Preliminary design of a coffee harvester

Abstract

Design of an agricultural machine is a highly complex process due to interactions between the operator, machine, and environment. Mountain coffee plantations constitute an economic sector that requires huge investments for the development of agricultural machinery to improve the harvesting and post-harvesting processes and to overcome the scarcity of work forces in the fields. The aim of this study was to develop a preliminary design for a virtual prototype of a coffee fruit harvester. In this study, a project methodology was applied and adapted for the development of the following steps: project planning, informational design, conceptual design, and preliminary design. The construction of a morphological matrix made it possible to obtain a list of different mechanisms with specific functions. The union between these mechanisms resulted in variants, which were weighed to attribute scores for each selected criterion. From each designated proposal, two variants with the best scores were selected and this permitted the preparation of the preliminary design of both variants. The archetype was divided in two parts, namely the hydraulically articulated arms and the harvesting system that consisted of the vibration mechanism and the detachment mechanism. The proposed innovation involves the use of parallel rods, which were fixed in a plane and rectangular metal sheet. In this step, dimensions including a maximum length of 4.7 m, a minimum length of 3.3 m, and a total height of 2.15 m were identified based on the functioning of the harvester in relation to the coupling point of the tractor.

rojetar uma máquina agrícola é altamente complexo devido às interações entre o operador, a máquina e o meio ambiente. A cafeicultura de montanha é um setor que requer investimentos para o desenvolvimento de máquinas agrícolas, a fim de melhorar os processos de colheita e pós-colheita e suprir a escassez de trabalhadores no campo. O objetivo deste estudo foi desenvolver um projeto preliminar para o protótipo virtual de uma colhedora de frutos de café. Para isso foi aplicado e adaptada uma metodologia de projeto, para o desenvolvimento das etapas de: Planejamento do Projeto, Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Preliminar. A construção de uma matriz de morfológica possibilitou listar diferentes mecanismos com funções específicas. A união entre os mecanismos resultou em variantes que foram julgadas para atribuir pontuações para cada um dos critérios selecionados. Entre todas as variantes propostas, duas foram selecionadas, pois atingiram pontuações mais elevadas, permitindo a preparação do projeto preliminar de ambas as variantes. O arquétipo foi dividido em chassi, tendo seus braços articulados hidraulicamente e o sistema de derriça, composto pelos mecanismos de vibração e o mecanismo de derriça com a inovação que foi proposta com hastes paralelas entre si fixadas em uma chapa plana e retangular. Na etapa foi identificada comprimento máximo de 4,7 m (mínimo 3,3 m) e uma altura total de 2,15 m no funcionamento da derriçadora em relação ao ponto de acoplamento do trator.