TracciónTracción

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 DEPENDENDEPENDEN DEDE LALA RELACIÓN DE RELACIÓN DE

TRANSMISIÓN (i)TRANSMISIÓN (i) QUE LA MARCHA EN USO IMPONE

LA POTENCIA EN EL “EJE MOTRIZ” SERÁ

POTENCIA MOTOR * EF. TRANSMISIÓN = POTENCIA EN EJE

eje

ntransmisiómotormotoreje RÉGIMEN

* RÉGIMEN * MOTOR PAR MOTOR PAR

ejeejentransmisiómotormotor RÉGIMENMOTORPARRÉGIMENMOTORPAR ***

ntransmisiómotoreje ** MOTOR PAR MOTOR PAR i

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 SUELO2) 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 resistencia a la

rodadurarodadura

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 REQUERIDA2) ÁREA DE CONTACTO 3) TIPO Y CONDICIÓN DEL SUELO4) 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)

KjpcS exp1tan

• 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.

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 contacto3) el peso del vehículo esta uniformemente distribuido entre todos los neumáticos4) 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.

KLi

nWLbcnF ti

tititititi exp1tan

• 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

KLi

nWLbcnF ti

tititititi exp1tan

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 TRANSMISIÓNSISTEMA DE TRANSMISIÓN

Por RODADURARODADURA

Por PATINAMIENTOPATINAMIENTO

PÉRDIDAS DE POTENCIA“VISIBLE”

• PÉRDIDA POR PATINAMIENTO

• “INVISIBLES” 1)PÉRDIDA POR RODADURA2)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 sinsin arrastrar implementos (es decir NO EJERCE TIRO)

• 3) la distancia recorrida en una vuelta cuando el tractor avanza arrastrandoarrastrando 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

VpVrRV 1*100

RESISTENCIA A LA RODADURARESISTENCIA 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 ruedaK es el coeficiente de rodadura

KQRR a

• “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 ADHERENTEPESO 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”

04,02,1

nCK

2

**a

n QdbICC

• “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

KQRR a

• 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

FactoresFactores que afectan la que afectan la magnitud de las fuerzasmagnitud de las fuerzas

• En la rueda

• Aceleración• Marcha o relación de

transmisión• Eficiencia transmisión• Diámetro de la rueda

• En el suelo

• Tipo de suelo• Condición del suelo• Masa del tractor• Área de contacto

rueda/suelo