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Universidad Autnoma Chapingo

Ingeniera Mecnica Agrcola

Tractores y automviles

ngulo de volcadura y ubicacin del centro de

gravedad

Alumno:

Suarez Gaona Eric Rafael

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Profesor:

Jos Manuel Vargas

Lpez Casarrubias Hermes ngel

25 de Abril de 2014

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Introduccin

El centro de gravedad es un punto terico, es imaginario ya que no est marcado en lugar

alguno de la carrocera y es variable, es decir, su posicin se modifica en funcin de los

diversos pesos que se introducen en el vehculo y en el que se aplican tericamente todas

las fuerzas que actan en el vehculo.

La estabilidad del tractor depende de la posicin de su centro de gravedad. Esta estabilidad

es mayor cuando la distancia del centro de gravedad al suelo es menor y, cuanto mayor sea

la distancia entre las ruedas de un mismo eje. El vuelco se origina por un desplazamiento de

la proyeccin del centro de gravedad que provoca la prdida de estabilidad y como

consecuencia, el vuelco, es por tal motivo que se realiza el estudio del centro de cada

modelo de tractor antes de que este salga a mercado.

Con el centro de gravedad, podemos calcular ngulo de volcadura y as poder especificar al

operador cuanto el tractor puede inclinarse segn sea el ngulo calculado para no padecer

algn accidente posible. Teniendo estos parmetros del tractor, podremos reducir los

factores de riesgo para el vuelco del tractor y tomar las medidas necesarias.

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Objetivos

Determinar el centro de gravedad de un tractor agrcola

Determinar el ngulo de volcadura en un tractor agrcola

Conocer el mtodo y las herramientas necesarias para determinar el centro de gravedad

y el ngulo de volcadura en tractores agrcolas.

Materiales y medios

Tractor agrcola New Holland modelo 3310 Bloques para representar el peso del operador. Dos bsculas de capacidad de 20 toneladas. Flexmetro Trusquin Montacargas Regla Pluma Niveles Banquillas para el tractor Plomo Estadal

Procedimiento y Desarrollo de la prctica.

Procedimiento realizado en la prctica

Explicacin acerca de la prctica.

Datos generales sobre la prctica: 1. precauciones de seguridad, 2. Materiales a

utilizar, 3. Tips para no repetir pasos de la prctica.

Mencin de los datos a obtener para usarlos en los clculos correspondientes.

Explicacin para el llenado del formato de prctica para poder determinar los

parmetros deseados.

Obtencin de los datos necesarios: masa del tractor, dimensiones (r1, r2, dh, r1,

r2dh, etc.).

Con los datos obtenidos y los calculados procedemos a calcular el centro de

gravedad y el ngulo de volcadura, utilizando las formulas correspondientes dadas en

el formato de prctica.

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Procedimiento de medicin de los parmetros

El grupo se divide en cuatro equipos, y cada equipo se encarga de medir los parmetros de una

rueda del tractor. El tractor tiene que estar en una superficie plana y uniforme se toman las

medidas necesarias.

Medicin de los parmetros necesarios en la ruedas

1. Obtener r1, con ayuda del Trusquin y el centro del rin hay una marca del centro de la

rueda, con esa marca procedemos a colocar el Trusquin y poner la punta del aparato

exactamente donde se encuentra el centro de la rueda.

Posteriormente con ayuda de un estadal medimos desde el suelo hasta la punta del

Trusquin, y obtenemos r1 derecha. Repetir procedimiento en la otra rueda y obtener r1

izquierda.

2. Mediar dr, ponemos encima de la rueda un nivel en forma horizontal para mayor

exactitud y usando el estadal, lo colocamos en forma vertical, de manera que queden los

dos perpendicularmente y hacemos la lectura sobre el estadal para as obtener dr.

3. Usando el plomo, se alinea el hilo con el centro de la llanta sobre la costura que trae de

fbrica, pegando una cinta por debajo del plomo, lo dejamos caer y as podremos tener

nuestras marcas para posteriormente medir con el flexmetro y obtener dh, que bien

podra ser el dimetro de la rueda en general, con estos pasos podremos tener mayor

precisin.

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4. Con la frmula de a continuacin se determina r2 :

5. Para la obtencin de L, con una cinta-gis se marc una x con ayuda de los puntos

obtenidos sobre las cintas dejados por el plomo, y tomamos el centro de la x como el

punto extremo del segmento L, por lgica este paso se realiza para las ruedas delanteras

y traseras, y as obtener L.

Nota.

El paso 1 se aplica a las dos ruedas motrices, mientras que los pasos 2,3 y 4 se aplican para

las ruedas directrices.

El paso 5 no es necesario realizarlo, ya que con una relacin se calcula.

Los resultados obtenidos son mostrados en la tabla de datos.

Dimensiones del tractor, levantado sobre su eje delantero por un par de

bancos.

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Con las ruedas frontales del tractor sobre bancos metlicos, se toman las mismas dimensiones

y usando el mismo mtodo.

Todos los pasos para la obtencin de los datos necesarios para los clculos fueron

exactamente los mismos que cuando el trctor estuvo sobre sus dos ejes en el suelo.

1. Repeticin de la medicin pero con tractor inclinado.

2. Repeticin de la medicin pero con tractor sobre los bancos.

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3. Repeticin de la medicin pero con tractor sobre los bancos.

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4. Para el clculo de r2, se utiliza la misma frmula.

5. Para L utilizamos la siguiente formula.

En esta imagen se muestra como tienen que quedar marcados los datos, como se tiene que

hacer las mediciones y como se mostr al trmino de la practica

Finalizando de tomar las medidas y de llenar el la tabla de datos y clculos, se procede a

obtener la masa del tractor, y aprovechando de que esta sobre los bancos, en ese instante se

tomaron las lecturas y as se optimizo el tiempo, al trmino de la pesada, se descont la masa

de los bancos.

Masa de los bancos = 110 kg.

W2=1070 110= 960 kg. Es la masa de la parte frontal del tractor.

W1= 2100 kg. Es la masa de la parte trasera del tractor.

Al trmino de ese pesaje, se hizo otro para el clculo de w1 y w2. Para esto como en el

laboratorio se cuenta con dos bsculas de capacidad de 20 toneladas cada una, el tractor se

puso sobre la dos, cada eje en una y se tomaron las lecturas de las bsculas.

W1 = 2055 kg.

W2 = 1005 kg.

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Para la lectura de la masa de la parte derecha del tractor, a este lo colocaron por su parte

derecha y a la mitad y se tom la lectura de la

bscula.

Wr = 1515 kg.

Por ltimo se mide la trocha delantera y trasera.

Posteriormente se procede a la realizacin de los

clculos y obtencin de la localizacin de centro de

gravedad y ngulo de volcadura para el modelo del

tractor utilizado para la realizacin de la prctica

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Frmulas utilizadas.

Posicin de centro de gravedad ( )

(1)

(2)

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5) (2.6)

(2.7)

(2.8)

(3)

Angulo de volcadura

(4)

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Revisin bibliogrfica

Importacin del centro de gravedad.

Es el punto donde se aplica la fuerza de gravedad. Esto quiere decir que la gravedad de la

tierra afecta a nuestro automvil como si estuviera estirndolo hacia abajo desde el centro demasas.

El punto de aplicacin de una fuerza es importante, ya que nos dice hacia qu direccin

estamos provocando un giro. Supone por un segundo que levantamos un poco el lateral de

nuestro coche, tal y como vemos en la siguiente imagen.

Las ruedas del otro lado quedan como punto de apoyo. A causa del rozamiento, este punto

de apoyo ser ms o menos fijo, por lo que el coche tender a girar en torno a l. En este

primer ejemplo, como el coche est poco inclinado, el centro de gravedad (el punto amarillo)

an queda a la derecha del punto de apoyo. Por lo tanto, el peso tender a hacer girar elcoche en el sentido de las agujas del reloj, tal y como indica la flecha naranja. Es decir, el

coche volver a estar sobre sus cuatro ruedas. No hay vuelco.

Veamos qu pasa si inclinamos el coche mucho ms.

En este caso, el centro de gravedad queda a la izquierda del punto de apoyo. Es decir, ahora el

peso har que el coche tienda a girar hacia la izquierda. Hay vuelco.

Por supuesto, queda justo el caso intermedio, que el centro de gravedad quede por encima

justo del punto de apoyo. En este caso, el coche permanecer a dos ruedas. Es algo muy difcil

de hacer, ya que el equilibrio es muy inestable. Slo est al alcance de grandes especialistas,

que tienen que ir corrigiendo la trayectoria continuamente para evitar que el coche caiga a

alguno de los dos lados.

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Otra consecuencia de todo esto es que, cuanto ms bajo se encuentre el centro de gravedad,

ms tendr que girar para que llegue a volcar. Lo podemos entender fcilmente mirando el

siguiente diagrama.

Para un mismo ngulo de inclinacin, vemos como los tres puntos superiores ya han

sobrepasado el punto de apoyo. Si el centro de gravedad estuviera ah, este objeto volcara. Es

decir, cuanto ms alto est el centro de gravedad, ms fcil ser que el vehculo vuelque.

Este es el motivo por el que es mucho ms fcil que vuelque un camin. Sin ser mucho ms

anchos que los turismos, son mucho ms altos, lo cual hace que su centro de gravedad est

ms arriba. Igualmente, un todo terreno tambin volcar mucho ms fcilmente que un turismo.

Causas de vuelco en los tractores.

Configuracin irregular del terreno

La configuracin irregular y abrupta del terreno donde el tractor desarrolla normalmente su

trabajo, as como caminos y accesos a las parcelas en condiciones deficientes, son siempre

causas origen de riesgo. Las piedras, zanjas, desniveles, etc., pueden ocasionar un

desequilibrio en el tractor y provocar un vuelco.

Falta de preparacin adecuada de los conductores

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En muchos casos, falta de preparacin adecuada de los operarios que manipulan con el tractor

que los hace desconocedores de las limitaciones propias del tractor y de los graves riesgos que

implican determinadas maniobras u operaciones, especialmente en terrenos difciles o con

pendientes, realizando acciones inseguras o incorrectas que posteriormente se materializan en

accidentes.Fallos tcnicos

La falta de mantenimiento del tractor implica el que en muchos casos sea un fallo tcnico en el

sistema de frenos, direccin, embrague, etc., lo que determina el accidente de vuelco.

Actos inseguros o maniobras incorrectas

Son consecuencia de la falta de formacin y preparacin adecuada de los conductores,

agravada en algunos casos por imprudencia profesional.

Entre otros.

Medidas Preventivas Generales para el vuelco de los tractores

Acciones sobre la estabilidad del tractor. Acciones sobre el terreno.

Formacin y adiestramiento del tractorista. Mantenimiento y conservacin del tractor.

Medidas de proteccin

Teniendo en cuenta que el fallo humano puede estar presente y que por muy adiestrado que

sea el tractorista nunca podr eliminar el riesgo de vuelco de forma absoluta, es por lo que se

debe incidir sobre el tractor, dotndolo de equipos de proteccin que si bien no evitan el vuelco

si eviten o disminuyan las lesiones al impedir que el tractorista quede atrapado por el tractor en

caso de vuelco.

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En la actualidad se dispone de diversos tipos de estructuras de proteccin del puesto de

conductor para casos de vuelcos, como son los prticos, los bastidores y las cabinas de

seguridad. Todas ellas deben estar construidas de tal forma que sean capaces de resistir el

impacto de vuelco sin sufrir deformaciones de consideracin.

Para garantizar la eficacia de dichos equipos de proteccin es necesario su previahomologacin para cada modelo de tractor, lo cual se realiza oficialmente en Centros

dependientes del Ministerio de Agricultura. Una cabina, un bastidor o un prtico homologado

para un determinado modelo de tractor tienen la garanta de que, en caso de accidente, su

estructura va a soportar el impacto del vuelco.

Actualmente ya existen en el mercado estructuras de seguridad homologadas para la mayora

de los nuevos modelos de tractores matriculados y para un 30% del parque existente en el

momento actual.

Prticos o marcos de seguridad.

Bastidores de seguridad.

Cabinas de seguridad.

Cinturones de seguridad.

Bibliografa