Tractor Backhoe Loader Wb146-5

ANÁLISIS DE LAS PROPIEDADES DINÁMICO- TRACCIONALES DEL BACKHOE LOADER WB146-5

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TRACTORES Y MAQUINARIA

PESADA

DOCENTE: ING. BACILIO QUIROZ, JAVIER.

CURSO: TRACTORES Y MAQUINARIA PESADA

ALUMNO: SICCHA REYES, PABLO.

“ANALISIS DE LAS PROPIEDADES

DINAMICO- TRACCIONALES DEL

BACKHOE LOADER WB146-5”


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PESADA

1. INTRODUCCION:

El continuo aumento de las velocidades de movimiento y de la densidad de los

flujos de transporte conlleva al aumento de la tensión de trabajo del conductor y

como consecuencia, a la disminución de la seguridad de tráfico.

Pero la solución del problema de dotación de la seguridad de tráfico (movimiento)

vehicular, una de las medidas de gran perspectiva es la automatización de la

dirección del automóvil. Una de las orientaciones principales dela automatización

parcial de la dirección del automóvil es el empleo de las transmisiones automáticas

(sin escalones-sin cambios).

El rendimiento de las transmisiones automáticas de los modernos automóviles es

menor que el de las transmisiones mecánicas y cuando se emplean las cajas de

cambios multi-escalonadas pueden ser proporcionadas las propiedades dinámico-

racionales no peores que con las no escalonadas (sin escalones).

De las transmisiones no escalonadas (sin escalones), las que obtuvieron mayor

difusión fueron las transmisiones hidrodinámicas (las transmisiones hidráulicas).

El convertidor hidráulico realiza la variación de la relación de reducción de la

transmisión automáticamente sin escalones, de acuerdo con el valor de las

resistencias exteriores al movimiento y permite efectuar suavemente la aceleración

del automóvil sin interrumpir la transmisión de potencia a las ruedas motrices al

cambiar las marchas. De esta manera, la utilización de transmisiones

hidrodinámicas ejerce una influencia sustancial en la dinámica del automóvil.

La transmisión del par motor en el convertidor hidráulico se realiza aprovechando la

energía cinética del fluido que circula en él (aceite de poca viscosidad).


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PESADA

En la figura se muestra la forma mas simple el convertidor hidráulico se compone

de la bomba centrífuga B, accionada por el cigüeñal 1 del motor , la turbina T,

acoplada con la transmisión mecánica 2 de las ruedas motrices del automóvil, y del

reactor R, que es una rueda fija inmóvil con aletas. Las tres ruedas del convertidor

hidráulico, de la bomba, la turbina y el reactor, crean una cavidad cerrada, el así

llamado circulo de circulación, en el cual transcurre el movimiento constante del

fluido desde la bomba a la turbina, de la turbina a las aletas del reactor y de allí de

nuevo a la bomba. El flujo de aceite que sale de la bomba impulsa la rueda de la

turbina y la obliga a girar alrededor del eje del cigüeñal.

TRANSMISIONES PARA

CARGADORES

(MAQUINARIA PESADA)

MECÁNICA

HIDRÁULICA

POWER SHIFT

DIRECTA

HIDROSTÁTICA

HIDRODINÁMICA

CLASIFICACIÓN TRANSMISIÓN

DE POTENCIA

A. Según el carácter de variación de la relación de engranajes

PROGRESIVAS

HIDRAULICAS

ELECTRICAS

MECANICA

POR FRICCION

HIDRODINÁMICA

HIDROSTÁTICA

ESCALONADAS

COMBINANDAS

B. Según el método de transformación del momento torsional

HIDRÁULICA

ELÉCTRICA

MECÁNICA


3


PESADA

PROPÓSITO GENERAL:

En el presente trabajo se tendrá como principal propósito el lograr determinar las

propiedades dinámico traccionales, económicas que obtendría el vehículo

retrocargadora Komatzu WB146-5, por medio de la simulación de operación real

utilizando un programa de computación (Excel). Para conseguir dicho propósito

será necesario obtener un modelo Matemático de cálculo basado en las ecuaciones

propias de la física así como en las modelaciones matemáticas del Chudakov, una

vez tenido el modelo matemático se realizaran los pasos necesarios para generar

los programas de computación que automatice dicho proceso de simulación de una

forma rápida y fácil de usar.

OBJETIVOS:

Determinar la Fuerza de Tracción Bruta en las ruedas motrices para cada

marcha del automóvil para diferentes velocidades de giro del motor

Determinar la fuerza resistiva que se pone a la marcha de avance de la

unidad vehicular como son la Resistencia Total de la Carretera y la Fuerza

resistiva del viento.

Determinar la Fuerza de Tracción Requerida en las ruedas motrices para

cada marcha del automóvil a partir de la cual se determinara la pendiente

máxima que el automóvil puede vencer para su movimiento.

Determinación del factor dinámico para cada marcha del automóvil.

Calculo de las aceleraciones del vehículo en cada marcha.

La variación del consumo de combustible porcada 100Km de recorrido.


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PESADA

2. DESARROLLO DEL PROYECTO:

2.1 Datos técnicos del vehículo:

Modelo Komatzu S4D102LE-2

Tipo Motor Diesel , de 4 ciclos y enfriado por agua

Aspiración Turboalimentado

Combustión Inyección directa

Relación de compresión 18:1

Numero de cilindros 4

Desplazamiento del pistón 4.5 L

Potencia bruta @ 2200 rpm 69 kW 92 HP

Torque máximo @ 1500 rpm 407 Nm

Filtro de aire Filtro seco con elemento de seguridad

Sistema de enfriamiento Radiador

La transmisión es manejada a través de un convertidor de torque.

La caja mecánica de engranajes de 4 marchas está sincronizada.

Marcha de velocidades

1ra Km/h

2da Km/h

3ra Km/h

4ta Km/h

Adelante 6.3 11.4 21.3 37.8

Reversa 6.3 11.4 21.3 37.8

Distribución del peso en los ejes:

Resistencia Máxima en el Eje delantero (Estático) 53,392 lb

Resistencia Máxima en el Eje trasero (Estático) 42,152 lb

Resistencia Máxima en el Eje delantero (Dinámico) 22,031 lb

Resistencia Máxima en el Eje trasero (Dinámico) 16,861 lb

Peso de operación 7300 kg 16,090 lb

Neumaticos 20.5R25(L-3)xHA2


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PESADA

2.2 Calculo del radio de rodadura:

Según el libro de Chudakov (pág. 117) el radio teórico de las ruedas motrices

debe tener en cuenta la deformación normal de los neumáticos, que depende

de muchos factores: la estructura del neumático, la presión del aire que en el

mismo se emplea, la carga radial y las condiciones de camino que actúan en la

rueda, prácticamente es imposible calcular con exactitud el radio de rodadura

(rr) del neumático. Por tanto la magnitud rr se determina aproximadamente por

la formula empírica:

[ ] ( )

Donde:

d” = diámetro exterior de la llanta, en la que se asienta el neumático, en pulg.

bmm = anchura del perfil del neumático, en mm.

Por dato tenemos que:

d” = 25 pulg

Bmm = 556 mm

Remplazando:

[ ( ) ( )]

2.3 Curvas características externas de velocidad:

En maquinaria pesada, las funciones Ne = f(n) y Me = f(n) no se puede

aproximar, con precisión mediante las Ecuaciones de Leidermann por lo que no

es conveniente utilizarlas; sin embargo, como en este caso no contamos con

las graficas de las curvas características originales (proporcionadas por el

fabricante) del motor de nuestro tractor, tendremos que aproximarlas mediante

estas ecuaciones, las cuales se expresan como sigue:

[ (

) (

)

(

)

] ( )

[ (

)

(

)

] ( )


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PESADA

Conocemos también que para los motores diesel se cumple que:

( )

( )

( )

(

)

(

)

Donde:

Ne : Potencia del motor en régimen estabilizado n, (kW)

Nemax : Potencia máxima del motor, (kW)

Me : Par motor en régimen estabilizado n, (Nm)

MN : Par motor correspondiente al régimen de potencia máxima, (Nm)

Memax : Par motor máximo, (Nm)

Mr : Reserva de torque en (%).

nN : Velocidad del motor en régimen de potencia máxima, (rpm)

nM : Velocidad del motor en régimen de par motor máximo, (rpm).

Kn : Coeficiente de adaptabilidad por frecuencia de giro del motor.

Km : Coeficiente de adaptabilidad por torque del motor.

a, b, c : Coeficientes característicos de la ecuación de Leidermann para

un determinado motor.

Resolviendo las ecuaciones obtenemos:

Mn (Nm) 299,50

kn 1,47

km 1,36

Mr(%) 35,89


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PESADA

a -0,289

b 4,835

c 3,545

2.4 Potencia y par motor a diferentes rpm:

Remplazando los parámetros obtenidos anteriormente, y evaluando para varias

revoluciones del cigüeñal “n”, tenemos que:

n(rpm) Ne(KW) Me(N.m)

700 19,542 266,593

800 25,091 299,501

900 30,915 328,021

1000 36,877 352,153

1100 42,840 371,898

1200 48,664 387,255

1300 54,213 398

1400 59,348 404,806

1500 63,931 407,000

1600 67,826 404,806

2200 69 299,501

-5

5

15

25

35

45

55

65

75

100

150

200

250

300

350

400

450

700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 2200

CURVAS CARACTERISTICAS DEL MOTOR Ne (kW) Me (Nm)

n (rpm)

Ne Me


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PESADA

2.5 Convertidor hidráulico:

Teniendo en cuenta las características de operación para los diferentes

convertidores hidráulicos, y la no especificación del convertidor hidráulico

utilizado por el tractor, hemos asumido un convertidor hidráulico transparente y

complejo, debido a que presenta mejores propiedades de transformación

energética y eficiencia.

La particularidad del convertidor hidráulico transparente consiste en que el

régimen de trabajo del motor acoplado a este varía al cambiar las carreras en

el árbol de las turbinas y, de esta manera depende de las condiciones de

movimiento.

En la característica adimensional la transparencia del convertidor hidráulico se

manifiesta en que el coeficiente del momento primario λ1 tiene para diversas

relaciones de transmisión Uth diferentes valores, como se muestra en la

siguiente figura:

Características adimensionales de un convertidor hidráulico transparente

Generalmente el convertidor hidráulico está construido de tal manera que al

conservarse invariable la posición del dispositivo regulador del suministro de

combustible a los cilindros del motor, la frecuencia de rotación de cigüeñal se

eleva al aumentar la velocidad del automóvil y al disminuir la velocidad se

reduce.

Gracias a esto, el funcionamiento del motor con elevados resistencias al

movimiento se efectúa en la región de grandes pares motor, mientras que a

medida que disminuyen las resistencias pasa a la región de frecuencias de

rotación elevadas, utilizando correspondientemente mayores potencias.


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PESADA

Para elevar las propiedades de conversión de los convertidores hidráulicos

transparentes es preciso complicar considerablemente estructura, en particular

utilizar convertidores hidráulicos multi-etápicos, en los cuales el fluido circula

través de varias turbinas dispuestas en serie.

El efecto principal de los convertidores hidráulicos es su rendimiento

relativamente pequeño. A causa de las grandes pérdidas de energía para

vencer las resistencias al movimiento del flujo del fluido por las aletas de las

ruedas y en otros sectores del círculo de relación, el rendimiento de los

convertidores hidráulicos es menor que el de las cajas de cambio de marchas

mecánicas comunes. A pesar de los progresos logrados en los últimos años en

el perfeccionamiento de la estructura de los convertidores hidráulicos, el

rendimiento máximo, incluso de los mejores, no excede el 90 – 92%, teniendo

en cuenta que el alto nivel de los valores del rendimiento se conserva

únicamente en un intervalo sin lado de relaciones de transmisión Uth. A medida

que nos desviamos de este intervalo los ángulos de ataque, bajo los cuales los

flujos del fluido se transmiten a las aletas, aumentan constantemente, lo que

motiva el crecimiento de las pérdidas de potencia.

Uno de los medios para evitar que el convertidor hidráulico funcione en

regímenes desfavorables para él es el bloqueo del convertidor hidráulico en los

correspondientes sectores de movimiento del automóvil. Éste se realiza

acoplando el árbol de la bomba con el árbol de la turbina común embrague

especial de bloqueo de tipo corriente de fricción y, como resultado, el

convertidor hidráulico se desembraga de la cadena de la transmisión de fuerza

del automóvil.

Para el mismo propósito se utilizan los así llamados convertidores hidráulicos

complejos, dotados de la propiedad que al disminuir el coeficiente de

conversión hasta la unidad, estos pasan automáticamente al régimen de

embrague hidráulico, en el cual con elevadas relaciones de transmisión Uth el

rendimiento es mayor que en el convertidor hidráulico. Esto se logra gracias a

que el reactor sembrara con el cuerpo del convertidor hidráulico a través de un

embrague de rueda libre. Con elevadas cargas externas, las revoluciones de

las turbinas son considerablemente menores que las de la bomba y el flujo del

fluido que sale de la primera al chocar con las aletas del reactor, acuña el

embrague y quedando de esta manera inmóvil el reactor. Al disminuir la carga

externa, la velocidad de rotación de la turbina aumenta, y para determinados

valores de la relación de transmisión Uth, el flujo que sale de la turbina cambia

de dirección que golpea por la parte posterior de las aletas del reactor. En este

caso, el embrague de rueda libre se desacuña, y el reactor, no teniendo apoyo,

comienza a girar y dejar de efectuar la función de convertidor del par motor.


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PESADA

Características adimensionales de un convertidor hidráulico complejo

Cuando el convertidor hidráulico funciona en el régimen de embrague

hidráulico, el coeficiente de conversión prácticamente puede considerarse igual

a la unidad.

Con el coeficiente de conversión Kth = 1, obtenemos:

De aquí se aprecia que el rendimiento del embrague hidráulico depende de la

correlación entre la frecuencia de rotación de la turbina y la de la bomba.

Habiendo carga en el árbol de la turbina en el embrague hidráulico siempre hay

cierto resbalamiento, o sea, la turbina quedar retrasada de la bomba (nt < nb).

Cuanto menor es el resbalamiento, tanto mayor será el rendimiento del

embrague hidráulico.

Para analizar el trabajo del convertidor hidráulico en conjunto con el motor del

automóvil es necesario tener la así llamada característica de carga del

convertidor hidráulico, la cual refleja cómo varían los padres motor, aplicados al

árbol de la bomba, en dependencia de su frecuencia de rotación. Las curvas

Mb = f(nb) son parábolas o curvas drásticas, y su transcurso depende del valor

del coeficiente del momento primario λ1 del convertidor hidráulico. En la

práctica es suficiente trazar curvas de carga, correspondientes a las relaciones

de transmisión Uth, múltiplos de 0,1 - 0,2.


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PESADA

Cálculo del diámetro hidráulico:

Debido a la falta de datos técnicos del convertidor hidráulico hemos establecido

el siguiente procedimiento para el cálculo del diámetro activo del transformador

hidráulico.

De la ecuación del torque necesario para la rotación de la bomba:

( )

Donde:

= Coeficiente de bomba

= Densidad del fluido operante (Kg/m3)

= Frecuencia rotacional de la bomba

= Diámetro activo del transformador hidráulico, es decir, la medida

máxima de su cavidad del trabajo (m)

De esta ecuación:

√

Para condiciones de trabajo máximas:

Vamos a asumir el momento máximo para la bomba Me = Mb a su

correspondiente frecuencia rotacional (rpm del torque máximo).

Se asume el valor máximo de de las curvas característica del

convertidor hidráulico transparente , x 10-6

Remplazando en la ecuación:

Toque máximo 407 N.m

Frecuencia rotacional 1500 rpm

x 10-6

(SAE 10W) 870 kg/m3

Tenemos:

Característica adimensional del convertidor hidráulico:

Mediante las curvas características adimensionales del convertidor hidráulico

transparente tabulamos los λb, mientras que del convertidor complejo los

valores de kth y nth.


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PESADA

Luego obtenemos las características adimensional de nuestro convertidor

hidráulico:

Característica adimensional de un convertidor transparente y complejo

Característica de carga del convertidor hidráulico:

De la ecuación (4), hallamos el torque de la bomba Mb (torque del motor), para

un determinado régimen del motor, evaluados para cada relación de

transmisión del convertidor hidráulico:

Uth 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

n (rpm)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

Mb (N.m)

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

200 7 7 7 6 6 5 4 4 3 2 1

400 29 28 27 25 22 20 17 14 11 7 4

600 65 64 60 56 50 45 37 32 24 17 9

800 116 113 106 100 90 80 66 56 43 30 17

1000 182 176 166 156 140 125 104 88 67 47 26

1200 262 254 239 224 202 179 149 127 97 67 37

1400 356 346 325 305 275 244 203 173 132 92 51

1600 465 452 425 399 359 319 266 226 173 120 66

1800 588 572 538 504 454 403 336 286 219 151 84

2200 879 854 804 753 678 603 502 427 326 226 126

y = -0,0154x2 - 0,1245x + 3,6909 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0

1

2

3

4

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

λb x

10

^6

Kth

λb

nth

Polinómica (λb)

Uth (asumidos) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

λb x 10^6 3,5 3,4 3,2 3,0 2,7 2,4 2,0 1,7 1,3 0,9 0,5

Kth (Mt/Mb) 3,5 3,1 2,6 2,2 1,8 1,5 1,25 1 1 1 1

nth(KthxUth) 0 0,28 0,48 0,66 0,76 0,84 0,85 0,7 0,8 0,9 0,8


13


PESADA

Características de entrada del convertidor hidráulico:

Teniendo la característica de carga del convertidor hidráulico, es posible

confeccionar las características de su trabajo con el motor, llamado

características de entrada.

Esto se halla intersectando la característica de carga con la curva par motor:

Obtenemos los valores del torque del motor trabajando con un convertidor

hidráulico, para una determinada velocidad del cigüeñal.

De igual manera podemos relacionar las revoluciones de la bomba (nb) con el

de la turbina:

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 500 1000 1500 2000 2500

Mb

rpm

uth = 0

Uth = 0.1

Uth =0.2

Uth = 0.3

Uth = 0.4

Uth = 0.5

Uth = 0.6

Uth = 0.7

Uth = 0.8


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PESADA

Características de entrada del convertidor hidráulico Uth Mb (N.m) nb (rpm) kth nth

0 407 1500 3,5 0

0,1 406 1520 3,1 0,28

0,2 405 1560 2,6 0,48

0,3 400 1610 2,2 0,66

0,4 390 1670 1,8 0,76

0,5 380 1750 1,5 0,84

0,6 360 1860 1,25 0,85

0,7 340 1960 1 0,7

0,8 310 2150 1 0,8

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200

Mb

, M

t (

N.m

)

nb (rpm)

Mb

Mt

Curvas Mb y Mt vs nb

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 500 1000 1500 2000

Mb

, M

t (N

.m)

nt (rpm)

Mb

Nt

Curvas Mb y Mt vs nt


15


PESADA

2.6 Determinación de la relación de transmisión Utr:

Debido a que las especificaciones técnicas del tractor nos proporcionan las

velocidades máximas en cada marcha, obtendremos la relación de transmisión

mediante la siguiente ecuación:

Donde:

: Relación de transmisión a una determinada marcha

: Radio de rodadura (0,7901m)

: Velocidad de giro del cigüeñal a la potencia máxima (rpm)

: Relación de transmisión del convertidor máxima (0.98

correspondiente al deslizamiento mínimo)

: Velocidad máxima en cada marcha (km/h)

Calculo de la relación de transmisión MARCHAS Vmax (Km/h) rr (m) nb (rpm) Uth nt Utr

1ra 6,3 0,7901 2200 0,980 2156 101,937

2da 11,4 0,7901 2200 0,980 2156 56,334

3ra 21,3 0,7901 2200 0,980 2156 30,150

4ta 37,8 0,7901 2200 0,980 2156 16,989

2.7 Elaboración del cronograma de cambio de velocidades:

Una vez obtenidos las relaciones de transmisión para cada marcha,

calcularemos sus respectivas velocidades, mediante:

Donde:

V : Velocidad de desplazamiento del vehículo automotor, en km/h.

: Radio de rodadura (0,7901 m)

: Velocidad de giro del cigüeñal. (rpm)

: Relación de transmisión del convertidor hidráulico

: Es la relación de transmisión de las transmisiones mecánicas

ubicadas entre la turbina y las ruedas motrices.


16


PESADA

Por ser:

Tenemos:

Donde = Son las rpm de la turbina.

1ra MARCHA

nb (rpm) Uth Kth

nt (rpm) rr (m) Utr -I

V - I (km/h)

1500 0 3,5 0 0,7901 101,937 0,000

1520 0,1 3,1 152 0,7901 101,937 0,444

1560 0,2 2,6 312 0,7901 101,937 0,912

1610 0,3 2,2 483 0,7901 101,937 1,411

1670 0,4 1,8 668 0,7901 101,937 1,952

1750 0,5 1,5 875 0,7901 101,937 2,557

1860 0,6 1,25 1116 0,7901 101,937 3,261

1960 0,7 1 1372 0,7901 101,937 4,009

2150 0,8 1 1720 0,7901 101,937 5,026

2da MARCHA

nb (rpm) Uth Kth

nt (rpm) rr (m) Utr -I

V - II (km/h)

1500 0 3,5 0 0,7901 56,334 0,000

1520 0,1 3,1 152 0,7901 56,334 0,804

1560 0,2 2,6 312 0,7901 56,334 1,650

1610 0,3 2,2 483 0,7901 56,334 2,554

1670 0,4 1,8 668 0,7901 56,334 3,532

1750 0,5 1,5 875 0,7901 56,334 4,627

1860 0,6 1,25 1116 0,7901 56,334 5,901

1960 0,7 1 1372 0,7901 56,334 7,255

2150 0,8 1 1720 0,7901 56,334 9,095


17


PESADA

3ra MARCHA

nb (rpm) Uth Kth

nt (rpm) rr (m) Utr -III

V - III (km/h)

1500 0 3,5 0 0,7901 30,150 0,000

1520 0,1 3,1 152 0,7901 30,150 1,502

1560 0,2 2,6 312 0,7901 30,150 3,082

1610 0,3 2,2 483 0,7901 30,150 4,772

1670 0,4 1,8 668 0,7901 30,150 6,599

1750 0,5 1,5 875 0,7901 30,150 8,644

1860 0,6 1,25 1116 0,7901 30,150 11,025

1960 0,7 1 1372 0,7901 30,150 13,555

2150 0,8 1 1720 0,7901 30,150 16,993

4ta MARCHA

nb (rpm) Uth Kth

nt (rpm) rr (m) Utr -IV

V - IV (km/h)

1500 0 3,5 0 0,7901 16,989 0,000

1520 0,1 3,1 152 0,7901 16,989 2,665

1560 0,2 2,6 312 0,7901 16,989 5,470

1610 0,3 2,2 483 0,7901 16,989 8,468

1670 0,4 1,8 668 0,7901 16,989 11,712

1750 0,5 1,5 875 0,7901 16,989 15,341

1860 0,6 1,25 1116 0,7901 16,989 19,566

1960 0,7 1 1372 0,7901 16,989 24,055

2150 0,8 1 1720 0,7901 16,989 30,156

0,000

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

0 500 1000 1500 2000

Vel

oci

dad

(km

/h)

nt (rpm)

V-I

V-II

V-III

V-IV


18


PESADA

2.8 Cálculo de la fuerza de tracción (Pt):

De acuerdo a la característica de entrada del transformador hidráulico para

aquellos valores de se encuentra el coeficiente , con la función de

coeficiente de la bomba luego la fuerza Pt empleando la fórmula:

Donde:

: Momento de la bomba del convertidor : Coeficiente de conversión del convertidor : Relación de transmisión de la caja mecánica : Eficiencia de la transmisión mecánica (0.88). Puesto que varía

entre 0.878 y 0.92, siendo loa valores bajos para los tractores. : Radio de rodadura (0.7901m)

Luego remplazando los datos en la ecuación de Pt tenemos que la fuerza traccionales esta dado por los siguientes valores:

1ra Marcha

nb (rpm) Mb (N.m) ntr Kth Utr Pt - I (N)

1500 407 0,880 3,5 101,937 161732

1520 406 0,880 3,1 101,937 142896

1560 405 0,880 2,6 101,937 119553

1610 400 0,880 2,2 101,937 99911

1670 390 0,880 1,8 101,937 79702

1750 380 0,880 1,5 101,937 64715

1860 360 0,880 1,25 101,937 51091

1960 340 0,880 1 101,937 38602

2150 310 0,880 1 101,937 35196


19


PESADA

2da Marcha

nb (rpm) Mb (N.m) ntr Kth Utr Pt - II (N)

1500 407 0,880 3,5 56,334 89378

1520 406 0,880 3,1 56,334 78969

1560 405 0,880 2,6 56,334 66069

1610 400 0,880 2,2 56,334 55214

1670 390 0,880 1,8 56,334 44046

1750 380 0,880 1,5 56,334 35764

1860 360 0,880 1,25 56,334 28235

1960 340 0,880 1 56,334 21333

2150 310 0,880 1 56,334 19450

3ra Marcha


1500 407 0,880 3,5 30,150 47836

1520 406 0,880 3,1 30,150 42265

1560 405 0,880 2,6 30,150 35361

1610 400 0,880 2,2 30,150 29551

1670 390 0,880 1,8 30,150 23574

1750 380 0,880 1,5 30,150 19141

1860 360 0,880 1,25 30,150 15111

1960 340 0,880 1 30,150 11418

2150 310 0,880 1 30,150 10410

4ta Marcha


1500 407 0,880 3,5 16,989 26955

1520 406 0,880 3,1 16,989 23816

1560 405 0,880 2,6 16,989 19926

1610 400 0,880 2,2 16,989 16652

1670 390 0,880 1,8 16,989 13284

1750 380 0,880 1,5 16,989 10786

1860 360 0,880 1,25 16,989 8515

1960 340 0,880 1 16,989 6434

2150 310 0,880 1 16,989 5866


20


PESADA

Grafica de la fuerza de tracción bruta para cada marcha

2.9 Cálculo de la fuerza de resistencia del aire:

La fuerza de resistencia al aire se obtendrá mediante:

Donde:

: Factor aerodinámico

: Velocidad del tractor (km/h)

Cálculo del Coeficiente de Resistencia del Aire ( ) y del factor aerodinámico

(W):

Los valores del coeficiente de la resistencia del aire varían en amplios

limites: desde 0.05 – 0.06 para los camiones hasta 0.015 – 0.02 para los

coches modernos de elevadas cualidades aerodinámicas.

Consideraremos un , puesto que nos serviría para evaluar al tractor

en condiciones de alta resistencia del viento.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000

Fuer

za d

e tr

acci

on

bru

ta (

N)

Velocidad (km/h)

Pt - I

Pt - II

Pt - III

Pt - IV


21


PESADA

De nuestro tractor tenemos:

V = 1.874 m (trocha delantera)

C = 2.935 m (altura)

Luego el área será:

El factor aerodinámico:

Remplazando obtenemos los valores de resistencia del aire para cada marcha:

1ra marcha

V (Km/h) W(N.s^2/m^2) Pw (N)

0 0,33 0

0,444155844 0,33 0,005007735

0,911688312 0,33 0,021099072

1,411363636 0,33 0,050564816

1,951948052 0,33 0,096717953

2,556818182 0,33 0,165947334

3,261038961 0,33 0,269949522

4,009090909 0,33 0,408002098

5,025974026 0,33 0,641225917


22


PESADA

2da marcha

V (Km/h) W(N.s^2/m^2) Pw (N)

0 0,33 0

0,803710575 0,33 0,01639721

1,649721707 0,33 0,069086305

2,553896104 0,33 0,165568242

3,532096475 0,33 0,316690986

4,626623377 0,33 0,543374037

5,900927644 0,33 0,883916348

7,254545455 0,33 1,335952448

9,094619666 0,33 2,099615021

3ra marcha

V (Km/h) W(N.s^2/m^2) Pw (N)

0 0,33 0

1,501669759 0,33 0,057242614

3,082374768 0,33 0,241180099

4,771753247 0,33 0,577998276

6,599443414 0,33 1,105567355

8,644480519 0,33 1,896917257

11,02541744 0,33 3,085749524

13,55454545 0,33 4,663806294

16,99257885 0,33 7,329750221

4ta marcha

V (Km/h) W(N.s^2/m^2) Pw (N)

0 0,33 0

2,664935065 0,33 0,180278464

5,47012987 0,33 0,759566605

8,468181818 0,33 1,820333392

11,71168831 0,33 3,481846325

15,34090909 0,33 5,974104021

19,56623377 0,33 9,718182789

24,05454545 0,33 14,68807552

30,15584416 0,33 23,08413301


23


PESADA

Graficas de la fuerza de resistencia del aire en función de la velocidad del

tractor:

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Pw (N)

Velocidad (km/h)

Resistencia del aire en la 1ra marcha

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Pw (N)

Velocidad (km/h)

Resistencia del aire en la 2da marcha

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40

Pw (N)

Velocidad (km/h)

Resistencia del aire en la 3era marcha


24


PESADA

2.10 Calculo de la fuerza de tracción requerida:

La fuerza de resistencia total del camino (PΨ)

Coeficiente de Resistencia a la Rodadura (f) según Chudakov:

TIPO DE CAMINO f

Asfaltado

Grava

Pavimento de guijo

Tierra seca

Tierra húmeda

Arena

Nieve apisonada

0.015 - 0.020

0.020 - 0.030

0.025 - 0.035

0.030 - 0.050

0.050 - 0.150

0.100 - 0.300

0.030 - 0.040

El tractor se desplazara por un camino de tierra seca, por lo que asumiremos

un valor promedio f = 0.04

La fuerza de resistencia al camino Pψ depende de la pendiente y del tipo de

suelo; por lo tanto:

Donde:

G : Peso bruto vehicular, [N]

α : Angulo de inclinación de la pendiente

: Coeficiente reducido de la resistencia del camino.

= f.cos(α) ± sin(α)

0

10

20

30

0 10 20 30 40

Pw (N)

Velocidad (km/h)

Resistencia del aire en la 4ta marcha


25


PESADA

Para nuestro tractor:

Ga =7300 kg, por lo que G = 7300 x 9.81= 71613 N

Coeficiente de resistencia al camino correspondiente a la pendiente máxima:

Debido a que a menores velocidades, el tractor desarrolla una fuerza de

tracción mayor, permite subir mayores pendientes, por lo que la mayor

pendiente que el tractor puede subir sin fallar, será a la pendiente que

corresponda a la velocidad máxima de cada marcha.

Haciendo un balance para un régimen estabilizado tenemos:

Donde:

: Fuerza traccional correspondiente a la velocidad máxima

: Fuera de resistencia del viento correspondiente a la velocidad máxima

Evaluando para cada marcha:

Coeficiente de resistencia al camino (Ψ) correspondiente a la pendiente máxima para cada marcha

Marcha Pt (N) @ Vmax Pw (N) @ Vmax PΨ (N) G (N) Ψ

1 35196 0,641225917 35195 71613 0,491466753

2 19450 2,099615021 19448 71613 0,271575677

3 10410 7,329750221 10403 71613 0,145263702

4 5866 23,08413301 5843 71613 0,081590272

De = 0.04 x cos(α) ± sin(α) obtenemos las pendientes máximas para cada

marcha:

Pendiente máxima para cada marcha

Marcha Ψ α (°)

1 0,491466753 27,1

2 0,271575677 13,5

3 0,145263702 6,05

4 0,081590272 2,4


26


PESADA

Una vez obtenido el máximo coeficiente de resistencia al camino en cada

marcha, podemos hallar la fuerza de tracción requerida, la cual esta dada por:

1ra marcha

V (km/h) Pw (N) G (N) Ψ PΨ (N) P(w+Ψ) (N)

0 0 71613 0,491466753 35195,40855 35195,40855

0,444155844 0,005007735 71613 0,491466753 35195,40855 35195,41356

0,911688312 0,021099072 71613 0,491466753 35195,40855 35195,42965

1,411363636 0,050564816 71613 0,491466753 35195,40855 35195,45912

1,951948052 0,096717953 71613 0,491466753 35195,40855 35195,50527

2,556818182 0,165947334 71613 0,491466753 35195,40855 35195,5745

3,261038961 0,269949522 71613 0,491466753 35195,40855 35195,6785

4,009090909 0,408002098 71613 0,491466753 35195,40855 35195,81655

5,025974026 0,641225917 71613 0,491466753 35195,40855 35196,04978

2da marcha

V (Km/h) Pw (N) G (N) Ψ PΨ (N) P(w+Ψ) (N)

0 0 71613 0,271575677 19448,34895 19448,34895

0,803710575 0,01639721 71613 0,271575677 19448,34895 19448,36534

1,649721707 0,069086305 71613 0,271575677 19448,34895 19448,41803

2,553896104 0,165568242 71613 0,271575677 19448,34895 19448,51451

3,532096475 0,316690986 71613 0,271575677 19448,34895 19448,66564

4,626623377 0,543374037 71613 0,271575677 19448,34895 19448,89232

5,900927644 0,883916348 71613 0,271575677 19448,34895 19449,23286

7,254545455 1,335952448 71613 0,271575677 19448,34895 19449,6849

9,094619666 2,099615021 71613 0,271575677 19448,34895 19450,44856

3ra marcha


0 0 71613 0,145263702 10402,76948 10402,76948

1,501669759 0,057242614 71613 0,145263702 10402,76948 10402,82672

3,082374768 0,241180099 71613 0,145263702 10402,76948 10403,01066

4,771753247 0,577998276 71613 0,145263702 10402,76948 10403,34748

6,599443414 1,105567355 71613 0,145263702 10402,76948 10403,87505

8,644480519 1,896917257 71613 0,145263702 10402,76948 10404,6664

11,02541744 3,085749524 71613 0,145263702 10402,76948 10405,85523

13,55454545 4,663806294 71613 0,145263702 10402,76948 10407,43329

16,99257885 7,329750221 71613 0,145263702 10402,76948 10410,09923


27


PESADA

4ra marcha


0 0 71613 0,08159027 5842,92416 5842,92416

2,664935065 0,180278464 71613 0,08159027 5842,92416 5843,10444

5,47012987 0,759566605 71613 0,08159027 5842,92416 5843,68373

8,468181818 1,820333392 71613 0,08159027 5842,92416 5844,7445

11,71168831 3,481846325 71613 0,08159027 5842,92416 5846,40601

15,34090909 5,974104021 71613 0,08159027 5842,92416 5848,89827

19,56623377 9,718182789 71613 0,08159027 5842,92416 5852,64235

24,05454545 14,68807552 71613 0,08159027 5842,92416 5857,61224

30,15584416 23,08413301 71613 0,08159027 5842,92416 5866,0083

Grafica de la fuerza de tracción requerida

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 5 10 15 20 25 30 35

P(w

+Ψ)

(N)

Velocidad (km/h)

Fuerza de traccion requerida

P(w+Ψ) - I

P(w+Ψ) - II

P(w+Ψ) - III

P(w+Ψ) - IV


28


PESADA

Grafica de la fuerza de tracción disponible y requerida

2.11 Calculo del factor dinámico (D):

Ahora calculado ya la fuerza de tracción en las ruedas traseras, definidas

correctamente para cada marcha y para cada frecuencia rotacional, pasamos a

determinar un factor muy importante, factor que nos permite comparar nuestro

vehículo frente a otros, debido a que este es un factor adimensional,

denominado factor dinámico.

De acuerdo con el balance general de tracción del automóvil, tenemos:

De deduce que:

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

180000

0 10 20 30 40

P(w

+Ψ

) , P

t (N

)

Velocidad (km/h)

Fuerza de traccion disponible y requerida

P(w+Ψ) - I

P(w+Ψ) - II

P(w+Ψ) - III

P(w+Ψ) - IV

Pt - I

Pt - II

Pt - III

Pt - IV


29


PESADA

De donde definimos el primer termino como el factor dinámico:

Evaluando el factor dinámico en cada marcha obtenemos:

1ra marcha

V (km/h) Pt - I (N) Pw (N) G (N) D

0 161731,5255 0 71613 2,258410142

0,444155844 142895,9621 0,005007735 71613 1,995391299

0,911688312 119553,0336 0,021099072 71613 1,669431702

1,411363636 99911,36711 0,050564816 71613 1,395156138

1,951948052 79702,0224 0,096717953 71613 1,112953314

2,556818182 64715,31733 0,165947334 71613 0,903678821

3,261038961 51091,04 0,269949522 71613 0,713428708

4,009090909 38602,11911 0,408002098 71613 0,539032174

5,025974026 35196,04978 0,641225917 71613 0,491466753

2da marcha

V (Km/h) Pt - II (N) Pw (N) G (N) D

0 89377,94831 0 71613 1,248068763

0,803710575 78968,82116 0,01639721 71613 1,102716054

1,649721707 66068,78173 0,069086305 71613 0,922579876

2,553896104 55214,17656 0,165568242 71613 0,771005418

3,532096475 44045,85448 0,316690986 71613 0,615049471

4,626623377 35763,728 0,543374037 71613 0,499395146

5,900927644 28234,52211 0,883916348 71613 0,394252973

7,254545455 21332,75004 1,335952448 71613 0,297870695

9,094619666 19450,44856 2,099615021 71613 0,271575677

3ra marcha

V (Km/h) Pt - III (N) Pw (N) G (N) D

0 47836,08501 0 71613 0,667980465

1,501669759 42265,00287 0,057242614 71613 0,59018538

3,082374768 35360,75642 0,241180099 71613 0,493772293

4,771753247 29551,24943 0,577998276 71613 0,412643953

6,599443414 23573,83761 1,105567355 71613 0,329168336

8,644480519 19141,1502 1,896917257 71613 0,267259482

11,02541744 15111,43437 3,085749524 71613 0,210972151

13,55454545 11417,52819 4,663806294 71613 0,159368612

16,99257885 10410,09923 7,329750221 71613 0,145263702


30


PESADA

4ta marcha

V (Km/h) Pt - IV (N) Pw (N) G (N) D

0 26955,25425 0 71613 0,37640169

2,664935065 23815,99368 0,180278464 71613 0,332562711

5,47012987 19925,5056 0,759566605 71613 0,27822806

8,468181818 16651,89452 1,820333392 71613 0,232500722

11,71168831 13283,6704 3,481846325 71613 0,185443824

15,34090909 10785,88622 5,974104021 71613 0,150530101

19,56623377 8515,173333 9,718182789 71613 0,118769709

24,05454545 6433,686519 14,68807552 71613 0,089634542

30,15584416 5866,008296 23,08413301 71613 0,081590272

Grafica del factor dinámico

2.12 Cálculo de la potencia disponible (Nt):

Tenemos que:

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 10 20 30 40

D

Velocidad (km/h)

CARACTERISTICA DINAMICA DEL TRACTOR

D - I

D - II

D - III

D - IV


31


PESADA

Donde :

Nt: Potencia traccional disponible del vehículo automotor, en W.

Pt: Fuerza traccional disponible del vehículo automotor, en N

V: Velocidad de desplazamiento del vehículo automotor, en km/h.

Evaluando para cada marcha, obtenemos:

1ra marcha

V (km/h) Pt - I (N) Nt (kW)

0 161731,5255 0

0,444155844 142895,9621 17,6300213

0,911688312 119553,0336 30,2764176

1,411363636 99911,36711 39,16979733

1,951948052 79702,0224 43,2150576

2,556818182 64715,31733 45,96258333

3,261038961 51091,04 46,28052

4,009090909 38602,11911 42,98872356

5,025974026 35196,04978 49,13734222

2ra marcha

V (Km/h) Pt - II (N) Nt (kW)

0 89377,94831 0

0,803710575 78968,82116 17,6300213

1,649721707 66068,78173 30,2764176

2,553896104 55214,17656 39,16979733

3,532096475 44045,85448 43,2150576

4,626623377 35763,728 45,96258333

5,900927644 28234,52211 46,28052

7,254545455 21332,75004 42,98872356

9,094619666 19450,44856 49,13734222


32


PESADA

3ra marcha

V (Km/h) Pt - III (N) Nt (kW)

0 47836,08501 0

1,501669759 42265,00287 17,6300213

3,082374768 35360,75642 30,2764176

4,771753247 29551,24943 39,16979733

6,599443414 23573,83761 43,2150576

8,644480519 19141,1502 45,96258333

11,02541744 15111,43437 46,28052

13,55454545 11417,52819 42,98872356

16,99257885 10410,09923 49,13734222

4ta marcha

V (Km/h) Pt - IV (N) Nt (kW)

0 26955,25425 0

2,664935065 23815,99368 17,6300213

5,47012987 19925,5056 30,2764176

8,468181818 16651,89452 39,16979733

11,71168831 13283,6704 43,2150576

15,34090909 10785,88622 45,96258333

19,56623377 8515,173333 46,28052

24,05454545 6433,686519 42,98872356

30,15584416 5866,008296 49,13734222

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25 30 35

Nt

(KW

)

Velocidad (km/h)

Potencia disponible

Nt - I

Nt - II

Nt - III

Nt - IV


33


PESADA

2.13 Cálculo de la Potencia requerida:

Viene a ser la Potencia gastada en vencer la resistencia del aire, más la

Potencia gastada en vencer la resistencia total del camino:

( )

Remplazando en la ecuación obtenemos:

1ra marcha

V (km/h) P(w+Ψ) (N) N(w+Ψ) (kW)

0 35195,40855 0

0,444155844 35195,41356 4,342291283

0,911688312 35195,42965 8,913128288

1,411363636 35195,45912 13,79821977

1,951948052 35195,50527 19,08327721

2,556818182 35195,5745 24,99685689

3,261038961 35195,6785 31,88179968

4,009090909 35195,81655 39,19534116

5,025974026 35196,04978 49,13734222

2da marcha


0 19448,34895 0

0,803710575 19448,36534 4,341904693

1,649721707 19448,41803 8,912354831

2,553896104 19448,51451 13,79707929

3,532096475 19448,66564 19,08182315

4,626623377 19448,89232 24,99519441

5,900927644 19449,23286 31,88014329

7,254545455 19449,6849 39,19406199

9,094619666 19450,44856 49,13734222


34


PESADA

3ra marcha


0 10402,76948 0

1,501669759 10402,82672 4,339336193

3,082374768 10403,01066 8,907215992

4,771753247 10403,34748 13,78950197

6,599443414 10403,87505 19,0721624

8,644480519 10404,6664 24,98414888

11,02541744 10405,85523 31,86913826

13,55454545 10407,43329 39,18556321

16,99257885 10410,09923 49,13734222

4ta marcha


0 5842,924163 0

2,664935065 5843,104442 4,325414976

5,47012987 5843,68373 8,87936359

8,468181818 5844,744497 13,74843308

11,71168831 5846,40601 19,01980137

15,34090909 5848,898267 24,92428239

19,56623377 5852,642346 31,80949119

24,05454545 5857,612239 39,13949996

30,15584416 5866,008296 49,13734222

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

Nt

(kW

)

Velocidad (km/h)

Potencia requerida

N(w+Ψ) - I

N(w+Ψ) - II

N(w+Ψ) - III

N(w+Ψ) - IV


35


PESADA

2.14 Calculo de las aceleraciones:

De la relación:

En el proceso de aceleración:

Tenemos que:

Pero Upm = 1(Relación transmisión del puente motriz):

Entonces:

0

10

20

30

40

50

60

0 10 20 30 40

Nt,

N(w

+Ψ

) (

kW)

Velocidad (km/h)

Potencia disponible y requerida

Nt - I

Nt - II

Nt - III

Nt - IV

N(w+Ψ) - I

N(w+Ψ) - II

N(w+Ψ) - III

N(w+Ψ) - IV


36


PESADA

Evaluando para cada marcha obtenemos:

1ra marcha

V (km/h) δ rot D j (m/s^2)

0 416,6856402 2,258410142 0,05222787

0,444155844 416,6856402 1,995391299 0,046035636

0,911688312 416,6856402 1,669431702 0,038361593

1,411363636 416,6856402 1,395156138 0,031904343

1,951948052 416,6856402 1,112953314 0,025260463

2,556818182 416,6856402 0,903678821 0,020333528

3,261038961 416,6856402 0,713428708 0,015854484

4,009090909 416,6856402 0,539032174 0,011748679

5,025974026 416,6856402 0,491466753 0,010628849

2da marcha


0 127,9788693 1,248068763 0,092602432

0,803710575 127,9788693 1,102716054 0,08146067

1,649721707 127,9788693 0,922579876 0,067652642

2,553896104 127,9788693 0,771005418 0,056033962

3,532096475 127,9788693 0,615049471 0,044079428

4,626623377 127,9788693 0,499395146 0,035214144

5,900927644 127,9788693 0,394252973 0,027154652

7,254545455 127,9788693 0,297870695 0,019766634

9,094619666 127,9788693 0,271575677 0,017751035

3ra marcha


0 37,40177888 0,667980465 0,164711106

1,501669759 37,40177888 0,59018538 0,144306467

3,082374768 37,40177888 0,493772293 0,119018569

4,771753247 37,40177888 0,412643953 0,097739661

6,599443414 37,40177888 0,329168336 0,075845092

8,644480519 37,40177888 0,267259482 0,059607205

11,02541744 37,40177888 0,210972151 0,044843771

13,55454545 37,40177888 0,159368612 0,031308834

16,99257885 37,40177888 0,145263702 0,0276093


37


PESADA

4ta marcha


0 12,58571223 0,37640169 0,262210078

2,664935065 12,58571223 0,332562711 0,228039553

5,47012987 12,58571223 0,27822806 0,185688122

8,468181818 12,58571223 0,232500722 0,150045706

11,71168831 12,58571223 0,185443824 0,113366958

15,34090909 12,58571223 0,150530101 0,086153272

19,56623377 12,58571223 0,118769709 0,061397466

24,05454545 12,58571223 0,089634542 0,038687906

30,15584416 12,58571223 0,081590272 0,032417758

2.15 Cálculo del tiempo y distancia de la aceleración:

De la Curva de aceleraciones elegiremos pequeñas áreas correspondientes a

variaciones de velocidades (∆V), de tal manera que:

∆V = V1 – V2

A los cuales les corresponderá un j1 y j2 (aceleraciones) respectivamente.

Adoptando una aceleración media:

jmed = 0.5 x (j1 + j2)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 5 10 15 20 25 30 35

j (m

/s^2

)

Velocidad (km/h)

j - I

j - II

j - III

j - IV


38


PESADA

Luego el tiempo por cada intervalo será:

La duración total será:

∑

Para determinar la distancia de la aceleración, de forma análoga se toma que

dentro de los limites de cada intervalo de velocidad del tractor se desplaza

uniformemente a una velocidad media (Km/h)

Vmed = 0.5 x (V1 + V2)

La distancia que el tractor recorre por cada intervalo de velocidad será:

La distancia total será:

∑

Evaluando los parámetros de cada marcha mediante estas ecuaciones:

TIEMPO DE LA ACELERACION

1RA MARCHA

j1 j2 jmed ∆V (km/h) ∆t (s) tac (s)

0,046035636 0,05222787 0,049131753 0,444155844 2,511138218

73,28

0,038361593 0,046035636 0,042198615 0,467532468 3,07759225

0,031904343 0,038361593 0,035132968 0,499675325 3,950668227

0,025260463 0,031904343 0,028582403 0,540584416 5,253663872

0,020333528 0,025260463 0,022796995 0,60487013 7,370246719

0,015854484 0,020333528 0,018094006 0,704220779 10,81114289

0,011748679 0,015854484 0,013801581 0,748051948 15,05568147

0,010628849 0,011748679 0,011188764 1,016883117 25,24564248


39


PESADA


2DA MARCHA

j1 j2 jmed ∆V (km/h) ∆t tac (s)

0,08146067 0,092602432 0,087031551 0,803710575 2,56519543

77,50

0,067652642 0,08146067 0,074556656 0,846011132 3,152006874

0,056033962 0,067652642 0,061843302 0,904174397 4,061224848

0,044079428 0,056033962 0,050056695 0,978200371 5,428291364

0,035214144 0,044079428 0,039646786 1,094526902 7,668597655

0,027154652 0,035214144 0,031184398 1,274304267 11,35097765

0,019766634 0,027154652 0,023460643 1,353617811 16,02705194

0,017751035 0,019766634 0,018758835 1,840074212 27,24752011


3RA MARCHA


0,144306467 0,164711106 0,154508787 1,501669759 2,699720177

88,13

0,119018569 0,144306467 0,131662518 1,580705009 3,334925772

0,097739661 0,119018569 0,108379115 1,689378479 4,329909874

0,075845092 0,097739661 0,086792377 1,827690167 5,849496612

0,059607205 0,075845092 0,067726149 2,045037106 8,387688827

0,044843771 0,059607205 0,052225488 2,38093692 12,66376612

0,031308834 0,044843771 0,038076302 2,529128015 18,45072966

0,0276093 0,031308834 0,029459067 3,438033395 32,41817833


4TA MARCHA


0,228039553 0,262210078 0,245124815 2,66493506 3,01992982

117,19

0,185688122 0,228039553 0,206863837 2,80519481 3,76682937

0,150045706 0,185688122 0,167866914 2,99805195 4,96102649

0,113366958 0,150045706 0,131706332 3,24350649 6,84077987

0,086153272 0,113366958 0,099760115 3,62922078 10,1054102

0,061397466 0,086153272 0,073775369 4,22532468 15,9091213

0,038687906 0,061397466 0,050042686 4,48831169 24,9137954

0,032417758 0,038687906 0,035552832 6,1012987 47,6700476


40


PESADA

DISTANCIA DE ACELERACION

1ra MARCHA

∆t Vmed ∆S (m) Sac (m)

2,511138218 0,061688312 0,154907877

64,6967461

3,07759225 0,188311688 0,579546593

3,950668227 0,322646104 1,274667711

5,253663872 0,467126623 2,454126265

7,370246719 0,626217532 4,615377714

10,81114289 0,808035714 8,735789568

15,05568147 1,00974026 15,20232772

25,24564248 1,25487013 31,68000265


2da MARCHA


2,56519543 0,111626469 0,286343708

124,7617889

3,152006874 0,340754484 1,074060475

4,061224848 0,583835807 2,371088487

5,428291364 0,845276747 4,588408466

7,668597655 1,133155535 8,689713878

11,35097765 1,462159864 16,59694394

16,02705194 1,827149041 29,28381258

27,24752011 2,270717378 61,87141741


3ra MARCHA


2,699720177 0,208565244 0,563067798

269,530782

3,334925772 0,636672851 2,123256699

4,329909874 1,090851113 4,723287006

5,849496612 1,57933287 9,23830227

8,387688827 2,117211657 17,75851256

12,66376612 2,731930272 34,59652603

18,45072966 3,413883735 62,98864589

32,41817833 4,242656153 137,5391838


41


PESADA


4ta MARCHA


3,019929822 0,37012987 1,117766233

659,1078175

3,766829373 1,12987013 4,256027993

4,961026493 1,935876623 9,603935216

6,840779869 2,80275974 19,17306241

10,10541018 3,757305195 37,96911017

15,90912131 4,848214286 77,13082923

24,91379538 6,058441558 150,9387733

47,6700476 7,529220779 358,9183129

2.16 Elaboración de las curvas características del consumo de combustible:

Como índice fundamental de la economía de combustible de un automóvil, se

considera la cantidad de combustible en litros que consume cada 100 km de

recorrido en movimiento uniforme, bajo determinadas condiciones de camino.

Tenemos:

( )

( )

Para los motores diesel:

[

]

(

)

( )

Donde:

: Consumo de combustible, en lt/100km.

: Fuerza traccional requerida, en KW.


42


PESADA

: Densidad del combustible = 0,83 kg/l

: Rendimiento de la transmisión (0.88).

: Consumo especifico de combustible correspondiente al

régimen dado de funcionamiento del motor (gr/KW.h).

: Consumo de combustible efectivo del motor en el régimen de

máxima potencia (gr/KW.h).

: Consumo de combustible mínimo para un motor (gr/KW.h).

: Coeficiente que considera la dependencia del consumo

específico de combustible en función de la velocidad de giro

del cigüeñal.

: Coeficiente que considera la dependencia del consumo

específico de combustible en función del grado de utilización

de la potencia.

La curva característica del consumo de combustible la evaluaremos para la

ultima marcha, pues ahí es donde se producirá el mayor consumo, a la vez, se

evaluara para 3 tipos de caminos:

Camino 1: f = ψ

Camino 2: (f + 0,8*ψmax)/2

Camino 3: 0,8*ψmax

Tenemos que:

Ψ = 0.04

Ψmax = 0,081590272

Finalmente se resuelven las ecuaciones, obteniéndose los siguientes

resultados:


43


PESADA

Camino 1

V - IV Qs

[km/h] [l./100km]

0,000 44,82

2,665 44,78

5,470 44,72

8,468 44,66

11,712 44,58

15,341 44,49

19,566 44,37

24,055 44,28

30,156 44,11

Camino 2

V - IV Qs

[km/h] [l./100km]

0,000 58,97

2,665 58,93

5,470 58,85

8,468 58,75

11,712 58,65

15,341 58,51

19,566 58,33

24,055 58,20

30,156 57,93

V - IV Qs

[km/h] [l./100km]

0,000 73,13

2,665 73,08

5,470 72,97

8,468 72,85

11,712 72,71

15,341 72,54

19,566 72,30

24,055 72,11

30,156 71,76


44


PESADA

Grafica del consumo de combustible en la última marcha 3 tipos de camino

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0,000 10,000 20,000 30,000 40,000

Qs

(l/1

00km

)

Velocidad (km/h)

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

CAMINO - 1

CAMINO - 2

CAMINO - 3


45


PESADA

2.17 Conclusiones:

Es posible determinar las propiedades dinámico traccionales y económicas

del vehículo por medio del modelo matemático teniendo en cuenta cierta

variación en los resultados con respecto a los valores indicados por el

fabricante.

La variación de las propiedades explotacionales tales como velocidad,

fuerza de tracción, potencia disponible o factor dinámico influyen

directamente en las propiedades de la aceleración y consumo de

combustible.

Si se evaluaran experimentalmente las propiedades traccionales como

fuerza de tracción, fuerza de resistencia, potencia disponible, etc. se

encontraría variaciones con respecto al modelo teórico similares a las

encontradas para la aceleración y consumo de combustible.

La mayor fuerza de tracción y factor dinámico para el vehículo sucederá

siempre en la primera posición de la caja de velocidades y tendrá relación

directa con la máxima pendiente y condiciones de camino que puede

vencer el vehículo.

Las velocidades máximas del funcionamiento del vehículo disminuyen a

medida que empeoran las condiciones del camino y crece el coeficiente de

resistencia del camino debido al gasto de potencia necesario para vencer

dichas resistencias con las mismas velocidades.

Debido al tiempo empleado en su mayor grado de explotación vehicular de

la retrocargadora Komatzu WB146-5, el consumo de combustible debería

analizarse en la marcha de máximas fuerzas de tracción debido a que su

prioridad de trabajo es de la fuerza y no el de máxima velocidad (como

seria en transporte). Nuestro análisis se basó en consideraciones obtenidas

del libro Chudakov.


46


PESADA

2.18 Bibliografía:

1. M.S JOVAJ. “MOTORES DE AUTOMOVIL” Ed. MIR. Moscú 1982.

2.- D. A. Chudakov "FUNDAMENTOS DE LA TEORÍA Y EL CALCULO DE TRACTORES Y AUTOMÓVILES". Ed. MIR. Moscú 1977.

3.- Ing. Bacilio Quiroz, J. " APUNTES DE CLASE”. FACULTAD DE INGENIERIA. DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE MECÁNICA Y ENERGÍA - UNT - 2000.

Tractor Backhoe Loader Wb146-5

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