módulo tractores y maquinaria pesada

7/24/2019 Mdulo Tractores y Maquinaria Pesada

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PARTE: I

TRACTORES Y MAQUINARIA PESADA

INTRODUCCIN

La teora de tractores como una de las ramas de la ciencia sobre las propiedadesexplotacionales de las mquinas de automocin se form a mediados de los aos 30 (delsiglo XX) cuando se inici el notable desarrollo de la construccin de tractores. Lageneralizacin sistematizada de los problemas centrales de la teora de tractores fuehecha por primera vez por E. D. LVOV.

LA TEORA DEL TRACTOR es una de las principales disciplinas que estudia LASPROPIEDADES EXPLOTACIONALES DE LAS MQUINAS. Forma parte tambin de suestudio: la seleccin y caracterstica de las propiedades explotacionales, la investigacinde la influencia que ejercen los diversos factores constructivos y explotacionales sobreellos.

En correspondencia con esto, en la TEORA DEL TRACTOR se analizan las leyes delmovimiento del GRUPO - TRACTOR, de sus conjuntos y piezas (cinemtica del tractor yde sus mecanismos); se determinan las fuerzas y los torques que surgen en el trabajo delgrupo-tractor en diversas condiciones geo ambientales, las potencias que sontransmitidas por los mecanismo del tractor y gastados en el desplazamiento del GRUPO-TRACTOR y la realizacin de los diversos trabajos (dinmica del tractor y de susmecanismos); se determinan las condiciones ptimas de explotacin del grupo-tractor. Lateora de tractores tambin se ocupa del estudio del PRINCIPIO DE CONSTRUCCINDE LAS MQUINA y DE LA OPTIMIZACIN DE SUS PARMETROS.

La gran variedad de zonas climticas y de terrenos (tierras) condicion la necesidad de laelaboracin de una TIPOLOGIA DE LOS TRACTORES.

La tipologa de los tractores se divide en clases, en cada una de las cuales se tiene unmodelo bsico y sus modificaciones. En calidad de modelo bsico del tractor en una ovarias clases traccionales, se toma el modelo de tractor masivo ms universal, cuyaconstruccin responde ms completamente a los requerimientos de creacin de lasmodificaciones de diversa destinacin (aplicacin).

T - Tractor.

SH - Sistema hidrulico.

A - aplicacin.

Grupo Tractor

T

SHA


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Como ndice clasificador fundamental de la tipologa se asume EL ESFUERZO

TRACCIONAL NOMINAL EN EL GANCHO

.. El resto de parmetros del tractor

estn condicionados por este ndice.

Por ESFUERZO TRACCIONAL NOMOINAL EN EL GANCHO de un tractor, se entiende elesfuerzo traccional que el tractor desarrolla en una TIERRA ARENOSA (de rastrojo decereales, granos) de una DENSIDAD MEDIA y DE HUMEDAD NORMAL (818%) en unazona de valor mximo del rendimiento traccional con una masa explotacional previstapor las especificaciones tcnicas (para los tractores de ruedas con carga largable) encondiciones de patinaje lmite (18,16 y 5% correspondientemente para tractores de ruedascon formula rodante 4k2, 3k2 y 4k4 y de orugas) k de koreco 4x2, 3x2 y 4x4.Los GRUPOTRACTORES trabajan en diversas condiciones geo ambientales. Los

requisitos que se les impone son muy diversos. Para la satisfaccin de estos requisitos,los cuales a veces son contradictorios, es necesario que haya una serie dePROPIEDADES EXPLOTACIONALES que caractericen en conjunto la EFICIENCIA deltrabajo del TRACTOR en unas u otras condiciones.

LAS PROPIEDADES EXPLOTACIONALES DE LOS TRACTORES se pueden dividir entres grupos principales:

1. GRUPO: Las propiedades explotacionales que caracterizan la ADAPTABILIDADdel tractor para el cumplimiento: de los requerimientos tecnolgicos que se derivande las condiciones de operacin o propiedades tecnolgicas (agrotcnicas).

2. GRUPO: Las propiedades que determinan LA PRODUCTIVIDAD y la ECONOMIAdel trabajo del conjunto o propiedades TCNICO-ECONMICAS.

3. GRUPO: Las propiedades explotacionales que aseguran el CONFORT delconductor y su seguridad o propiedades tcnicas generales.

TIPOLOGIA

MODELO BSICO MODIFICACIONES DELMODELO BSICO

El esfuerzo traccionalnominal en el gancho

sirve de base para

la clasificacin.

CLASES


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1. GRUPO:

Las propiedades tecnolgicas (agrotcnicas) son una serie de propiedades relacionadasen lo fundamental con:

- La capacidad de paso

- La maniobrabilidad de los grupo-tractores

En calidad de INDICES para la determinacin de la CAPACIDAD DE PASO se emplean:

LA PRESIN SOBRE EL TERRENO. EL PATINAJE. LA LUZ SOBRE EL SUELO, LUZ AGROTCNICA. EL TIPO Y LAS PARTICULARIDADES CONSTRUCTIVAS DEL ELEMENTO DE

PROPULSIN. LAS DIMENSIONES PRINCIPALES DEL TRACTOR (altura, ancho, largo).

2. GRUPO:

Las propiedades tcnico-econmicas se determinan en lo fundamental por laPRODUCTIVIDAD (RENDIMIENTO) y por la ECONOMA del grupo-tractor.

EL RENDIMIENTO DEL TRACTOR se caracteriza por EL VOLUMEN DE TRABAJOREALIZADO EN LA UNIDAD DE TIEMPO respetando las condiciones dadas del procesotecnolgico y puede determinarse, por ejemplo, por la dimensin (tamao) de la superficietrabajada en la unidad de tiempo, otros. En correspondencia con esto, EL RENDIMIENTOse valora por aquellos ndices como:

LA POTENCIA DEL MOTOR. LA RESERVA DE TORQUE Y EL COEFICIENTE DE ADABABILIDAD POR

TORQUE. LA BANDA (GAMA) DE ESFUERZOS DE TRACCIN Y DE LAS VELOCIDADES

DE MARCHA. EL TIPO DE DISPOSITIVO DE ARRASTRE ACOPLADO (aperos) y tipo DE EJE

DE SELECCION DE LA POTENCIA, etc.

LA ECONOMA DEL TRACTOR se determina por el precio de costo de los trabajosrealizados y depende de los siguientes ndices:

EL CONSUMO DE COMBUSTIBLE, de lubricante y grasas lubricantes y su costo. EL GASTO destinado a la remuneracin de los conductores. EL GASTO destinado al mantenimiento y reparacin. La medida de los montos destinados a la amortizacin.

En la teora del tractor se analizan, en lo fundamental, las cuestiones de la economa delcombustible del grupo-tractor y su dependencia del consumo de combustible en diversosregmenes de explotacin, las prdidas que surgen durante la marcha del grupo-tractor, la


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seleccin de las gamas y de la cantidad de marchas (cambios) y de otros ndicesconstructivos y explotacionales.

Las cualidades tcnicas generales estn relacionadas en lo fundamental, con elaseguramiento del confort del trabajo (de la operatividad) y del mantenimiento, de lascondiciones sanitaras y de higiene, y de las condiciones de seguridad del trabajo delconductor. Estas cualidades se valoran mediante una serie de ndices:

- El nivel lmite de ruido.- El nivel lmite de vibraciones.- El nivel lmite de polvo.- El nivel lmite de gases.- El nivel lmite del microclima en la cabina.- La sencillez del mantenimiento.- La sencillez en la preparacin para el trabajo.- Etc., etc.

La seguridad del trabajo del conductor se valora mediante:

LOS ANGULOS LMITES DE ESTABILIDAD ESTTICA Y DINMICA. LAS VELOCIDADES CRTICAS DE MARCHA (MOVIMIENTO). LAS CUALIDADES DE FRENADO. LAS SEGURIDADES CONTRA INCENDIOS (presencia de extinguidores de fuego

de diversa aplicacin).

La clasificacin expuesta de las cualidades explotacionales, en cierto grado esconvencional, ya que sus diferentes grupos estn estrechamente ligados entre si y unasmismas cualidades pueden ser referidas a varios grupos. As por ejemplo, LA SUAVIDADDE MARCHA puede ser referida a:

- LAS CUALIDDES TECNOLGICAS por cuanto ella influye en la profundidad deltratamiento del terreno y de la tapadura de la semilla y de otros.

- LAS TECNICO-ECONMICAS ya que asegura la CONFIABILIDAD, LADURABILIDAD de trabajo de los conjuntos y piezas del grupo-tractor e influye enel rendimiento.

- LAS CUALIDADES TECNICAS GENERALES por cuanto de ella en lofundamental, depende el confort del conductor.

I. LAS PROPIEDADES FISICO-MECNICAS Y GEOMTRICAS DE LOS SUELOS

1.1 CLASIFICACIN DE LOS SUELOS Y SUS PROPIEDADES FSICAS

Las propiedades de traccin y de adherencia, la estabilidad y la dirigibilidad de cualquiermquina se revelan en la interaccin del PROPULSOR (sistema de propulsin o detraccin) con el MEDIO EXTERNO. Para los TRATORES, EL MEDIO EXTERNO lo


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constituye EL SUELO con el cual interacciona EL PROPULSOR. LA CAPA SUPERIORDEL SUELO (0.2 ------ 1.5 m) constituye lo que denominaremos TIERRA DE CULTIVO(norba).

Analicemos las propiedades generales de los suelos. A las propiedades fundamentales,

de las cuales depende el carcter de la interaccin del PROPULSOR del tractor con elsuelo, pertenecen:

A. La estructura y la composicin mecnicaB. La humedadC. La densidadD. La resistencia a las cargas de compresin (compactacin) y

de desplazamiento

A. LA ESTRUCTURA Y LA COMPOSICIN MECNICA

Segn esta propiedad los suelos pueden ser:

A.1.-Suelos minerales.

A.2.-Suelos que se componen, en lo fundamental, de depsitos de partculas desustancias orgnicas.

SUELO: Es la capa superficial de la corteza terrestre considerada en lo concerniente ya asu composicin o naturaleza ya a su aptitud y cualidades para el desarrollo de losvegetales.

AGRON: Un suelo se caracteriza primeramente por su composicin, de la cual dependersu aptitud para desenvolvimiento de determinado tipo de vegetacin. En la mismaentran los siguientes elementos:

1. ARENA, que solamente representa un papel fsico y es el ms abundante detodos.

PROPIEDADES

DEL

SSUEL

S

SUELO=capa

superficial de

la corteza

Terrestre

=Tierra (norba)

mantillo


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2. CALIZA, que puede ser disuelta por las aguas cargadas de gas carbnico yrepresenta un papel a la vez fsico y qumico.3. ARCILLA, constituida por los granos de menos de dos milsimas demilmetro de todas las materias inorgnicas del suelo que sirve de cemento a losdems elementos del mismo y a la vez que fija silicatos y otras sustancias

minerales.4. MATERIAS ORGNICAS, consistente en detritos de plantas,microorganismos y animales en curso de descomposicin o ya descompuestos,en cuyo caso constituyen el mantillo que, segn la proporcin en que se hallemezclado a la arcilla, influye sobre el poder absorbente del suelo(o sea sucapacidad para retener las sustancias nitrogenadas clcicas, potsicas,fosforadas, etc., necesarias para el crecimiento de las plantas).

Tambin se ha de tener en cuenta LA ACIDEZ o la ALCALINIDAD del SUELO. As, laremolacha azucarera requiere de un suelo NEUTRO y rinde poco en tierras cidas; a lacebada le conviene una ligera alcalinidad, mientras que un poco de acidez desfavorece la

cosecha de heno.

A.1.-Los Suelos minerales se subdividen en una serie de categoras. Como base detales diferencias estn el TAMAO y LAS CORRELACIONES DE DOS FRACCIONES:

ARCILLA y ARENA.

La clasificacin granulomtrica de acuerdo a estas seales resulta ser la ms aceptableen el estudio de la interaccin del PROPULSOR DEL TRACTOR con el SUELO. Segnsta clasificacin, en funcin del TAMAO de las PARTICULAS, los minerales del suelose dividen en las siguientes categoras:

ARENA TIERRA ARENOSA TIERRA ARCILLOSA ARCILLA

El tamao de las partculas (en mm) se muestra a continuacin:

Grava: > "=25.4 mm

Piedras------------------------------------------------ ms de 20 mm

Partculas de gravilla-------------------------------- 20-22 mm

Arena:

Gruesa--------------------------------------- 2-1 mm

Mediana------------------------------------- 1-0.25 mm

Fina------------------------------------------ 0.25-0.05 mm

Arcilla-------------------------------------------------- menos de 0.005 mm


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Piedras Gravilla: 19 12.7

Confitillo: < 12.7 Piedra chica con arena = hormign

La categora de los suelos en funcin del contenido de las partculas de arcilla (elcontenido de las partculas de arcilla menores de 0.005 mm de dimetro en porcentaje, deacuerdo a la masa) es la siguiente:

A.2.- A los suelos que se componen de depsitos de partculas de sustanciasorgnicas pertenecen los diferentes tipos de suelos turbal-pantanoso de fondolimoso:

Por su procedencia (origen) se dividen en:

- Suelos depresivos (terrenos bajos)

- Suelos altos- Suelos de transicin

Por su composicin botnica:

- Suelos por plantaciones jugosas- Suelos para plantaciones de caa (de azcar)- Otros.

Por su humedad:

- Suelos no secados- Suelos secados

Por la potencia del yacimiento (es decir por el espesor de la capa)

SUELO:

Arcilla ---------------------------------------------- >30 %Tierra arcillosa -------------------------------- de 30% a 10 %

Tierra arenosa -------------------------------- de 10 % a 3%

Arena ------------------------------------------- menos del 3%


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LA TEXTURA DEL SUELO: Es la relacin existente entre las partculas minerales que locomponen y el tamao de estas. Depende, por tanto de la proporcin de suscomponentes inorgnicos: arena, limo y arcilla.

Los tipos de suelos ms comunes son:

- Suelo arenoso- Suelo pesado (arcillosos)

Limo = lodo, lgamo

Lgamo = barro fino de grano intermedio entre arcilla y arena

Yacimiento = ara e lu ar donde se encuentra naturalmente roca, mineral o fsil

DIVISI

NDE

LA

ESTRUCTURA

VERTICAL

DELSU

ELO:

CAPASOESTRATOS=HORIZONTESDE

LA

ESTRU

CTURA

VERTICALDELSUELO


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CATEGORIAS DE LA TEXTURA DEL SUELO:1. Arena gruesa, entre 0.2 y 0.5 mm2. Arena fina: entre 0.02 y 0.2 mm3. Limo, entre 0.002 y 0.02 mm4. Arcilla, granos inferiores a 0.002 mm

Arcilla = silicato de almina hidrato // sustancia que empapada en agua se hace muyplstica.

Limo = barro, lado, lgamo.Lgamo = barro fino de grano intermedio entre la arcilla y la arena.

Conviene tambin anotar, que la mayora de los suelos con los cuales interacciona ELPROPULSOR DEL TRACTOR tiene una estructura laminar (capas). La capa superior delsuelo llamada campo o tierra labrable, incluye como regla LAS RAICES DE LAVEGETACIN y los depsitos orgnicos. A estos campos pertenecen:

- La tierra virgen- La tierra sin cultivo- La tierra con rastrojo

En algunos casos el campo labrable se crea como resultado del procesamiento del suelocon los rganos de trabajo de las mquinas, como por ejemplo, en la labranza (cultivo delcampo), en el labrado de la tierra con arado de discos, otros.

La capa superior y la capa contigua que est debajo poseen propiedades diferentes. Sinembargo, si el espesor de la capa superior es conmensurable (medicin comparativa) con


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la profundidad de la trocha formada por el tractor, entonces con suficiente grado deexactitud la estructura de dos capas se pueden analizar como UNA CAPA.

La composicin mecnica del suelo notablemente influye en las propiedades de traccin yadherencia del tractor. Es suficiente decir, que para una misma masa y una mismadimensin de la carrocera, el tractor, en un suelo de ARCILLA (SECO) puede desarrollaruna FUERZA DE TRACCIN dos veces mayor y ms que en los suelos de procedenciaorgnica (de origen orgnico).

LA HUMEDAD ejerce una gran influencia en el carcter de la interaccin del propulsor deltractor con el suelo. Es conocido el hecho que, A DIFERENTE HUMEDAD, UN MISMOSUELO, por ejemplo, ARCILLA, EN UNAS MISMAS CONDICIONES ES UN CUERPOSOLIDO y EN OTRAS CONDICIONES ES PLSTICO.

LA HUMEDAD RELATIVA DEL TERRENO DE CULTIVO (norba) (la fraccinmsica de humedad) se determina mediante la relacin de la masa de suelo(terreno) recluida en un volumen dado.

LA HUMEDAD ABSOLUTA DEL TERRENO DE CULTIVO (norba) contenido dehumedad) se determina por la relacin de la masa de agua a la masa de sustanciaseca en un volumen dado.

La humedad, bajo la cual se llenan todos los poros del suelo se llamaHIGROCOPICIDAD COMPLETA.

En funcin de la variacin de la humedad, el suelo puede encontrarse en un ESTADO

SOLIDO, PLASTICO o en un ESTADO CORRIENTE (actual).El estado plstico del suelo, comnmente se determina por las humedades en funcin delas cuales el suelo puede pasar del estado corriente (estado actual dado) al estadoplstico y del estado plstico al estado slido. La diferencia entre el lmite superior einferior de la PLASTICIDAD se llama NUMERO DE PLASTICIDAD.

El nmero de plasticidad para los diferentes tipos de suelos son los siguientes:


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Se conoce que LA RESISTENCIA DEL SUELO depende de la resistencia al deslizamiento(resbalamiento) y desprendimiento (separacin) mutuas de las partculas. Cuando lahumedad es elevada EL ROZAMIENTO y la ADHERENCIA de las partculas del suelonotable disminuyen.

Es necesario tener presente el significado de la humedad cuando actan cargas variablescaractersticas (propias) del proceso de interaccin del propulsor del tractor con el suelo.

Cuando se aplican fuerzas al suelo, el agua en l se filtra, se desplaza de unos pozos aotros comprimiendo el aire que se encuentra en ellos. Con esto, la velocidad de filtracin yconsiguientemente LOS ESFUERZOS (TENSIONES) que surgen en el suelo, es decir, ladeformacin del suelo depende del tiempo de aplicacin de las cargas o del tiempo de susvariaciones.

CUANTO MAS CORTA SEA LA DURACIPON DE LA APLICACIN DE LAS FUERZASCUANTO MAYOR RESISTENCIA (RIGIDEZ) POSEE EL SUELO.

DESIGNACIN HUMIDIFICACIN CULTIVOS COMPLEMENTOS

Suelo ordinario:80% de rea10% de arcilla5% de caliza

5% de mantillo

Conserva lahumedad, se labracon facilidad.

Todos los cultivosordinarios.

Ninguno

Suelo silceo:70 a 80% de arena,carece de arcilla.

No conserva lahumedad, espermeable, se labrafcilmente.

Patatas, centeno,castao, pino.

Arcilla

Suelo calcareo:Ms del 30% de

Suelo seco ypermeable, se labra Trigo, alfalfa.

Estircol, en pequeascantidades, pero

SUELOS NMERO DE PLASTICIDAD

Arcilla ----------------------------------------------- 68 Tierra arcillosa ------------------------------------ 7 17 Tierra arenosa ------------------------------------ 1

7

Tierra negra :- Tierra arcillosa media ---------------- 16 17- Tierra arcillosa pesada --------------- 26 28

Turba:- No secado -------------------------------- 7 9- Secado ------------------------------------ 8 10


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carbonato de cal. fcilmente. frecuentemente

Suelo arcilloso:Ms del 30% dearcilla.

Duro en esto,fangoso en invierno,impermeable, selabra mal.

Prados Marga y cal

Suelo humfero:Ms del 20% demantillo

Turboso, es embebede agua, no sepuede labrar.

Impropio para sercultivado.

Mantillo: agr. Tierra vegetal que forma la capa superficial del suelo, y, con mspropiedad, materias orgnicas descompuestas presentes en dicha tierra.

Esto=verano

1.2 ESTRUCTURA DE LOS TERRENOS DE CULTIVO (norba)

Las partculas de la interaccin de las carroceras de los tractores y de las mquinasagrcolas con los terrenos (suelos), estn restringidas por las condiciones no comunes desu trabajo, que se realiza, en una superficie de apoyo que es un medio biolgicocomplejo, que posee una propiedad inestimable: la fertilidad, es decir, la capacidad de darcosechas. Si no se considera esta situacin, y se analiza el terreno (suelo) como unmedio que asegura solamente la realizacin del esfuerzo traccional del tractor y la funcinde base portadora, entonces las consecuencias de tal tratamiento sern lasobrecompactacin, la destruccin de la estructura del terreno, la erosin, elempeoramiento de la fertilidad y la reduccin de la cosecha de los cultivos agrcolas.

La tierra de cultivo es el producto de largas y extraordinariamente complejos procesos que

tienen lugar en la naturaleza durante milenios de aos. El espesor de la capa del terrenoes de 20 50 cm (en raros casos y ms favorables alcanza 1.5 m). El terreno (norba)constantemente reacciona a la variacin de las condiciones externas: as por ejemplo,durante solamente una lluvia con un campo labrado (sembrado) puede ser mojada la capade la tierra cultivable (norba) con un espesor de 5 10 cm, que para cuya restauracin serequiere cerca de 1000 aos (segn los clculos de los especialistas en tierras, en 100-150 aos se forma una capa de tierra cultivable (norba) de cerca de 1 cm).

La tierra de cultivo (norba) se compone de partes slidas, lquidas, gaseosas y vivas (floray fauna de la tierra).

De la correlacin de estas partes depende la fertilidad del terreno de cultivo (norba) y laactividad vital de los organismos que estn en el (terreno). La parte slida del terreno secompone de partculas de diferentes tamaos (mm).

En funcin de la composicin cuantitativa de las diversas fracciones (segn el tamao)vara no solamente la composicin mineralgica del terreno, sino tambin, suspropiedades qumicas y fsico-mecnicas. As por ejemplo: con la dispersin (grado definura) estn relacionadas: la capacidad del terreno de cultivo (norba) para ADSORVER


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las sustancias alimenticias, los gases, los vapores de agua, retener una cantidaddeterminada de agua en estado libre. Con la dispersin (grado de finura) estn tambinrelacionadas las condiciones trmicas y de ventilacin complejas en el terreno de cultivo(norba). En funcin de la dispersin se forma una y otra micro-macro estructura deagregados del terreno de cultivo (norba).

La composicin estructural del terreno de cultivo (norba) se caracteriza por ELCOEFICIENTE ESTRUCTURAL K en %.

0.25 7 10 0.25 710 Se ha establecido que cuanto mayor es k tanto mejor es la estructura del terreno.

Los factores de la formacin de la micro y la macro estructura grupal del terreno, son lossiguientes:

1. Biognicos (el sistema radical de las plantas y diferentes organismos vivos).2. Climatognicos (humidificacin y secado, el cambio de temperaturas, elcongelamiento y descongelamiento del terreno de cultivo (norba).

3. La actividad del hombre relacionada con el tratamiento y otras formas de influenciasobre el terreno (norba=mantillo).

El sistema radical de las plantas es un factor de elevacin del coeficiente estructural k.En una serie de casos la influencia de la flora y fauna del terreno (de diversosorganismos) resulta ms efectivo que el trabajo de los rganos de operacin de losinstrumentos (implementos) agrcolas, ya que los ltimos transforman solamente la capalaborable (de labranto), pero los microorganismos pueden pasar (penetrar) los lmites de

esta capa, a veces a una profundidad de hasta 1 m y ms.

La formacin estructural del terreno de cultivo (norba) sucede tambin bajo la accin delas variaciones o cambios volumtricos en l, que provocan humidificacin y secado,helada y deshelada.

El invierno fro notablemente mejora la estructura del terreno de cultivo (norba): despusdel labranto (cultivo) el terreno de cultivo (norba) que se ha enfriado bien contiene 52 %de micro agregados de dimensiones ptimas y solamente el 12% de glebas gruesas(terrones), mientras que, cuando el terreno de cultivo (norba) despus de un inviernosuave y del labranto (cultivo) contiene solamente el 33% de micro agregados de

dimensiones ptimas y el 29% de glebas (terrones).

Es sabido que para una humedad determinada cualquier terreno de cultivo (norba)adquiere propiedades especiales bajo las cuales l est preparado para el labrantomecnico. El estado del terreno de cultivo (norba) para el cual el labranto mecnico es elms efectivo, obtuvo el nombre de MADUREZ FSICA. Cuando el terreno de cul tivo(norba) tiene madurez fsica, mejor se desmenuza y para su cultivo se requieren mnimosgastos energticos.


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La estructura del terreno de cultivo (norba) se manifiesta ms sustantivamente en sudensidad, y tambin en el espacio particulado, es decir, en el volumen de las partculas ysu distribucin de acuerdo a sus dimensiones.

La densidad del terreno de cultivo (norba) constituye una caracterstica, de la cualdepende el conjunto de las condiciones fsicas en el terreno: los regmenes acutico,areo, trmico y consiguientemente, las condiciones de la actividad biolgica. Por esto, enel sistema de labranto del terreno de cultivo (norba) se prev ante todo la regulacin de ladensidad del terreno de cultivo (norba).

Se ha establecido que la ms alta fertilidad (rendimiento) de la planta se alcanza con unadensidad ptima que tiene un valor distinto para diferentes terrenos de cultivo (norba) yque se diferencia de la densidad equiponderante (de la densidad de la estructura natural).Ver tabla 1.1.

DENSIDAD DE LOS TERRENOS en

TERRENO DE CULTIVO(norba)

DENSIDADEquiponde-

ranteOPTIMA PARA LOS CULTIVOS

DE CEREALES ESCARIFICADOS De csped infrtil

(podsol):- Arenoso-mezclado- Arenoso- Arcilloso

1.51.61.31.4

1.351.5

---------------1.21.351.11.3

1.41.51.11.451.01.2

De csped arcillosocarbonatado (marga) 1.41.5 1.101.25 1.01.2

De cspedarcilloso 1.4 1.21.4 --

Pradeo, arcilloso nominal 1.151.2 -- 1.01.2 Pantanoso (grado de

descomposicin de laturba 35-40 %)

0.17-0.18 - 0.23-0.25

Rustico, forestal, arcilloso-pesado.

1.4 1.15-1.25 1.0-1.2

De tierra negra, arcilloso 1.0-1.3 1.2-1.3 1.0-1.3 De castaa, arcilloso. 1.20-1.45 1.1-1.3 1.0-1.3 De tierra parda, arcilloso 1.5-1.6 - 1.2-1.4

En los terrenos de cultivo (norba) livianos por la composicin mecnica, el valor de ladensidad ptima es mayor que la densidad ptima de las tierras de cultivo (norba)arcillosas y de arcilla.

La dependencia de la FERTILIDAD Fde los diferentes cultivos en funcin de la densidaddel terreno de cultivo (norba) se muestra en la Fig. 1; las curvas estn construidas deacuerdo a los datos de los experimentos con vegetales en recipientes.


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As por ejemplo, en el apisonamiento (compresin) de una tierra negra arcillosa pesada(curvas 1 y 2) hasta una densidad de 1.5-1.6 [gr/] no suceden variaciones ni en laestructura mecnica ni en la composicin micro estructural de la tierra de cultivo, elcontenido especfico del humus y de los elementos de alimentacin, bajo estascondiciones, bruscamente crece, sin embargo la fertilidad Fse reduce. La causa de esto

1,2- Correspondientemente paja de avena y avena en tierra negra arcillosapesada potente.3- Paja de avena en tierra de cultivo de castaa.4-Masa verde de maz en tierra de cultivo arcillosa de csped-infrtil(podsol).5- Avena y tierra arcillosa de castaa.6- Papa en tierra pesada arcillosa7- Contenido de almidn en la papa en tierra arcillosa pesada.8- Masa verde de maz en tierra de csped fertilizada.

FIGURA 1.1:

Dependencia de la fertilidad F de los cultivos agrcolas en funcin de ladensidad de los terrenos de cultivo (norba), segn I.B REVUT


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lo constituye la destruccin de la macro estructura, la reduccin de la porosidad general yla variacin radical de la correlacin entre los poros de dimensiones grandes y pequeas.

Para las tierras de cultivo (norbas) de la misma estructura (composicin) mecnica, ladensidad elevada, de diferente modo influye en la fertilidad de un mismo cultivo. As porejemplo, en la tierra de cultivo (norba) arenosa, la cosecha (recoleccin) de la masa verde(la plantacin verde) de maz (curva 8) @ una densidad de 1.45 [gr/] ser el 28%mayor que @ una densidad de 1.1 [gr/].En una tierra de cultivo arcillosa @ una densidad de 1.45 [gr/] la cosecha(recoleccin) de masa verde maz (curva 4) es 30% menor que la cosecha de masa verdede maz en una tierra granulosa de cultivo.

En las tierras de cultivo sobre comprimidas surge el fenmeno de estrechez oapretamiento espacial. En estas condiciones como consecuencia de la resistenciacreciente de la tierra de cultivo (norba) se empeora el desarrollo de las plantas. As porejemplo, los tubrculos de la papa @ la densidad 1.4 [gr/

] se deforman lo que se

manifiesta en la reduccin de la cosecha y la disminucin del contenido de almidn(curvas 6 y 7). La tierra de cultivo comprimida constituye un notable obstculo mecnicopara la propagacin de las races de las plantas.

Como consecuencia de la elevada densidad, las races de las plantas (hasta el 80% ymas) se encuentran en las capas superiores de la tierra de cultivo (7-10 cm) lo quenegativamente influye en el desarrollo de los procesos biolgicos.

Los datos vertidos muestran que, la densidad de la tierra de cultivo constituye unimportante factor de la cosecha. Se puede crear un alto nivel de fertilidad con ayuda deabonos minerales (otros), o con la obtencin de un campo con suministro normal de agua,sino que en estos casos una excesiva elevada densidad no permite obtener una elevadacosecha.

Para el mantenimiento de un elevado nivel de fertilidad de muchos tipos de tierra (norba)de cultivo no es conveniente permitir su sobre apisonamiento, es decir, la densidad de latierra de cultivo (norba) debe ser: 1.251.35 [gr/].Un enorme significado para la fertilidad de las tierras de cultivo (norba) tiene la porosidady la composicin del aire de la tierra de cultivo. Como regla, una parte de los poros estocupada con agua y el volumen total de los poros areos ser significativamente menor.La parte del volumen de la tierra hmeda de cultivo ocupada con aire se denominada

CAPACIDAD AEREA. Si la porosidad total constituye el 50 %, y el volumen ocupado porel agua es 18%, entonces la CAPACIDAD AEREA constituye el 32% del volumen de latierra de cultivo (norba). La correlacin entre los volmenes ocupados por aire y por aguaen la tierra de cultivo es LA CARATERISTICA MAS IMPORTANTE DE LA TIERRA DECULTIVO.

De modo que la fertilidad enteramente se determina por las condiciones fsicas en la tierrade cultivo (norba) y depende de la DENSIDAD, la cual en gran medida determina LA


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POROSIDAD, EL CONTENIDO DE HUMEDAD, LAS DIMENSIONES DE LASPARTICULAS de la tierra de cultivo y de los POROS entre ellas, LAS DIMENSIONES delos agregados micro y macroscpicos, la cantidad de organismos vivos y microorganismos.

LA TIERRA DE CULTIVO (norba): Esto, es un medio biolgico, al cual son aplicables lostrminos LA TIERRA DE CULTIVO VIVE, y LA TIERRA DE CULTIVO RESPIRA. Paraque estos trminos correspondan a la realidad, la relacin a la tierra de cultivo (norba)debe ser cuidadosa (prudente). En el diseo, construccin y explotacin de los tractores,de las mquinas e implementos agrcolas es necesario guiarse bajo el principio de latcnica destinada para el trabajo en uno y otro medio debe tener compatibilidad ecolgicacon este medio.

1.3 CARACTERISTICAS MECNICAS DE LOS SUELOS

RESISTENCIA DE LOS SUELOS A LAS CARGAS APLICADAS:

Bajo la accin de los rganos de marcha del tractor sobre el suelo, en este ltimosurgen deformaciones, cuyo significado y carcter estn condicionados por la accinde las fuerzas externas o internas, que provocan el desplazamiento de las partculasuna con respecto a otra, y adems se acompaa con una variacin de la distanciamedia entre las partculas. Si despus de la eliminacin de la influencia externa, laspartculas del suelo regresan a su posicin inicial entonces la DEFORMACIN seconsidera ELSTICA; si la posicin de las partculas, despus del levantamiento de lacarga se diferencia del inicial entonces tiene lugar LA DEFORMACION RESIDUAL. Sila deformacin residual es igual a la DEFORMACION TOTAL entonces tiene lugar LA

DEFORMACION PLSTICA.

Sin embargo los suelos reales no son ni elsticos ni plsticos puros. Un mismo sueloen diferentes condiciones de deformacin revela propiedades de elasticidad yplasticidad. A bajas cargas LA DEFORMACION es directamente proporcional a ellas,es decir, el suelo en este caso se revela como un cuerpo elstico. Con el ulterioraumento de la carga EL CRECIMIENTO RELATIVO DE LA DEFORMACION aumenta,en este estado el suelo es cercano a un medio ELASTOPLSTICO. A cierta cargalmite ocurre un aumento de la deformacin sin crecimiento sensible de la tensin(esfuerzo).

Las deformaciones de los suelos que se encuentran en estado natural, sondeformaciones que por sus propiedades son inherentes solamente a los sistemas polidispersos bajo la condicin de que las fuerzas de repulsin se aproximan a los valoresde las fuerzas de adherencia. Por esto, inclusive con una dependencia lineal entre latensin (el esfuerzo) y la deformacin (cargas pequeas) despus del retiro de lacarga tienen lugar grandes deformaciones residuales.


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Con la mutua influencia de los propulsores de los tractores con el suelo (2pyHT), esteltimo (el suelo) es sometido a un arrugamiento (deformacin local producida porpresin) y a un desplazamiento (dislocacin) en distintas direcciones, como resultadode la cual en l (suelo) surgen campos de tensiones (esfuerzos) normales y cortantes(tangenciales) que se propagan al fondo y en diferentes lados desde el lugar de

aplicacin de la carga. De la capacidad del suelo para soportar este fenmeno en lasdirecciones indicadas dependen: la profundidad de la trocha formada por lospropulsores del tractor (elementos de traccin), y la FUERZA DE ADHERENCIA. PORESTO, LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS A LA COMPRESIPON Y A LADISLOCACIN (DESPLAZAMIENTO) SON LOS PRINCIPALES INDICADORES QUEINFLUYEN EN LAS PROPIEDADES DE TRACICIN Y ADHERENCIA DE LASMQUINAS.

LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS (2pyHT) A LA COMPRESIN:

Muchas investigaciones del proceso de compresin de los suelos con una posibilidad

limitada de expansin lateral, realizadas con ayuda de un densmetro mostraron queen la fase inicial de la compresin LA DEFORMACION AUMENTA proporcionalmentea la tensin (esfuerzo). En base a esto, en los clculos de la mutua interaccin de lospropulsores (elementos de traccin del tractor) con el suelo a veces se consideraposible analizar los suelos COMO MEDIOS LINEALMENTE DEFORMABLES. La

dependencia entre EL ESFUERZO NORMALy EL ASIENTO (HUNDIMIENTO) DELA ESTAMPA (TROQUEL) hse puede expresar mediante la frmula: ;

Dnde: k: Coeficiente de rugosidad volumtrica del terreno (norba) en [N/

]

Sin embargo, la nocin sobre la dependencia lineal entre el ESFUERZO (la tensin ) y laDEFORMACIN h es aproximada. Corresponde mejor a la dependencia ftica LAFUNCIN EXPONENCIAL propuesta por M.G BEKKER:

Ecuacin 1.1


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Dnde:

: Coeficiente de adherencia del suelo, en [N/

+];

b: la menor dimensin (medida) de la estampa;: Coeficiente de rozamiento del suelo en [N/+];En esta frmula (1.2) los coeficientes ypara todos los suelos reales no dependende la forma de la ESTAMPA y de otros factores sin embargo, las definiciones de lasfunciones lineales y exponenciales expuestas son la ausencia de una suficientefundamentacin de los terrenos (norba). As por ejemplo, la funcin lineal conduce a unaumento continuo e ilimitado de la resistencia a la compresin con cualquier valor de la

deformacin. La funcin exponencial tiene por un lado, la misma deficiencia, y por otrolado, esta funcin conduce a una conclusin de baja probabilidad sobre la gran intensidadilimitada de crecimiento de la tensin (del esfuerzo) al inicio del proceso de compresin.Realmente, la intensidad de la tensin (del esfuerzo) es la tangente del ngulo deinclinacin de la lnea tangente o la primera derivada de la tensin (del esfuerzo) conrespecto a la deformacin: Considerando que para los terrenos de cultivo (norba)

< 1:

De la expresin obtenida se infiere que, mientras la deformacin por compresin es losuficientemente pequea, es decir, el proceso de compresin solamente empieza, laintensidad del aumento de la tensin (del esfuerzo) puede tener cualquier valor mximoque no tiene ni explicacin lgica ni terica. Con ms plenitud, los procesos reales deinteraccin del propulsor con el medio, lo refleja la dependencia funcional propuesta porV.V Katzguin:

th = Tangente hiperblica

Ecuacin 1.2

Ecuacin 1.3


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Dnde:

: Lmite de rotura (lmite de resistencia a la rotura) del suelo por compresin uniaxial,bajo la cual la deformacin del suelo empieza a crecer sin aumento ulterior de la cargavertical actuante sobre la superficie de apoyo en [Pa].

K: coeficiente de rugosidad volumtrica del suelo igual a la tangente del ngulo deinclinacin de la lnea tangente a la curva al inicio del sistema de coordenadas, en[N/]; ver Fig. 1.2.

En la curva, convencionalmente se pueden separar tres sectores que caracterizan a lasparticularidades de la interaccin entre las cargas externa y la resistencia del suelo a lacompresin. En el sector I la forma de la curva es cercana a la recta inclinada; en estesector I en lo fundamental sucede el aplastamiento del suelo. En el sector II la

deformacin del suelo crece ms rpidamente que la carga externa; el suelo soportaapisonamiento y adems en el surgen tensiones locales de desplazamiento (dislocacin);a medida que aumenta la carga externa, la tensin (el esfuerzo) de desplazamiento(dislocacin) se hace, en una serie de lugares, mayor que las tensiones de las fuerzas derozamiento interno y de adherencia entre las partculas del suelo, como consecuencia delo cual, el crecimiento de la deformacin gradualmente se hace ms intenso. En el sectorIII empieza la corriente plstica del suelo: el macizo del suelo va a experimentardeformaciones de desplazamiento (dislocacin); el apisonamiento del suelo se cancela y

h

I

FIGURA 1.2:

Dependencia de los esfuerzos (tensiones)normales en funcin de la deformacin h


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el sale de debajo de la superficie de apoyo del propulsor hacia un lado. Cuando ladeformacin del suelo es lo suficientemente grande, las tensiones en el suelo alcanzanvalores del lmite de resistencia a la rotura por compresin uniaxial .La frmula (1.3) constituye una dependencia funcional general entre las tensiones (losesfuerzos) de compresin y la deformacin. Se puede decir que, las frmulas (1.1) y (1.2)son casos particulares de la frmula (1.3). As por ejemplo, si se descompone la tangentehiperblica en una serie exponencial y limitarlo con el primer miembro entonces seobtiene la frmula (1.). Despus de algunas transformaciones de esta serie, tomando unaserie de consideraciones se puede obtener la frmula (1.2).

En la tabla 1.2 se muestran los valores de las constantes y k para los suelosminerales.

Tabla 1.2. LIMITE DE ROTURA A LA COMPRESIN UNIAXIAL Y EL COEFICIENTEDE RUGOSIDAD VOLUMTRICA K PARA LOS SUELOS MINERALES

SUELO HUMEDAD % : .10:/Tierra arenosa:- Tierra virgen- De rastrojo de cereales- De labranza apisonada

14-1611-1312-14

1.29-1.430.8-0.9

0.45-0.66

14-1611-1312-14

Tierra arcillosa liviana:- Tierra virgen- De rastrojo de otoo- De labranza apisonada

13-1412-1312-13

2.42-2.581.43-2.090.96-1.16

14-1611-1312-14

Tierra arcillosa media:- Tierra virgen

- De rastrojo de otoo- De labranza apisonada

10-11

12-1416-17

2.74-3.10

1.68-2.270.68-1.09

14-16

11-1312-14

Tierra arcillosa pesada:- Tierra virgen- De rastrojo de otoo- De labranza apisonada

19-2013-1612-14

2.49-2.851.88-2.470.95-1.28

14-1611-1312-14

Arcilla (barro):- Tierra virgen- De labranza apisonada

12-1510-13

3.23-4.621.29-1.91

14-1611-1312-14

RESISTENCIA DE LOS SUELOS AL DESPLAZAMIENTO (A LA DISLOCACIN)

Los principales factores que determinan la resistencia de los suelos al desplazamiento (ala dislocacin) son:

a) Las fuerzas moleculares y capilares de adherenciab) Las fuerzas de rozamiento interno


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Las fuerzas moleculares de adherencia estn condicionadas por la adherencia en lospuntos de contacto de las partculas con la tensin superficial del agua que se encuentraen los poros del suelo. Se puede considerar que ellas (las fuerzas moleculares deadherencia) no dependen de la fuerza normal. Las fuerzas de rozamiento interno entre laspartculas surgen como consecuencia del enganche mutuo de las partculas durante el

desplazamiento (dislocacin) y bajo la accin solamente de las cargas normales sobre elsuelo. Las fuerzas de adherencia son caractersticas, principalmente para suelos ligososdel tipo ARCILLA, TIERRA ARCILLOSA, limo (lodo). En los suelos arenosos y greda-arenosos con estructura granular separada, las fuerza de adherencia son insignificante,sin embargo, estos suelos poseen grandes fuerzas de rozamiento interno.

En el caso general, la resistencia de los suelos al desplazamiento (a la dislocacin) sedetermina por la accin de ambos factores, y la fuerza mxima del desplazamiento, enuna primera aproximacin puede ser hallada a partir de la ley de coulom:

Dnde:

:Son las fuerzas moleculares y capilares de adherencia, en [N];N: Es la carga normal, en [N];

:Es el ngulo de rozamiento interno del suelo;

La dependencia de la fuerza de desplazamiento T en funcin de la carga normal N encondiciones reales se muestra en la Fig. 1.3. La curva se compone de un sector con grancurvatura y de un sector casi rectilneo. El punto acorresponde al valor cero (nulo) de lafuerza normal. La posicin del punto a se determina solamente por las fuerzasmoleculares de adherencia.

Con el aumento de la carga normal N, la fuerza mxima de desplazamiento, al iniciobruscamente crece, y despus la intensidad de su crecimiento disminuye.


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En el movimiento del tractor con carga, las garras de la zapata de la rueda o las orugasdesplazan (dislocan) el suelo en direccin contraria al movimiento del tractor y a uncostado en curva (en el giro). En estas condiciones, en el plano de la interaccin delpropulsor con el suelo surgen tensiones (esfuerzos) de desplazamiento y tensiones(esfuerzos) cortantes

(ver Fig. 1.4), que estn condicionados por la accin de las

fuerzas externas. Con el aumento de estas fuerzas, las tensiones de desplazamientocrecen hasta un determinado lmite, el cual se determina por la ley de coulom. Llamemosa este lmite FUERZA DE ROZAMIENTO DE REPOSO y para su determinacinempleamos la dependencia simplificada:

. Dnde:

- deformacin del suelo.-esfuerzo cortante medio.

FIGURA 1.3:

Dependencia de la fuerza dedesplazamiento T en funcin de la carga

normal N.

FIGURA 1.4:

Tensiones (esfuerzos) que surgen en elsuelo durante su desplazamiento

(dislocacin del suelo) producido por lasgarras de la zapata.


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:Es la fuerza de rozamiento de reposo;:Es el coeficiente de rozamiento de reposo que considera las fuerzas de rozamiento deadherencia.

Dividiendo las fuerzas y N entre el rea A, es decir, ; Obtenemos las siguientes expresiones para la determinacin del coeficiente derozamiento de reposo:

Dnde::Son las fuerzas moleculares y capilares de adherencia con respecto a la superficie de

los cuerpos rozantes, en [Pa];

P: Es la presin, en [Pa].

Como se puede observar en la ec. (1.4), el coeficiente de rozamiento de reposo dependede la presin (con el aumento de la presin el coef. De rozamiento de reposo disminuye).

A veces, al coeficiente d rozamiento de reposo

se le denomina COEFICIENTE DE

ROZAMIENTO EXTERNO.

Cuando las fuerzas externas se hacen iguales a la fuerza de rozamiento de reposo surgeEL DESPLAZMIENTO RELATIVO. En este caso tiene lugar EL ROZAMIENTO PORDESLIZAMIENTO (RESBALAMIENTO). En estas condiciones LA FUERZA DEROZAMIENTO POR DESLIZAMIENTO:

. Dnde:

:Es la fuerza de rozamiento por deslizamiento;

:Es el coeficiente de rozamiento por deslizamiento; N: Es la carga normal en [N].

A veces a este coeficientelo denominan COEFICIENTE DE ROZAMIENTO INTERNO.Como se puede observar en el grfico, los coeficientes y disminuyen con elaumento de la presin. Este comportamiento se puede explicar del siguiente modo:

Ecuacin 1.4


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En el caso general, EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO .es el lmite de la relacinde la TENSIN (ESFUERZO) DE DESPLAZAMIENTO A LA PRESIN, es decir:

. ;

Cuando . . Si , entonces (gracias a las fuerzas de adherencia molecular entrelas superficies).

Como regla, EL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO DE REPOSO .El valor medio del coeficiente de rozamiento de reposo y del coeficiente dedeslizamiento @p=0.02.[MPa] se muestran en la Tabla 1.3.

1. Tierra arcillosa, de rastrojo (la humedad absoluta de 14 16 %)2. Turbal, de rastrojo (humedad relativa 70 76 %)

- Coef. De rozamiento de reposo;-Coef. De rozamiento pordeslizamiento.

FIGURA 1.5:

Dependencia del coeficiente de rozamiento de reposo y del coeficientede deslizamientoen funcin de la presin.


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En la interaccin del propulsor del tractor con el suelo tiene lugar EL REGIMENINESTABLE VARIABLE DE TRANSICIOPN DEL REPOSO RELATIVO AL MOVIEMITNORELATIVO. En estas condiciones, las fuerzas tangenciales en las superficies rozantes nopueden ser determinadas solamente como un producto del coeficiente constante por lafuerza normal.

TABLA 1.3. COMPONENTES DEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO DE REPOSO YEL COEFICIENTE DE ROZAMIENTO .

DENOMINACIN DEL SUELO HUMEDAD(%) Componentes de

Tierra arenosa:- Tierra virgen- De rastrojo de cereales- De labranza apisonada

12-2012-2012-20

-0.79

-

1.01.01.0

0.870.810.83

Tierra arcillosa liviana:- Tierra virgen- De rastrojo de cereales- De labranza apisonada

12-2015-1711-19

0.760.720.69

2.52.52.5

0.770.730.71

Tierra arcillosa media:- Tierra virgen- De rastrojo de cereales- De labranza apisonada

15-2016-2013-18

-0.76

-

3.03.03.0

0.720.780.76

TURBA:- Tierra virgen- De rastrojo de cereales

- De labranza apisonada

76-7870-7680-84

-0.73

-

321

0.720.750.83

Como mostraron las investigaciones, la fuerza T vara en el proceso de desplazamientode las superficies, es decir, constituye una funcin de su desplazamiento relativo . Si seestablece la relacin de la fuerza por unidad de rea de los cuerpos rozantes, entonces sepuede expresar la siguiente igualdad:

Dnde:

Es el rea de los cuerpos rozantes en (m2). Es la tensin (el esfuerzo) que surge en el suelo al aplicarse la carga tangencial en(MPa).


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Es el desplazamiento relativo de las superficies de desplazamiento.Se ha establecido que la forma de las curvas del desplazamiento no es igual para suelosdiferentes: As por ejemplo, para los suelos compactos tipo TIERRA ARCILLOSA,TIERRA ARENOSA (ver Fig. 1.6) las tensiones (los esfuerzos) de desplazamientoinicialmente crecen aproximadamente en forma proporcional al desplazamiento, despusla proporcionalidad se interrumpe (se cancela) y las tensiones de desplazamiento endeterminado momento alcanzan el valor mximo:

.

Con la deformacin ulterior las tensiones de desplazamiento empiezan progresivamente adisminuir y asintticamente se aproximan a la magnitud constante:

. De tal modo que, con suficiente gran desplazamiento, las tensiones de desplazamiento sepueden considerar constantes y no dependientes de la deformacin.

Para los suelos plsticos las tensiones mximas de desplazamiento se desarrollan condeformaciones infinitamente grandes (ver Fig. 1.6) y la curva no tiene saliente brusca.

FIGURA 1.6:

Dependencia de las tensiones en funcin de las deformaciones:

1. SUELOS COMPACTOS.

2. SUELOS PLSTICOS.


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La determinacin de las regularidades (leyes) de la variacin de la tensin dedesplazamiento en funcin de la deformacin, tiene un gran significado para el estudio delproceso de interaccin del propulsor y el suelo. Se conocen algunas de las dependenciasfuncionales entre la tensin de desplazamiento y la deformacin.

De ellas, las ms conocidas y ms cercanamente corresponden a las condiciones reales,son las frmulas de M.G. BEKKER y de G.I. POKROVSKI.

Para la determinacin de las tensiones (los esfuerzos) del desplazamiento en funcin dela deformacin empleado para la elaboracin de la TEORA DE LA INTERACCIN delpropulsor de oruga con el suelo, M.G. BEKKER propuso emplear la ecuacin anloga a laecuacin del PROCESO OSCILATORIO APERIDICO:

. . . .Dnde:, , , Son los ndices que caracterizan al proceso oscilatorio. Es la base del logaritmo natural.Esta ecuacin transformada por BEKKER tiene la siguiente forma:

.. 1 . . 1 . . }Dnde:

, Son coeficientes empricos que determinan el proceso de deslizamiento(resbalamiento o patinaje) del propulsor de oruga del tractor. Deformacin del suelo provocado por las garras de las zapatas en direccin contrariaal movimiento.

A pesar de la poca correspondencia de los esfuerzos tericos y prcticos deldislocamiento (desplazamiento), la frmula no puede ser empleada en los clculos demutua interaccin del propulsor (el elemento de traccin) con EL MEDIO comoconsecuencia de una serie de defectos sustantivos. Ante todo, ella (la frmula) es extensay es difcil la determinacin de los coeficientes empricos de acuerdo a la metodologapropuesta. Adems, estos coeficientes estn privados de un determinado sentido.

Asimismo, cuando la deformacin es lo suficientemente grande, cuando , elesfuerzo tangencial del dislocamiento (desplazamiento) tiende a CERO (cuando k2 >1).Esta conclusin justa para las oscilaciones aperidicas contradice a los datosexperimentales del proceso de dislocamiento (desplazamiento) Ver Fig. 1.6.


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En la base a la hiptesis de POKROVSKI G.I. sobre la TEORA CONTCTIL DERESISTENCIA DE LOS SUELOS ha sido propuesta la frmula terica:

. . . 1 .Dnde:

, , , Son coeficientes empricos.Analizando la frmula (1.5) se pueden hacer las siguientes conclusiones:

Cuando la DEFORMACIN es lo suficientemente grande, el esfuerzo de dislocamiento(deslizamiento) tiende a un valor constante. El proceso de dislocamiento tiene dos fases:

- En la 1, el esfuerzo aumenta con el crecimiento de la deformacin > 0.

- En la 2, disminuye

< 0

.

La frontera entre estos dos ESTADIOS se caracteriza por el MOMENTO DEDESTRUCCIN DE LAS RELACIONES (uniones) EN LA TIERRA DE CULTIVO. LaFuerza correspondiente a l constituye la FUERZA DE ROZAMIENTO DE REPOSO.De modo que, las conclusiones obtenidas a partir de la dependencia terica determinadapor la frmula (1.5), no contradicen a los datos experimentales.

Generalizando las particularidades de la frmula (1.5) y empleando las funcioneshiperblicas, V.V. KATZIGUIN obtuvo una dependencia funcional entre EL ESFUERZODE DISLOCAMIENTO (desplazamiento) y la deformacin para suelos densos

(compactos) que tiene la siguiente forma:

. . [1 . ] .

Dnde:

Coseno hiperblico.

Tangente hiperblica.. Coeficiente reducido de rozamiento. Coeficiente de deformacin, m.

Ecuacin 1.5

Ecuacin 1.6


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El coeficiente reducido de rozamiento constituye una funcin de los coeficientes derozamiento de reposo fr y de rozamiento por deslizamiento fd. Para los suelos de humedadnormal l puede ser calculado de acuerdo a la siguiente frmula emprica:

. 2.55 .El coeficiente de deformacin es proporcional a la deformacin crtica o(ver Fig. 1.6) ydepende del coeficiente reducido de rozamiento . .

(1 1 . 2. . )

Con suficiente exactitud para los suelos minerales de humedad normal, el coeficiente depuede ser calculado de acuerdo a la frmula: 0.4Dnde: Es la distancia entre garras de las zapatas del rgano de la oruga o de la rueda, en(m).

Para los suelos plsticos (curva 2, Fig. 1.5), cuando y . 0 , la frmula (1.6)adquiere la siguiente forma:

. . Esta frmula por su estructura es idntica a la frmula (1.3) que describe el proceso de

compresin.

El dislocamiento del suelo se acompaa adems con su corte.En estas condicionessurgen ESFUERZOS DE CORTE (esfuerzo cortante medio) que surgen gracias alcorte realizado por las aristas laterales de la estampa (troquel) o de las garras de lazapata de altura hS(ver Fig. 1.4). El carcter de estos esfuerzos es algo diferente de losesfuerzos de dislocamiento. Se puede considerar en una primera aproximacin que susvalores dependen solamente del mdulo de corte y de la altura de las aristas


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laterales de la estampa (troquel) o de las garras de las zapatas de la rueda o neumtico(llanta).

La fuerza normal y la deformacin no ejercen una influencia sustantiva en los esfuerzosdel corte.

Como muestran los datos experimentales (GUSKOV V.V.), el mdulo de corte varapara diferentes suelos en los lmites siguientes:Tipos de Suelos Mdulo de Corte en (N/m)

Tierra Arcillosa media(rastrojo) (1.261.94).103

Tierra Arenosa (rastrojo) (1.52.6).103

COMPACTACIN DE LAS TIERRAS DE CULTIVO:

Con la accin repetida de los propulsores y tambin de las mquinas que sirven paratrabajar las tierras de cultivo (los instrumentos, aperos, implementos, etc.) ocurre laacumulacin de las deformaciones de la compactacin no solamente en la capa laborablede la tierra de cultivo, sino tambin por debajo de esa capa laborable. El colchn buzoque se forma obstaculiza la penetracin del agua a la profundidad de la tierra de cultivo, loque conlleva a una EROSIN HDRICA o a un empantanamiento de la tierra de cultivo, auna temporada hmeda o a su rpido secado y a una erosin elica durante la SEQUA.El colchn buzo perturba la afluencia capilar de la humedad desde las capas msprofundas hacia la superficie y obstaculiza el desarrollo del sistema radical (de races) delos campos de cultivo del pas. La destruccin del colchn -buzo con ayuda de la mulla

profunda del suelo mejora la fertilidad de la tierra de cultivo, sin embargo, segn esto,aumenta el costo del proceso tecnolgico del cultivo.

La actividad mecnica de los propulsores (de los elementos de traccin) sobre la tierra decultivo no se puede analizar solamente como compactante ya que, simultneamente conesto tiene lugar una intensa destruccin de la estructura de la tierra de cultivo bajo laaccin de patinaje. Adems de la compactacin y de la destruccin de la estructura de latierra de cultivo bajo accin de los propulsores, se forman carriles (vas) que dificultan larealizacin de las siguientes operaciones tecnolgicas de preparacin de la tierra decultivo, empeoran el trabajo de la tcnica agrcola, reducen la calidad de los trabajos decampo, sirven de cause artificial de vertedero (desage) de agua, conducen al aumento

de los gastos de energa (combustible), reducen la productividad del trabajo. Laresistencia a la preparacin de la tierra de cultivo, siguiendo la huella (la pista) de lostractores de oruga, crece en 25%, siguiendo la huella (la pista) de las ruedas crece en40%, de los automviles pesados crece en 65% en comparacin con la resistencia de lapreparacin de los sectores no compactados ( KSENEVICH I.P, SKOTNIKOV V.A,LIASKO M.I: SISTEMA RODANTE (CHASIS) TIERRA DE CULTIVO- COSECHA. Edit.

Agropromizdat.1985. Mosc).


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Los sectores no compactados prcticamente no sobrepasan del 1015% de la densidaddel campo, ya que, en el proceso de preparacin de la tierra de cultivo, de la siembra, delcuidado por las plantaciones, de las cosechas y de los residuos, diferentes mquinaspasan por el campo de 5 - 15 veces, la superficie total de las huellas (de las pistas) de lospropulsores de estas mquinas en 2 veces sobrepasa la superficie del sector del campo,

del 10 12% de la superficie del campo se somete a la accin ( a la influencia) de lasmquinas de 6 a 20 veces, del 6580% de la superficie de 1 hasta 6 veces.

Para la prevencin de las consecuencias negativas de la actividad mecnica de lospropulsores sobre la tierra de cultivo, se analizan las causas de la compactacin de lastierras de cultivo realizadas por los propulsores, se elaboran los mtodos de lucha contraeste fenmeno y las medidas que permiten limitar (o disminuir) el efecto mecnico delpropulsor.

Se pueden separar tres orientaciones principales de solucin de este problema:

1. La Orientacin Tecnolgica: que consiste en: a) en el perfeccionamiento del proceso

tecnolgico del cultivo de los campos agrcolas, incluyendo la reduccin de la cantidad depasos de la tcnica por los campos, especialmente cuando el estado de la tierra de cultivono es favorable, b) en la elaboracin de las rutas racionales de marcha de las mquinas,c) en el empleo de unidades combinadas y de ancho agarre , d) en el tratamiento mnimode la tierra de cultivo, e) la instalacin de vas (franjas) permanentes para el paso de latcnica, f) en el empleo de la tecnologa de recarga en interaccin con los medios detransporte y otros.

2. La Orientacin Agronmica: consiste en aumentar la capacidad de la tierra de cultivopara mantenerse estable (para resistir) a las cargas de compactacin y de dislocaciones,gracias al abonamiento (principalmente orgnico) y al cuidado de los ndices cualitativos(observancia) durante la preparacin de la tierra de cultivo y gracias a la introduccin deoperaciones complementarias de descompactacin.

3. La Orientacin Constructiva: consiste en el perfeccionamiento de los tractores, de lasmquinas agrcolas y de sus propulsores que contribuyen a la rectificacin o reduccin delas influencias negativas sobre la tierra de cultivo. Gracias a esta orientacin, a la tierra decultivo se puede proteger de la sobre compactacin, lo que puede conllevar a laconservacin de su fertilidad potencial y efectiva y permite evitar tambin gastosexcesivos de energa en la preparacin de la tierra de cultivo.

La orientacin constructiva constituye un medio efectivo de solucin del problema, porcuanto es relativamente ms fcil (y ms barato) prevenir la influencia mecnica negativade los propulsores sobre la tierra de cultivo que despus eliminar sus consecuencias.

Los principales factores que determinan la influencia de los propulsores sobre la tierra decultivo, como se ha establecido son: LA DENSIDAD, LA DUREZA, LA COMPOSINESTRUCTURAL DE LA TIERRA DE CULTIVO EN LAS HUELLAS (PISTAS), LASUPERFICE COMPACTADA DEL CAMPO.


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As por ejemplo, la densidad y la dureza de la tierra de cultivo en las huellas de lospropulsores esencialmente depende de la frecuencia de pasos de los propulsores por unamisma huella (pista) y de la velocidad de marcha. Estos factores es necesarioconsiderarlos durante la eleccin de los parmetros de los propulsores de la nueva omodernizada tcnica agrcola.

El proceso de formacin de la huella (pista) por debajo del propulsor (RGIMENCONDUCIDO) se compone de tres fases:

LA PRIMERA FASE:es la formacin de la huella como consecuencia de la compactacinde la tierra de cultivo. En esta fase tiene lugar solamente la compactacin de la tierra decultivo, y la dependencia entre la profundidad de la huella del propulsor y la cargaprcticamente es lineal (ver Fig.1.2, sector I) en forma analtica, esta dependencia seexpresa mediante la ecuacin:

. Dnde:

Es la presin del propulsor.EN LA SEGUNDA FASE: (ver Fig. 1.2, sector II) empieza a formarse el ncleocompactado (ver Fig. 1.7, zona I), en la cual el dislocamiento (desplazamiento) mutuo delas partculas de la tierra de cultivo simplemente no existe. El ncleo como una cua

hundindose conjuntamente con el propulsor en el suelo, no solamente compacta lascapas de tierra de cultivo que estn debajo sino que lo aparta hacia los costados. Laprofundidad de huella del propulsor crece ms intensamente (ver 1.2, sector II) gracias alos dislocamientos progresivos en la tierra de cultivo, la relacin lineal entre la profundidadde la huella del propulsor y la carga se interrumpe. Con el aumento ulterior de la cargasobre el propulsor, en la tierra de cultivo empiezan a formarse una zona de transicin II yla zona de estado lmite pasivo III (ver Fig. 1.7).

Ecuacin 1.7


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Las lneas llenas que limitan por debajo de las zonas sealadas se llaman LNEAS DEDESLIZAMIENTO. En forma analtica la relacin entre LA PROFUNDIDAD DE LAHUELLA DEL PROPULSOR Y LA CARGA EN LA SEGUNDA FASE se expresa delsiguiente modo:

. 11 .

EN LA TERCERA FASE: (ver Fig. 1.2., Sector III) las deformaciones por debajo delPROPULSOR tericamente pueden desarrollarse hasta el infinito sin aumento de lacarga, sin embargo, de manera prctica esto no sucede como consecuencia de lapresencia de una base slida prxima (vecina) la profundidad H y del crecimiento delvolumen de la tierra de cultivo (el suelo) que participa en el proceso (ver Fig.1.7). En estafase se forma completamente la zona III, y la deformacin de la tierra de cultivo ocurrefundamentalmente como resultado de los DISLOCAMIENTOS como consecuencia de ladestruccin de la tierra de cultivo en las superficies de deslizamiento (resbalamiento). Enestas condiciones, las partculas de la tierra de cultivo son desalojadas (desplazadas)hacia los lados de las regiones menos tensadas (tensas) sobre lo que evidencian loscortes locales por las aristas del propulsor (ver fig. 1.7).

Durante el PATINAJE de los propulsores (rgimen motriz), las profundidad de la huellacrece como consecuencia de un dislocamiento auxiliar de la tierra de cultivo en ladireccin horizontal. El aumento de la profundidad de la huella se propone considerarlo

mediante el producto de la deformacin por la magnitud 1 1 como resultado delo cual, la expresin para la profundidad de la huella despus del paso, solo del propulsortendr la siguiente forma:

FIGURA 1.7:

Esquema de la destruccin de latierra de cultivo bajo la accin delPROPULSOR DEL TRACTOR


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. 11 . 1 1 2

,Dnde:

Es el coeficiente de patinaje del propulsor.EVALUACIN DE COMPACTACIN:Los ndices normativos son:

- La presin mxima del propulsor pKsobre la tierra de cultivo; y

- El esfuerzo (la tensin) normal . a 0.5m de profundidad.

PARTE II:


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PROPIEDADES DINMICO TRACCIONALES Y ECONOMA DE COMBUSTIBLE DELOS AUTOMVILES CON TRANSMISIN HIDRODINMICA

1. AUTOMATIZACIN DE LA DIRECCIN DEL AUTOMVIL:

El continuo aumento de las velocidades de movimiento y de la densidad de los flujos detransporte conllevan al aumento de la tensin del trabajo del conductor y comoconsecuencias, a la disminucin de la seguridad del trfico.

Para la solucin del problema de dotacin de la seguridad del trfico (movimiento)vehicular, una de las medidas de gran perspectiva es la automatizacin de la direccin delautomvil. Una de las orientaciones principales de la automatizacin parcial de ladireccin del automvil es el empleo de las TRANSMISONES AUTOMTICAS, siendoespecialmente conveniente en los buses urbanos, en los cuales con las transmisionesescalonadas de cambios se deben hacer los cambios de marcha cada 15 o 30 segundos

y en los camiones-volquete de carretera y de gran carga, el nmero de cambios demarcha (con el empleo correspondiente del embrague) a veces alcanza hasta 2000 porturno.

La aplicacin de las transmisiones automticas (como regla sin, escalones, cambios)conjuntamente con la disminucin de la tensin del trabajo del conductor permite tambinmejorar las PROPIEDADES DINMICO TRACCIONALES y LA ECONOMA DECOMBUSTIBLE. La influencia de la variacin sin cambios de la relacin de transmisin dela TRANSMISIN sobre la economa de combustible fue analizado en el hecho deingeniera automotriz.

El mejoramiento de las propiedades dinmico traccionales est relacionado con laposibilidad (cuando se emplea la transmisin sin escalones en caso de necesidad) deemplear la potencia mxima del motor Nemax variando solamente la relacin detransmisin para la obtencin de los diversos valores de la velocidad V.

La dependencia necesaria para esto utr= f (V) se puede encontrar a partir de la ecuacin:

0 . 3 7 7 . ; Considerando: n = nN= cte.

Dnde: n Es decir, de donde se deriva que: 0.377 .

Por consiguiente, la relacin de transmisin debe variar de acuerdo a la leyhiperblica.

Ecuacin 1

Ecuacin 1.a


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A bajas velocidades la relacin de transmisin puede resultar tan grande, que la reaccinRx en las ruedas motrices sobrepasa a la mxima posible reaccin por adherencia.Empezando desde el valor de para la cual Rx= Rz.x, la relacin de transmisin seasume constante, (ver fig.1.a).

Al variar el , sin escalones, de acuerdo a la ley hiperblica, aumenta la velocidad demarcha en los ascensos lmites de acuerdo a la potencia del motor, crece la aceleracindurante el cambio de rapidez, como resultado de lo cual disminuye el tiempo y la distanciade aceleracin. En el aumento de la aceleracin j, en este caso, ejerce influencia ladisminucin de la energa para la rotacin de las piezas.

El aumento de la potencia suministrada a las ruedas en el cambio de marcha sinescalones en comparacin con el de escalones, se puede evaluar comparando laspotencias mxima y media en el sector de la caracterstica externa con alguna gama devariacin de la frecuencia rotacional n1nN (Fig. 1.b). Empleando la ecu. (1):

. . . . Podemos encontrar la potencia media Nem:

. . . .

FIGURA 1:

Particularidades de la regulacin de los cambios


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. . 2 . 3 . 4 Para los automviles modernos, la gama de variacin de frecuencias en cada una de lasmarchas constituye 1.2 1.5 en las marchas altas y 1.8 2 en las marchas bajas.

Considerando a = b = c =1 y n2 = nNobtendremos cuando 2; Nem= 0.866Nemax;cuando 1.5; Nem= 0.935Nemax; cuando 1.2; Nem= 0.98Nemax.Cuanto menor es la reserva de torque tanto mayor es el valor de la Ne m en condicionessemejantes a la igualdad.

El rendimiento de las transmisiones automticas de los modernos automviles es menorque el de las transmisiones mecnicas y cuando se emplean cajas de cambiosmultiescalonadas pueden ser proporcionadas las propiedades dinmico traccionales nopeores que con las no escalonadas (sin escalones) las que obtuvieron mayor difusinfueron las transmisiones hidrodinmicas (las transmisiones hidrulicas).

CARACTERSTICAS DE ENTRADA DE LAS TRANSMISIONES HIDRODINMICAS(TRANSMISIONES HIDRULICAS).

Analicemos las caractersticas de las transmisiones hidrodinmicas que determinan lasparticularidades de las propiedades dinmico-traccionales y econmicas de consumo decombustible del automvil.

Las propiedades cinemticas se caracterizan por la relacin de transmisin de laturbobomba.

Dnde:

Velocidad angular de la turbina. Frecuencia Rotacional de la turbina. Velocidad angular de la bomba. Frecuencia rotacional de la bomba. Relacin de transmisin de la turbobomba.

Adems, las propiedades cinemticas pueden ser caracterizadas por el deslizamiento(resbalamiento) porcentual (en%):


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1 0 0 . 1 .100Las propiedades energticas (CONVERTIDORAS TRANSFORMADORAS) secaracterizan mediante EL COEFICIENTE DE TRANSFORMACIN DE LATURBOBOMBA

. En los embragues (acoplamientos) hidrodinmicos . y 1, y lostransformadores (convertidores) hidrulicos con reactor fijado, el coeficiente de

transformacin puede ser mayor o menor de la UNIDAD. Para las transformacioneshidrulicas de aplicacin vehicular, en la gama de operacin frecuentemente 1.

TRANSMISORES PARA

CARGADORAS

MAQUINARIA PESADA

MECNICA

HIDRULICA

DIRECTA

POWERSHIT

HIDROSTTICA

HIDRODINMICA


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LA TRANSMISIN:

CLASIFICACIN

TRANSMISIN

DE POTENCIAA. SEGN EL CARCTER

DE VARIACIN DE LA

RELACIN DE

ENGRANES.

PROGRESIVAS

ESCALONADAS

COMBINADAS

B. SEGN EL MTODO

DE TRANSFORMACIN

DEL MOMENTO

TORSIONAL.

MECNICAS

ELCTRICAS

HIDRULICAS

HIDRULICAS

ELCTRICAS

MECNICA

POR FRICCIN

HIDRODINMICAS

HIDROSTTICAS


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FINALIDAD: Sirve para transmitir el momento torsional del motor a las ruedas motrices delTRACTOR y transformarlo en dependencia de las resistencias externas que, se oponen almovimiento y el proceso tecnolgico que efecta.

En los transformadores (CONVERTIDORES) COMPLEJOS (EL REACTOR ESTINSTALADO EN EL EMBRAGUE DE CARRERA LIBRE)

1. Cuando

1 tal

hidrotransformador (hidroconvertidor) pasa al rgimen de embrague hidrodinmico.

Las propiedades energticas de las transformaciones hidrulicas se caracterizan por surendimiento, el cual se define del siguiente modo:

. . .. . . . Dnde:

Es la relacin de transmisin de la turbobomba (transmisin hidrulica).

Es el coeficiente de transformacin de la turbobomba (transmisin hidrulica).Para los embragues hidrulicos .. 1, por eso .. .. .El grfico de ladependencia de y de . en funcin de .. se denomina CARACTERSTICA DEENTRADA(ADIMENSIONAL) DE LAS TRANSMISIONES HIDRULICAS.

Para los embragues hidrulicos la dependencia .. .. est la recta 1(Fig.2.a)paralela al eje de las abscisas y la dependencia .. ..por la recta 2 que pasa atravs del inicio del sistema de coordenadas formando un ngulo de 45 con respecto alos ejes del sistema de coordenadas (

..

..

.

FIGURA 2:

Caractersticas de entrada de las TransmisionesHidrulicas

a) EMBRAGUES HIDRULICOS.

b) TRANSFORMADOR HIDRULICO.


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Los valores mximos y mnimos de .. y de .. del embrague hidrulico son tantomayores cuanto menor es la carga en el eje de la turbina. Comnmente los parmetrosdel embrague hidrulico se selecciona de tal forma que en la transmisin de la potenciamxima del motor .. 0.97 0.975(el deslizamiento s = 2.5 3 %).Con cargas parciales el deslizamiento es algo menor y el rendimiento es cercano a launidad.

En los transformadores (CONVERTIDORES) hidrulicos la dependencia .. ..es cercana a la PARABLICA y en los COMPLEJOS es cercaba a una lnea recta

(Fig.2.b).

Las propiedades de transformacin del transformador (convertidor) hidrulico seasume caracterizarlo con el COEFICIENTE MXIMO DE FORMACIN ..,correspondiente a la TURBINA INMOVIL .. 0 (coeficiente stop de transformacin).En las transmisiones de los automviles livianos comnmente se empleantransformadores hidrulicos que tienen .. 2.2 4.La dependencia .. ..est expresada por la curva 4 cercana a la funcin cbica ypara los transformadores hidrulicos complejos se acercan a las parablicas de segundogrado.

En los transformadores hidrulicos automotrices.. 0.7 0.8.Con el aumento de ..el valor mximo del rendimiento se reduce algo y la relacin detransmisin correspondiente a ..disminuye.EL TRABAJO SIMULTNEO DEL MOTO CON LA TRANSMISIN HIDRULICA:


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El torque (en N.m.) necesario para la rotacin de la bomba:

. . . ... ; . Dnde:

Coeficiente de la bomba.. Densidad del fluido operante en (kg/m3)... Dimetro activo del transformador hidrulico, es decir, la salida mxima de sucavidad de trabajo, en metros (m).

En unos transformadores hidrulicos .Y depende solamente de los parmetrosconstructivos del transformador hidrulico, y en otros depende tambin de ...La dependencia

..

se traza en la caracterstica (adimensional) de entrada

(Fig.2.b, curva 5). Cuando

el transformador hidrulico recibe el nombre de

TRANSFORMADOR HIDRULICO NO TRANSPARENTE y cuando ..recibeen nombre de TRANSFORMADOR HIDRULICO TRANSPARENTE.El grado de TRANSPARENCIA se determina con el coeficiente de TRANSPARENCIA T.Si disminuye con el aumento de ..(TRANSPARENCIA DIRECTA) entonces:

T Dnde:

Denominado coeficiente de bomba cuando .. 1. Cuando .. 0.Si crece con el aumento de ..(TRANSPARENCIA INVERSA), entonces T .Si tiene un valor mximo cuando .. > 0 y un menor correspondiente a .. 1(TRANSPARENCIA MIXTA),

T Los transformadores hidrulicos con transparencia inversa en las transmisionesautomotrices prcticamente no se emplean.

Ecuacin 2


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El grfico (Fig.3) en el cual se han trazado las dependencias del momento suministrado ala rueda de la bomba desde el motor M y del momento Mb necesario para la rotacinuniforme de la rueda de la bomba en funcin de la frecuencia rotacional de la rueda de labomba nb, se denomina GRFICO DEL TRABAJO SIMULTNEO DEL MOTOR CON LATRANSMISIN HIDRULICA(caracterstica de carga).

Si la rueda de la bomba se acopla en la forma directa con el eje del motor, entonces nb=ny el momento desde el motor es igual a Me.

FIGURA 3:

Caractersticasde la carga con TransmisinHidrulica

a) NO TRANSPARENTE.

b) TRANSPARENTE.


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Si entre el transformador hidrulico y el motor se instala un reductor compatible, con unarelacin de transmisin ur y un rendimiento r entonces nb = n/ur, y el momento Mrsuministrado desde el motor a la bomba resulta ser:

. u

.

(rIndica reductor).

Para los transformadores hidrulicos no transparentes, las dependencia Mb = f (nb) secaracteriza por el ANGOSTO HAZ DE PARBOLAS que comnmente se reemplaza poruna parbola (ver Fig.3.a), y en las trasparentes por un haz de parbolas, cuyo anchotanto mayor es, cuanto ms alto es el coeficiente T (Fig. 3.b). En los transformadoreshidrulicos con transparencia directa la parbola ms empinada corresponde a .. 0.Cuanto mayor es el valor de ..tanto ms suave es la pendiente de la parbola.La dependencia Me = f(n) puede ser construida tanto para un suministro completo (pleno)de combustible como para cargas parciales para la determinacin de las propiedades

dinmico traccionales es suficiente tener la dependencia Me = f(n) a plena entrega decombustible.

De acuerdo a la caracterstica de carga se puede determinar la frecuencia nb y elmomento Mb, bajo las cuales es posible el trabajo simultneo del motor y deltransformador hidrulico en rgimen estabilizado. Para el transformador hidrulico notransparente el trabajo simultneo manteniendo invariable el suministro del combustiblees posible prcticamente, solamente a una frecuencia n invariable al variar ... A estafrecuencia corresponde un valor determinado de Me.

Para transformador hidrulico transparente, las frecuencias bajo las cuales es posible el

trabajo simultneo del motor y del transformador hidrulico y los correspondientes valoresa ellos del momento MeoMe3 son diferentes cuando distintos son los valores de ...CLCULO DE LA FUERZA DE TRACCIN DEL AUTOMOVIL CON TRANSFORMADORHIDRULICO EN MARCHA ESTABILIZADA:

Cuando la transmisin est equipada con un transformador hidrulico, para el clculo dela fuerza de traccin PTno se puede emplear la metodologa aplicada para el clculo deun transmisin mecnica, ya que la transmisin mecnica, ya que la transmisinhidrulica no proporciona una dependencia unvoca entre la frecuencia rotacional delcigeal y de la turbina, rgidamente vinculada con las ruedas motrices. Por eso, para el

clculo de PT cuando est montado un transformador hidrulico puede ser propuesto lasiguiente metodologa:

1 Se dan diferentes valores de .., despus, de acuerdo al grfico (Fig.3.b), para cada..se determina la frecuencia nb como una abscisa del punto de interseccin de la curvaMb= f (nb) para el valor admitido de .., con la curva de Me = f(n) o Mr = f (nb) y elmomento Me o Mr(son las ordenadas de estos puntos); para el transformador hidrulico


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transparente, los parmetros nb y Me (Mr) son diferentes para distintos . , para el notransparente son iguales bajo todas las ..2 Para las

. seleccionadas se encuentran las velocidades

0,377 . (donde

es la relacin de transmisin de las transmisiones mecnicas ubicadas entre la turbinay las ruedas motrices)3 De acuerdo a las caractersticas de entrada del transformador hidrulico para aquellosvalores de .se encuentra el coeficiente . , luego la fuerza empleando la frmula:

. . . . Dnde: : es el rendimiento de las transmisiones mecnicas,ubicadas entre la turbina y las ruedas motrices. Para el transformador hidrulico transparente, a cada corresponden sus propios valores. y , para el transparentevara solamente . Obteniendo los valores para cada una de las velocidades de marcha que correspondea los asumidos . se construye el grafico , Fig 4.

Ecuacin 3

FIGURA 4:

Caracterstica traccional del automvil con transmisinhidrulica


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Analizando la metodologa de clculo, las dependencias , se pueden evaluar losvalores de transparencia de la transmisin hidrulica.

Cuando se emplean los transformadores hidrulicos el motor no reacciona a las

variaciones de la fuerza de traccin en las ruedas motrices, relacionadas con lasvariaciones de las fuerzas de resistencia al movimiento.

Cuando se mantiene constante la posicin del rgano de control de suministro decombustible, el rgimen de trabajo del motor permanece invariable y la posicin necesariapara la superacin de las cambiantes resistencias al movimiento, la disminucin oaumento de la fuerza ocurre exclusivamente como resultado de la variacin de. . . Con el aumento de las resistencias al movimiento, la velocidad decae,disminuye la frecuencia de rotacin de las ruedas y de la turbina que est vinculada con

ellas. Por cuanto la frecuencia

no vara, entonces

.

disminuye y el

coeficiente .crece provocando el correspondiente aumento de .La variacin de en este caso ocurre anlogamente al desarrollo de ladependencia . . , y la posibilidad de empleo de la capacidad del motor, acuenta de la reserva de momento torsor (torque), para adaptarse automticamente a lavariacin de la carga externa se elimina completamente.

Si se emplea el transformador transparente, entonces, con la variacin de la resistencia almovimiento, manteniendo constante la posicin del rgano de control del suministro decombustible, varan tanto la frecuencia n como el momento . La obtencin de la fuerza

, suficiente para la superacin de las fuerzas cambiantes de las resistencias cuando

> , se proporciona a cuenta tanto de las propiedades de transformacin de latransmisin como de la adaptabilidad del motor.Por esto, los transformadores hidrulicos no transparente son ms cmodos paraemplearlos en concordancia con el motor, en los cuales la variacin del torque espequea (como por ejemplo, en los motores disel), pero los transformadores hidrulicostransparentes con los motores en los cuales la variacin del torque es lo suficientementealto.

La comparacin de las dependencias del automvil con la transmisinhidrulicas y del automvil con transmisin mecnica permite establecer las siguientes

particularidades: Cuando est instalada una transmisin hidrulica, la 0 . A este valor de la

velocidad corresponde . Cuando se emplea una caja de cambios escalonada 0.377. . , y corresponde a 0.377. . ( - es la mnima frecuencia

estable, segn la caracterstica externa de velocidad, y es la frecuencia,bajo la cual ).


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Con el transformador hidrulico NO TRANSPARENTE la gama de variacin dees igual a ., con la TRANSPARENTE es algo mayor . .Pero en los transformadores hidrulicos TRANSPARENTES el valor de. comnmente es menor que para los NO TRANSPARENTES (. 22,5

).

Cuando se emplea una caja de cambios escalonada la gama de variacin de lafuerza en cada cambio (marcha) es igual al coeficiente de adaptabilidad portorque del motor. Con la instalacin de un transformador hidrulico, al automvil adquiere la

propiedad de adaptarse automticamente a la variacin de las resistenciasexternas en intervalos comparativamente amplios.

Al mismo tiempo que la gama de variacin de la fuerza durante latransformacin del torque, solamente con el transformador hidrulico comnmentees menor que la gama total de transmisin mecnica escalonada (la razn de lasrelaciones de transmisin de las manchas baja y alta). La gama completa (plena)de variacin de la fuerza

proporcionada por el transformador hidrulico se

puede considerar suficiente solamente para los automviles livianos que tienenUNA GRAN RESERVA DE POTENCIA. Para el esto de automviles livianos yespecialmente para otros tipos de mquinas de automacin, esta gama no puedeproporcionar un movimiento (marchar)En todos las consideraciones explotacin que encuentre.Para la eliminacin (exclusin) del trabajo de larga duracin del transformadorhidrulico en la regin de bajos rendimientos en los regmenes principales detrabajo del automvil se emplea solamente la gama operativa . comnmenteabarca la zona donde .. 0.8 ;:. El coeficiente ..cuando ..corresponde a

.. 0.8se denomina coeficiente operativo de transformacin.

Se puede considerar .. 1,4 1,65 para los automviles livianos; .. 1,62,0para los buses; .. 1,6 2,1para los camiones.Para proporcionar la gama necesaria de variaciones de la fuerza se prevee unaserie de medidas orientadas en primer lugar a la expansin de la zona de los altosrendimientos de transformador hidrulico, y en segundo lugar, a la elevacin de laspropiedades transformadoras de la transmisin, como resultado de la conexin(instalacin) de los transformadores de torque (momento torsor).

MTODOS DE MEJORAMIENTO DE LAS PROPIEDADES TRANSFORMADORAS YENERGTICAS DE LAS TRANSMISIONES HIDRAULICAS:

En la construccin de automviles, los TRANSFORMADORES HIDRAULICOSCOMPLEJOS son los que mayor aplicacin han encontrado, ya que proporcionancon algn valor . .. ,: un trnsito automtico al rgimen deembrague hidrulico.El rendimiento del embrague hidrulico cuando < 1es mayor que el rendimientodel transformador hidrulico, por esto tal transito AMPLIA LA ZONA DE TRABAJOcon elevado rendimiento (Fig. 5.a). Cuando . < 1 el torque del REACTOR


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cambia EL SIGNO y el REACTOR instalado en el EMBRAGUE de CARRERALIBRE empieza libremente a rotar conjuntamente con la RUEDA DE LA BOMBA.

A veces se instalan DOS REACTORES, cada uno en su propio EMBRAGUE DECARRERA LIBRE.

(a)

(b)

(c)


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Con cierto valor de .en el embrague de carrera libre empieza a rotar el primerREACTOR, bajo esta condicin, se reducen las perdidas por impacto (golpeteo) enla entrada y el mximo rendimiento del transformador hidrulico se desplaza haciael lado de los grandes valores de .. Despus, a medida que va aumentando .empieza a rotar el SEGUNDO REACTOR para luego tener lugar el transito alrgimen de embrague hidrulico. El empleo de tal construccin permite ampliar lazona de trabajo con elevados valores del rendimiento (Fig. 5. b) en comparacincon el transformador hidrulico que tiene un REACTOR.

Los transformadores hidrulicos complejos son cmodos si el .,correspondea un valor grande de la . y el transito al rgimen de embrague hidrulico serealiza cuando . 0,840,85y . ~0,8.Con el aumento de .. , .. se desplazara a la regin de los menoresvalores de .. En los transformadores hidrulicos con elevadas propiedades detransformacin, el transito con elevadas propiedades de transformacin, el transitoal rgimen de embrague hidrulico tiene lugar cuando los valores del

. son

pequeos, por esto, es ms conveniente emplear los transformadores hidrulicosbloqueados con un embrague de friccin especial, lo que permite, uniendo(bloqueando) la bomba y la turbina, eliminar las prdidas en el transformadorhidrulico (Fig. 5.b). El bloqueo comnmente tiene lugar en forma automtica ypuede ser empleada tanto para los transformadores hidrulicos no complejos,como para los complejos.Para proporcionar la variacin de la fuerza , en la gama de operacin (detrabajo) con un rendimiento lo suficientemente alto, a la transmisin se incluyeadems del transformador hidrodinmico, el transformador mecnico escalonadola transmisin hidromecnica (Fig. 6).

FIGURA 5:

Caractersticas de los Transformadores HidrulicosComplejos

(a) Con paso (trnsito) automtico al rgimen deEMBRAGUE HIDRULICO,

(b) Con dos REACTORES y paso automtico al

rgimen de EMBRAGUE HIDRULICO

(c) Con bloqueo de la bomba de la turbina.


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Las propiedades transformadoras y la gama operativa de la transmisinhidrodinmica son tanto mayores cuanto mayor es el nmero de escalones de lacaja de cambios. Sin embargo, con esto, se hace ms complicada su construccin.Comnmente, para los automviles livianos y buses el nmero de cambios es iguala dos, tres con una gama de relaciones de transmisin 1,82,5 y para loscamiones cuatro, seis con una gama 47. Los cambios de marcha se realizanautomticamente con el control de dos parmetros: velocidades de marcha y lacarga del motor.

CARACTERSTICAS DINAMICAS Y LOS PARAMETROS DE SUSCEPTIBILIDAD ALAUMENTO RAPIDO DE LA VELOCIDAD AL AUMENTO RAPIDO DE LA VELOCIDADDEL VEHICULO CON TRANSMISION HIDRULICA:

Convencido la dependencia , se puede con las mismas frmulas quepara la transmisin mecnica encontrar las dependencias ,y . En los sectores de trabajo del transformador hidrulico, en lasfrmulas que sirven para la determinacin de la velocidad V y de la fuerza secolocan los valores de considerando la relacin de transmisin de latransmisin incluida de la caja escalonada. Cuando trabaja en el rgimen deEmbrague Hidrulico, en el sector de variacin de . , los valores de la

FIGURA 6:

Caracterstica de la transmisin hidromecnica concaja de cambios de tres escalones y con transformador

hidrulico complejo


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frecuenciay del momentose encuentran con ayuda del GRFICO DE LASCARACTERSTICA DE CARGA DEL EMBRAGUE HIDRULICO y se considera. 1.Cuando se sale del rgimen de embrague hidrulico al sector operativo (

. 0,9798) en la frmula para el clculo de la velocidad V se dan diferentes valoresde la frecuencia y los correspondientes valores del momento se encuentran deacuerdo a la caracterstica externa de velocidad del motor. Cuando est bloqueadoel transformador hidrulico, el clculo de la dependencia se realizacomo para la transmisin mecnica.

En la Fig. 6.b se muestra, la caracterstica dinmica de un automvil contransmisin hidromecnica.

El mtodo de la determinacin de los parmetros que establecen las propiedades[

; , ;

:; ] dinmico traccionales no se diferencia de aquel que fue descrito para losautomviles con transmisin mecnica.El clculo exacto de los parmetros de la susceptibilidad (j, el tiempo t y ladistancia s de aceleracin) est relacionado con una serie de dificultades por lassiguientes causas:

a) Cuando trabaja el motor en el rgimen no estabilizado se diferenciade aquella misma dependencia cuando el motor trabaja en el rgimenestabilizado.

b) En el redimen no estabilizado de trabajo del transforma

módulo tractores y maquinaria pesada

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