balance traccional informe

7/23/2019 balance traccional informe

1/18

2.5.4.-Fuerza de resistencia total del camino

DETERMINACIN DE LAS REACCIONES NORMALESDEL CAMINO

En tractores de ruedas

Las reacciones normales del camino en las ruedas de tractores puedentener diferentes valores, dependiendo de las fuerzas y momentos externosque actan sobre el ve!culo durante el traba"o. #l valor de estas reaccionese"erce una in$uencia considerable en las cualidades de tracci%n, suestabilidad lon&itudinal y diri&ibilidad, as! como tambi'n en las car&as queperciben sus elementos.

Tractor trabajando con remolque

#l caso &eneral posible, cuando el tractor con un remolque avanzaaceleradamente para vencer una rampa ba"o un (n&ulo . #l tractor es

de tipo 4x2 con ruedas traseras motrices y delanteras conducidas.

)urante la marca rectil!nea actan las si&uientes fuerzas*

- +eso del tractor , el cual esta aplicado en el centro de &ravedad del

tractor. #l centro de &ravedad est( "ado en el esquema anterior con

coordenada lon&itudinal a y vertical .

- eacci%n normal del camino,Yr en las ruedas motrices y

Yd en

las ruedas conducidas. La fuerzaYr est( desplazada a la distancia


2/18

ar , y la reacci%nYd a la distancia

ad de las rectas trazadas

por los e"es de las ruedas respectivamente, por la perpendicular de

sus supercies de apoyo.

- eacciones del suelo paralelas a la supercie del camino,Xr que

acta en el mismo sentido de la marca, a una distanciarr del e"e

&eom'trico de las ruedas motrices, yXd que acta en el mismo

sentido de la marca, a una distanciarr del e"e &eom'trico de las

ruedas conducidas.

- esistencia de tracci%nPgan , aplicada al punto del remolque a una

altura

hgande la supercie del camino, ba"o un (n&ulo

gan.

- Fuerza de inercia totalPj de las masas en movimiento de avance

del tractor.

+ara simplicar el c(lculo, se traslada la fuerza de la resistencia de tracci%n

en la direcci%n de su actuaci%n asta la intersecci%n con el plano que por el

e"e de las ruedas motrices y que es normal a la supercie. #ntonces, este

nuevo punto de aplicaci%n se denomina punto convencional de remolque.

h 'gan=hgan+lgantg(gan)

)ondelgan es la distancia lon&itudinal desde el punto real de remolque

asta el e"e de las ruedas motrices.

#ntonces, para determinar el valor de la reacci%n en las ruedas conducidas,

se ace la suma de momentos de todas las fuerzas respecto al punto /2*

Yd(L+ad )+Yrar+Gsenh+Pj h+Pgancos ganh'ganGcosa=0

emplazando los valores deYr ar y

Yd ad por los momentos de

resistencia a la rodadura correspondientes y considerandocos gan=1 , se

tiene*

Yd=Gcosa(Gsen+Pj ) hPganh

'ganMf

L

0 el valor de la reacci%n normal en las ruedas motrices*


3/18

Yr=Gcos(La )+(Gsen+Pj )h+Pgan h

'

gan+MfL

+Pgan sengan

+ara el caso de marca estable del tractor con remolque en un tramo

orizontal se tiene*

Yd=GaPganh

'ganMf

L

Yr=G (La )+Pganh

'gan+Mf

L +Pgan sen gan

+ara el caso est(tico y sin remolque, se tiene*

Ydest=Ga

L

Yrest=GLaL

Tractor trabajando con mquinas ar!colas sus"endidas

#s necesario diferenciar dos posiciones de la m(quina suspendida* detransporte y de traba"o. #n el primer caso, sobre el ve!culo actanicamente la fuerza del peso. #n el se&undo caso, adem(s del peso setiene en cuenta las reacciones del suelo sobre sus %r&anos de traba"o y lasruedas de apoyo.


4/18

#n base a que el momento creado por el con"unto suspendido en relaci%n acualquier punto debe ser i&ual a la suma de los momentos creados enrelaci%n a este punto por el tractor y la maquina suspendida en 'l.

Ggr cos agr=(GaGs as ) cos

Ggr sen hgr=(Gh+Gs hs ) sen

)onde*

- Ggr , peso del con"unto suspendido

- Gs , peso de la maquina suspendida

- as y

hs son las coordenadas del centro de &ravedad de la

maquina suspendida

#ntonces, teniendo en cuenta queGgr=G+Gs , se obtiene*

agr=GaGs as

G+Gs

hgr=Gh+G shsG+Gs

1l determinar las reacciones normales del suelo en las ruedas delanteras ytraseras del tractor con una m(quina suspendida traba"ando, se puederepresentar las reacciones del suelo con una resultante . #l valor, ladirecci%n el punto de aplicaci%n de la resultante depende de la naturalezadel traba"o a&r!cola, las propiedades del suelo, la estructura de la m(quina,el estado de sus %r&anos de traba"o y otros factores.


5/18

umando la reacci%n y el peso de la m(quina, se obtiene la fuerza

resultanteRres inclinada a un (n&ulo respecto de la orizontal. e

descompone en la orizontalRx y la vertical

Rx tg=Gs+Ry , siendo

Ry la resultante de todas las reacciones verticales del suelo.

#l valor de la reacci%n normal del sueloYs en las ruedas de apoyo de la

maquina suspendida puede ser determinado partiendo de la condici%n deequilibrio de la m(quina en relaci%n con el centro instant(neo de rotaci%n/s.

Rresm=Yslr

Ys=Rres m

lr

#3 producto seRresm se denomina momento de profundizaci%n de la

m(quina suspendida.uando el centro /stiende al innito, siendo paralelos los tirantes superior

e inferior del apero suspendido, la ma&nitud de la reacci%nYs no est(

supeditada a la posici%n de las ruedas de apoyo y se determina con laecuaci%n*

Ys=Rx tgRx tg=Rx(tg tg)


6/18

)onde es el (n&ulo de inclinaci%n respecto a la orizontal de los

tirantes del apero suspendido.#l si&no m(s corresponde a la inclinaci%n de los tirantes del aperosuspendido acia arriba a partir de las orizontales que pasan por susarticulaciones en el tractor, y el si&no menos corresponde a su inclinaci%n

acia aba"o.

on los tirantes del apero suspendido paralelos entre s!, la car&a normal enlas ruedas de apoyo de la m(quina suspendida puede ser re&ulada variandola inclinaci%n de los tirantes al orizontal. i los tirantes est(n inclinadosacia arriba, entonces la car&a en las ruedas de apoyo es mayor que la

fuerza vertical resultanteRx tg=Gs+Ry , que actan en la m(quina. i los

tirantes est(n inclinados acia aba"o, las ruedas de apoyo reciben s%lo unaparte de las car&as verticales.#mpleando la ecuaci%n de las fuerzas que actan en relaci%n con el punto/2y la ecuaci%n de sus proyecciones en el e"e vertical, se determinan lasrelaciones normales en las ruedas delanteras y traseras*

Yd=GaRx tgas+YsLsMf

L =Ydest

Rx tg asYsLs+MfL

Yr=G (La )+Rx tg (L+as )Ys (L+Ls )+Mf

L

=Yd est+Rx tg (L+a s)Ys(L+Ls)+Mf

L

)ondeLs es la batalla de la m(quina suspendida, distancia del e"e de las

ruedas de apoyo asta el e"e de las ruedas motrices del tractor.

En tractores de orua

Tractor trabajando con remolque


7/18

1ora, para el an(lisis en el caso de los tractores con oru&a. onsiderando

inicialmente el caso m(s sencillo de movimiento uniforme del tractor en un

tramo orizontal por camino rme. on las oru&as como un contorno

cerrado que envuelve cuatro piezas* la rueda motriz , la rueda tensora 2,

los rodillos de apoyo delantero y trasero 6 y 4.

#stando dispuestas atr(s las ruedas motrices, en el contorno de oru&apueden distin&uirse cuatro ramas* la trasera motriz, la superior combada, ladelantera de &u!a, o frontal, como a veces la llaman, y la inferior de apoyo.#n la rama de apoyo de la oru&a actan las fuerzas verticales ori&inadaspor las car&as del peso, y las reacciones tan&enciales del suelo. La

resultante de las reacciones tan&encialesXr se determina, la que para el

movimiento uniforme que se analiza toma la forma si&uiente*

Xr=PrMr

rr

La resistencia a la rodadura del tractor de oru&a se compone de doscomponentes principales de las resistencias internas de la oru&a indicadasantes, y las resistencias externas, que sur&en a consecuencia de lasdeformaciones del suelo ba"o la acci%n de las car&as transmitidas por losrodillos de apoyo a las oru&as.Las resistencias externas son ori&inadas principalmente al asentarse en el

suelo las ramas frontales inclinadas de las oru&as, cuando sobre ellasruedan los rodillos delanteros de apoyo.


8/18

La resultante de las reacciones del suelo, que actan en las ramas frotantesde las oru&as al avanzar el tractor por una supercie deformable, sedenomina resistencia frontal. )ica resistencia est( inclinada ba"o cierto(n&ulo a la supercie del camino y se aplica a un punto 1 del sector delsuelo en deformaci%n. e descompone la resistencia frontal en unacomponente vertical y una orizontal.

#ntonces, la fuerzaPf , la resistencia total a la rodadura del tractor de

oru&a en marca estable por el camino orizontal se expresa*

Pf=

Mr

rr +Xd

La raz%n de la fuerza indicadaPf al peso del tractor es el coeciente de

resistencia a la rodadura. e desi&na dela misma forma que en los ve!culosde ruedas, entonces se tiene*

f=P f

G=

Mr

Gr r+

Xd

G

onsiderando el caso &eneral de movimiento rectil!neo de un tractor deoru&a con remolque sube aceleradamente una rampa, con un (n&ulo de

inclinaci%n respecto de la orizontal.


9/18

- #l peso del tractor , se descompone en una paralela al caminoGsen y una perpendicular a la supercie Gcos .

- la fuerza de inerciaPj de las masas en movimiento de avance del

tractor

- la resistencia de tracci%n en el &ancoPgan 7 la cual es trasladada al

punto convencional de en&ance y se descompone en doscomponentes

- reacciones del terreno, paralelas a la supercie de camino, fuerzas de

impulsi%n Xr y de resistencia frontal Xd

- la reacci%n 0, normal a la supercie del camino, que es la resultantede todas las normales del terreno que actan sobre los eslabones dela oru&a. La reacci%n resultante esta aplicada en el punto llamadocentro de presi%n del tractor y se desi&na con la letra +.

#n &eneral, el centro de presi%n no coincide con el centro de la lar&ura deapoyo de las oru&as. #ntonces para determinar el valor del desplazamiento

del centro de presi%nxp , se realiza la suma de momentos de las fuerzas

con respecto al punto +*

Gcos(xp+ao )(Gsen+Pf)hPganh'ganXd hdPgan sen gan(aaoxp )=0

)onde*

- a es la coordenada lon&itudinal del centro de &ravedad del tractor

respecto al e"e &eom'trico

- ao desplazamiento lon&itudinal del centro de &ravedad del tractor

con relaci%n al centro de la lar&ura del apoyo de las oru&as

- h y h'gan coordenadas verticales del centro de &ravedad del tractor y

el punto convencional de remolque respectivamente

- hd brazo de la componente de la resistencia frontal

Xd


10/18

#ntonces, se obtiene*

xp=(Gsen+Pf)h+Pgan(h

'gan+asengan)

Gcos+Pgan sen ganao

+ara el caso de terreno orizontal*

xp=Pgan(h

'gan+asengan)

G+Pgan senganao

Las maquinas suspendidas e"ercen sobre el tractor una acci%n de las fuerza

m(s comple"a y diversa que las remolcadas. u in$uencia en la posici%n del

centro de presi%n del tractor, durante su transporte estando elevadas o al

realizar traba"o, se puede determinar an(lo&amente al an(lisis en los

tractores con neum(ticos.

#n los tractores a&r!colas destinados principalmente para traba"os de car&a

de tracci%n en el &anco y con m(quinas suspendidas que se disponen en la

parte trasera del tractor, el centro de &ravedad se sita &eneralmente un

tanto acia adelante del centro de las supercies de apoyo de las oru&as, a

una distancia ao+(0.050.08 )L . 0 para el caso de tractores de oru&a de

tipo industrial ao+(0.020.05 )L

#$ER%A TAN&ENCIAL DE TRACCIN ' REACCIN DEIM($LSIN DEL CAMINO

La transmisi%n del momento de impulsi%n entre las ruedas motrices y elcamino provoca el sur&imiento de las correspondientes reaccionestan&enciales. #stas reacciones est(n orientadas en direcci%n de la marcadel ve!culo y lo impulsan acia adelante.+or ello, la resultante de las reacciones indicadas se denomina reacci%n de

impulsi%n o fuerza de impulsi%n. e desi&na por

Xr, y el brazo sobre el

cual acciona esta fuerza en relaci%n al e"e de &iro de las ruedas lo

tomaremos como el radiorr , el cual llamaremos radio de fuerza

8din(mico9.

Xr=M 'mpMfr

rr=

MmpMjrMfrrr

- Mfr , momento necesario para superar la resistenca a la rodadura

de las ruedas motrices


11/18

La raz%n

Mmp

rr se denomina fuerza tan&encial de tracci%n en marca

estable. )esi&n(ndola porPtg se remplaza en la ecuaci%n anterior*

Xr=PtgMjr+Mfr

rr

#n el caso de los ve!culos de oru&a, es necesario tener en cuenta qu'parte del momento de impulsi%n se emplea para vencer las p'rdidasinternas en las oru&as. #ntre las p'rdidas internas entran las p'rdidas defrotamiento en el en&ranado de las ruedas motrices con los eslabones de lasoru&as, en la articulaci%n de los eslabones, en los co"inetes de los rodillos deroda"e, los rodillos de &u!a y las ruedas tensoras, las p'rdidas durante elrodado de los rodillos de roda"e y los rodillos de &u!a por el plano de &u!a dela oru&a, en el batimiento de la oru&a, etc.

IMA&EN )*e desi&na este momento de resistencia, que sur&e como resultado de lo

expuesto, en las ruedas motrices de la oru&a conMr .

1dem(s, durante la marca inestable sur&en resistencias de inercia de laspiezas de la oru&a, los cuales se representan por el momento de inercia

reducido a las ruedas motricesMf . #l cual, en marca acelerada toma

valor positivo y ne&ativo, en marca retardada.:eniendo en cuenta las resistencias indicadas, la fuerza de impulsi%n de laoru&a se expresa en el caso &eneral con la ecuaci%n si&uiente*

Xr=PtgMjr+Mr+Mf

rr

#l valor m(ximo posible del momento de impulsi%n no depende nicamentedel motor y el nmero de la velocidad en la transmisi%n, sino tambi'n de laaderencia de los %r&anos de impulsi%n con el camino. La in$uencia de estefactor se condiciona por el eco de que al transmitir el momento deimpulsi%n en la supercie del camino y en el suelo sur&en tensionestan&enciales y otras, cuya ma&nitud no puede exceder los l!mitespermitidos por las propiedades mec(nicas del pavimento o por la solidezmec(nica del suelo. #n caso contrario, el ve!culo pierde su capacidad de

movimiento a causa del resbalamiento de los %r&anos de impulsi%n.Las cualidades de aderencia delos %r&anos de impulsi%n que caracterizalas facultades de desarrollar o recibir en la interacci%n con el camino lasfuerzas tan&enciales comnmente se evala con el coeciente de

aderencia (!) . #l concepto de aderencia es an(lo&o al concepto de

coeciente de rozamiento entre dos supercies duras, aunque en realidadlos procesos de interacci%n de los %r&anos motrices con el camino tienen uncar(cter m(s comple"o. #ntonces, el coeciente de aderencia se da por larelaci%n de la fuerza traccional m(xima, que puede ser obtenida en la zonade contacto, a la car&a normal.#n la rueda motriz la ma&nitud m(xima posible de la fuerza tan&encial de

tracci%nP! , se&n las condiciones se expresa*


12/18

P!=! Yr

)onde*

- Yr , es la reacci%n normal del camino en las ruedas motrices.

+ara el caso del traba"o de una oru&a, las tensiones correspondientes en el

suelo se crean por la fuerza de impulsi%nXr , cuyo valor durante la

marca estable es PtgMr

rr . +or consi&uiente, la fuerza tan&encial

m(xima posible de la oru&a se expresa*

P!=Xr m"x+Mr

r r=!Y+

Mr

rr

)onde*

- Xrm"x , fuerza m(xima de impulsi%n utilizando por completo la

aderencia de las oru&as con el camino#l valor de esta fuerza tan&encial de tracci%n se denomina fuerza tan&encialde tracci%n m(xima se&n la aderencia.

Los datos de referencia sobre los valores del coeciente de aderencia*

TI(O DE CAMINO

TRACTORESCON

NE$M+TICOS

TRACTORESCON OR$&A

! !

)e tierra seco ;.< = ;.> ;.? = .@ald!o compacto ;.A = ;.? .; = .2@ald!o sin labrar ;.< = ;.> ;.? = .

astro"era ;.< = ;.> ;.> = .;

ampo labrado ;.5 = ;.A ;.< = ;.>ampo preparado ;.4 = ;.< ;.< = ;.A


13/18

para la siembrauelo turbo

pantanoso

desa&uado

--- ;.4 = ;.

balance traccional informe

Documents