Tracción

Objetivos de la clase Conocer el proceso de tracción Las variables que lo afectan Las perdidas de potencia desde el motor

LA MAGNITUD DEL PAR MOTOR Y RÉGIMEN EN EL EJE MOTRIZ DEPENDEN DE LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN (i) QUE LA MARCHA EN USO IMPONE

LA POTENCIA EN EL “EJE MOTRIZ” SERÁ POTENCIA MOTOR. EF LA POTENCIA EN EL “EJE MOTRIZ” SERÁ POTENCIA MOTOR * EF. TRANSMISIÓN = POTENCIA EN EJE

EL PAR MOTOR “EN EL EJE” ES EL ORIGEN DE LA “FUERZA” QUE LA RUEDA APLICARÁ ¿ SE PUEDE CONOCER LA MAGNITUD DE LA FUERZA QUE LA RUEDA MOTRIZ APLICARÁ AL SUELO?

PAR MOTOR = FUERZA * DISTANCIA LA FUERZA QUE LA RUEDA “APLICA SOBRE EL SUELO” RESULTA DE DIVIDIR EL PAR MOTOR (en el eje) EN LA DISTANCIA (radio) es decir FUERZA = PAR MOTOR / RADIO RUEDA

TRACCIÓN Por definición es la aplicación de dos fuerzas colineares dirigidas en sentidos opuestos y que actúan en un mismo punto de referencia La rueda aplica la “fuerza” desarrollada por el motor del tractor y el suelo le opone “una resistencia”

En definitiva, el PROCESO de TRACCIÓN (fuerza realmente aplicada por el neumático sobre el suelo ), se manifiesta mediante: 1) la velocidad real de avance del tractor, en cuya determinación se considera el patinamiento (velocidad perdida). 2) el tiro (fuerza) desarrollado en la barra de tiro, en cuya determinación se considera la resistencia a la rodadura (energía gastada en autotransportarse).

PARA QUE UN VEHÍCULO SE DESPLACE ES NECESARIO: 1) QUE LA FUERZA DE LA RUEDA SEA MENOR QUE LA DEL SUELO 2) QUE LA FUERZA DE LA RUEDA SEA MAYOR QUE LA RESISTENCIA A RODADURA 3) QUE LA FUERZA DE LA RUEDA SEA MAYOR QUE LA CARGA IMPUESTA

Análisis general de la TRACCIÓN de un vehículo de ruedas

El TIRO o fuerza que un vehículo desarrolla (con el uso de “una marcha" y en “un suelo” determinados) resulta de: “quitar” a la magnitud de la fuerza aplicada por la rueda, el valor de la resistencia a la rodadura

FUNDAMENTO: el concepto anterior, representa la “máxima fuerza” que la rueda puede aplicar al suelo, pero la fuerza “desarrollada por la rueda” o fuerza “real” será función de la 1) FUERZA REQUERIDA 2) ÁREA DE CONTACTO 3) TIPO Y CONDICIÓN DEL SUELO 4) PESO SOBRE LA RUEDA

El corte del suelo por efecto de la fuerza aplicada por la rueda, es uno de los principales factores determinantes de la prestación (o actuación) tractiva de un vehículo off road (a campo)

S es la fuerza de corte del suelo c es la cohesión del suelo p es la presión normal (peso sobre la rueda) Ø el ángulo de resistencia interna del suelo J es el desplazamiento en el corte del suelo K es la deformación en el corte del suelo S determina la máxima fuerza que el suelo puede oponerle a la fuerza aplicada (rueda)

El valor de K esta dentro de este rango: 0. 01 y 0. 045 m El valor de K esta dentro de este rango: 0.01 y 0.045 m. Un suelo con K = 0.01 m es un suelo que se deforma poco en el momento del corte (es un suelo duro) y por tanto la fuerza de corte aumenta.

Para comprender el fenómeno se asume que los neumáticos de un vehículo de ruedas tienen: 1) una superficie de contacto con el suelo “plana y rectangular” 2) una misma longitud de contacto 3) el peso del vehículo esta uniformemente distribuido entre todos los neumáticos 4) existe por tanto una presión "normal" y “uniforme" en toda el área de contacto

Estas supocisiones simplifican la comprensión, pero en muchos casos no son realistas. Por ejemplo, para un neumático, el tiro se desarrolla normalmente en parte por el rozamiento taco/terreno y en parte por el terreno entre los tacos; la relación entre la presión de inflado del neumático y el área de contacto del neumático (o longitud del contacto) tiene que ser definida cuantitativamente.

donde Fti es la fuerza total desarrollada por la rueda nti número de ruedas del vehículo bti es el ancho de contacto de la rueda (ancho de la pisada) Lti longitud de contacto W es el peso total del vehículo i es el patinamiento que se asume es el mismo para todas las ruedas.

La fuerza desarrollada por una rueda tiene dos componentes: 1) debido a la cohesión del suelo, la cual esta relacionada al área de contacto de la rueda como se describe en el primer término del primer paréntesis de la ecuación 2) debido a la fricción del suelo la cual esta determinada por la carga normal sobre la rueda y el ángulo de resistencia interna del suelo y es independiente del área de contacto del neumático

La tracción implica Existencia de “rodadura” Existencia de “patinamiento”

La tracción implica PÉRDIDAS DE POTENCIA

Las pérdidas de potencia son tres Por el SISTEMA DE TRANSMISIÓN Por RODADURA Por PATINAMIENTO

PÉRDIDA POR PATINAMIENTO PÉRDIDAS DE POTENCIA “VISIBLE” PÉRDIDA POR PATINAMIENTO “INVISIBLES” PÉRDIDA POR RODADURA PÉRDIDA EN LA TRANSMISIÓN

Cuando un tractor transita pueden distinguirse sobre el suelo dos acciones: 1) una vertical (comprimiendo el suelo por el peso) 2) una horizontal (es la fuerza aplicada por la rueda que le permite desplazarse)

Fuerza vertical Es parte de la “resistencia a la rodadura” Numerosos estudios han mostrado que el tráfico puede conducir en el suelo a un incremento de su densidad, acompañado de una disminución en su porosidad y en los rendimientos del cultivo (Guerif 1984). Es evidente que para una determinada “carga”, la disminución de la presión de inflado de una rueda, aumenta su deformación y su área de contacto con el suelo.

Fuerza horizontal Produce la tracción Debe vencer la resistencia a la rodadura Debe ser menor a la “resistencia del suelo”

PATINAMIENTO Puede definirse como la comparación entre la velocidad tangencial de la rueda y la velocidad con la que el vehículo avanza (a mayor diferencia entre ellas, mayor patinamiento o lo que es igual: el vehículo tiende a quedar inmóvil). Puede definirse también como el movimiento relativo entre la rueda y el suelo.

PATINAMIENTO DEBE DIFERENCIARSE: 1) la distancia teórica recorrida en una vuelta (es igual a la circunferencia de la rueda) 2) la distancia recorrida en una vuelta cuando el tractor avanza sin arrastrar implementos (es decir NO EJERCE TIRO) 3) la distancia recorrida en una vuelta cuando el tractor avanza arrastrando algún implemento (es decir EJERCIENDO TIRO).

La magnitud del patinamiento, es un buen indicador del contrapesado de un tractor La falta de peso provocará un alto patinamiento reduciendo la potencia disponible en la barra de tiro. El exceso de peso provocará una bajo patinamiento, asociado con un excesivo consumo de combustible y compactación del suelo. El peso óptimo maximiza la eficiencia de la goma en convertir la potencia del eje en TIRO en la barra de tiro.

El corte del suelo por efecto de la fuerza horizontal aplicada por la rueda, es el factor determinante del patinamiento o prestación (actuación) tractiva de un vehículo off road

PATINAMIENTO Vr es la velocidad real de avance desarrollando tiro Vp es la velocidad de avance sin desarrollar tiro

RESISTENCIA A LA RODADURA La FUERZA VERTICAL aplicada por la rueda en el suelo, lo deformará (provocando la huella) y generará una “resistencia” que debe ser vencida para que el vehículo avance.

RESISTENCIA A LA RODADURA (RR) es la cantidad de energía utilizada por el tractor para auto transportarse Qa es el “peso adherente” sobre la rueda K es el coeficiente de rodadura

“Qa” o peso adherente es función del “peso estático” sobre el eje motriz y de la “transferencia de peso” desde el eje delantero del propio tractor y desde el implemento.

Según F. Zoz, ambas transferencias de pesos (es decir, el peso dinámico), pueden ser “estimadas” como un por ciento del peso estático soportado por el eje trasero (Q2): para implementos arrastrados es el 25% para implementos semimontados 45% para implementos montados 65%.

PESO ADHERENTE con implementos arrastrados Qa = Q2 . 1,25 con implementos semimontados Qa = Q2 . 1,45 con implementos montados Qa = Q2 . 1,65

Coeficiente de rodadura (K) Donde Cn es el “valor numérico de la goma”

“IC” es el índice de cono, “b” el ancho y “d” el diámetro de la goma “K” o coeficiente de rodadura es función de la “dureza del suelo”, las “medidas de la rueda” y la “masa del tractor”.

La RESISTENCIA A LA RODADURA (RR) es la cantidad de energía utilizada por el tractor para auto transportarse Qa es el “peso adherente” sobre la rueda K es el coeficiente de rodadura

El peso adherente es función del “peso estático” y de la “transferencia de peso” desde el implemento y desde el eje delantero del propio tractor. El coeficiente de rodadura es función de la “dureza del suelo”, las “medidas de la rueda” y la “masa del tractor”.

Masa total y en cada eje

Factores que afectan la magnitud de las fuerzas En el suelo Tipo de suelo Condición del suelo Masa del tractor Área de contacto rueda/suelo En la rueda Aceleración Marcha o relación de transmisión Eficiencia transmisión Diámetro de la rueda