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Universidad Autnoma Chapingo
Departamento de ingenieria mecnica agrcola.
Tractores y Automoviles.
Clculo traccional del tractor Deutz Fhar
AX 4 120lPresenta: Aguilar Hernndez Guillermo
GRADO: 6 GRUPO: 1
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Chapingo Estado de Mxico, a 25 de Mayo de 2014.
INDICE
Introduccin
1. Orientaciones Metodolgicas Generales.2. Clculo traccional del
tractor.
2.1. Determinacin de la fuerza mnima en el gancho.2.2. Clculo de
la masa del tractor.
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4.4. Construccin de la escala que relacionan al momento torsor y
lasfuerzas tangenciales.
4.5. Construccin de las curvas de la caracterstica de regulacin
delmotor.
4.6. Construccin de la parte superior de la caracterstica
traccional deltractor.
4.7. Construccin de la curva del rendimiento traccional del
tractor.5. Bibliografa.6. Anexos.
1. INTRODUCCIN.
En la actualidad los tractores y automviles, constituyen la
fuente energtica
principal utilizada en la agricultura, los primeros destinados a
las tareas de traccin
y los segundos al transporte de los productos durante las
cosechas.
Durante el trabajo de estos vehculos influyen muchos aspectos,
dados por el
l i li d d l i
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energtico del tractor, para ello nos auxiliamos de las
caractersticas traccionales
de los mismos, pera para poder confeccionar las caractersticas
traccionales hay
que conocer los parmetros efectivos del motor y sus
caractersticas de velocidad.
En el caso de los automviles, su rendimiento depende
fundamentalmente de la
cantidad de carga transportada y del valor medio de su
velocidad.
Para lograr altos rendimientos de los automviles en dependencia
de las
condiciones de camino por donde este realiza su trabajo, es
necesario realizar el
clculo de traccin, el cual est encaminado a determinar algunas
de sus
cualidades fundamentales. Para este tipo de vehculos al igual
que en el tractor el
aspecto de su economa de combustible es muy importante ya que
este factor
influye en la rentabilidad de la empresa y hace ms econmico el
proceso.
Durante el clculo traccional tanto para tractores como
automviles, este se
realizar de acuerdo a los parmetros seleccionados, segn la
explotacin de
estos vehculos de acuerdo a la finalidad de los mismos, o sea
que se determinan
sus parmetros fundamentales para lograr buenas cualidades de
traccin y
economa de combustible de acuerdo al trabajo que se quiera
realizar y a las
condiciones de explotacin.
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de permite un patinaje de las ruedas motrices de un 15-18% para
los tractores de
esteras un 3-5%. El rendimiento traccional para los tractores de
ruedas de formula
traccional 4x2 debe ser de 60-64%, para los tractores de ruedas
de formula
traccional 4x4 de 65-68% y para los de esteras no menos de
70-74%.
Para efectuar el calcul se seguir el siguiente orden:
2.1. El rango o gama de traccin de un tractor.
O sea, la relacin entre la fuerza nominal de traccin en el
gancho y la fuerza
mnima de traccin en el gancho mnimo, con lo cual l puede
trabajar y es
racional su utilizacin. El valor de la gama traccional se
calcula por la frmula:
Dnde:
Fuerza de traccin minima en el gancho para el cual debe der
calculado.
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Se recomienda utilizar Para los tractores que no estn
estrechamente relacionados con las clases traccionales se deben
escoger el valor
de la gama traccional .
Clases traccionales:
( )
La fuerza terica traccional mnima en el gancho del tractor de
acuerdo a las
condiciones normales de trabajo se calcula:
Si se conoce los lmites de las fuerzas traccionales en el gancho
con los que el
tractor debe trabajar, entonces se puede seleccionar los
correspondientes
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: Masa explotativa mxima que es igual a la mas el contrapeso
o
sobrepeso de uno y otro tipo, el cual es utilizado para aumentar
el peso de
adherencia (frecuentemente en los tractores 4x2), Kg.
La masa constructiva del tractor se recomienda disminuir al
mximo, de forma tal
que sea razonable desde el punto de vista tcnico y econmico. La
masa
constructiva puede ser calculada preferiblemente durante la
proyeccin real.
Para el desarrollo de esta tarea se debe seleccionar orientndose
en los datos de
los tractores modernos de la clase del prototipo (Vase Anexo
Tabla No. 2).
Con suficiente precisin se puede aceptar que la masa explotativa
mnima del
tractor es:
La masa explotativa mxima se selecciona de tal forma que durante
el trabajo en
condiciones dadas y con una carga nominal en el gancho, el peso
de adherencia
del tractor, es suficiente para garantizar un patinaje
permisible de las ruedas
motrices (esteras).
El clculo de la masa explotativa mxima del tractor se efecta por
las formulas
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Dnde:
: Valor permisible del coeficiente de utilizacin del peso
deadherencia del tractor;
: Coeficiente de carga de las ruedas motrices;
: Coeficiente de resistencia a la rodadura. En los tractores de
esteras seconsidera la prdida en la rodadura debido a la deformacin
del suelo por
las esteras y se acepta escoger aproximadamente la mitad del
coeficiente
total de resistencia a la rodadura.
: Aceleracin de la fuerza de gravedad
Para los tractores de ruedas en dependencia de lasconstrucciones
y dimensiones de los neumticos de las ruedas motrices; para los
t t d t d d i d l ti t i
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En los tractores con dos ejes motrices la masa explotativa mxima
exigida es
mayor que
. Frecuentemente.
Se logra aumentar la masa explotativa utilizando los sobrepesos
con una masa.
Estos sobrepesos utilizan para aumentar el peso de adherencia
del tractor.
Con los pesos constructivos que poseen los tractores de esteras
actuales el valor
exigido por lo general es menor que el valor real minimo del
peso explotativo
del tractor prototipo. En tales casos, se recomienda continuar
el calculo
partiendo del valor real (en el clculo traccional no se
considera al utilizacin de
contrapesos o sobrepesos con otro objetivo que no sea el de
aumentar el peso de
adherencia).
2.3. Velocidad nominal de movimiento
La eleccin de la velocidad terica comienza con la determinacin
de la gama de
las velocidades nominales principales, o sea, la relacin en la
velocidad superior
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El clculo preliminar de las velocidades principales, se efecta
bajo el principio de
la progresin geomtrica, que tiene como multiplicador o razn de
la serie
geomtrica.
Dnde:
: Cantidad de cambio de velocidades principales, se seala en los
datos de
la tarea y frecuentemente .
En los datos se refleja el valor numrico de la primera velocidad
principal ; las
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De la misma forma procederemos con las restantes
velocidades.
Durante el clculo traccional se obtiene el valor nominal de a
velocidad superior de
transporte de los datos. En caso de que existan 2 velocidades se
calcula la
velocidad de transporte intermedia Vn que se determina como el
valor medio
geomtrico entre la velocidad superior principal y la superior de
transporte; o sea,
entre los limites.
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3. CARACTERSTICA TERICA DE REGULACIN DEL MOTOR DIESELDEL
TRACTOR.
En la caracterstica de regulacin se representan las variaciones
de los principales
parmetros del motor: potencia efectiva, momento torsor,
frecuencia de rotacin
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combustible en dependencia de los regmenes de carga y velocidad
de trabajo.
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velocidad de movimiento, la potencia en el gancho, el consumo
especfico de
combustible y el rendimiento traccional.
Para el desarrollo de esta tarea, el clculo traccional slo se
efectuar para las
velocidades principales del tractor.
4.1. Clculos bsicos.
Eleccin del peso del tractor
El peso del tractor de esteras se escoge del clculo
traccional.
El peso del tractor de ruedas durante la construccin de
caracterstica
traccional se escoge igual al peso medio explotativo, o sea,
Determinacin de las medidas de las ruedas motrices.
El radio terico de las ruedas motrices del tractor de estera se
determina porla frmula:
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Altura del perfil es de 65% de la anchura es decir 0.42 mEl
dimetro interior de la llanta es de 42 in es decir 1.06 m
El radio terico de las ruedas motrices se determina por la
frmula:
4.2. Determinacin de la relacin de transmisin de la transmisin
del tractory el clculo de la velocidad terica de movimiento.
Se debe seleccionar para el tractor que se calcula la trasmisin
que se emplear
de acuerdo a los tractores prototipos. (Vase anexo-esquema
cinemtico de la
transmisin de tractores).
La relacin de trasmisin constante correspondiente a la
transmisin central y
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Se determina la relacin de trasmisin de la caja de velocidad,
necesaria para
obtener en velocidad tericas principales del tractor,
seleccionados del clculo
traccional.
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Se representa el esquema de la caja de velocidades indicando los
piones que se
encuentran acoplados para cada cambio de velocidad calculada
seleccionando
para ellos el nmero de dientes en correspondencia con la relacin
de transmisin.
Debido a la necesidad de redondear el valor de la cantidad de
dientes puede que
la relacin de transmisin real se diferencie de la terica, por
tanto tambin ser
diferente la relacin de transmisin general y la velocidad terica
de movimiento.
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Relacin detrasmisin
para 0.723 0.605 0.507 0.425 0.356
Velocidadterica deltractor
0.8 0.913 1.043 1.191 1.36
4.3. Construccin de la parte inferior auxiliar de la
caracterstica traccional.En esta parte (vase figura 4.1) se
construye la caracterstica de regulacin del
motor, necesaria para la construccin de la caracterstica
traccional.
La caracterstica de regulacin se construye en funcin del momento
torsor que
desarrolla el motor en funcin de las fuerzas tangenciales de
traccin que
desarrolla el tractor. Estos dos argumentos se sitan en el eje
de las abscisas de
la caracterstica y estn interrelacionaos por una escala de
transicin. Los datos
necesarios para construir la caracterstica de regulacin se
extraen de la
caracterstica en funcin de la frecuencia de rotacin ya
construida.
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la transmisin para cada cambio de velocidad es constante,
independientemente
del grado de carga del tractor. El valor se puede calcular por
la formula (2.11).
Para los tractores de ruedas que poseen frmula traccional 4x4,
teniendo presente
que la construccin de la transmisin es ms compleja se escoger el
rendimiento
aumentando en 2 %.
Desde el origen de coordenadas (vase la figura 4.1) de la parte
inferior de la
caracterstica traccional se sitan a la derecha sobre el eje de
las abscisas en laescala correspondiente el valor de las fuerzas
tangenciales de traccin . El eje
de ordenadas de la parte inferior de la caracterstica se traza
hacia abajo desde el
punto . Debajo del eje de las abscisas se sitan las escalas de
transmisin de
los momentos torsores del motor individual para cada cambio de
velocidad (las
velocidades se simbolizan con nmeros romanos). Estas abscisas se
construyen
de la forma siguiente:
Se determinan las fuerzas tangenciales de traccin
correspondientes a los
momentos nominales y mximos, y para diferentes cambios de
velocidades ( ). Para esto multiplicamos los momentos y por
el
correspondiente valor del coeficiente de correccin .El par de
valores calculados para cada cambio de velocidad se sita en el
eje
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4.5. Construccin de las curvas de la caracterstica de regulacin
del motor
Estas curvas se construyen para cada cambio de velocidad de
acuerdo a su factorde escala. Por eso cada parmetro se representa
por un nmero de curvas igual
a la cantidad de cambios de velocidades. Siempre se deben
construir tres grupos
de curvas que representan como varan la frecuencia de rotacin
del motor , la
potencia efectiva y el consumo horario de combustible en funcin
de la
fuerza tangencial de traccin para cada cambio de velocidad.
El origen del grupo de curvas se encuentra en : el vrtice de la
curva se
encuentra en la horizontal que corresponde (segn el factor de
escala escogido) a
la potencia efectiva nominal del motor. El centro del grupo de
curvas se encuentra
en el eje de las ordenadas en el punto correspondiente a la
frecuencia de rotacin
mxima en vaco ( ).
Las curvas del consumo horario de combustible tienen su origen
en el eje de
las ordenadas en el punto que corresponde al consumo horario
para el rgimen de
mximo en vaco . El vrtice de la curva corresponde al mximo
consumo
horario (en su factor de escala correspondiente).
Los segmentos de las curvas en el ramal de regulacin tienen
forma lineal. Todas
las curvas deben terminar en el rgimen de mximo momento torsor
.
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sobre el eje de las abscisas los valores , que es la fuerza
detraccin en el gancho del tractor.
El eje de ordenadas se sita a partir del origen o hacia arriba.
En la parte superior
debe representarse las curvas de velocidad, potencia en el
gancho, patinaje y
consumo especifico de combustible.
4.7. Construccin de la curva de patinaje de las ruedas
motrices.
Se aconseja calcular el valor del patinaje de las ruedas
motrices utilizando las
figuras 4.4 y 4.5 segn corresponda. En estos grficos se
representan el valor de
patinaje en % en funcin de la relacin , donde: peso de
adherencia del tractor, N.
Para los tractores de esteras y los de ruedas con todas las
ruedas motrices
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De acuerdo a los datos obtenidos se construye la curva .
La curva de patinaje se puede construir tambin por el mtodo del
profesor B. IA.Cuinsburg. Se conoce que el patinaje aumenta en la
medida que aumenta la
fuerza de traccin en el gancho y disminuye con el aumento del
peso de
adherencia . Las propiedades del suelo tambin influyen sobre el
valor del
patinaje. Es decir, el patinaje del tractor depende de la
relacin . . ,
donde es el coeficiente de adherencia de los impulsadores con el
suelo. Esta
relacin se representa por y se denomina fuerza relativa de
traccin.
Segn los experimentos realizados le dependencia que existe entre
y se
representa en la tabla 4.3.
0.4 0.6 0.65 0.7 0.8 0.9 1.0
Patinaje
para los
tractores.
Ruedas 0.084 0.136 0.152 0.18 0.27 0.46 -
Esteras. 0.013 0.028 0.036 0.05 0.105 0.24 0.57
Seleccionado diferente valores , por la formula (4.6) se
determina el peso de
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Si se tiene la caracterstica traccional del tractor prototipo
para el suelo dado,
entonces el coeficiente no se escoge, sino que se determina por
esta
caracterstica. Para esto, de acuerdo al valor se halla por el
grafico y que
corresponde a un determinado valor de p. de esta forma el
coeficiente se
determina.
hgan 0.4 Gmin 200 Gsp 100 L 4 Pf 0.12
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4.8. Construccin de las restantes curvas de la caracterstica
traccional
A deferencia de la curva de patinaje, todas las dems curvas de
la caracterstica
traccional se construyen para cada cambio de velocidad del
tractor
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Potencia traccional en el gancho.
NganPgan
2 V
103
0
0
1
2
3
76.2
75.782
71.511
71.343
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Los valores necesarios para estas frmulas se determinan de la
forma siguiente:
Se escogen varios puntos del eje de las abscisas que representen
diferentes
valores de la fuerza en el gancho se trazan a travs de ellas una
verticalhasta la intercepcin con la curva de patinaje (en la parte
superior de la
caracterstica) y con las curvas de frecuencia de rotacin del
motor y el consumo
horario de combustible para cada cambio de velocidad dada (en la
parte inferior de
la caracterstica)
Las ordenadas de los puntos interceptados definen los valores de
, y .
Se debe calcular los valores de , y para cada valor de y
para
cada cambio de velocidad. Los atos obtenidos se reflejan en la
tabla y por ella se
Cantidad de cambiosCam
1
2
3
4
5
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Todas las curvas deben terminar en los puntos que corresponden
al rgimen de
mximo momento torsor y en correspondencia al factor de escala En
la zona
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Para verificar si la construccin de la caracterstica traccional
es correcta se debe
comprobar los valores obtenidos del rendimiento traccional por
la frmula:
Los resultados del clculo de la caracterstica traccional terica
se sitan en la
tabla 4.4
Cambiode
velocidad
Fuerzaen el
ganchoPgan,
N
Velocidad demovimiento m/s
Potencia Consumo decombustible
Rendimientotraccional,
Patinaje %
VT V Ne Ngan GhKg/h
Ggeng/KW.h
Por laformula(4.12)
Por laformula(4.13)
1 20000 0.22 0.22 66.4 76.2 14.94 141.732 8533.53247 0.0942
25000 0.251 0.251 66.4 75.782 14.94 142.515 12659.2801 0.0963 30000
0.287 0.287 66.4 71.511 14.94 151.026 17105.9462 0.1444 31000 0.328
0.328 66.4 71.343 14.94 151.38 21052.779 0.1435 35000 0.374 0.374
66.4 71.176 14.94 151.736 28307.3378 0.154
Las curvas de consumo especifico se terminan a la izquierda
aproximadamente en los puntos correspondientes a mximo para
cada
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Cuando no se cumpla esta condicin, entonces se debe construir
una curva derendimiento traccional para cada cambio de
velocidad.
Para el desarrollo de este trabajo es suficiente construir la
curva de rendimiento
traccional para un solo cambio de velocidad.
El rendimiento traccional del tractor se calcula por la formula
siguiente:
Dnde:
Potencia traccional en el gancho del tractor. Potencia efectiva
desarrollada por el motor.
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6. ANEXOS
