proyecto final tractores y maquinaria pesada

7/24/2019 Proyecto Final Tractores y Maquinaria Pesada

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Trujillo, Noviembre de 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA MECNICA

ANLISIS DE LAS PROPIEDADES

DINMICOTRACCIONALES DEL CAMIN DE

OBRAS EN MINERA CATERPILLAR 777F

CURSO:

TRACTORES Y MAQUINARIA PESADA

DOCENTE:Mg. BACILIO QUIROZ, Avelino Javier

CICLO:X

ESTUDIANTES:

AYALA DIONICIO, NelsonCARBONEL SALINAS, EderGARRIDO OBESO, ChristianINFANTES MAURICIO, Jos

MIO PUERTA, JohnnyMOYA DELGADO, Gustavo

PESANTES LEN, Daniel

ZAVALETA HOYOS, Jonathan


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ANLISIS DE LAS PROPIEDADES DINMICOTRACCIONALES DEL CAMIN DE



TTULO

ANLISIS DE LAS PROPIEDADES DINMICOTRACCIONALES DELCAMIN DE OBRAS EN MINERA CATERPILLAR 777F

RESUMEN

En el presente proyecto se realiza una consolidacin de los conocimientos obtenidos en eldesarrollo del curso acadmico profesional e Tractores y Maquinaria Pesada dictado en el Xciclo, teniendo por finalidad realizar el Anlisis de las Propiedades Dinmico-Traccionales delvehculo, CAMIN DE OBRAS EN MINERA CATERPILLAR 777F, con su motor C32ACERT CAT, el cual posee una transmisin hidrodinmica.

El estudio ayudar a comprender las siguientes caractersticas:

Condiciones reales de explotacin de la unidad vehicular. Pendiente mxima que puede ser superada por la unidad vehicular. El consumo especfico de combustible en carretera de la unidad vehicular. La mxima velocidad que puede alcanzar la unidad vehicular, entre otras caractersticas.

A diferencia del curso de ingeniera automotriz que sent las bases para este anlisis, aquestudiaremos una unidad vehicular que trabaja con transmisin hidrodinmica la cual consta deun convertidor hidrulico, que realiza la variacin de la relacin de reduccin de latransmisin automticamente sin escalones, de acuerdo con el valor de las resistencias

exteriores al movimiento y permite efectuar suavemente las aceleraciones de la unidad sininterrumpir la potencia entregada a las ruedas motrices, al cambiar de marcha ejerciendo, de estamanera, una influencia sustancial en la dinmica de la unidad vehicular.


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NDICE ANALTICO

1. INTRODUCCIN ............................................................................................................... 4

1.1. PROPSITO GENERAL DEL TRABAJO.............................................................. 41.2. EL P ROBLEMA.......................................................................................................... 4

1.2.1. Antecedentes......................................................................................................... 41.2.2. Enunciado del Problema...................................................................................... 41.2.3. Justificacin del Problema................................................................................... 51.2.4. Objetivos de Estudio............................................................................................. 5

2. DESARROLLO DEL CUERPO DEL PROYECTO ....................................................... 6

2.1. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE LA UNIDAD............................................ 62.3. CURVAS CARACTERSTICAS DE POTENCIA Y TOQUE DEL MOTOR.... 12

2.3.1. Curvas Caractersticas de Potencia y de Torque de nuestro Motor................. 122.4. CLCULO DE LA FUERZA DE TRACCIN DEL VEHCULO CON

TRANSMISIN HIDRODINMICA EN MARCHA ESTABLE........................ 142.4.1. Dinmica de Traccin del Automvil con Transmisin Hidrodinmica

(Chudakov, pg. 185)......................................................................................... 142.4.2. Verificacin del Tipo de Convertidor Hidrulico que posee la Unidad........... 192.4.3. Clculo del Dimetro Hidrulico....................................................................... 192.4.4. Anlisis del Trabajo del Convertidor Hidrulico.............................................. 212.4.5. Anlisis del Trabajo del Convertidor Hidrulico en Conjunto con el Motor... 222.4.6. Caracterstica de la Turbina.............................................................................. 272.4.7. Clculo de las Relaciones de Transmisin del Vehculo Automotor en las

Diferentes Posiciones de la Caja de Velocidades.............................................. 292.4.8. Clculo de la Velocidad para Diferentes Marchas............................................ 30

2.5. BALANCE TRACCIONAL DEL VEHCULO AUTOMOTOR.......................... 342.5.1. Clculo de la fuerza de traccin del vehculo con transmisin hidrodinmica342.5.2. La Fuerza de Resistencia del Aire..................................................................... 372.5.3. La Fuerza de Resistencia Total del Camino ()............................................ 41

2.6. CARACTERSTICA UNIVERSAL O PASAPORTE DINMICO DELVEHCULO AUTOMOTOR................................................................................... 46

2.6.1. Factor Dinmico................................................................................................. 462.6.2. Construccin del Nomograma de Carga........................................................... 49

2.7. BALANCE DE POTENCIA DEL VEHCULO AUTOMOTOR.......................... 522.7.1. Potencia Traccional Disponible......................................................................... 522.7.2. Potencia Traccional Requerida......................................................................... 55

2.8. ACELERACIN DEL VEHCULO AUTOMOTOR........................................... 582.9. CONSUMO ECONMICO DE COMBUSTIBLE EN EL CAMINO.................. 61

3. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 67

4. REFERENCIAS ................................................................................................................ 67

ANEXOS .................................................................................................................................... 68


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1. INTRODUCCIN

1.1. PROPSITO GENERAL DEL TRABAJO

En el presente trabajo se tendr como principal propsito el lograr determinar las PropiedadesDinmico-Traccionales y Econmicas que obtendra la unidad Camin de Obras Caterpillar777F, por medio de la simulacin de operacin real utilizando un programa de computacin(Excel). Para conseguir dicho propsito ser necesario obtener un Modelo Matemtico declculo basado en las ecuaciones propias de la Fsica as como en las modelaciones matemticasdel Chudakov.

Una vez tenido el modelo matemtico se realizaran los pasos necesarios para generar los datos(Tablas y Graficas) que reflejaran el desempeo de la unidad referida.

1.2. EL PROBLEMA

1.2.1. Antecedentes

La industria de automocin especficamente la dedicada a la maquinaria pesada ocupa a nivelmundial una de las actividades ms relevantes que generan grandes recursos econmicosaumentando los ingresos del pas que la desarrolla, es por esto que los pases industrializados de

primer mundo han aplicado completamente la ciencia y la tecnologa en esta rea de laingeniera, realizando la manufactura de automviles de todo tipo y de diferente aplicacin paravenderlos al mercado internacional.

Los consumidores ms importantes son aquellos pases subdesarrollados que no tienen laciencia y la tecnologa suficiente para llevar a cabo dicha actividad, dedicndose nicamente ala compra de estos para luego explotarlos.

Nuestro pas el cual se encuentra en el auge de la minera y la exportacin de productosagrcolas, el uso de maquinaria pesada se ha vuelto indispensable para llevar a cabo una

produccin eficiente. Pero es comn la mala explotacin de estas unidades vehiculares, es decirdichos vehculos son explotados en condiciones para lo cual no fueron diseadas; surgiendo as

la necesidad de realizar un anlisis de las propiedades dinmico-traccionales de la unidadvehicular en consideracin para asegurar una buena condicin de explotacin.

1.2.2. Enunciado del Problema

De qu manera influye el anlisis de las propiedades dinmico-traccionales y econmicas delvehculo, CAMIN DE OBRAS EN MINERA CATERPILLAR 777F, sobre el mejoramientode sus condiciones de explotacin?


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1.2.3. Justificacin del Problema

Se realizar el anlisis de las propiedades dinmico-traccionales del vehculo con su sistemamotor-transmisin para poder determinar las condiciones de terreno y rgimen de trabajo en quedeber ser explotado dicho vehculo para que su uso sea ms eficiente.

1.2.4. Objetivos de Estudio

Determinar las curvas Caractersticas del Motor.

Determinar la Fuerza de Traccin Bruta en las ruedas motrices en cada marcha delautomvil para diferentes velocidades de giro del motor.

Determinar la Fuerza Resistiva que se opone a la marcha de avance de la unidadvehicular como son la Resistencia Total de la Carretera y la Fuerza Resistiva delViento.

Determinar la Fuerza de Traccin Bruta Mxima en las ruedas motrices para cadamarcha del automvil a partir del cual se determinar la pendiente mxima que elautomvil puede vencer para su movimiento.

Determinar el Factor Dinmico para cada marcha del automvil, as como laConstruccin de la Caracterstica Dinmica del Automvil.

Determinar del mximo valor del Coeficiente de Resistencia Total del camino para cadamarcha a partir del factor dinmico mximo.

Construir la Caracterstica Dinmica del vehculo con Nomograma de Carga.

Determinar la Caracterstica Universal o Pasaporte Dinmico del Vehculo.

Determinar la Variacin del Consumo de Combustible por cada 100km de recorrido.


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2. DESARROLLO DEL CUERPO DEL PROYECTO

2.1. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE LA UNIDAD

Unidad Vehicular: Camin de obras en minera Caterpillar 777F

Especificaciones Tcnicas del Motor:

Cuadro N 1. El Motor

Modelo C32 ACERT CAT

Cilindros 12

Cilindrada 32.1 L (1959 pulg3)

Carrera 162 mm

Vlvulas por cilindro 2

Potencia neta 700 KW (938 Hp) / 1750 rpm.Par motor mximo 4716 N.m (3478 lb.pie) / 1400 r.p.m.

Combustible Petrleo

Figura a. Motor C32 ACERT CAT


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Transmisin:

Cuadro N 2. La Transmisin

1 Marcha 10.5 km/h

2 Marcha 14.3 km/h

3 Marcha 19.3 km/h

4 Marcha 26.1 km/h

5 Marcha 35.4 km/h

6 Marcha 47.6 km/h

7 Marcha 64.5 km/h

Retroceso 12.1 km/h

Mandos Finales:

Cuadro N 3. Mandos Finales

Descripcin Relacin

Relacin de diferencial 2.74

Relacin de planetario 7.00

Relacin de reduccin total 19.16

Figura b. Tren de Fuerza del Camin de Obras en Minera Caterpillar 777F

De la figura b:

1) Transmisin

La servotransmisin planetaria de siete velocidades de Cat se adapta al motor Diesel deinyeccin directa 3508B para suministrar una potencia constante en una gama amplia develocidades de operacin.

Diseo robusto

La servotransmisin planetaria de rendimiento demostrado, diseada para producir una mayorpotencia del motor 3508B, tiene una construccin resistente para prolongar la duracin entrereacondicionamientos generales.


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Duracin

Dispone de un tanque y un circuito de aceite especiales que proporciona un aceite ms fro yms limpio para obtener un mximo rendimiento y una mayor duracin de los componentes.

Control de la transmisin/chasis (TCC)

El TCC usa los datos de rpm del motor transferidos electrnicamente para ejecutar cambios enpuntos prefijados a fin de obtener un rendimiento, una eficiencia y una vida til del embragueptimo.

2) Convertidor de par con embrague de traba

(1) Caja giratoria(2) Turbina(3) Rodete(4) Conducto de salida(5) Horquilla de salida(6) Maza

(7) Eje de salida(8) Estator(9) Embrague unidireccional


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Combina una fuerza de traccin mxima en las ruedas y los cambios amortiguados del mandodel convertidor de par con la eficiencia y el rendimiento del mando directo. El embrague detraba se conecta a aproximadamente 6,4 km/h (4 mph), para dar ms potencia a las ruedas.

Embrague de traba

Se desconecta y se vuelve a conectar rpidamente para reducir las cargas del par del tren defuerza para lograr cambios ms uniformes, una mayor duracin y una marcha ms cmoda.

Cambios suaves

La modulacin individual del freno proporciona conexiones suaves del embrague para optimizarel rendimiento y prolongar la vida til del embrague.

3) Mandos finales

Los mandos finales Cat funcionan como un sistema con la servotransmisin planetaria parasuministrar una potencia mxima en el terreno. Los mandos finales de doble reduccin,fabricados para resistir las fuerzas de alto par y las cargas de impacto, proporcionan una altamultiplicacin de par (19,16:1) para disminuir adicionalmente la fatiga del tren de fuerza.

Ejes

Los ejes completamente flotantes se granallan para aliviar los esfuerzos internos y aumentar sularga duracin. Las estras laminadas tambin prolongan la vida til.

Ruedas y aros

Ruedas traseras de fundicin y aros de montaje central Cat que se montan usando prisioneros ytuercas para reducir al mnimo el mantenimiento y aumentar al mximo la durabilidad.


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Dimensiones y Pesos Principales:

Cuadro N 4. Pesos y Especificaciones de Operacin

Peso bruto vehicular 163 293 kg

Peso chasis + neumticos 48 008 kg

Peso tolva 16 420 kg

Peso de la maquina vaca 70 195 kgCarga til ideal 90 316 kg = 99.5 Ton


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Neumticos: Denominacin estndar: 27.00 R49 (E4)

2.2. CLCULO DE RADIO DE RODADURA

Figura c. Radio de rodadura

Tenemos, la ecuacin para el radio esttico:

(1)Donde:

: Radio esttico, [mm]: : Coeficiente que considera la contraccin del neumtico por accin de la carga

aplicada sobre la rueda.

: Ancho del perfil del neumtico, [mm].Segn Chudakov, el clculo exacto del radio de rodadura en condiciones de movimiento es casiimposible, por lo que sugiere para el modelado matemtico del radio de rodadura las siguienteshiptesis:

La diferencia entre el radio esttico y el de rodadura depende principalmente de lascondiciones de deslizamiento entre el neumtico y la carretera, asumiendo que este esmnimo tenemos que .

Para camiones y buses con neumticos de perfil regulable se asume que

, por

consiguiente . Para camiones y buses con neumticos de presin regulable el valor de .

Finalmente la ecuacin (1) queda de la forma:

(2)Segn catlogo (Anexo 1), tenemos:

, ! "#" Luego:

$ %%


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2.3. CURVAS CARACTERSTICAS DE POTENCIA Y TOQUE DEL MOTOR

2.3.1. Curvas Caractersticas de Potencia y de Torque de nuestro Motor

Como bien sabemos el clculo para obtener las curvas caractersticas de potencia y torque del

motor es desarrollado bajo las frmulas de Leiderman, de manera similar a lo planteado en elcurso de Ingeniera Automotriz. Pero ahora debemos en lo posible conocer las curvas de

potencia y torque del motor de nuestra unidad puesto que al tratarse de maquinaria pesada, lascurvas obtenidas por la ecuacin de Leiderman, no nos proporciona una buena distribucin delas potencias y torques en funcin de las rpm del motor. As tenemos, segn la ficha del motor:

Figura N d. Potencia del motor

Figura N e. Torque del motor


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Segn el catalogo del motor C32 ACERT (Anexo 2), elegimos las curvas de ndice B puesindica el servicio donde el poder y/o la velocidad son cclicos (hora a plena carga no debeexceder el 80%).

Ahora, tabularemos puntos especficos de dichas grficas para obtener:

Tabla N 1. Tabla de potencia y torque

n [rpm] 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800

Ne[kW] 468 505 535 570 595 620 640 658 670 679 689 694 697 700 700

Me [N.m] 4190 4290 4395 4490 4581 4650 4716 4650 4570 4485 4385 4291 4175 3900 3800

Grfica N 1. Potencia y torque

De donde tenemos:

&'() * + ($ $ + ( * + ,'() * ($ - .$/ ( * -+ .

! "# $%& "# '( )* +


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2.4. CLCULO DE LA FUERZA DE TRACCIN DEL VEHCULO CONTRANSMISIN HIDRODINMICA EN MARCHA ESTABLE

2.4.1. Dinmica de Traccin del Automvil con Transmisin Hidrodinmica(Chudakov, pg. 185)

En lugar de las cajas mecnicas de cambio de marcha escalonadas, las transmisiones deautomviles en una serie de casos estn dotadas de transmisiones hidrodinmicas, que constande un convertidor hidrodinmico del par motor, el as llamado convertidor hidrulico, quetrabaja en combinacin con un reductor de engranajes de uno u otro tipo. El convertidorhidrulico realiza la variacin de la relacin de reduccin de la transmisin automticamente sinescalones, de acuerdo con el valor de las resistencias exteriores al movimiento y permiteefectuar suavemente la aceleracin del automvil sin interrumpir la transmisin de potencia alas ruedas motrices al cambiar las marchas. De esta manera, la utilizacin de transmisioneshidromecnicas ejerce una influencia sustancial en la dinmica del automvil.

La transmisin del par motor en el convertidor hidrulico se realiza aprovechando la energa

cintica del fluido que circula en l (aceite de poca viscosidad). En la forma ms simple delconvertidor hidrulico (fig. 67) se componen la bomba centrifuga B, accionada por el cigeal 1del motor, la turbina T acoplada con la transmisin mecnica 2, a las ruedas motrices delautomvil, y del reactor R, que es una rueda fija inmvil con aletas. Las tres ruedas delconvertidor hidrulico, de la bomba, la turbina y el reactor, crean una cavidad cerrada, el asllamado circulo de circulacin, en el cual transcurre el movimiento constante del fluido desde la

bomba a la turbina, de la turbina a las aletas del reactor y de all de nuevo a la bomba. El flujode aceite que sale de la bomba impulsa la rueda de la turbina y la obliga a girar alrededor del ejedel cigeal.

En la teora de las maquinas hidrulicas se demuestra que en un rgimen estacionario defuncionamiento del convertidor hidrulico la suma de los pares motor, que actan en sus ruedas,es igual a cero. Este estado se expresa con la siguiente ecuacin, que se denomina ecuacin

bsica del convertidor hidrulico:

,0 ,1 ,2 (79)Siendo 343536789= respectivamente el par motor de la bomba, la turbina y el reactor.De la ecuacin del convertidor hidrulico se desprende que, como resultado de la existencia del

par motor 36789, creado por el reactor, tiene lugar la conversin del par motor, transmitido del


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rbol de la bomba al rbol de la turbina. El surgimiento del momento 36789est relacionadocon el hecho de que las aletas del reactor inmvil cambian la direccin del flujo de aceite alvolver este de la turbina a la bomba. Eligiendo la forma de las aletas del reactor se consigue queel momento en el rbol de la turbina sea mayor que el momento de la bomba. De no haberreactor, o si el mismo tuviera la posibilidad de girar libremente en el flujo, la conversin del parmotor no se produce y el convertidor hidrulico se transformara en un embrague hidrulico.

El convertidor hidrulico se caracteriza por su coeficiente de conversin.

:; ,0,1 (80)El valor del coeficiente de conversin vara en funcin de las condiciones de trabajo delautomvil, transcurriendo esto automticamente, sin que el conductor tome parte de ello.Cuando las resistencias exteriores al automvil se elevan, la velocidad del automvil y, juntocon ella, la frecuencia de rotacin de la turbina, disminuyen. Al reducirse la frecuencia derotacin de la turbina, aumenta el coeficiente de conversin. Este tiene el valor mximo cuandoel rbol de la turbina est completamente frenado y sta no gira. Por el contrario, al disminuir

las resistencias al movimiento y elevarse a frecuencia de rotacin de la turbina, disminuye elcoeficiente de conversin. El automatismo del convertidor hidrulico se logra gracias que alvariar la frecuencia de rotacin de la turbina, cambia la accin ejercida por el flujo del fluido ensus aletas. El cambio del carcter del valor del coeficiente de conversin y su valor mximodepende del tipo y estructura del convertidor hidrulico.

Se denomina relacin de transmisin 5 del rbol conducido (el rbol de la turbina) y la frecuencia de rotacin >4delrbol motriz (el rbol de la bomba), o sea.

?; (0(1 (81)El rendimiento del convertidor hidrulico.

@; ,0 (0,1(1 A;?; (82)Los valores de los pares motor de la bomba y la turbina dependen del tipo de convertidorhidrulico, sus medidas la frecuencia de rotacin del rbol motriz (el rbol de la bomba) y elfluido operante que se utiliza. Estos se calculan por la frmula:

,1 BC(1$D (83)

,0 B$C(1$

D (85)

Siendo D = dimetro exterior de la cavidad de trabajo del convertidor hidrulico.E= densidad del fluido operante.FG= coeficiente del momento primario del convertidor hidrulico.FH= coeficiente del momento secundario del convertidor hidrulico.

Para cada tipo de convertidor hidrulico los coeficientes FGy FHtienen sus valores, determinadospor la va experimental. Dividiendo la ecuacin inferior (83) por la superior; obtenemos:

B$ B ,0,1 A;BLos coeficientes FGy FHson idnticos para para todos los convertidores hidrulicos de un tipodeterminado, independientemente de sus dimensiones y la frecuencia de rotacin funcionando


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as en los as llamados regmenes similares. Estos regmenes se caracterizan por la igualdad dela relaciones de transmisin del convertidor hidrulico. De las formulas expuestas se deduce queen los convertidores hidrulicos con igual valores de FGy FHtambin sern iguales los valoresdel coeficiente de conversin I9= y el rendimiento J9= . A consecuencia de esto, lascaractersticas de los convertidores hidrulicos que muestran como varan los parmetros de su

proceso de funcionamiento, se trazan en funcin de las relaciones de transmisin


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La particularidad del convertidor hidrulico transparente consiste en que el rgimen de trabajodel motor acoplado a esta varia al cambiar las cargas en el rbol de la turbina y, de esta manera,depende de las condiciones de movimiento. En la caracterstica adimensional la transparenciadel convertidor hidrulico se manifiesta en que el coeficiente del momento primario FGtiene

para diversas relaciones de transmisin


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embrague de rueda libre. Con elevadas cargas externas, las revoluciones de la turbina sonconsiderablemente menores que las de la bomba y el flujo de fluido que sale de la primera alchocar con las aletas del reactor, acua el embrague y quedando de esta manera inmvil elreactor. Al disminuir la carga externa, la velocidad de rotacin de la turbina aumenta, y paradeterminados valores de la relacin de transmisin


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2.4.2. Verificacin del Tipo de Convertidor Hidrulico que posee la Unidad

De lo presentado lneas arriba, sabemos que el coeficiente de transparencia delconvertidor hidrulico es:

S 34'TUVWX)34'YUVWG) FG'TUVWX)FG'YUVWG)Y que los convertidores hidrulicos se consideran prcticamente no transparentes si elcoeficiente de transparencia P


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De esta ecuacin despejamos D0;:

D0; b ,1B _`a(1$

(4)

El cual nos dar un estimado del valor real del Dimetro Hidrulico.

Se considera para ello las condiciones de trabajo mximas:

Vamos a asumir el momento mximo para la bomba , ,1 a su correspondientefrecuencia rotacional (rpm del torque mximo).

Se asume el valor mximo de B(figura 68, b de Chudakov), B1 -+')c+

Con esto encontramos un valor estimado para D0; .m

Tabulamos con este valor de D0;los valores de B, segn la ecuacin (3). Segn lo establecido, tenemos un convertidor hidrulico del tipo transparente y

complejo (representado en las figuras 68, b y 69 de Chudakov).

Verificando que el valor obtenido de D0; cumpla las siguientes caractersticas: Debe reflejar valores aceptables de Bque se encuentren dentro del rango establecido

(figura 68, b de Chudakov) Segn la curva de Bse tabulan los valores de ?0;correspondientes. Se analizan los valores de ?0; de tal forma que a la mxima frecuencia rotacional se

tenga un valor alto, pues este valor refleja el deslizamiento que existe entre lafrecuencia rotacional de la turbina y la bomba.

As, tabulando obtenemos lo siguiente:

Tabulando

n [rpm] 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800

Me[N.m] 4716 4650 4570 4485 4385 4291 4175 4020 3900

Dt,h 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98

[Kg/m3

] 866 866 866 866 866 866 866 866 866B(10-6) 3.59 3.30 3.03 2.79 2.56 2.35 2.16 1.96 1.80

De donde vemos que los valores obtenidos para B estn dentro del rango establecido por lafigura N 3. Por tanto, tenemos D0; . %.


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2.4.4. Anlisis del Trabajo del Convertidor Hidrulico

Lneas arriba se especific que para este vehculo se tiene un convertidor hidrulicotransparente complejo, cuyas caractersticas estn particularizadas en la tabla anterior. Luego seconstruye las curvas de su caracterstica adimensional.

Tabla N 2. Tabla del convertidor hidrulico complejok(ith) (ith) 1(it )

ith k(ith) ith (ith) ith 1(ith)10-6

0 3.3 0 0 0 3.590.1 2.8 0.1 0.27 0.1 3.480.2 2.5 0.2 0.49 0.2 3.300.3 2.2 0.3 0.67 0.3 3.030.4 1.9 0.4 0.78 0.41 2.790.5 1.6 0.5 0.83 0.48 2.560.6 1.3 0.6 0.84 0.56 2.35

0.7 1 0.7 0.75 0.6 2.160.8 1 0.8 0.82 0.7 1.960.9 1 0.9 0.92 0.8 1.350.95 1 0.95 0.95 0.9 0.95

1 1 1 0.75 1 0.45

Grfica N 2. Caractersticas adimensionales del convertidor de par

De donde tenemos:

B'?0;) *$$- ?0;$* ++ ?0; -/

A;'?0;) $--L ?0;$* L/.+ ?0; - -$L

, , ,

-"&.#

"&.#

/"&.#

.

0!!1*!* 2'*!(* '( 0)'

3'4&(


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2.4.5. Anlisis del Trabajo del Convertidor Hidrulico en Conjunto con el Motor

Para analizar el trabajo del convertidor hidrulico en conjunto con el motor del automvil esnecesario tener as la llamada caracterstica de carga del convertidor hidrulico, la cual reflejacomo varan los pares motor, aplicados al rbol de la bomba, en dependencia de su frecuencia

de rotacin, asociados a un valor de B1. Sus valores se calculan mediante la ecuacin (3).

Tabla N 3. Momento de la bomba cuando ?0; ith 110-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (Nm)0 3.6 866 0.98 1100 3409.8570 3.6 866 0.98 1150 3726.8890 3.6 866 0.98 1200 4058.0110 3.6 866 0.98 1250 4403.2240 3.6 866 0.98 1300 4762.5270 3.6 866 0.98 1350 5135.9210 3.6 866 0.98 1400 5523.4040 3.6 866 0.98 1450 5924.9780 3.6 866 0.98 1500 6340.6430 3.6 866 0.98 1550 6770.3980 3.6 866 0.98 1600 7214.2420 3.6 866 0.98 1650 7672.1780 3.6 866 0.98 1700 8144.2030 3.6 866 0.98 1750 8630.3190 3.6 866 0.98 1800 9130.526

Tabla N 4. Momento de la bomba cuando ?0; ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) Mb(N.m)0.1 3.47 866 0.98 1100 3286.7230.1 3.47 866 0.98 1150 3592.3070.1 3.47 866 0.98 1200 3911.4720.1 3.47 866 0.98 1250 4244.2190.1 3.47 866 0.98 1300 4590.5470.1 3.47 866 0.98 1350 4950.4570.1 3.47 866 0.98 1400 5323.9480.1 3.47 866 0.98 1450 5711.0210.1 3.47 866 0.98 1500 6111.675

0.1 3.47 866 0.98 1550 6525.9110.1 3.47 866 0.98 1600 6953.7280.1 3.47 866 0.98 1650 7395.1270.1 3.47 866 0.98 1700 7850.1070.1 3.47 866 0.98 1750 8318.6690.1 3.47 866 0.98 1800 8800.812


23/70




Tabla N 5. Momento de la bomba cuando ?0; $ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)0.2 3.3 866 0.98 1100 3125.7020.2 3.3 866 0.98 1150 3416.3150.2 3.3 866 0.98 1200 3719.844

0.2 3.3 866 0.98 1250 4036.2890.2 3.3 866 0.98 1300 4365.6500.2 3.3 866 0.98 1350 4707.9270.2 3.3 866 0.98 1400 5063.1210.2 3.3 866 0.98 1450 5431.2300.2 3.3 866 0.98 1500 5812.2560.2 3.3 866 0.98 1550 6206.1980.2 3.3 866 0.98 1600 6613.0560.2 3.3 866 0.98 1650 7032.8300.2 3.3 866 0.98 1700 7465.5200.2 3.3 866 0.98 1750 7911.1260.2 3.3 866 0.98 1800 8369.649

Tabla N 6. Momento de la bomba cuando ?0; -ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)0.3 3.08 866 0.98 1100 2917.3220.3 3.08 866 0.98 1150 3188.5610.3 3.08 866 0.98 1200 3471.8540.3 3.08 866 0.98 1250 3767.2030.3 3.08 866 0.98 1300 4074.6070.3 3.08 866 0.98 1350 4394.0650.3 3.08 866 0.98 1400 4725.5790.3 3.08 866 0.98 1450 5069.1480.3 3.08 866 0.98 1500 5424.7720.3 3.08 866 0.98 1550 5792.4510.3 3.08 866 0.98 1600 6172.1850.3 3.08 866 0.98 1650 6563.9740.3 3.08 866 0.98 1700 6967.8190.3 3.08 866 0.98 1750 7383.7180.3 3.08 866 0.98 1800 7811.672

Tabla N 7. Momento de la bomba cuando ?0; Lith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)

0.41 2.8 866 0.98 1100 2652.1110.41 2.8 866 0.98 1150 2898.6910.41 2.8 866 0.98 1200 3156.2310.41 2.8 866 0.98 1250 3424.7300.41 2.8 866 0.98 1300 3704.1880.41 2.8 866 0.98 1350 3994.6050.41 2.8 866 0.98 1450 4608.3170.41 2.8 866 0.98 1500 4931.6110.41 2.8 866 0.98 1550 5265.8650.41 2.8 866 0.98 1600 5611.0770.41 2.8 866 0.98 1650 5967.2490.41 2.8 866 0.98 1700 6334.380

0.41 2.8 866 0.98 1750 6712.4710.41 2.8 866 0.98 1800 7101.520


24/70




Tabla N 8. Momento de la bomba cuando ?0; Lith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)

0.48 2.6 866 0.98 1100 2462.6740.48 2.6 866 0.98 1150 2691.6420.48 2.6 866 0.98 1200 2930.786

0.48 2.6 866 0.98 1250 3180.1060.48 2.6 866 0.98 1300 3439.6030.48 2.6 866 0.98 1350 3709.2760.48 2.6 866 0.98 1400 3989.1250.48 2.6 866 0.98 1450 4279.1510.48 2.6 866 0.98 1500 4579.3530.48 2.6 866 0.98 1550 4889.7320.48 2.6 866 0.98 1600 5210.2860.48 2.6 866 0.98 1650 5541.0170.48 2.6 866 0.98 1700 5881.9250.48 2.6 866 0.98 1750 6233.0080.48 2.6 866 0.98 1800 6594.269

Tabla N 9. Momento de la bomba cuando ?0; +ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)

0.56 2.34 866 0.98 1100 2216.4070.56 2.34 866 0.98 1150 2422.4780.56 2.34 866 0.98 1200 2637.7070.56 2.34 866 0.98 1250 2862.0960.56 2.34 866 0.98 1300 3095.6430.56 2.34 866 0.98 1350 3338.3480.56 2.34 866 0.98 1400 3590.2130.56 2.34 866 0.98 1450 3851.2360.56 2.34 866 0.98 1500 4121.4180.56 2.34 866 0.98 1550 4400.7580.56 2.34 866 0.98 1600 4689.2580.56 2.34 866 0.98 1650 4986.9160.56 2.34 866 0.98 1700 5293.7320.56 2.34 866 0.98 1750 5609.7080.56 2.34 866 0.98 1800 5934.842

Tabla N 10. Momento de la bomba cuando ?0; +ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)0.6 2.21 866 0.98 1100 2093.2730.6 2.21 866 0.98 1150 2287.8960.6 2.21 866 0.98 1200 2491.1680.6 2.21 866 0.98 1250 2703.0900.6 2.21 866 0.98 1300 2923.6630.6 2.21 866 0.98 1350 3152.8850.6 2.21 866 0.98 1450 3637.2780.6 2.21 866 0.98 1500 3892.4500.6 2.21 866 0.98 1550 4156.2720.6 2.21 866 0.98 1600 4428.7430.6 2.21 866 0.98 1650 4709.8650.6 2.21 866 0.98 1700 4999.636

0.6 2.21 866 0.98 1750 5298.0570.6 2.21 866 0.98 1800 5605.128


25/70




Tabla N 11. Momento de la bomba cuando ?0; /ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)0.7 1.83 866 0.98 1100 1733.3440.7 1.83 866 0.98 1150 1894.5020.7 1.83 866 0.98 1200 2062.822

0.7 1.83 866 0.98 1250 2238.3060.7 1.83 866 0.98 1300 2420.9510.7 1.83 866 0.98 1350 2610.7600.7 1.83 866 0.98 1450 3011.8640.7 1.83 866 0.98 1500 3223.1600.7 1.83 866 0.98 1550 3441.6190.7 1.83 866 0.98 1600 3667.2400.7 1.83 866 0.98 1650 3900.0240.7 1.83 866 0.98 1700 4139.9700.7 1.83 866 0.98 1750 4387.0790.7 1.83 866 0.98 1800 4641.351

Tabla N 12. Momento de la bomba cuando ?0; ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) Mb(N.m) 0.98 ,, 0.98 , 0.98 0.98 5 0.98 55 0.98 5 0.98 0.98

0.98 , 0.98 5,5 0.98 ,5 0.98 , 0.98 ,,5 0.98 ,5

Tabla N 13. Momento de la bomba cuando ?0; .ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)0.9 0.96 866 0.98 1100 909.2950.9 0.96 866 0.98 1150 993.837

0.9 0.96 866 0.98 1200 1082.1360.9 0.96 866 0.98 1250 1174.1930.9 0.96 866 0.98 1300 1270.0070.9 0.96 866 0.98 1350 1369.5790.9 0.96 866 0.98 1400 1472.9080.9 0.96 866 0.98 1450 1579.9940.9 0.96 866 0.98 1500 1690.8380.9 0.96 866 0.98 1550 1805.4390.9 0.96 866 0.98 1600 1923.7980.9 0.96 866 0.98 1650 2045.9140.9 0.96 866 0.98 1700 2171.788

0.9 0.96 866 0.98 1750 2301.4190.9 0.96 866 0.98 1800 2434.807


26/70




Tabla N 14. Momento de la bomba cuando ?0; ith 1*10-6 (kg/m3) Dth(m) n (rpm) M (N.m)1 0.47 866 0.98 1100 445.1761 0.47 866 0.98 1150 486.5661 0.47 866 0.98 1200 529.796

1 0.47 866 0.98 1250 574.8651 0.47 866 0.98 1300 621.7741 0.47 866 0.98 1350 670.5231 0.47 866 0.98 1400 721.1111 0.47 866 0.98 1450 773.5391 0.47 866 0.98 1500 827.8061 0.47 866 0.98 1550 883.9131 0.47 866 0.98 1600 941.8591 0.47 866 0.98 1650 1001.6451 0.47 866 0.98 1700 1063.2711 0.47 866 0.98 1750 1126.7361 0.47 866 0.98 1800 1192.041

Grfica N 3. Caractersticas de carga (1)

6

$%& ' (! 76! "6# )* +


27/70




Grfica N 4. Caracterstica de carga (2)

2.4.6. Caracterstica de la Turbina

Para la caracterstica externa de la unidad de fuerza en el convertidor, tenemos:

@; ?0; :0; (5)

@; (0(1 ,0,1 (6)

Igualando (5) y (6), tenemos:

,0 A0; ,1Donde:

@; Rendimiento del convertidor (transformador) hidrulico.?0;: Relacin del transmisor hidrulico.

6

$%& ' (! 76! "6# '( "# )* +


28/70




A0;: Coeficiente de conversin de transformador hidrulico.(0d (1: Frecuencia rotacional de la turbina y de la bomba.,0d ,1: Torque de la turbina y de la bomba.

Obtenindose los siguientes puntos de interseccin de la grfica N 4:

Tabla N 14. Clculo de los valores de (1, (0, ,1, ,0, A0;y ?0;nb(RPM) ith nt(RPM) Mb (N.m) kch Mt (N.m)

1275.0 0.0 0,0 4485.0 3.3 14800.51300.0 0.1 130,0 4581.0 2.8 12826.81340.0 0.2 268,0 4610.0 2.5 11525.01390.0 0.3 417,0 4705.0 2.2 10351.01455.0 0.4 582,0 4650.0 1.7 7905.01495.0 0.5 747,5 4580.0 1.6 7328.01560.0 0.6 936,0 4475.0 1.5 6712.5

1600.0 0.6 960,0 4385.0 1.3 5700.51700.0 0.7 1190,0 4175.0 1.0 4175.01800.0 0.8 1440,0 3900.0 1.0 3900.0

Grfica N 5. ,1, ,0vs (1

6

6

$%& ' (! 76! "6# ' (! $&6! "# )* + ' (!

76! "6#

!


29/70




Grfica N 6. ,1, ,0vs (0

2.4.7. Clculo de las Relaciones de Transmisin del Vehculo Automotor en lasDiferentes Posiciones de la Caja de Velocidades

Aplicando la ecuacin de la velocidad de desplazamiento del vehculo automotor:

e -// (f0

Donde:

e: Velocidad de desplazamiento del vehculo automotor, [km/h]: Radio de rodadura $ %.(: Nmero de revoluciones por minuto del motor [rpm]f0: Relacin de transmisin de la caja de velocidades (en alta)

Como en las especificaciones de esta unidad vehicular nos dan sus velocidades en todas lasmarchas para una determinada rpm, entonces podemos hallar utr para cada una de las marchascon la siguiente expresin:

f0 -// (e

6

$%& ' (! 76! "6# ' (! $&6! "# )* + ' (!

$&6! "#

!


30/70




Tabularemos los valores de la velocidad del vehculo, en km/h, para encontrar las relacionestotales de transmisin en cada una de las marchas las cuales se muestran en el siguiente cuadro:

Tabla N15. Clculo de f0

Marchas

Velocidad

Mxima (km/h) rr (m) nN(rpm) utr1era 10.5 1.21 1750 76,032da 14.3 1.21 1750 55,833era 19.3 1.21 1750 41,364ta 26.1 1.21 1750 30,595ta 35.4 1.21 1750 22,556ta 47.6 1.21 1750 16,77

7ma 64.5 1.21 1750 12,38Retroceso 12.1 1.21 1750 65,98

2.4.8. Clculo de la Velocidad para Diferentes Marchas

Para las f0seleccionadas se encuentran las velocidades

e -// (0f0Donde:

f0: Relacin de transmisin de las transmisiones mecnicas ubicadas entre laturbina y las ruedas motrices.(0: Las RPM del eje de la turbina.

Reemplazando los valores correspondientes para cada marcha del motor tenemos los valores dela velocidad para distintas rpm y se muestran en las siguientes tablas:

Tabla N 16. Clculo de la velocidad en la 1 marcha

PRIMERA MARCHAnb (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (Km/h)

1275 0.00 0 1.205 76,03 0.00

1300 0.10 130 1.205 76,03 0.781340 0.20 268 1.205 76,03 1.611390 0.30 417 1.205 76,03 2.501455 0.41 596.55 1.205 76,03 3.581495 0.48 717.6 1.205 76,03 4.311560 0.56 873.6 1.205 76,03 5.241600 0.60 960 1.205 76,03 5.761700 0.70 1190 1.205 76,03 7.141800 0.80 1440 1.205 76,03 8.64


31/70




Tabla N 17. Clculo de la velocidad en la 2 marchaSEGUNDA MARCHA

n (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (Km/h)1275 0.00 0 1.205 55,83 0.001300 0.10 130 1.205 55,83 1.06

1340 0.20 268 1.205 55,83 2.191390 0.30 417 1.205 55,83 3.411455 0.41 596.55 1.205 55,83 4.871495 0.48 717.6 1.205 55,83 5.861560 0.56 873.6 1.205 55,83 7.141600 0.60 960 1.205 55,83 7.841700 0.70 1190 1.205 55,83 9.721800 0.80 1440 1.205 55,83 11.77


TERCERA MARCHAn (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (km/h)1275 0.00 0 1.21 41,36 0.01300 0.10 130 1.21 41,36 1.41340 0.20 268 1.21 41,36 3.01390 0.30 417 1.21 41,36 4.61455 0.41 596.55 1.21 41,36 6.61495 0.48 717.6 1.21 41,36 7.91560 0.56 873.6 1.21 41,36 9.61600 0.60 960 1.21 41,36 10.61700 0.70 1190 1.21 41,36 13.11800 0.80 1440 1.21 41,36 15.9

Tabla N 19. Clculo de la velocidad en la 4 marchaCUARTA MARCHA

nb (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (km/h)1275 0.00 0 1.21 30,59 0.01300 0.10 130 1.21 30,59 1.91340 0.20 268 1.21 30,59 4.01390 0.30 417 1.21 30,59 6.21455 0.41 596.55 1.21 30,59 8.91495 0.48 717.6 1.21 30,59

10.71560 0.56 873.6 1.21 30,59 13.01600 0.60 960 1.21 30,59 14.31700 0.70 1190 1.21 30,59 17.71800 0.80 1440 1.21 30,59 21.5


32/70




Tabla N 20. Clculo de la velocidad en la 5 marchaQUINTA MARCHA

n (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (km/h)1275 0.00 0 1.21 22,55 0.01300 0.10 130 1.21 22,55 2.6

1340 0.20 268 1.21 22,55 5.41390 0.30 417 1.21 22,55 8.41455 0.41 596.55 1.21 22,55 12.11495 0.48 717.6 1.21 22,55 14.51560 0.56 873.6 1.21 22,55 17.71600 0.60 960 1.21 22,55 19.41700 0.70 1190 1.21 22,55 24.11800 0.80 1440 1.21 22,55 29.1


SEXTA MARCHAn (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (km/h)1275 0.00 0 1.21 16,77 0.01300 0.10 130 1.21 16,77 3.51340 0.20 268 1.21 16,77 7.31390 0.30 417 1.21 16,77 11.31455 0.41 596.55 1.21 16,77 16.21495 0.48 717.6 1.21 16,77 19.51560 0.56 873.6 1.21 16,77 23.81600 0.60 960 1.21 16,77 26.11700 0.70 1190 1.21 16,77 32.41800 0.80 1440 1.21 16,77 39.2

Tabla N 22. Clculo de la velocidad en la 7 marchaSETIPMA MARCHA

nb (rpm) ith nt (rpm) rr utr V (km/h)1275 0.00 0 1.21 12,38 0.01300 0.10 130 1.21 12,38 4.81340 0.20 268 1.21 12,38 9.91390 0.30 417 1.21 12,38 15.41455 0.41 596.55 1.21 12,38 22.01495 0.48 717.6 1.21 12,38

26.41560 0.56 873.6 1.21 12,38 32.21600 0.60 960 1.21 12,38 35.41700 0.70 1190 1.21 12,38 43.91800 0.80 1440 1.21 12,38 53.1


33/70




Grfica N 7. Velocidad vs (1

Grfica N 8. Velocidad vs

(0

89.

6

8('!' "8# )* + ' (! 76! "6#

" #

" #

" #

" #

" #

" #

" #

89.

8('!' "8# )* + ' (! $&6! "#

" #

" #

" #

" #

" #

" #

" #


34/70




2.5. BALANCE TRACCIONAL DEL VEHCULO AUTOMOTOR

2.5.1. Clculo de la fuerza de traccin del vehculo con transmisin hidrodinmica

De acuerdo a la caracterstica de entrada del transformador hidrulico para aquellos valores def0;se encuentra el coeficiente :0;, con la funcin de coeficiente de la bomba, luego la fuerza0empleando la frmula:

0,1:;f0@0Donde:

,1: Momento de la bomba del convertidor:;: Coeficiente de conversin del convertidorf0: Relacin de transmisin de la caja mecnica@0: Eficiencia de la transmisin mecnica (0.89).: Radio de rodadura (1.21m)

Considerando que nuestro transformador hidrulico es transparente B1 `'?0;).Luego reemplazando los datos en la ecuacin de 0tenemos que la fuerza traccional esta dado

por los siguientes valores:

Tabla N 24. Fuerza de traccin en la 1 marchaPRIMERA MARCHA

nb(rpm) it nt(rpm) utr kth Mb(N.m) tr rr PT(N) V (km/h)1275 0.00 0 75.73 3.3 4485 0.89 1.21 827668.63 0.001300 0.10 130 75.73 2.8 4581 0.89 1.21 717296.03 0.781340 0.20 268 75.73 2.5 4610 0.89 1.21 644497.21 1.611390 0.30 417 75.73 2.2 4705 0.89 1.21 578845.17 2.501455 0.41 596.55 75.73 1.7 4650 0.89 1.21 442060.78 3.581495 0.48 717.6 75.73 1.6 4580 0.89 1.21 409793.97 4.311560 0.56 873.6 75.73 1.5 4475 0.89 1.21 375374.19 5.24

1600 0.60 960 75.73 1.3 4385 0.89 1.21 318781.46 5.761700 0.70 1190 75.73 1.0 4175 0.89 1.21 233472.96 7.141800 0.80 1440 75.73 1.0 3900 0.89 1.21 218094.50 8.64


35/70




Tabla N 25. Fuerza de traccin en la 2 marchaSEGUNDA MARCHA

nb(rpm) it nt(rpm) utr kth Mb(N.m) tr rr PT(N) V (km/h)1275 0.00 0 55.60 3.3 4485 0.89 1.21 607728.71 0.00

1300 0.10 130 55.60 2.8 4581 0.89 1.21 526685.90 1.061340 0.20 268 55.60 2.5 4610 0.89 1.21 473232.22 2.191390 0.30 417 55.60 2.2 4705 0.89 1.21 425026.18 3.411455 0.41 596.55 55.60 1.7 4650 0.89 1.21 324590.08 4.871495 0.48 717.6 55.60 1.6 4580 0.89 1.21 300897.67 5.861560 0.56 873.6 55.60 1.5 4475 0.89 1.21 275624.40 7.141600 0.60 960 55.60 1.3 4385 0.89 1.21 234070.30 7.841700 0.70 1190 55.60 1.0 4175 0.89 1.21 171431.19 9.721800 0.80 1440 55.60 1.0 3900 0.89 1.21 160139.32 11.77

Tabla N 26. Fuerza de traccin en la 3 marchaTERCERA MARCHA


1600 0.60 960 41.20 1.3 4385 0.89 1.21 173430.33 10.591700 0.70 1190 41.20 1.0 4175 0.89 1.21 127018.97 13.121800 0.80 1440 41.20 1.0 3900 0.89 1.21 118652.45 15.88

Tabla N 27. Fuerza de traccin en la 4 marchaCUARTA MARCHA

nb(rpm) it nt(rpm) utr kth Mb(N.m) tr rr PT(N) V (km/h)1275 0.00 0 30.47 3.3 4485 0.89 1.21 332970.14 0.001300 0.10 130 30.47 2.8 4581 0.89 1.21 288567.37 1.94

1340 0.20 268 30.47 2.5 4610 0.89 1.21 259280.49 4.001390 0.30 417 30.47 2.2 4705 0.89 1.21 232868.75 6.221455 0.41 596.55 30.47 1.7 4650 0.89 1.21 177840.54 8.901495 0.48 717.6 30.47 1.6 4580 0.89 1.21 164859.64 10.701560 0.56 873.6 30.47 1.5 4475 0.89 1.21 151012.60 13.031600 0.60 960 30.47 1.3 4385 0.89 1.21 128245.42 14.321700 0.70 1190 30.47 1.0 4175 0.89 1.21 93925.90 17.751800 0.80 1440 30.47 1.0 3900 0.89 1.21 87739.17 21.48


36/70




Tabla N 28. Fuerza de traccin en la 5 marchaQUINTA MARCHA

nb(rpm) it nt(rpm) utr kth Mb(N.m) tr rr PT(N) V (km/h)1275 0.00 0 22.46 3.3 4485 0.89 1.21 245494.93 0.00

1300 0.10 130 22.46 2.8 4581 0.89 1.21 212757.30 2.631340 0.20 268 22.46 2.5 4610 0.89 1.21 191164.43 5.421390 0.30 417 22.46 2.2 4705 0.89 1.21 171691.36 8.441455 0.41 596.55 22.46 1.7 4650 0.89 1.21 131119.72 12.071495 0.48 717.6 22.46 1.6 4580 0.89 1.21 121549.06 14.521560 0.56 873.6 22.46 1.5 4475 0.89 1.21 111339.80 17.671600 0.60 960 22.46 1.3 4385 0.89 1.21 94553.82 19.421700 0.70 1190 22.46 1.0 4175 0.89 1.21 69250.45 24.071800 0.80 1440 22.46 1.0 3900 0.89 1.21 64689.05 29.13

Tabla N 29. Fuerza de traccin en la 6 marchaSEXTA MARCHA


1600 0.60 960 16.70 1.3 4385 0.89 1.21 70319.44 26.111700 0.70 1190 16.70 1.0 4175 0.89 1.21 51501.39 32.371800 0.80 1440 16.70 1.0 3900 0.89 1.21 48109.08 39.17

Tabla N 30. Fuerza de traccin en la 7 marchaSEPTIMA MARCHA

nb(rpm) it nt(rpm) utr kth Mb(N.m) tr rr PT(N) V (km/h)1275 0.00 0 12.33 3.3 4485 0.89 1.21 134736.75 0.001300 0.10 130 12.33 2.8 4581 0.89 1.21 116769.12 4.79

1340 0.20 268 12.33 2.5 4610 0.89 1.21 104918.15 9.881390 0.30 417 12.33 2.2 4705 0.89 1.21 94230.61 15.371455 0.41 596.55 12.33 1.7 4650 0.89 1.21 71963.38 21.991495 0.48 717.6 12.33 1.6 4580 0.89 1.21 66710.65 26.451560 0.56 873.6 12.33 1.5 4475 0.89 1.21 61107.43 32.201600 0.60 960 12.33 1.3 4385 0.89 1.21 51894.66 35.381700 0.70 1190 12.33 1.0 4175 0.89 1.21 38007.23 43.861800 0.80 1440 12.33 1.0 3900 0.89 1.21 35503.76 53.07


37/70




Grfica N 9. Fuerza de traccin

2.5.2. La Fuerza de Resistencia del Aire

Clculo del Coeficiente de Resistencia del Aire (K)

De la siguiente tabla, tenemos:

Tipo de Vehculo K [N.s2/m4] o [kgf.s2/m4] F [m2] W=K* F [N.s2/m2] o [kgf.s2/m2]

Camiones 0.60 0.70 (0.060 0.070) 3.0 3.5 1.8 3.5 (0.18 0.35)

Buses 0.25 0.40 (0.025 0.040) 4.5 6.5 1.1 2.6 (0.11 0.26)

8 9.

:&;! ' $! "# )* 8('!' "8#

$% #

$% #

$% #

$% #

$% #

$% #

$% #


38/70




As tenemos:

K: coeficiente de resistencia del aire + &g$%LF: rea frontal del vehculo automotor, [m2]A: ancho total del vehculo automotor = 6.050 m.

H: altura total del vehculo automotor = 5.170m.

Haciendo el anlisis correspondiente tenemos:

h !#i'jklm n j>opm)h M!#'M#Mn#!M)

q $-L %$

Como no tenemos un rea frontal apropiado para un camin asumiremos un valor de: + &g$%L.r s n h

r M n #"t L/ &g$%$

Tabla N 32. Fuerza de resistencia del viento en 1 marchaPRIMERA MARCHA

nt(rpm) V (km/h) K*F P (N)0 0.00 14.08 0.00

130 0.78 14.08 0.66268 1.61 14.08 2.81417 2.50 14.08 6.80

596.55 3.58 14.08 13.91717.6 4.31 14.08 20.13873.6 5.24 14.08 29.84960 5.76 14.08 36.03

1190 7.14 14.08 55.371440 8.64 14.08 81.07

Tabla N 33. Fuerza de resistencia del viento en 2 marchaSEGUNDA MARCHA

nt(rpm) V (km/h) K*F Pw(N)0 0.00 14.08 0.00

130 1.06 14.08 1.23268 2.19 14.08 5.21417 3.41 14.08 12.61

596.55 4.87 14.08 25.81717.6 5.86 14.08 37.34


39/70




873.6 7.14 14.08 55.34960 7.84 14.08 66.83

1190 9.72 14.08 102.691440 11.77 14.08 150.37

Tabla N 34. Fuerza de resistencia del viento en 3 marchaTERCERA MARCHA

nt(rpm) V (km/h) K*F P (N)0 0.00 14.08 0.00

130 1.43 14.08 2.23268 2.96 14.08 9.49417 4.60 14.08 22.97597 6.58 14.08 47.01718 7.91 14.08 68.02874 9.63 14.08 100.81

960 10.59 14.08 121.741190 13.12 14.08 187.061440 15.88 14.08 273.92

Tabla N 35. Fuerza de resistencia del viento en 4 marchaCUARTA MARCHA

nt(rpm) V (km/h) K*F Pw(N)0 0.0 14.08 0.00

130 1.9 14.08 4.08268 4.0 14.08 17.35

417 6.2 14.08 42.01597 8.9 14.08 85.97718 10.7 14.08 124.40874 13.0 14.08 184.37960 14.3 14.08 222.64

1190 17.7 14.08 342.101440 21.5 14.08 500.94

Tabla N 36. Fuerza de resistencia del viento en 5 marchaQUINTA MARCHA

nt(rpm) V (km/h) K*F Pw(N)0 0.00 14.08 0.00130 2.63 14.08 7.51268 5.42 14.08 31.92417 8.44 14.08 77.28597 12.07 14.08 158.15718 14.52 14.08 228.85874 17.67 14.08 339.16960 19.42 14.08 409.57

1190 24.07 14.08 629.331440 29.13 14.08 921.53


40/70




Tabla N 37. Fuerza de resistencia del viento en 6 marchaSEXTA MARCHA

nt(rpm) V (km/h) K*F P (N)0 0.00 14.08 0.00

130 3.54 14.08 13.58268 7.29 14.08 57.71417 11.34 14.08 139.72

596.55 16.23 14.08 285.95717.6 19.52 14.08 413.77873.6 23.76 14.08 613.22960 26.11 14.08 740.51

1190 32.37 14.08 1137.851440 39.17 14.08 1666.16

Tabla N 38. Fuerza de resistencia del viento en 7 marchaSEPTIMA MARCHAnt(rpm) V (km/h) K*F P (N)

0 0.00 14.08 0.00130 4.79 14.08 24.93268 9.88 14.08 105.97417 15.37 14.08 256.55

596.55 21.99 14.08 525.04717.6 26.45 14.08 759.73873.6 32.20 14.08 1125.96960 35.38 14.08 1359.69

1190 43.86 14.08 2089.251440 53.07 14.08 3059.30


41/70




Grfica N 10. Fuerza del viento

2.5.3. La Fuerza de Resistencia Total del Camino ()

Coeficiente de Resistencia a la Rodadura (`)

Segn Chudakov:

TIPO DE CAMINO fr

Asfaltado 0.015 - 0.020

Grava 0.020 - 0.030

Pavimento de guijo 0.025 - 0.035

Tierra seca 0.030 - 0.050

Tierra hmeda 0.050 - 0.150

Arena 0.100 - 0.300

Nieve apisonada 0.030 - 0.040

8 9.

:! >4 "># )* 8('!' "8#

' #

' #

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' #


50/70




Construccin de la Caracterstica Dinmica o Pasaporte Dinmico del Vehculo delVehculo

Ser construida bajo las siguientes hiptesis:Vehculo con toda su capacidad de carga, (Peso Bruto Vehicular)Se considerara una variacin de la carga transportada para evaluar su influencia en elcomportamiento dinmico.(S6* S) se mantendr constante.

Luego la variacin de la carga se expresa as:

x[ [ x8 GXXDnde:

x[: Carga parcialGXX: Factor Dinmico con el total de la cargaOtra relacin:

x8X X x8 GXXDnde:

xX: Peso seco vehicularX: Factor Dinmico cuando se trabaja sin carga vehculo.Teniendo en cuenta que:

Se toma una escala en el eje de las ordenadas del eje del factor dinmico, por ejemplo: GXXM Se calcula la escala para el eje de las ordenadas del eje X (eje a la izquierda del eje GXX),mediante la ecuacin:

] GXX x]xGXXLa escala para el eje de velocidad puede ser Ip.

Luego, construyendo un programa bsico en MatLab (Anexo 3), se obtuvo la siguienterepresentacin:


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2.7. BALANCE DE POTENCIA DEL VEHCULO AUTOMOTOR

2.7.1. Potencia Traccional Disponible

Tenemos:

&| |n e- +Donde:

&|: Potencia traccional disponible del vehculo automotor, [kW]|: Fuerza traccional disponible del vehculo automotor, [N]e: Velocidad de desplazamiento del vehculo automotor, [km/h]

Reemplazando en la ecuacin, tenemos:

Tabla N 57. Potencia traccional disponible en 1 marchaPRIMERA MARCHA

V [km/h] PT [N] NT[kW]0.000 827668.63 0.00000.780 717296.03 155.41411.608 644497.21 287.87542.502 578845.17 402.29743.579 442060.78 439.5189

4.306 409793.97 490.11365.242 375374.19 546.54485.760 318781.46 510.05037.140 233472.96 463.05478.640 218094.50 523.4268

Tabla N 58. Potencia traccional disponible en 2 marchaSEGUNDA MARCHA

V [km/h] PT [N] NT[kW]0.000 607728.71 0.00001.062 526685.90 155.41412.190 473232.22 287.87543.407 425026.18 402.29744.875 324590.08 439.51895.864 300897.67 490.11367.139 275624.40 546.54487.845 234070.30 510.05039.724 171431.19 463.054711.767 160139.32 523.4268


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Tabla N 59. Potencia traccional disponible en 3 marchaTERCERA MARCHA

V [km/h] PT [N] NT[kW]0.000 450286.04 0.00001.434 390238.77 155.4141

2.956 350633.20 287.87544.599 314915.77 402.29746.579 240499.39 439.51897.914 222944.91 490.11369.635 204219.12 546.544810.587 173430.33 510.050313.124 127018.97 463.054715.881 118652.45 523.4268

Tabla N 60. Potencia traccional disponible en 4 marchaCUARTA MARCHA

V [km/h] PT [N] NT[kW]0.000 332970.14 0.00001.939 288567.37 155.41413.997 259280.49 287.87546.219 232868.75 402.29748.897 177840.54 439.518910.702 164859.64 490.113613.029 151012.60 546.544814.318 128245.42 510.050317.748 93925.90 463.054721.477 87739.17 523.4268

Tabla N 61. Potencia traccional disponible en 5 marchaQUINTA MARCHAV [km/h] PT [N] NT[kW]

0.000 245494.93 0.00002.630 212757.30 155.41415.421 191164.43 287.87548.435 171691.36 402.297412.067 131119.72 439.518914.516 121549.06 490.113617.672 111339.80 546.544819.419 94553.82 510.050324.072 69250.45 463.0547

29.129 64689.05 523.4268

Tabla N 62. Potencia traccional disponible en 6 marchaSEXTA MARCHA

V [km/h] PT [N] NT[kW]0.000 182573.96 0.00003.536 158227.07 155.41417.290 142168.50 287.875411.342 127686.43 402.297416.226 97513.41 439.518919.519 90395.73 490.1136

23.762 82803.13 546.544826.112 70319.44 510.0503


54/70




32.368 51501.39 463.054739.168 48109.08 523.4268

Tabla N 63. Potencia traccional disponible en 7 marchaSEPTIMA MARCHA

V [km/h] PT [N] NT[kW]0.000 134736.75 0.00004.791 116769.12 155.41419.878 104918.15 287.875415.369 94230.61 402.297421.987 71963.38 439.518926.449 66710.65 490.113632.198 61107.43 546.544835.383 51894.66 510.050343.860 38007.23 463.054753.074 35503.76 523.4268

Grfica N 13. Potencia traccional disponible

8 9.

! $!!( >*6( "# )* 8('!' "8#

% #

% #

% #

% #

% #

% #

% #


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2.7.2. Potencia Traccional Requerida

Tenemos:&| & &{ &}

Condicin de marcha estable: &} Entonces:

&| &z{ & &{Donde:

&z{: Potencia traccional requerida, [kW]&: Potencia gastada en vencer la resistencia total del camino, [kW]

&{: Potencia gastada en vencer la resistencia del aire, [kW]

&}: Potencia gastada en vencer la resistencia a la aceleracin, [kW]

Tabla N 65. Potencia traccional requerida en 1 marchai=49.66 %

V 1 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]0.00 0.00 827548.39 827548.39 0.000.78 0.66 827548.39 827549.05 176.361.61 2.81 827548.39 827551.20 363.582.50 6.80 827548.39 827555.19 565.72

3.58 13.91 827548.39 827562.30 809.324.31 20.13 827548.39 827568.52 973.555.24 29.84 827548.39 827578.23 1185.205.76 36.03 827548.39 827584.42 1302.437.14 55.37 827548.39 827603.76 1614.518.64 81.07 827548.39 827629.46 1953.75


V 2 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]

0.00 0.00 607445.51 607445.51 0.001.06 1.23 607445.51 607446.73 176.312.19 5.21 607445.51 607450.72 363.473.41 12.61 607445.51 607458.12 565.554.87 25.81 607445.51 607471.31 809.085.86 37.34 607445.51 607482.85 973.277.14 55.34 607445.51 607500.85 1184.897.84 66.83 607445.51 607512.34 1302.109.72 102.69 607445.51 607548.20 1614.1511.77 150.37 607445.51 607595.88 1953.41


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V 3 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]0.00 0.00 449977.43 449977.43 0.001.43 2.23 449977.43 449979.67 176.27

2.96 9.49 449977.43 449986.92 363.394.60 22.97 449977.43 450000.40 565.446.58 47.01 449977.43 450024.44 808.957.91 68.02 449977.43 450045.46 973.149.63 100.81 449977.43 450078.25 1184.7810.59 121.74 449977.43 450099.17 1302.0213.12 187.06 449977.43 450164.50 1614.2015.88 273.92 449977.43 450251.35 1953.69


V 4 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]0.00 0.00 332397.00 332397.00 0.001.94 4.08 332397.00 332401.08 176.094.00 17.35 332397.00 332414.35 363.026.22 42.01 332397.00 332439.01 564.908.90 85.97 332397.00 332482.97 808.2310.70 124.40 332397.00 332521.40 972.3513.03 184.37 332397.00 332581.37 1183.9514.32 222.64 332397.00 332619.64 1301.1917.75 342.10 332397.00 332739.10 1613.5121.48 500.94 332397.00 332897.94 1953.42


V 5 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]0.00 0.00 244451.96 244451.96 0.002.63 7.51 244451.96 244459.47 175.645.42 31.92 244451.96 244483.88 362.138.44 77.28 244451.96 244529.24 563.5712.07 158.15 244451.96 244610.12 806.5014.52 228.85 244451.96 244680.81 970.44

17.67 339.16 244451.96 244791.13 1181.9319.42 409.57 244451.96 244861.53 1299.2024.07 629.33 244451.96 245081.29 1611.9129.13 921.53 244451.96 245373.49 1952.87


V 6 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]0.00 0.00 180856.01 180856.01 0.003.54 13.58 180856.01 180869.59 174.747.29 57.71 180856.01 180913.72 360.32

11.34 139.72 180856.01 180995.73 560.9116.23 285.95 180856.01 181141.95 803.07


57/70




19.52 413.77 180856.01 181269.77 966.7123.76 613.22 180856.01 181469.23 1178.1626.11 740.51 180856.01 181596.52 1295.5932.37 1137.85 180856.01 181993.86 1609.5039.17 1666.16 180856.01 182522.16 1953.29


V 7 [km/h] PW[N] P [N] P(W+) [N] N(W+) [N]0.00 0.00 132318.04 132318.04 0.004.79 24.93 132318.04 132342.97 176.149.88 105.97 132318.04 132424.00 363.35

15.37 256.55 132318.04 132574.58 566.0021.99 525.04 132318.04 132843.07 811.3426.45 759.73 132318.04 133077.77 977.7032.20 1125.96 132318.04 133443.99 1193.5235.38 1359.69 132318.04 133677.72 1313.8643.86 2089.25 132318.04 134407.29 1637.5353.07 3059.30 132318.04 135377.33 1995.85

Grfica N 14.- Potencia traccional requerida

proyecto final tractores y maquinaria pesada

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