LAS CADENAS METÁLICAS EN LOS TRACTORES
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Apoyo de la cadena en el suelo Para evitar el desgaste de las cadenas y mantener una elevada eficiencia se recomienda que el deslizamiento nunca supere el 10%, incluso en los suelos blan- dos. lante del centro de las cadenas, se busca que los apoyos estén próximos entre sí. La flexibilidad de la cadena, unida a la separación entre los rodillos de apoyo, sus dimensio- nes y grado de elasticidad del apoyo entre el rodillo y el basti- dor, modifica la uniformidad en la Interesa que la cadena reciba una carga vertical uniformemen- te distribuida que permita el aga- rre sobre toda la superficie de apoyo de manera eficiente a me- dida que aumenta el esfuerzo de tracción. Para ello, además de colocar el centro de gravedad de los tractores ligeramente por de- 40 Julio 2006 agrotécnica sobre el pape l LAS CADENAS METÁLICAS EN LOS TRACTORES Para completar el análisis de los sistemas de propulsión por cadena que se utilizan en los tractores agrícolas, analizamos los parámetros que permiten su dimensionamiento, así como los efectos que se producen en la cadena cuando el tractor aborda un giro. CONDICIONES DE UTILIZACIÓN Y SU COMPORTAMIENTO EN EL GIRO
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Apoyo de la cadena enel suelo
Para evitar el desgaste de lascadenas y mantener una elevadaeficiencia se recomienda que eldeslizamiento nunca supere el10%, incluso en los suelos blan-dos.
lante del centro de las cadenas,se busca que los apoyos esténpróximos entre sí.
La flexibilidad de la cadena,unida a la separación entre losrodillos de apoyo, sus dimensio-nes y grado de elasticidad delapoyo entre el rodillo y el basti-dor, modifica la uniformidad en la
Interesa que la cadena recibauna carga vertical uniformemen-te distribuida que permita el aga-rre sobre toda la superficie deapoyo de manera eficiente a me-dida que aumenta el esfuerzo detracción. Para ello, además decolocar el centro de gravedad delos tractores ligeramente por de-
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LAS CADENAS METÁLICASEN LOS TRACTORES
Para completar el análisis de los sistemas de propulsión por cadena que se utilizan en lostractores agrícolas, analizamos los parámetros que permiten su dimensionamiento,
así como los efectos que se producen en la cadena cuando el tractor aborda un giro.
CONDICIONES DE UTILIZACIÓN Y SU COMPORTAMIENTO EN EL GIRO
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Dinámica del giro convehículos de cadenas
En el cambio de dirección dela cadena, aumentan considera-blemente las resistencias queopone el suelo a su movimiento.Este incremento hace que tam-bién lo haga la resistencia a la ro-dadura del tractor, con la corres-pondiente pérdida de potenciaadicional.
Cinemática del giroEn el momento del giro, las
ruedas motrices de las cadenasgiran a distinta velocidad, de ma-nera que la velocidad lineal de lacadena correspondiente se mo-difica.
El movimiento en curva deltractor con dos cadenas se pue-
60% (suelo blando), aunque laresistencia a la rodadura es ma-yor para la cadena.
La duración de la cadena encondiciones normales de uso(suelos no excesivamente abra-sivos) puede ser de 1.5 a 2.0 ve-ces la del neumático equivalen-te.
Como ventaja adicional deeste tipo de propulsor se en-cuentran la de bajar el centrode gravedad del vehículo que lamonta, lo que hace que mejoresu estabilidad lateral y mayoresposibilidades para poder supe-rar grandes obstáculos. En ge-neral, se adaptan mejor a ope-raciones agrícolas que se reali-zan a baja velocidad y quedemandan mayores esfuerzosde tracción.
que se distribuyen las presionessobre el suelo a lo largo del apo-yo.
Experimentalmente, se hadeterminado que hay una con-centración de presiones debajode los rodillos de apoyo; en el ca-so de que la distancia entre losrodillos de apoyo se aproxime ala longitud de los eslabones de lacadena se conseguiría un apoyomás uniforme (Figura 1). Se con-sidera suficiente que la distanciaentre rodillos de apoyo esté en-tre 1.5 y 1.7 veces la longitud deleslabón de la cadena, aunqueesta distribución uniforme sólopuede considerarse como apro-ximada.
El dimensionamiento de lacadena para los tractores agríco-las puede hacerse de maneraaproximada utilizando la expre-sión:
p = 100 + N
siendo:p = paso del eslabón de la cade-
na (mm).N = potencia del motor (kW).
La anchura de la teja debeser de 2.0 – 2.5 veces el pasodel eslabón, pudiendo llegar a 3veces cuando se tiene que traba-jar sobre suelos muy blandos(turba).
Para zonas de montaña serecomienda la cadena de teja es-trecha, ya que realiza mejor elapoyo sobre superficies inclina-das e irregulares. En los demáscasos puede utilizarse la teja deanchura normal, o más ancha siasí lo exige la capacidad portantedel suelo.
Las presiones medias sobreel suelo para una cadena de usoagrícola se encuentran por deba-jo de 0.5 bar, frente a los 0.8 barde las ruedas neumáticas de lostractores. El comportamiento dela cadena en comparación con larueda, para el caso de los tracto-res agrícolas, permite un aumen-to de la capacidad de tracciónentre un 30% (suelo duro) y un
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FIGURA 1.– VARIACIÓN DE LA PRESIÓN SOBRE EL SUELO EN FUNCIÓN DELAS CARACTERÍSTICAS DE LA CADENA
Fuente: Chudakow, mod.
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de considerar como la suma dedos movimientos: el de avancecon el que se venía desplazandoantes de iniciar el giro, y una ro-tación alrededor del centro ins-tantáneo de giro (Figura 2). Estoes equivalente a una rotación al-rededor de un punto situado auna distancias igual al radio degiro, con velocidad de rotaciónde:
ωG = v × RG
siendo:v = velocidad de
desplazamiento en la líneamedia.
RG = radio de giro.
En consecuencia, las veloci-dades en los centros instantáne-os de giro de cada cadena (OA yOB) serán
v’ = ωG × (RG + 0.5 × B);v” = ωG × (RG – 0.5 × B)
siendo: B = anchura de vía del tractor.
El radio de giro del vehículoRG será:
RG = 0.5 × B × (v’ + v”) / (v’ – v”)
Las velocidades en cada unade las cadenas serían proporcio-nales a las frecuencias de rota-ción de las ruedas motrices co-
El sistema de dirección porembragues y frenos en cada unode los semiejes es el más fre-cuentemente utilizado en lostractores agrícolas con cadenametálica.
En este análisis de la cine-mática del giro no se ha tenidoen cuenta que se produce pati-namiento en ambas cadenas. Lacadena adelantada siempre pati-na, y la retrasada, o bien patina siparticipa en la propulsión, o bienresulta arrastrada si está frenaday sobre ella actúan las reaccio-nes del suelo.
Esto tiene como consecuen-cia la modificación del radio degiro del tractor RG, que se hacemayor a medida que se intentareducir el radio de giro y es me-nor la adherencia de las cadenasen el suelo. Los valores experi-mentales obtenidos indican queel radio de giro real suele ser de1.4 y 1.8 veces mayor que el ra-dio teórico calculado por diferen-cia de velocidades de rotaciónde las ruedas motrices de cadacadena, variando en función delas condiciones del suelo y delesfuerzo de tracción.
Momento de resistencia al giroCuando la cadena tiende a
girar alrededor de su centro ins-tantáneo de rotación, el suelo seopone a este giro con una fuerzaproporcional a la carga sobre la
rrespondientes, si se consideraque no se produce patinamiento.
Para conseguir velocidadesdiferentes en las cadenas se uti-lizan distintos mecanismos:
• Diferenciales, que aseguranque la velocidad media deavance del tractor en la curvaes igual a la que tiene antes deiniciar el viraje. O sea: v = 0.5 ×(v’+ v”)
• Mecanismos con embraguesen ambos semiejes, en loscuales el semieje adelantadoconserva la velocidad inicial. Osea, v = v’
• Mecanismos combinados, queproducen una reducción de la velocidad de ambas cade-nas.
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FIGURA 2.– CINEMÁTICA DEL GIRO DEL TRACTOR DE CADENAS
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curva descrita mayor es estecoeficiente.
En la Figura 3 se presentanlas curvas experimentales obte-nidas con el tractor ruso DT-54,para distintos tipos de suelo, enfunción del la relación entre el ra-dio de giro teórico y la anchurade vía del tractor. Se observaque, en cualquier caso, se produ-ce una considerable reduccióndel coeficiente de resistencia algiro a medida que aumenta el ra-dio de giro. Asimismo, cuantomás blando está el suelo más rá-pidamente se reduce el valor deeste coeficiente.
Resistencia a la rodaduradurante el giro
En el giro del tractor de cade-nas, se produce un aumento dela resistencia a la rodadura conrespecto a la que existe cuandose desplaza en línea recta. Esteaumento de la resistencia a la ro-dadura es consecuencia:• Del incremento de los roza-
mientos secos en el tren de ro-dadura por la mayor presión so-bre guías y rebordes de la ca-dena.
• De la tierra que entra en el trende rodadura, especialmente ensuelos blandos, dificultando elmovimiento de los rodillos
cadena y a la longitud de la mis-ma.
La cadena tiende a hundirseen el suelo, por lo que se puededefinir un coeficiente específicode resistencia al giro (µG) quetenga en cuenta las reaccionesdel suelo sobre la cadena. Consi-derando que este coeficiente es-pecífico se mantiene a lo largode toda la cadena, se llega a es-tablecer que el momento de re-sistencia al giro del tractor sería:
MG = µG × P × L / 4
siendo:µG= coeficiente específico de
resistencia al giro.P = masa del tractor.L = longitud del apoyo de la
cadena en el suelo.
Así, el momento de resisten-cia al giro es más elevado cuantomayor es la longitud de apoyo delas cadenas, la masa del tractor yel coeficiente específico de re-sistencia al giro.
Este coeficiente depende delas propiedades mecánicas delsuelo, de la estructura del con-junto de la cadena y de la profun-didad a la que estas se hundenen el suelo. También influyen lascondiciones de giro, especial-mente el radio, de manera quecuanto menor es el radio de la
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FIGURA 3.– RESISTENCIA DEL SUELO AL GIRO DE LAS CADENAS
Fuente: Chudakow.
� ES RECOMENDABLE
QUE EL DESLIZAMIENTO
NUNCA SUPERE EL 10%,
INCLUSO EN SUELOS
BLANDOS �
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• Del aumento de la profundidadde la huella, especialmente envirajes cerrados sobre suelosmás blandos
Según Chudakov, el coefi-ciente de resistencia a la rodadu-ra durante el giro se puede cal-cular utilizando la fórmula experi-mental:
kG = k × {1 + 15 / [15 + (RC / B)]}
siendo:kG = coeficiente de resistencia a
la rodadura durante el giro.k = coeficiente de resistencia a
la rodadura en recta.RC = radio de giro.B = anchura de vía del tractor.
Este aumento de la resisten-cia a la rodadura, que se suma al
fuertes y en pendiente que fre-cuentemente aparecen en mu-chas zonas del los países ribere-ños del Mediterráneo, aunque lageneralización de la doble trac-ción, unida a nuevas generacio-nes de neumáticos de baja pre-sión le han quitado protagonis-mo.
La limitación en la velocidadde los tractores agrícolas de ca-denas, en unos tiempos en losque todo hay que hacerlo depri-sa, y su incompatibilidad con lacirculación por vías pavimenta-das, limita el mercado.
Los tractores de bandas degoma acuden en su ayuda, perono hay que considerarlos comoalternativa a los de cadena metá-lica, ya que no compiten con és-ta en cuanto a su capacidad detracción a baja velocidad, sinocon los tractores de ruedas degran potencia, al aumentar la su-perficie de apoyo sin superar laslimitaciones de anchura máximaen circulación que dificulta la uti-lización de las ruedas gemelasen determinadas zonas geográfi-cas.■
� LUIS MÁRQUEZ
incremento del esfuerzo de trac-ción que en este momento pue-de producir el apero arrastrado,es lo que hace aconsejable tra-bajar con los tractores de cade-nas preferentemente en línearecta.
A modo de conclusión
Se puede decir que la cade-na metálica que se utiliza en lostractores agrícolas ha cumplido ysigue cumpliendo su papel parael trabajo de tracción en suelos
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� LA CADENA
METÁLICA EN LOS
TRACTORES AGRÍCOLAS
CUMPLE SU PAPEL EN EL
TRABAJO DE TRACCIÓN
EN SUELOS FUERTES Y
EN PENDIENTES �
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