RECORDATORIO MOTOR: POR AUTOENCENDIDO GENERA PAR MOTOR Y RÉGIMEN (O SEA POTENCIA) TRANSMISIÓN: MULTIPLICA EL PAR MOTOR (desmultiplica el régimen) RUEDA LO APLICA EN EL SUELO BARRA DE TIRO ESTARÁ DISPONIBLE LA POTENCIA QUE NO SE PERDIÓ

EL PROCESO DE TRACCIÓN ¿QUÉ ES TRACCIÓN?

OBJETIVOS DE LA CLASE IDENTIFICAR LAS VARIABLES INVOLUCRADAS EN LA TRACCIÓN ENCONTRAR LAS FORMAS DE MEJORAR LA TRACCIÓN MANEJAR EL USO DE LA INFORMACIÓN PARA DISMINUIR LAS INEVITABLES PÉRDIDAS DE POTENCIA

En mecánica TRACCIÓN es la “acción motora” de una rueda u oruga, de usar al suelo como medio para desplazarse

el proceso de tracción se manifiesta: mediante: 1) la VELOCIDAD DE AVANCE del tractor, en cuya determinación se considera el patinamiento (velocidad perdida). 2) el TIRO en la barra de tiro, en cuya determinación se considera la energía gastada en autotransportarse o resistencia a la rodadura (fuerza perdida).

ASPECTOS NEGATIVOS VELOCIDAD DE AVANCE PATINAMIENTO TIRO RESISTENCIA A LA RODADURA

DEFINICIONES DE TRACCIÓN -Fuerza que arrastra a un vehículo sobre una superficie -Acción de una fuerza (o un par de fuerzas) para alargar un cuerpo -Acción y efecto de mover algo hacia el punto de donde procede la fuerza.

Tipos de acciones de las fuerzas tracción (alarga) compresión (acorta) flexión (parte se alarga y parte se acorta ) cizalla (corta) torsión

En el caso del tractor, el sistema rueda-suelo (superficie de contacto o área de vinculación entre ambos) constituye el lugar en el que tiene lugar la tracción.

TRACCIÓN en mecánica es el proceso en el que la rueda aplica en el suelo LA ACCIÓN DE LA FUERZA DERIVADA DEL PAR MOTOR Aunque en realidad involucra a DOS FUERZAS (la OTRA es la “reacción” o “resistencia del suelo”)

Las fuerzas actuantes durante la tracción son la: fuerza aplicada por la rueda resistencia del suelo

PARA QUE SE PRODUZCA TRACCIÓN, ES DECIR PARA QUE EL TRACTOR AVANCE, DEBEN CUMPLIRSE TRES CONDICIONES

CONDICIONES QUE SE DEBEN CUMPLIR PARA QUE SE PRODUZCA TRACCIÓN la fuerza aplicada por la rueda debe ser 1) MENOR que la resistencia del suelo 2) MAYOR que la resistencia opuesta por el implemento o apero. 3) MAYOR que la resistencia a la rodadura (siempre lo es)

CONSIDERANDO QUE EL TRACTOR SIEMPRE “VENCE A LA RESISTENCIA A LA RODADURA” QUEDAN POR CUMPLIR LAS CONDICIONES 1 Y 2. ASÍ, EL TRACTOR DEBE TENER LA FUERZA NECESARIA PARA VENCER LA “CARGA IMPUESTA”, PERO LA FUERZA APLICADA PARA ELLO NO DEBE “CORTAR AL SUELO” (debe ser MENOR que su resistencia al corte)

La fuerza que la rueda “aplica” o “desarrolla”, ES LA FUERZA QUE EL IMPLEMENTO REQUIERE “SIEMPRE QUE EL SUELO RESISTA”

Factores que afectan a la FUERZA DISPONIBLE EN LA RUEDA ACELERACIÓN MARCHA USADA (relación de transmisión) EFICIENCIA DE TRANSMISIÓN DIÁMETRO DE LA RUEDA

¿QUÉ CAMBIA CON CADA UNO? Aceleración: el par motor generado Marcha: la multiplicación del par motor Diámetro de la rueda : la fuerza aplicada Eficiencia de la transmisión la pérdida de par motor

Factores que afectan a la RESISTENCIA DEL SUELO Masa del tractor Área de contacto rueda/suelo Tipo de suelo CONDICIÓN DEL SUELO

Durante el tránsito de una rueda, pueden distinguirse sobre el suelo dos fuerzas Una de tracción (fuerza horizontal aplicada por la rueda originada en el par motor del motor) Una de compresión (fuerza vertical originada por el peso)

ANÁLISIS DE LA FUERZA HORIZONTAL QUE ORIGINARÁ LA TRACCIÓN

LA RUEDA APLICA LA FUERZA DERIVADA DEL PAR MOTOR Y EL SUELO DEBE RESISTIRLA ¿CUÁNTO VALE LA FUERZA QUE EL SUELO PUEDE RESISTIR?

LA RESISTENCIA DEL SUELO PUEDE CONOCERSE: 1) A TRAVÉS DE MODELOS MATEMÁTICOS 2) A TRAVÉS DE ENSAYOS DE CORTE DIRECTO

USO DE MODELOS MATEMÁTICOS

El uso de modelos matemáticos 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 / suelo y en parte por el contacto en la zona intertacos; 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.

Las teorías clásicas de la mecánica de suelos, asumen que la rotura del suelo ocurre instantáneamente una vez que la fuerza aplicada por la rueda al mismo, alcanza un valor límite que supera la resistencia del mismo.

Según Coulomb, la fuerza de corte es dependiente de: τmax = c + σ tanθ (1) τmax = esfuerzo cortante máximo (horizontal) C = cohesión σ = esfuerzo normal aplicado (peso) θ = ángulo de fricción interna.

OTROS MODELOS EXPLICATIVOS DE LA RESISTENCIA AL CORTE DEL SUELO SON LOS SIGUIENTES

S es la máxima fuerza que el suelo puede oponerle a la fuerza aplicada por la rueda 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

donde Fti es la fuerza que puede desarrollar 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.

Todos los modelos coinciden en que la resistencia al corte en un suelo, tiene un componente que es función de la cohesión (importante en suelos arcillosos) y otro dependiente del ángulo de fricción interna (importante en suelos arenosos).

Cuando más precisión para el cálculo tiene un modelo, mayor es el número de variables que incluye. Debe rescatarse la inclusión del “ancho y largo de pisada” de la rueda, como la “deformación” y el “desplazamiento” del suelo

LA RESISTENCIA AL CORTE DEL SUELO SE DETERMINA TAMBIÉN CON UN ENSAYO DE CORTE DIRECTO, SE EXPRESA EN: N cm-2

Un ENSAYO DE CORTE DIRECTO determina la resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de consolidación, se le aplica una fuerza que provoca la cizalladura o corte directo. El ensayo se lleva a cabo a velocidad controlada, cerca de un “plano de cizalladura” determinado por la configuración del aparato. Generalmente se ensayan tres o más muestras, cada uno bajo una carga normal (peso que soporta) diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte

EN LOS ENSAYOS DE CORTE DIRECTO SE ENCONTRÓ QUE, AL COLOCAR PESO SOBRE EL SUELO SE NECESITABA MÁS FUERZA PARA CORTARLO

Se vio que se puede calcular: LA FUERZA MÁXIMA QUE LA RUEDA PODRÍA APLICAR O LA QUE EL SUELO PODRÍA RESISTIR PERO ESTOS SON SÓLO VALORES TEÓRICOS

EN LA PRÁCTICA LA FUERZA REAL QUE APLICA LA RUEDA ES DISTINTA A ESOS VALORES PUES ELLA SE “ADAPTA” A LA CARGA

La FUERZA DESARROLLADA por la rueda, no es la fuerza “disponible” ni la que el suelo “resiste”: es tanto como la FUERZA que REQUIERE EL IMPLEMENTO, también denominada “carga impuesta”

Combinadas la fuerza aplicada por la rueda y la resistencia del suelo se transforman en cizalla, que termina cortando al suelo y produciendo patinamiento.

CIZALLADURA Propiedad del suelo que le permite resistir el desplazamiento entre las partículas del mismo al ser sometido a una fuerza externa. También llamada resistencia al corte.

LA CIZALLA ORIGINA EL PATINAMIENTO, LA CUAL CONSTITUYE UNA DE LAS PÉRDIDAS DE POTENCIA

PATINAMIENTO Es la reducción de la velocidad de avance provocada por la rueda cuando un tractor está ejerciendo tiro (arrastrando “algo” en la barra de tiro).

O SEA: SI EXISTE TRACCIÓN, HAY PATINAMIENTO PARA QUE EXISTA PATINAMIENTO, DEBE HABER TIRO

En otras palabras, cuando un tractor desarrolla tiro (arrastra trabajando un implemento unido a la barra de tiro o al levante de tres puntos) se produce el fenómeno de que las ruedas giran con una velocidad tangencial MAYOR que la velocidad con que avanza el tractor.

Si el patinamiento fuera CERO, la distancia recorrida por la rueda en una vuelta, sería igual a su circunferencia. Pero en la práctica, existe diferencia al medir la circunferencia de la rueda y la distancia recorrida en una vuelta de la rueda del tractor.

EL PATINAMIENTO PUEDE CLASIFICARSE COMO: 1) POSITIVO 2) NEGATIVO

PATINAMIENTO POSITIVO la distancia recorrida en una vuelta es menor a su circunferencia PATINAMIENTO NEGATIVO la distancia recorrida en una vuelta es mayor a su circunferencia

Una rueda “sola” trabajando (o sea: girando) puede incluirse en alguna de los siguientes tipos: “tirada” (arrastrada) “autopropulsada” “motriz” como función de su patinamiento

Una rueda “TIRADA” NO posee potencia, debido a que el par motor en su eje es cero (si se desprecia la fricción que provoca su rodamiento).  La fuerza necesaria para moverla o resistencia a la rodadura, es dependiente de la carga que soporta, de su tamaño, de la presión de inflado y de la dureza del suelo que transita. Se caracterizan por poseer sólo patinamiento negativo, es decir, que en un giro completo pueden recorrer una distancia mayor a su circunferencia. Ejemplo: las ruedas de una pulverizadora arrastrada, de un acoplado y directrices de un tractor 2WD

Una rueda “AUTOPROPULSADA” aplica en su eje todo el par motor necesario para vencer su resistencia a la rodadura (y/o lo que debe accionar). Por lo que la potencia generada será el producto del par motor por la velocidad. Se caracterizan por poseer patinamiento cero o patinamiento negativo.  Cuando se dice que el patinamiento de éstas ruedas es cero, implica que la misma ha sido usada como base de comparación. Ejemplo de rueda autopropulsada son: la motriz de un tractor avanzando sin arrastrar ningún implemento o la de una sembradora.

Una rueda “MOTRIZ” es aquella que posee potencia Una rueda “MOTRIZ” es aquella que posee potencia. Por lo tanto puede desarrollar tiro finito (medible) al aplicar la fuerza generando por lo tanto un patinamiento positivo.

LAS RUEDAS MOTRICES POSEEN PATINAMIENTO POSITIVO EL CUAL DEBE CUANTIFICARSE. COMO EL PATINAMIENTO CERO NO EXISTE DEBE DEFINIRSE A UNA SITUACIÓN QUE SERÁ CONSIDERADA COMO TAL PARA SER USADA COMO REFERENCIA

SE CONSIDERA COMO “PATINAMIENTO CERO”, AL PATINAMIENTO MEDIDO MIENTRAS EL TRACTOR ARRASTRA AL IMPLEMENTO SIN QUE REALICE SU TRABAJO

PARA MEDIR EL PATINAMIENTO SE USA LA SIGUIENTE EXPRESIÓN

CÁLCULO DEL PATINAMIENTO donde: Vr es la velocidad de avance desarrollando tiro Vp es la velocidad de avance sin desarrollar tiro.

La velocidad de avance sin desarrollar tiro (Vp), se mide con el tractor arrastrando al implemento en la posición de transporte, sobre el suelo en el que el va a trabajar o sobre alguna superficie rígida (termacadam). La velocidad de avance desarrollando tiro (Vr) se mide sobre el suelo en el que el tractor va a trabajar arrastrando al implemento a la profundidad y velocidad deseadas.

EL PATINAMIENTO NO PUEDE EVITARSE 2WD: HAY UN RANGO ÓPTIMO DE PATINAMIENTO (11% – 13 %) MÁS DE 13 % ¿QUÉ DEBE HACERSE? MENOS DE 11% ¿QUÉ DEBE HACERSE?

CONDICIÓN DE TRABAJO: PATINAMIENTO SUPERIOR AL 13 % ES DECIR LA FUERZA QUE APLICA LA RUEDA SUPERA LA RESISTENCIA DEL SUELO

1) PUEDE DISMINUIRSE LA FUERZA QUE LA RUEDA APLICA AL SUELO 2) PUEDE AUMENTARSE LA RESISTENCIA DEL SUELO

PARA DISMINUIR LA FUERZA QUE LA RUEDA APLICA AL SUELO: PUEDE DISMINUIRSE LA PROFUNDIDAD, EL ANCHO O LA VELOCIDAD CON QUE SE OPERA AL IMPLEMENTO

PARA AUMENTAR LA RESISTENCIA QUE EL SUELO OFRECE A LA RUEDA, HAY DOS CAMINOS

1) AUMENTAR LA SUPERFICIE DE LA PISADA (¿Cuándo debe hacerse 1) AUMENTAR LA SUPERFICIE DE LA PISADA (¿Cuándo debe hacerse?) 2) AUMENTAR EL VALOR DE LA FUERZA DE CORTE EN EL SUELO CON UN MAYOR PESO SOBRE EL EJE (¿Cuándo debe hacerse?)

RODADURA o RESISTENCIA A LA RODADURA

La “deformación vertical” provocada por una rueda es directamente proporcional al peso e inversamente proporcional a su superficie de vinculación con el suelo (o pisada de la goma). La rueda de un tractor sobre pavimento, se vincula con él, sólo a través de la superficie de los tacos. Sobre suelo agrícola se acepta que la vinculación es con toda la superficie de la pisada.

RESISTENCIA A LA RODADURA Se define como el esfuerzo que realiza el tractor para autotransportarse

Su valor es: - directamente proporcional al peso soportado - inversamente proporcional a la dureza del suelo Otros factores que inciden en la magnitud de la resistencia a la rodadura son: el número de ruedas, su disposición, sus medidas y su presión de inflado.

Una de las formas de calcular La RESISTENCIA A LA RODADURA (RR) es Qa es el “peso adherente” sobre la rueda K es el coeficiente de rodadura

El peso adherente (Qa) o peso dinámico 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 (K) es función de la “dureza del suelo”, las “medidas de la rueda” y la “masa del tractor”.

Masa total (Qt) y en cada eje (Q1 y Q2)

PESO ADHERENTE o DINÁMICO F PESO ADHERENTE o DINÁMICO F. Zoz, para evitar cálculos engorrosos, unificó ambas transferencias de pesos (es decir, el peso dinámico), las cuales pueden ser estimadas como un por ciento de incremento del peso estático soportado por el eje trasero (Qeje motriz): para los implementos arrastrados es 25% para los implementos semimontados 45% para implementos montados 65%.

PESO DINÁMICO Un cálculo rápido del peso dinámico es: con implementos arrastrados Qa = Qeje motriz * 1,25 con implementos semimontados Qa = Qeje motriz * 1,45 con implementos montados Qa = Qeje motriz * 1,65

SÓLO UNA PARTE DE LA POTENCIA DEL MOTOR ESTARÁ DISPONIBLE EN LA BARRA DE TIRO. ES COMO CONSECUENCIA DE LAS PÉRDIDAS DE POTENCIA PARA “LLEVARLA” HASTA LAS RUEDAS MOTRICES Y DE ÉSTAS AL REALIZAR “TRACCIÓN”.

LAS PÉRDIDAS DE POTENCIA SON LAS SIGUIENTES: 1) EN EL SISTEMA DE TRANSMISIÓN 2) EN RESISTENCIA A LA RODADURA (autotransporte) 3) EN PATINAMIENTO

PÉRDIDA EN TRANSMISIÓN Afecta al “par motor” y son consecuencia del esfuerzo necesario, en cada engranaje, para que la rueda dentada motora accione a la movida. Se considera como “constante”. Pero depende del número y tipo de engranajes en contacto.

PÉRDIDA POR RESISTENCIA A LA RODADURA La RR es una FUERZA, por lo cual afecta al “TIRO” Depende del PESO del tractor, por lo cual es el lado negativo del “peso necesario para realizar tiro”. Siendo la RR una fuerza, la POTENCIA PERDIDA POR RODADURA será importante con altas velocidades

PÉRDIDA POR PATINAMIENTO Afecta a la velocidad. Se presenta cuando el tractor realiza un GRAN tiro, es decir con bajas velocidades Depende del PESO del tractor y de la SUPERFICIE DE LA PISADA.

POTENCIA EN LA BARRA DE TIRO Se dijo que la principal función de un tractor es proporcionar TIRO. Adquiere importancia entonces la “potencia disponible en la barra de tiro” La obtención de TIRO en terrenos blandos constituye un problema. El tiro obtenido dependerá de la “carga impuesta, el peso y la superficie de la pisada” (interacción rueda – suelo).

POTENCIA EN LA BARRA DE TIRO La magnitud da la potencia en la barra de tiro será igual al producto entre el TIRO (fuerza lineal) y la VELOCIDAD REAL DE AVANCE del equipo.

TIRO EN LA BARRA DE TIRO Tiro = Fr - RR Una condición para hacer tiro es que la fuerza que la rueda “desarrolla” supere la resistencia a la rodadura (siempre es así). Por tanto el “tiro” será la diferencia entre la “fuerza” de la rueda y la “RR”. Tiro = Fr - RR Para conocer el valor de Fr es necesario conocer el PMr el cual tiene pérdidas.

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

VELOCIDAD REAL DE AVANCE - PARA CONOCERLA ES NECESARIO “CONOCER” EL RÉGIMEN Y EL RADIO DE RODADURA DE LA RUEDA MOTRIZ - CON ELLOS SE CALCULA SU VELOCIDAD TANGENCIAL - EL RÉGIMEN “NO TIENE” PÉRDIDAS

VELOCIDAD REAL DE AVANCE EL RÉGIMEN DE LA RUEDA MOTRIZ ES: n motriz = n motor i SU VELOCIDAD TANGENCIAL MENOS EL PATINAMIENTO SERÁ:

LA POTENCIA EN LA BARRA DE TIRO SERÁ:

Trabajar con la “mejor tracción” Trabajar con la “mejor tracción”. -Ahorra tiempo -Ahorra combustible y desgaste del equipo (es decir se aumenta al máximo la eficiencia del motor). -Reduce “el corte” del suelo, el “hundimiento” y el "enchapado en barro" de la rueda debido al patinamiento