Este documento describe el proceso de tracción en vehículos. La tracción depende de la fuerza que la rueda aplica al suelo menos la resistencia a la rodadura. Esta fuerza depende del par motor, la relación de transmisión, y factores del suelo como la cohesión, ángulo de fricción y deformación. La tracción implica pérdidas por rodadura, patinamiento y la transmisión que reducen la potencia disponible.

1. TracciónTracción

2. Objetivos de la clase
• Conocer el proceso de tracción
• Las variables que lo afectan
• Las perdidas de potencia desde el motor

3. LA MAGNITUD DEL PAR
MOTOR Y RÉGIMEN EN EL
EJE MOTRIZ DEPENDENDEPENDEN DEDE
LALA RELACIÓN DERELACIÓN DE
TRANSMISIÓN (i)TRANSMISIÓN (i) QUE LA
MARCHA EN USO IMPONE

4. LA POTENCIA EN EL “EJE MOTRIZ”
SERÁ
POTENCIA MOTOR * EF. TRANSMISIÓN = POTENCIA EN EJE
eje
ntransmisiómotormotor
eje
RÉGIMEN
*RÉGIMEN*MOTORPAR
MOTORPAR
η
=
ejeejentransmisiómotormotor RÉGIMENMOTORPARRÉGIMENMOTORPAR *** =η
ntransmisiómotoreje **MOTORPARMOTORPAR ηi=

5. EL PAR MOTOR “EN EL EJE”
ES EL ORIGEN DE LA
“FUERZA” QUE LA RUEDA
APLICARÁ
¿ SE PUEDE CONOCER LA
MAGNITUD DE LA FUERZA
QUE LA RUEDA MOTRIZ
APLICARÁ AL SUELO?

6. PAR MOTOR = FUERZA * DISTANCIA
LA FUERZA QUE LA RUEDA “APLICA
SOBRE EL SUELO” RESULTA DE
DIVIDIR EL PAR MOTOR (en el eje)
EN LA DISTANCIA (radio)
es decir
FUERZA = PAR MOTOR / RADIO RUEDA

7. TRACCIÓN
• Por definición es la aplicación de dos
fuerzas colineares dirigidas en sentidos
opuestos y que actúan en un mismo
punto de referencia
• La rueda aplica la “fuerza” desarrollada
por el motor del tractor y el suelo le opone
“una resistencia”

8. En definitiva, el PROCESO de TRACCIÓN
(fuerza realmente aplicada por el neumático
sobre el suelo ), se manifiesta mediante:
1) la velocidad real de avance del tractor,
en cuya determinación se considera el
patinamiento (velocidad perdida).
2) el tiro (fuerza) desarrollado en la barra
de tiro, en cuya determinación se considera
la resistencia a la rodadura (energía
gastada en autotransportarse).

9. PARA QUE UN VEHÍCULO SE
DESPLACE ES NECESARIO:
1) QUE LA FUERZA DE LA RUEDA
SEA MENOR QUE LA DEL SUELO
2) QUE LA FUERZA DE LA RUEDA
SEA MAYOR QUE LA
RESISTENCIA A RODADURA
3) QUE LA FUERZA DE LA RUEDA
SEA MAYOR QUE LA CARGA
IMPUESTA

10. Análisis general de
la TRACCIÓN de un
vehículo de ruedas

11. El TIRO o fuerza que un
vehículo desarrolla (con el uso
de “una marcha" y en “un suelo”
determinados) resulta de:
“quitar” a la magnitud de la
fuerza aplicada por la rueda,
el valor de la resistencia a laresistencia a la
rodadurarodadura

12. FUNDAMENTO: el concepto anterior,
representa la “máxima fuerza” que la
rueda puede aplicar al suelo, pero la
fuerza “desarrollada por la rueda” o
fuerza “real” será función de la
1) FUERZA REQUERIDA
2) ÁREA DE CONTACTO
3) TIPO Y CONDICIÓN DEL SUELO
4) PESO SOBRE LA RUEDA

13. El corte del suelo por efecto de
la fuerza aplicada por la rueda,
es uno de los principales
factores determinantes de la
prestación (o actuación) tractiva
de un vehículo off road (a
campo)

14. ( ) 










 −
−+=
K
j
pcS exp1tanφ
• S es la fuerza de corte del suelo
• c es la cohesión del suelo
• p es la presión normal (peso sobre la rueda)
• Ø el ángulo de resistencia interna del suelo
• J es el desplazamiento en el corte del suelo
• K es la deformación en el corte del suelo
• S determina la máxima fuerza que el suelo
puede oponerle a la fuerza aplicada (rueda)

15. El valor de K esta dentro de
este rango: 0.01 y 0.045 m.
Un suelo con K = 0.01 m es un
suelo que se deforma poco en
el momento del corte (es un
suelo duro) y por tanto la fuerza
de corte aumenta.

16. Para comprender el fenómeno se asume
que los neumáticos de un vehículo de
ruedas tienen:
1) una superficie de contacto con el suelo
“plana y rectangular”
2) una misma longitud de contacto
3) el peso del vehículo esta
uniformemente distribuido entre todos los
neumáticos
4) existe por tanto una presión "normal" y
“uniforme" en toda el área de contacto

17. Estas supocisiones simplifican la
comprensión, pero en muchos casos
no son realistas. Por ejemplo, para
un neumático, el tiro se desarrolla
normalmente en parte por el
rozamiento taco/terreno y en parte
por el terreno entre los tacos; la
relación entre la presión de inflado
del neumático y el área de contacto
del neumático (o longitud del
contacto) tiene que ser definida
cuantitativamente.

18. • donde
• Fti es la fuerza total desarrollada por la rueda
• nti número de ruedas del vehículo
• bti es el ancho de contacto de la rueda (ancho de la
pisada)
• Lti longitud de contacto
• W es el peso total del vehículo
• i es el patinamiento que se asume es el mismo para
todas las ruedas.






−











+=
K
Li
n
W
LbcnF ti
ti
titititi exp1tanφ

19. • La fuerza desarrollada por una rueda tiene dos
componentes:
• 1) debido a la cohesión del suelo, la cual esta
relacionada al área de contacto de la rueda como se
describe en el primer término del primer paréntesis de
la ecuación
• 2) debido a la fricción del suelo la cual esta
determinada por la carga normal sobre la rueda y el
ángulo de resistencia interna del suelo y es
independiente del área de contacto del neumático






−











+=
K
Li
n
W
LbcnF ti
ti
titititi exp1tanφ

20. La tracción implica
• Existencia de “rodadura”
• Existencia de “patinamiento”

21. La tracción implica
PÉRDIDAS DE POTENCIA

22. Las pérdidas de potencia son
tres
Por el SISTEMA DE TRANSMISIÓNSISTEMA DE TRANSMISIÓN
Por RODADURARODADURA
Por PATINAMIENTOPATINAMIENTO

23. PÉRDIDAS DE POTENCIA
“VISIBLE”
• PÉRDIDA POR PATINAMIENTO
• “INVISIBLES”
1)PÉRDIDA POR RODADURA
2)PÉRDIDA EN LA TRANSMISIÓN

24. Cuando un tractor transita
pueden distinguirse sobre el
suelo dos acciones:
1) una vertical (comprimiendo
el suelo por el peso)
2) una horizontal (es la fuerza
aplicada por la rueda que le
permite desplazarse)

25. Fuerza vertical
• Es parte de la “resistencia a la rodadura”
• Numerosos estudios han mostrado que el
tráfico puede conducir en el suelo a un
incremento de su densidad, acompañado de
una disminución en su porosidad y en los
rendimientos del cultivo (Guerif 1984).
• Es evidente que para una determinada “carga”,
la disminución de la presión de inflado de una
rueda, aumenta su deformación y su área de
contacto con el suelo.

26. Fuerza horizontal
• Produce la tracción
• Debe vencer la resistencia a la
rodadura
• Debe ser menor a la “resistencia del
suelo”

27. PATINAMIENTO
• Puede definirse como la comparación entre
la velocidad tangencial de la rueda y la
velocidad con la que el vehículo avanza (a
mayor diferencia entre ellas, mayor
patinamiento o lo que es igual: el vehículo
tiende a quedar inmóvil).
• Puede definirse también como el
movimiento relativo entre la rueda y el
suelo.

28. PATINAMIENTO
• DEBE DIFERENCIARSE:
1) la distancia teórica recorrida en una vuelta
(es igual a la circunferencia de la rueda)
• 2) la distancia recorrida en una vuelta cuando
el tractor avanza sinsin arrastrar implementos (es
decir NO EJERCE TIRO)
• 3) la distancia recorrida en una vuelta cuando
el tractor avanza arrastrandoarrastrando algún
implemento (es decir EJERCIENDO TIRO).

29. La magnitud del patinamiento, es un buen
indicador del contrapesado de un tractor
La falta de peso provocará un alto patinamiento
reduciendo la potencia disponible en la barra
de tiro.
El exceso de peso provocará una bajo
patinamiento, asociado con un excesivo
consumo de combustible y compactación del
suelo.
El peso óptimo maximiza la eficiencia de la
goma en convertir la potencia del eje en TIRO
en la barra de tiro.

30. El corte del suelo por efecto de
la fuerza horizontal aplicada por
la rueda, es el factor
determinante del patinamiento
o prestación (actuación) tractiva
de un vehículo off road

31. PATINAMIENTO
• Vr es la velocidad real de avance desarrollando
tiro
• Vp es la velocidad de avance sin desarrollar
tiro






−=
Vp
Vr
RV 1*100

32. RESISTENCIA A LA RODADURARESISTENCIA A LA RODADURA
• La FUERZA VERTICAL aplicada
por la rueda en el suelo, lo
deformará (provocando la huella)
y generará una “resistencia” que
debe ser vencida para que el
vehículo avance.

33. RESISTENCIA A LA RODADURA
(RR) es la cantidad de energía utilizada
por el tractor para auto transportarse
Qa es el “peso adherente” sobre la
rueda
K es el coeficiente de rodadura
KQRR a
=

34. • “Qa”o peso adherente es
función del “peso estático”
sobre el eje motriz y de la
“transferencia de peso” desde
el eje delantero del propio
tractor y desde el implemento.

35. Según F. Zoz, ambas transferencias de
pesos (es decir, el peso dinámico),
pueden ser “estimadas” como un por
ciento del peso estático soportado por el
eje trasero (Q2):
para implementos arrastrados es el 25%
para implementos semimontados 45%
para implementos montados 65%.

36. PESO ADHERENTEPESO ADHERENTE
• con implementos arrastrados
• Qa = Q2 . 1,25
• con implementos semimontados
• Qa = Q2 . 1,45
• con implementos montados
• Qa = Q . 1,65

37. Coeficiente de rodadura (K)
• Donde Cn es el “valor numérico de la goma”
04,0
2,1
+=
n
C
K
2
**
a
n
Q
dbIC
C =

38. • “IC” es el índice de cono, “b” el
ancho y “d” el diámetro de la goma
• “K” o coeficiente de rodadura es
función de la “dureza del suelo”, las
“medidas de la rueda” y la “masa del
tractor”.

39. La RESISTENCIA A LA RODADURA
(RR) es la cantidad de energía utilizada
por el tractor para auto transportarse
Qa es el “peso adherente” sobre la
rueda
K es el coeficiente de rodadura
KQRR a
=

40. • El peso adherente es función del
“peso estático” y de la
“transferencia de peso” desde el
implemento y desde el eje
delantero del propio tractor.
El coeficiente de rodadura es
función de la “dureza del suelo”,
las “medidas de la rueda” y la
“masa del tractor”.

41. Masa total y en cada eje

43. Factores que afectan laFactores que afectan la
magnitud de las fuerzasmagnitud de las fuerzas
• En la rueda
• Aceleración
• Marcha o relación de
transmisión
• Eficiencia transmisión
• Diámetro de la rueda
• En el suelo
• Tipo de suelo
• Condición del suelo
• Masa del tractor
• Área de contacto
rueda/suelo