leis da dinâmica, sendo a análise realizada em duas rotações (400 e 600 rpm), duas alturas de trabalho (0,12 e 0,13 m) e duas inclinações do cortador (-10º e -12º). Os resultados de varredura variaram entre 56º e 193º, valores que representam um potencial muito promissor em termos de alimentação de colmos acamados. A variável de maior influência foi à altura de trabalho, em que seu acréscimo causou redução nos índices de varredura de forma mais pronunciada, em comparação com as demais variáveis. Esse fato evidencia a necessidade de combinar ao cortador segmentado um dispositivo bem preciso de posicionamento de altura no sentido de avanço da colhedora.774782Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Analysis of movement and development of a prototype of a base cutter with bi-articulated discs

The accompaniment of the surface and the auto-protection are limiting factors in the sugar cane conventional base cutter mechanism which causes an inefficient cutting and sweeping and also promotes a high amount of soil incorporation to the harvested material. A simulation model was developed according to the Laws of Dynamics to determine the angular displacements of the segment in the vertical plan, the knife in horizontal plan and the force of interaction of the segment with the surface. The simulation of the mechanism was carried out in two speeds (400 and 600 rotations min-1), three heights with regard to surface (120, 130 and 140 mm) and two inclinations of the rotor (-10 and -12º). The reaction force on the contact surface, which is related to the sweeping, presented values between 21 and 95º. The oscillation of the knife presented insignificant angular variations during the simulation. The force of reaction with the surface, which is related to the soil movement and damages to the ratoons, presented values between 941 and 2654 N. It was observed that virtual resources of simulation are presented as a powerful tool in decision-making and development of new mechanisms.O acompanhamento da superfície e a autoproteção, são fatores limitantes no mecanismo cortador de base convencional da cana-de-açúcar, acarretando corte e varredura ineficientes, além de promover a incorporação de elevada quantidade de terra ao material colhido. Um modelo de simulação foi desenvolvido por meio das leis da dinâmica para determinar os deslocamentos angulares do segmento no plano vertical, da faca no plano horizontal e da força de interação do segmento com a superfície. A simulação do mecanismo foi realizada em duas velocidades (400 e 600 rotações min-1), três alturas com relação à superfície (120, 130 e 140 mm) e duas inclinações do rotor (-10 e -12º). O resultado da amplitude de oscilação do segmento, variável relacionada à varredura, apresentou valores entre 2,1 e 9,5º; a oscilação da faca apresentou variações angulares desprezíveis durante a simulação e a força de reação com a superfície, que está relacionada à movimentação de terra e danos à soqueira, apresentou valores entre 941 e 2654 N. Em função dos resultados, observa-se que recursos virtuais de simulação se apresentam como poderosa ferramenta na tomada de decisões e no desenvolvimento de novos mecanismos.23023

Dynamic model of simulation and optimization of the normal force of soil reaction for a mechanism of base cutter

The physical model was based on the method of Newton-Euler. The model was developed by using the scientific computer program Mathematica®. Several simulations where tried varying the progress speeds (0.69; 1.12; 1.48; 1.82 and 2.12 m s-1); soil profiles (sinoidal, ascending and descending ramp) and height of the profile (0.025 and 0.05 m) to obtain the normal force of soil reaction. After the initial simulations, the mechanism was optimized using the scientific computer program Matlab® having as criterion (function-objective) the minimization of the normal force of reaction of the profile (FN). The project variables were the lengths of the bars (L1y, L2, l3 and L4), height of the operation (L7), the initial length of the spring (Lmo) and the elastic constant of the spring (k t). The lack of robustness of the mechanism in relation to the variable height of the operation was outlined by using a spring with low rigidity and large length. The results demonstrated that the mechanism optimized showed better flotation performance in relation to the initial mechanism.O modelo físico foi baseado no método de Newton-Euler, sendo o mesmo desenvolvido utilizando o programa computacional científico Mathematica®. Realizaram-se várias simulações, nas quais se procurou obter a força normal de reação do solo variando velocidades de avanço (0,69; 1,12; 1,48; 1,82 e 2,12 m s-1); perfis de solo (senoidal, rampa ascendente e descendente) e altura do camalhão (0,025 e 0,05 m). Após as simulações iniciais, o mecanismo foi otimizado utilizando o programa computacional científico Matlab®, tendo como critério (função-objetivo) a minimização da força normal de reação do perfil (F N) e como variáveis de projeto os comprimentos das barras (L1y, L2, l3 e L4), altura da operação (L7), o comprimento inicial da mola (Lmo) e a constante elástica da mola (k t). A falta de robustez do mecanismo em relação à variável altura de operação foi contornada por meio do uso de mola com baixa rigidez e grande comprimento. Os resultados demonstraram que o mecanismo otimizado obteve desempenho de flutuação muito bom, em relação ao mecanismo inicial.43644

Dynamics of biofilm formation and the interaction between Candida albicans and methicillin-susceptible (MSSA) and -resistant Staphylococcus aureus (MRSA)

Polymicrobial biofilms are an understudied and a clinically relevant problem. This study evaluates the interaction between C. albicans, and methicillin- susceptible (MSSA) and resistant (MRSA) S. aureus growing in single- and dual-species biofilms. Single and dual species adhesion (90 min) and biofilms (12, 24, and 48 h) were evaluated by complementary methods: counting colony-forming units (CFU mL-1), XTT-reduction, and crystal violet staining (CV). The secretion of hydrolytic enzymes by the 48 h biofilms was also evaluated using fluorimetric kits. Scanning electron microscopy (SEM) was used to assess biofilm structure. The results from quantification assays were compared using two-way ANOVAs with Tukey post-hoc tests, while data from enzymatic activities were analyzed by one-way Welch-ANOVA followed by Games-Howell post hoc test ( = 0.05). C. albicans, MSSA and MRSA were able to adhere and to form biofilm in both single or mixed cultures. In general, all microorganisms in both growth conditions showed a gradual increase in the number of cells and metabolic activity over time, reaching peak values between 12 h and 48 h (<0.05). C. albicans single- and dual-biofilms had significantly higher total biomass values (<0.05) than single biofilms of bacteria. Except for single MRSA biofilms, all microorganisms in both growth conditions secreted proteinase and phospholipase-C. SEM images revealed extensive adherence of bacteria to hyphal elements of C. albicans. C. albicans, MSSA, and MRSA can co-exist in biofilms without antagonism and in an apparent synergistic effect, with bacteria cells preferentially associated to C. albicans hyphal forms.CNPq (Council for Technical and Scientific Development) (Grant 400658/2012-7)Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), Portugal (SFRH/BPD/71076/2010)CAPES(Coordination for the Improvement of Higher Level Personnel