Predicción del desempeño en tracción de los tractores New Holland 11090, Belarus 1025 y UMZ 6K/M en función del tipo de neumático y el índice de cono

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(1)Facultad de Ciencias Agropecuarias Departamento de Mecanización de la Producción Agropecuaria. Trabajo de Diploma Título: Predicción del desempeño en tracción de los tractores New Holland 11090, Belarus 1025 y UMZ 6K/M en función del tipo de neumático y el índice de cono.. Autor: Arley Hernández Valeriano. Tutor: Msc. Omar González Cueto.. 2003 - 2004.

(2) Pensamiento.. Preparar un pueblo para defenderse, y para vivir con honor, es el mejor modo de defenderlo.. José Martí..

(3) Agradecimientos.. . A la Revolución Cubana y a nuestro comandante en jefe Fidel Castro, por haberme dado la oportunidad de concluir esta carrera universitaria.. . A mi tutor Msc. Omar González Cueto.. . A mis familiares, amigos y compañeros de aula que de una forma u otra contribuyeron a la realización de este trabajo de diploma.. A todos, muchas gracias..

(4) Dedicatoria.. . A mis padres y a mi hermana, por el esfuerzo y el apoyo que me han dado durante todo este tiempo, pues siempre me han sabido guiar por el camino correcto..

(5) Resumen. La presente investigación se realiza con el objetivo de obtener el desempeño en tracción. de los tractores New Holland 11090, Belarus 1025 y UMZ 6K/M en condiciones de suelo blando y en función del tipo de neumático, desarrollar el modelo de Brixius soportado en una hoja de cálculo de Microsoft Excel que permita la evaluación del desempeño en tracción de cualquier tipo de tractor a partir del conocimiento de sus características técnicas y dimensiones del neumático, seleccionar de los neumáticos evaluados el que tenga mejores resultados en su desempeño en tracción en condiciones de suelo húmedo y evaluar la transferencia de 10 kN de peso del remolque al tractor UMZ 6K/M como una vía para mejorar su desempeño tractivo, utilizando el neumático 16.9R38. El modelo utilizado es el de Brixius. Los principales coeficientes y fuerzas que caracterizan la dinámica de tracción (resistencia a la rodadura, fuerza a la barra de tiro, coeficiente de resistencia a la rodadura, coeficiente de tracción neta, coeficiente de tracción bruta y eficiencia de tracción) fueron obtenidos en función del IC, carga dinámica en las ruedas y tipo de neumático. Los resultados mostraron al tractor. Belarus 1025 como el de mayor desempeño en tracción, debido a su alto número de movilidad, y una mejor distribución de peso. El neumático con mayor fuerza a la barra y mejores coeficientes fue el 20.8R38, sin embargo se propone para su utilización el neumático 18.4R38 ya que la diferencia entre su desempeño y el del anterior es poca, y su explotación, mantenimiento y las consiguientes modificaciones que es necesario hacerle al tractor para su operación son menores. Para los valores de índice de cono característicos de suelo muy blando (de 250 a 400 kPa) resulta improcedente, la transferencia de 10 kN de peso del remolque al tractor, debido a que se afecta de forma negativa la fuerza a la barra..

(6) Índice. Pág. Introducción…………………………………………………………………………... 1 Capítulo 1. – Revisión bibliográfica………………………………………………….. 7 Capítulo 2. – Materiales y métodos…………………………………………………. 18 . 2.1. – Descripción del modelo………………………………………………. 18. . 2.2. – Metodología utilizada………………………………………………… 20. Capítulo 3. – Resultados y discusión………………………………………………... 24 . 3.1. – Resultados del patinaje al que se obtiene la eficiencia de tracción máxima en función del tipo de neumático en un suelo de 400 kPa…………. 24. . 3.2. – Resultados del modelo para cada tipo de neumático en función del índice de cono (I.C.)………………………………………………………….27. . 3.3. – Resultados de la transferencia de 10 kN de peso al eje trasero del tractor UMZ 6K/M…………………………………………………………... 43. Conclusiones………………………………………………………………………… 44 Recomendaciones…………………………………………………………………….45 Bibliografía……………………………………………………………...................... 46 Anexos..

(7) Introducción.. Con el inicio de las lluvias el suelo comienza a incrementar su humedad y reducir la resistencia al paso de las maquinas, a partir de un 40% de humedad se incrementa bruscamente la profundidad de las huellas, el patinaje y los atascamientos de los equipos, disminuye su productividad y a partir de un 47% de humedad es casi imposible realizar la cosecha y el transporte con los medios mecanizados que tradicionalmente se utilizan, Rodríguez (1999). Rodríguez (1999), consideró una zafra húmeda aquella que origina pérdidas de tiempo por humedad en los campos superiores al 15% o con acumulados de lluvia mayores de 215 mm. Al evaluar el periodo 1976-1990 bajo estos criterios el 60% de las zafras se desarrollaron en condiciones de alta humedad, manteniéndose un comportamiento similar para el periodo 1990-2003. Las lluvias tienen gran influencia sobre la eficiencia de la industria azucarera, es decir sobre el rendimiento industrial, porque incrementa el nivel de materias extrañas en el material cosechado, el efecto de la humedad hace menos eficientes los sistemas de limpieza neumáticos de las cosechadoras y del centro de beneficio, además cuando el terreno esta húmedo los discos del sistema de corte levantan mucho fango, que al adherirse al material cosechado se hace difícil eliminar por los medios de limpieza. Por otra parte las lluvias también influyen de forma indirecta sobre el rendimiento industrial al extender el periodo de zafra hasta épocas donde la caña no tiene su maduración óptima, o lo que es lo mismo, su rendimiento en azúcar es menor. En años secos el rendimiento industrial es mayor que el de años húmedos, por lo que la masa de caña a procesar para producir la misma cantidad de azúcar se incrementa..

(8) Al producir las lluvias paralización temporal de la zafra y en ocasiones definitivas, se incrementan los gastos de salarios, de materiales y de energía con o sin respaldo productivo, se incrementan los costos de explotación de las maquinas, estas se explotan en condiciones mas rigurosas y se ven más afectadas por roturas. En Cuba el área total destinada a la siembra de la caña es de 819 723 (ha), dentro de las cuales 303 297 (ha) son vertísoles, ocupando estos un 37% del área total. La formación de estos suelos está relacionada con un intenso arcillamiento que sobrepasa el 35% del perfil y más de un 50% de minerales en un medio hidromórfico. Sobre este espesor arcilloso en las condiciones de clima tropical de humedad alternamente existentes en nuestro país, se presenta una tendencia a desarrollar una estructura de bloques prismáticos grandes o medianos, con caras de deslizamiento, los cuales se manifiestan muy bien en la época de seca, conjuntamente con el agrietamiento fuerte del suelo. En la mayoría de los complejos agroindustriales el traslado de la caña de azúcar se realiza en dos ciclos, uno externo en el que se mueve el material cosechado desde el extremo del campo hasta el centro de recepción, el trayecto se efectúa por caminos firmes, y un ciclo interno en el que se transporta la caña desde el lugar donde termina de cargarse el remolque junto a la combinada hasta el extremo del campo. El efecto negativo de las lluvias incide, fundamentalmente, en el ciclo interno. La realización de la zafra en condiciones de alta humedad con la tecnología tradicional, compuesta generalmente por la cosechadora cañera KTP 2M y tractores MTZ 80 o UMZ 6K/M como unidades de tiro, y remolques RA 6 y RC 02 o autotrenes como el camión KAMAZ 52312 y ZIL 130 entra en contradicción con las características técnicas que deben poseer los equipos para que puedan trabajar de forma satisfactoria en estas condiciones. La utilización del equipamiento actual con humedades cercanas al 45% favorece la compactación del suelo, incrementa la densidad aparente por la reducción del espacio poroso, afecta el crecimiento de las raíces y aumenta el gasto energético durante las labores de cultivo,.

(9) además se produce la destrucción mecánica de la cepa y se afecta el perfil del cantero debido a las huellas de los equipos. Estudios realizados por Hurney (1984) muestran que, en general, la estructura del suelo es afectada, de forma adversa, por presiones mayores de 100 kPa, y que la compactación acumulada esta relacionada con la presión ejercida sobre el terreno y por el número de pases de la maquinaria agrícola. Se ha determinado que un equipamiento de alta flotación de 8(t), con una presión sobre el suelo de 120 kPa, causa un 10% menos de incremento de la densidad aparente del suelo, que un equipamiento de 4(t) de capacidad, con presión sobre el terreno de 300 kPa. Todos los equipos que se emplean en el transporte de la caña en Cuba son grandes compactadores del terreno, sus presiones especificas sobre el suelo son muy altas (200 hasta más de 400 kPa). En trabajos anteriores se han evaluado las cualidades de tracción de varios tractores como son: UMZ 6K/M, MTZ 80, MTZ 80 con doble neumático motriz, MTZ 80 con neumáticos de alta flotación 20.8R38, New Holland 11090 y otros, dando como resultados en todos los casos, a excepción del New Holland 11090, que no son capaces de realizar un esfuerzo en la barra superior a 10 kN y por lo tanto no pueden tirar de los remolques, que presentan una resistencia a la tracción mínima de 11 kN. Aunque se han evaluado varios tipos de tractores en diferentes condiciones de suelo no se conoce su comportamiento traccional, tanto los tractores utilizados actualmente como otros que pudieran emplearse en el futuro en todas las condiciones de suelo (representada por su resistencia a al compresión y al desplazamiento, expresado en el índice de cono) así como en su desempeño con los diferentes tipos de neumáticos que pudieran utilizarse. Se necesita conocer los principales parámetros tractivos como son: fuerza a la barra de tiro, fuerza de resistencia al movimiento, coeficiente de tracción bruta, coeficiente de.

(10) tracción neta, coeficiente de resistencia al movimiento y rendimiento traccional. La realización de ensayos de tracción a todos estos tractores en tantas condiciones y tipos de suelo diferente no es posible, pues ello implica un gasto considerable de recursos, tiempo y de personal especializado. La utilización de la modelación permite evaluar el funcionamiento de un determinado proceso en un amplio rango de variantes y condiciones sin incurrir en costosos ensayos. La predicción del desempeño de los tractores ha sido un objetivo primordial de muchos investigadores. Grandes avances se han hecho en los últimos años en la predicción del desempeño en el campo del tractor agrícola, a través de pruebas de tracción. Alrededor del 20 al 55 % de la energía del tractor es gastada en la interacción neumático-suelo. Dentro de los métodos de predicción, los que utilizan el índice de cono, son los mas ampliamente utilizados, todos ellos plantean procedimientos de cálculo similares, diferenciándose fundamentalmente por las ecuaciones y el valor que les dan a las constantes numéricas de ajuste.. En nuestra Universidad en especifico se ha trabajodo poco con modelos de predicción, Pacheco (2003) desarrolló los modelos de predicción de Wismer y Luth (1972) y de Brixius (1987) para los tractores New Holland 11090 y T 150 K, en función de un índice de cono de 420 kPa, en el cual demostró que para remolques de 11 kN de resistencia a la tracción, no es posible con IC menores de 300 kPa trabajar con el tractor New Holland 11090 y de 350 kPa con el tractor T 150 K. El primero, con ese IC desarrolla 15.84 kN de fuerza de tracción a la barra y un coeficiente de aprovechamiento del esfuerzo de tracción de 0.69. En el caso del T 150 K desarrolla 13.23 kN a la barra, con un coeficiente de aprovechamiento del esfuerzo de tracción de 0.84. Los resultados del modelo se corroboraron con los obtenidos por González (2002), ya que coinciden ambos en la imposibilidad de la realización del tiro en IC de 200 kPa, también.

(11) valida el modelo los resultados obtenidos en trabajos anteriores, González (2002), donde se hace referencia a los ensayos de campo realizados al tractor New Holland 11090 y a su trabajo efectivo en IC de 420 kPa. Pacheco (2003) compara además los dos modelos observando que los resultados eran similares, aunque consideró que el modelo de Brixius es más exacto ya que tiene en cuenta la deflexión del neumático originada por su construcción. González (2004), evaluó la transferencia de 10 kN de peso al tractor New Holland 11090 pensando en mejorar las cualidades de tracción del tractor, sin embargo, para los valores de índice de cono característicos de suelo blando resultó improcedente, debido a que se afectaron negativamente todos los coeficientes. Aumentando el coeficiente de resistencia a la rodadura y disminuyendo el coeficiente de tracción neta. Estos resultados se deben a que al aumentar el peso en el suelo blando el hundimiento del neumático fue mayor y por lo tanto aumentó la energía gastada en vencer la resistencia a la rodadura. Al analizar las curvas de fuerza de tracción neta con y sin transferencia de peso se apreció como el efecto beneficioso de esta solo se obtuvo a partir del incremento de la capacidad portante del suelo y del aumento de su IC. La presente investigación incluye la evaluación del desempeño en tracción del tractor New Holland 11090 y el Belarus 1025, ambos se han introducido recientemente en el país y tienen características similares a los utilizados en países donde se realiza la cosecha y el transporte en condiciones húmedas y es importante predecir sus cualidades de tracción en toda la gama de índices de cono que abarcan los suelos blandos. Por otra parte como se hacia referencia anteriormente ya se han evaluado tractores de 14 kN, sin embargo se desea modelar el UMZ 6K/M porque es de los dos modelos más utilizado en Cuba, y el más pesado y es importante conocer cual será su desempeño en toda la gama de índices de cono que abarcan los suelos blandos..

(12) Los objetivos fundamentales de esta investigación son: 1- Obtener el desempeño en tracción de los tractores New Holland 11090, Belarus 1025 y UMZ 6K/M en condiciones de suelo blando y en función del tipo de neumático. 2- Seleccionar el tractor que mejores cualidades de tracción presente en condiciones de suelo húmedo. 3- Desarrollar el modelo de Brixius soportado en una hoja de cálculo de Microsoft Excel que permita la evaluación del desempeño en tracción de cualquier tipo de tractor a partir del conocimiento de sus características técnicas y dimensiones del neumático. 4- Seleccionar de los neumáticos evaluados el que tenga mejores resultados en su desempeño en tracción en condiciones de suelo húmedo. 5- Evaluar la transferencia de 10 kN de peso del remolque al tractor UMZ 6K/M como una vía para mejorar su desempeño tractivo, utilizando el neumático 16.9R38..

(13) Capítulo 1. – Revisión Bibliográfica. En el desarrollo de las teorías de predicción de tracción juega un papel muy importante, las dimensiones del neumático y las condiciones del suelo. Bekker (1960) observó que la resistencia a la rodadura de una rueda, cuya superficie de apoyo en el terreno es plana, aumenta a medida que lo hace la carga que soporta y a medida que disminuye la resistencia del suelo. Si la presión de contacto con el suelo se mantiene constante, la resistencia a la rodadura aumenta al hacerlo la anchura de la rueda, por el contrario la resistencia a la rodadura disminuye cuando aumenta el diámetro de la rueda. Sánchez-Girón (1996) hace una descripción del desarrollo de las teorías de predicción, las cuales están fundamentadas en ecuaciones empíricas en función de un número adimensional que relaciona las condiciones del suelo y las dimensiones del neumático y realizan los cálculos a partir del número de movilidad. Números de movilidad:. Ic * bc * dc ⎛ δ ⎞ M = *⎜ ⎟ W ⎝h⎠. G * (bc * dc ) M = W. 3. 2. 1. 2. ⎛δ ⎞ *⎜ ⎟ ⎝h⎠. Suelo arcilloso [1]. Suelo arenoso [2]. El número de movilidad en suelo arenoso se abandonó pronto porque con el no se consiguieron predicciones satisfactorias.. Turnage (1972) desarrolló un número de movilidad con buenos resultados..

(14) M =. Ic * bc * dc ⎛ δ ⎞ *⎜ ⎟* W ⎝h⎠. 1 ⎛ bc ⎞ 1+ ⎜ ⎟ ⎝ 2 * dc ⎠. [3]. dc: Diámetro exterior. m bc: Anchura de la sección del neumático. m h: Altura de la sección del neumático. m δ: Deflexión de la sección del neumático. m. Ic: Índice de cono del suelo. W: Carga normal sobre la rueda. kN. Wismer y Luth (1972) calculan el coeficiente de resistencia a la rodadura (Ψ) y basan su teoría de predicción en el número característico de la rueda Cn.. Ψ=. R. R . 1 . 2 = + 0.04 W Cn. Cn =. Ic * bc * dc W. [4]. [5]. RR: fuerza de resistencia a la rodadura. kN Wismer Y Luth (1972) incorporaron la fuerza de tracción H y el deslizamiento S, a una ecuación de regresión en la que también se incluyen el efecto de la carga total sobre el índice de cono y el tamaño de la rueda.. μg =. (. H − 0.3Cn*S 0.75 * 1 − e W. ). [6].

(15) μg: Coeficiente de tracción bruta, cociente entre el esfuerzo de tracción y la carga total sobre las ruedas. F: fuerza de tiro a la barra. kN.. F = H − RR (17). μ=. kN. (. [7]. ). F − 0.3Cn*S ⎛ 1.2 ⎞ = 0.75 * 1 − e −⎜ + 0.04 ⎟ W ⎝ Cn ⎠. [8]. μ: Coeficiente de tracción neta, el cual es el cociente entre la fuerza de tiro y el peso total que gravita sobre la rueda. Tabla No1. Coeficientes de adherencia y tracción Condición del suelo. μg. μ. Pista de hormigón. 1.12. 1.10. Camino de tierra. 0.85-0.75. 0.80-0.70. Suelo suelto seco. 0.71-0.58. 0.65-0.50. Suelo suelto húmedo. 0.70. 0.60-0.45. Ortiz (1989) plantea también los procedimientos para calcular las cualidades de tracción de un tractor, a partir del siguiente modelo. R: Resistencia a la rodadura. kN R = ρ.P. [9].

(16) ρ: Coeficiente de resistencia a la rodadura. P: Carga normal. kN. Ruedas delanteras. R1 P1. ρ1 =. [10]. Ruedas traseras.. ρ2 =. R2 P2. ρ = ρ1 + ρ 2. [11]. [12]. ρ=. R1 + R2 ρ1 * P1 + ρ 2 * P2 = P P. X =. T B. [13]. [14]. X: Coeficiente de tracción neta. T: Fuerza de tiro. kN. B: Reacción normal del suelo y la rueda. kN. El valor del coeficiente de tracción varía con el tipo de terreno, el estado en que se encuentra (fundamentalmente en relación a la humedad) y con el tipo, perfil y dimensiones del neumático.. Fuerza de tracción T =. M d − B* r0 r0. [15].

(17) La relación entre el par motor de la rueda M y el radio bajo carga r0 se denomina fuerza periférica.. U=. M r0. [16]. El segundo término es la fuerza de resistencia a la rodadura R En esta parte del procedimiento propuesto por Ortiz debemos precisar que para las principales velocidades de trabajo de los tractores de rueda, las condiciones de adherencia no son suficientes para desarrollar toda la fuerza periférica por lo que este término debiera ser reemplazado por la fuerza adherente. R=. B*d = B*ρ r0. T =U − R. [17]. [18]. El coeficiente de adherencia μ o coeficiente de tracción bruta es algo superior al coeficiente de tracción neta y se define como la relación entre la fuerza periférica U y la reacción normal del suelo con la rueda motriz.. μ=. U T+R = = x+ρ B B. [19]. ηt: Rendimiento a la tracción. ηt =. X (1 − σ ) X +ρ. [20].

(18) σ : % de patinaje. Castillo (1992) realizó la evaluación de dos llantas agrícolas (neumático 23.1R26) con venas altas que presentaban diferencias en el diseño del labrado, a fin de establecer sus características de tracción en condiciones difíciles, índices de cono del suelo menores de 400 kPa. Dado el tipo de llanta evaluada, se decidió hacer énfasis en las condiciones difíciles de tracción, para lo cual fue necesario regar el lote antes de los ensayos. Aunque no se encontraron diferencias estadísticas significativas, la llanta (2) presentó una tendencia hacia la obtención de mejores índices en su comportamiento de tracción por la acción conjunta de la relación deflexión / altura de la sección de la llanta, ancho y ángulo de la vena. En ese trabajo se utilizaron las ecuaciones empíricas desarrolladas en el NIAE (National Institute of Agricultural Engineering) de Inglaterra y presentadas por GeeClough (1980), para estimar el comportamiento de tracción de una llanta agrícola a partir de los parámetros de la rueda y del índice de cono del suelo. CTM = 0.796 − 0.92 / M. [21]. k * CTM = 4.838 + 0.061 * M. [22]. CRR = 0.049 + 0.287 / M. [23]. donde: CTM = Máximo coeficiente de tracción. k = Tasa constante. CRR = Coeficiente de resistencia al rodamiento.. Además: M : Número de movilidad..

(19) M =. ⎞ IC * b * d * δ ⎛ 1 ⎟ ⎜⎜ PDT h ⎝ 1 + b / (2 * d ) ⎟⎠. [24]. donde: IC = Índice de cono del suelo. kPa. b = Ancho de llanta. m. d = Diámetro de llanta. m.. PDT = Peso dinámico trasero. kN.. δ = Deflexión de llanta. m. h = Altura de la sección de llanta. m.. Igualmente se ha definido que: CT = CTM * (1 − EXP(− k * D )). [25]. donde: CT = Coeficiente de tracción.. D = Deslizamiento. Si se tiene en cuenta que el deslizamiento se midió directamente en el campo y el coeficiente de tracción se puede calcular a partir también de mediciones de campo, se puede comparar la estimación empírica citada (ecuación 25) con los resultados experimentales. La eficiencia de tracción se calculó así:. ET =. CT * (1 − D ) CT + CRR. [26].

(20) Finalmente Gee-Clough (1980) advierte que es necesario corregir las ecuaciones [21][23] cuando se trabaje con llantas de venas altas (p. ej. 75 mm) en lugar de medianas (35 mm). Frietag (1965) y Turnage (1972) conciben un número adimensional que combina distintas características del neumático con el índice de cono. Estos números, denominados número de movilidad por los europeos y número de rueda por los norteamericanos, fueron luego aplicados para predecir el comportamiento en diferentes tipos de terreno por Wismer y Luth (1974) en Estados Unidos y el NIAE (National Institute of Agricultural Engineering) en Inglaterra (Dwyer1975) mediante el empleo de las relaciones empíricas derivadas de la formula original de Frietag. Al-Hamed y col (1990) comprobó que luego de obtener una curva de desempeño en un suelo dado, cualquier desempeño del tractor en estas condiciones neumático-suelo puede ser determinado. Si la relación apropiada entre peso del eje y dimensiones del neumático es mantenido, es posible generalizar los datos del neumático a casi cualquier combinación de tractor y neumático. Al-Hamed y col (1990) realizó comparaciones entre los resultados de ensayos a tractores y los obtenidos con el modelo de Brixius (1987). Los parámetros del desempeño usados en las comparaciones fueron patinaje, fuerza a la barra y eficiencia tractiva. El porcentaje de diferencia fue calculado y se estableció un rango de 10% de diferencia como aceptable. Para el patinaje 37 de 41 tractores, para la fuerza a la barra 21 de 41 y para la eficiencia de tracción 19 de 33 tractores, mostraron valores en el rango de aceptable. Brixius (1987) desarrolló ecuaciones para predecir el desempeño de tractores con neumáticos de carcaza diagonal, operando en suelo cohesivo y friccionable. Estas ecuaciones son revisiones de las originales publicadas por Wismer y Luth (1972). Las nuevas ecuaciones mejoran la predicción de tracción y además extienden su rango de.

(21) aplicación. Torque en las ruedas, resistencia. a la rodadura, fuerza de tiro a la barra y la. eficiencia de tracción fueron predichas en función de la dureza del suelo, carga en la rueda, tamaño de los neumáticos y si estos eran simples o duales. Las ecuaciones fueron desarrolladas en 1975, usando ajustes de curvas procedentes de resultados de pruebas de campo de 121 combinaciones de neumático-suelo, las cuales incluyeron 2500 pruebas. Estos resultados fueron obtenidos por separado en experimentos conducidos en Deere and Company USAE Waterways Experiment Station, The National Institute of Agricultural Engineering (UK) y el U.S Tank Command. Las ecuaciones pueden ser aplicadas a tractores de rueda desde tractor para huerto o jardin hasta los que se utilizan para el movimiento de tierra. Los límites aplicables incluyen todas las condiciones normalmente encontradas para los tractores agrícolas. Okello (1994) probó el funcionamiento en tracción de un tractor con esteras de goma y de un tractor con neumáticos 16.9x34. Las pruebas se llevaron a cabo con cargas verticales de 16.68 kN y 19.62 kN para ambos, en 8 condiciones diferentes de suelo. Encontró que la resistencia a la rodadura de la estera era mayor que en el neumático, por las pérdidas internas dentro de la cadena y las pérdidas entre el sproket motriz y la cadena. El coeficiente de tracción producido por la cadena fue mayor que el del neumático, pero la eficiencia de tracción fue menor debido a la mayor resistencia a la rodadura. El coeficiente de tracción en que la máxima eficiencia de tracción fue lograda con la estera fue siempre mucho mayor y el correspondiente patinaje fue siempre mucho menor que el logrado con el neumático. El significado de esto es que un vehículo de estera de goma podría ser mucho más ligero que uno de ruedas de la misma potencia y aún lograr el mismo funcionamiento en tracción. El trabajo ha mostrado que el cambio del neumático por la estera de goma en tractores agrícolas puede potencialmente reducir la compactación del suelo, reducir los daños al suelo por corte y mejorar la tracción..

(22) Jróbostor (1973) y Chudakon (1977), reportaron que el esfuerzo que se utiliza en la rodadura del tractor está determinado por la fuerza empleada para vencer las deformaciones mutuas neumático-suelo y la conformación de la huella; depende de la composición, tipo de suelo y contenido de humedad, la presión específica media sobre el suelo, características constructivas del neumático y su presión de inflado. El cálculo de la resistencia a la rodadura (Pf) y su coeficiente (f) se realiza a través de las siguientes expresiones:. Pf = f * G * cos α. f =. Pf G cos α. [27]. [28]. α : pendiente en grados. G: peso del tractor (kgf). La condición principal para el trabajo efectivo del tractor es la adherencia suficiente con el terreno, la cual depende del peso del tractor y su distribución entre los ejes, de la estructura de los propulsores y de la composición, tipo de suelo y contenido de humedad. El esfuerzo adherente máximo es al máximo esfuerzo tangencial de tracción que los propulsores pueden transmitir al suelo, su expresión de cálculo es:. Padh = μ * Gadh * cos α. [29]. μ :coeficiente de adherencia. Gadh: peso adherente del tractor. La fuerza tangencial de tracción se determina por la siguiente ecuación:.

(23) P tan =. Mm * i0 * ηtr rr. [30]. donde: Mm: par motor kNm. i0 : relación de transmisión total.. ηtr : rendimiento de la transmisión. rr : radio de rodadura.. Los coeficientes μ y f se determinan experimentalmente. Jrobostov (1973), plantea la ecuación general del movimiento de un vehículo P tan > R + Pf < Padh. [31]. La circulación de todo neumático agrícola implica un determinado hundimiento, compactación del suelo y resistencia a la rodadura. Las magnitudes alcanzadas se encuentran relacionadas con las características constructivas de la cubierta empleada, presión de inflado, tamaño, las propiedades y condiciones del suelo el peso adherente y la velocidad de avance. Bashford y col (1987) encontraron como variables determinantes de la interfase suelo neumático la forma y la superficie total del área de contacto, así como el peso total del eje. Raper y col (1995) destacan incrementos en la compactación ante incrementos de la presión de inflado acompañado por reducciones en la eficiencia de tracción. Chancellor (1976) propone un principio general donde la presión existente entre la rueda y el suelo sobre el cual se traslada es aproximadamente equivalente a la presión de inflado del neumático. La fuerza promedio dentro del perfil abarca, según distintos autores, una profundidad que va desde los primeros 15 (Brixius1987) a los primeros 23 cm. (Dwyer 1984)..

(24) Muchos son los estudios de penetrometría que se han realizado para caracterizar los tipos de suelos y las cargas normales y tangenciales que son capaces de soportar. Knight y Freitag (1962) dieron origen al penetrómetro de cono ASAE que corresponde a un desarrollo original de la Estación Experimental Waterways del ejercito de los Estados Unidos enVicksburg. Mississipi. Mc Kyes (1985) indicó que el índice de cono refleja características combinadas “de compresión y corte del suelo”y la contribución de estos factores no puede ser fácilmente diferenciada. Es decir que es en realidad un parámetro compuesto que refleja el corte, compresión, tensión y fricción suelo - metal, variando todos ellos con el porcentaje de humedad presente (HP) en el suelo. Turnage y col (1972) demostraron, trabajando con suelos granulares finos, con humedades entre 20 y hasta 50 %, que la resistencia a la penetración disminuye logarítmicamente con el aumento de la humedad para diferentes densidades. Luego de realizar estudios en suelos de textura arcillosa demostraron que los factores que varían los datos obtenidos de la lectura del penetrómetro están asociados con: •. contenido de humedad presente en el suelo. •. densidad del suelo. •. ángulo del cono. •. tipo de suelo.

(25) Capítulo 2. – Materiales y Métodos. 2.1. – Descripción del modelo.. Para la obtención del desempeño en tracción se utilizaron los tractores New Holland 11090 (Foto No1), Belarus 1025 (Foto No2) y UMZ 6K/M (Foto No3). Los dos primeros se seleccionaron porque son de clase traccional 30 kN, tracción 4x4, peso de alrededor de 50 kN y ambos se han introducido al país con resultados satisfactorios durante sus primeros años de explotación. En el caso del UMZ 6K/M se seleccionó porque es de los tractores de 14 kN, el más pesado (36 kN), a juicio del autor, esta es la principal dificultad que impide el desempeño de los tractores de 14 kN en condiciones de suelo blando. Los procedimientos de cálculo se establecen a través del modelo de predicción de Brixius (1987), propuesto por Srivastava y col. (1992), Zoz y Grisso (2003), Goering y col. (2003), ASAE S497.4 Para facilitar el procesamiento de los datos y ecuaciones se utilizó una hoja de cálculo de Excel.. Foto No.1 New Holland 11090. Foto No.2 Belarus 1025.

(26) Foto No.3 UMZ 6K/M. Tipos de Neumáticos 18.4R38. b (m) 0.94. d (m) 1.75. h (m) 0.39. rl (m) 0.80. rA 0.83. δ (m) 0.08. La. 16.9R30 20.8R38. 0.84 1.10. 1.47 1.84. 0.36 0.44. 0.67 0.84. 0.86 0.80. 0.07 0.08. tabla. 16.9R38 14.9R24. 0.84 0.76. 1.68 1.25. 0.36 0.32. 0.77 0.56. 0.86 0.85. 0.07 0.06. No2.. 18.4R30 7.50R20. 0.94 0.44. 1.55 0.94. 0.40 0.22. 0.70 0.44. 0.85 1.00. 0.08 0.03. mue. 18.4R34. 0.92. 1.64. 0.43. 0.78. 0.93. 0.08. stra las. características técnicas de los neumáticos utilizados, los cuales son de carcaza diagonal y.

(27) provienen de la firma rusa Dnieproshina. Fueron seleccionados estos neumáticos porque son los más utilizados a nivel internacional para los trabajos de transporte en alta humedad, excepto el neumático 20.8R38 que se utilizó porque ya había sido probado con anterioridad por este equipo de investigación y porque representaba el mayor diámetro exterior y ancho de los neumáticos existentes. Tabla No2. Características técnicas de los diferentes neumáticos.. La figura No1 muestra la disposición de cada una de las especificaciones técnicas en los neumáticos utilizados. Figura No1. Parámetros del neumático..

(28) 2.2. – La metodología utilizada.. Brixius (1987), Srivastava y col. (1992), Zoz y Grisso (2003) y Goering y col. (2003), incluye: Cálculo del peso dinámico Wdr = Wsr + Cdw * Fhx. [32]. Wdf = Wsf − Cdw * Fhx. [33].

(29) Wdr : Peso dinámico en el eje trasero. kN. Wdf : Peso dinámico en el eje delantero. kN. Wsr : Peso estático en el eje trasero. kN. Wsf : Peso estático en el eje delantero. kN. Cdw : Coeficiente dinámico de transferencia de peso, 0.20 para implementos remolcados,. Srivastava y col. (1992). Cálculo del Número de Movilidad (Bn). Teniendo en cuenta que el ancho del neumático se refiere al ancho combinado de todos los neumáticos que soportan el peso del eje. δ⎞ ⎛ 1+ 5* ⎟ ⎜ IC * b * d ⎜ h⎟ Bn = * b⎟ Wd ⎜ ⎜1+ 3* ⎟ d⎠ ⎝. [34]. δ: Deflexión. m. d: Diámetro interior del neumático. m.. Cálculo del Coeficiente de Resistencia al Movimiento (ρ). ⎡ 1 Rm 0.5 * S ⎤ = ρ = ⎢( ) + 0.04 + ( )⎥ Wd Bn ⎦ ⎣ Bn. [35]. S: Patinaje Cálculo del Coeficiente de Tracción Bruta (Cg).. T = Cg = 0.88 * (1 − e ( −0.1*Bn ) ) * (1 − e ( −7.5*S ) ) + 0.04 rl * Wd. [36].

(30) rl: Radio estático cargado. m. Cálculo del Coeficiente de Tracción Neta (Cn).. Cn = Cg - ρ. [37]. Cálculo de la fuerza a la barra de tiro o tracción neta Fhx = Cn * Wd. [38]. Cálculo de la Eficiencia de Tracción. ηt =. Cn * (1 − S ) Cg. [39]. Los cálculos se realizan para cada eje motor. Para un determinado patinaje S, la fuerza a la barra de tiro debe ser calculada iteractivamente, porque Bn para cada eje depende del peso dinámico en el eje, el peso dinámico depende del peso transferido y el peso transferido depende de la fuerza a la barra de tiro. El procedimiento utilizado asume un valor 0 de transferencia de peso en la primera iteracción, lo cual permite el cálculo de un valor inicial de fuerza a la barra de tiro. Este valor puede ser usado en las ecuaciones [32] y [33] para obtener nuevos pesos dinámicos, después del cual un nuevo valor de Fhx puede ser calculado. Después de varias iteracciones el valor de Fhx converge hacia alguna constante. Este procedimiento es fundamental cuando se modela un tractor 4x2. La corrida del modelo se inició obteniendo el patinaje que origina eficiencia de tracción máxima. Se seleccionó un valor de IC, 400 kPa, correspondiente con el suelo blando y con la resistencia del vertisol a la penetración en condiciones húmedas, reportado por.

(31) González (2002). Se estableció un rango de patinaje de 4 a 30%, ya que en las condiciones normales de campo un patinaje superior al 30% no es práctico para continuar operando, y la eficiencia de tracción decrece a partir de valores de patinaje cercanos a este valor, Zoz (1987), Forrest y col (1962), Al-Hamed y col (1990), Zoz y Grisso (2003). Después que se obtuvo el patinaje se procedió a correr el modelo para el rango de IC de 250 a 700 kPa, correspondiente a suelos blandos. Una de las vías para mejorar la capacidad de tracción del tractor es incrementar el peso en las ruedas motrices, tanto adicionando contrapesos o líquido dentro de los neumáticos, como transfiriendo peso del remolque al tractor. Para evaluar su efecto, se le adicionó 10 kN de peso al tractor UMZ 6K/M, en el puente trasero..

(32) Capítulo 3. – Resultados y Discusión.. 3.1. – Resultados del patinaje al que se obtiene la eficiencia de tracción máxima, en función del tipo de neumático en un suelo de 400 kPa.. La eficiencia de tracción es comúnmente definida como la relación de la potencia de entrada al eje motor y la potencia de salida, Goering y col. (2003), Srivastava y col. (1992), Zoz y Grisso (2003), Al-Hamed y col. (1990). La ineficiencia del dispositivo de tracción es causada por pérdidas de velocidad y de tiro, debidas al patinaje y a la resistencia a la rodadura. La eficiencia de tracción para cada tractor aparece en las tablas 3, 4 y 5, también puede apreciarse en los gráficos 1, 2 y 3. Del análisis de ellos se obtiene que las máximas eficiencias de tracción tengan valores de patinaje que oscilan entre 0.14 y 0.22. Para desarrollar el modelo se tomó siempre el patinaje que ocasionó la eficiencia de tracción máxima, cuando se originó igual valor de eficiencia máxima se seleccionó el que proporciona mayor tracción neta. Tabla No3. Patinaje en función de la eficiencia de tracción, New Holland 11090. Tipos de Neumáticos S 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28. 16.9R30. 16.9R38. 18.4R30. 18.4R34. 18.4R38. 20.8R38. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. -0.13 0.16 0.30 0.37 0.41 0.43 0.44 0.45 0.45 0.44 0.44 0.43 0.42. -1.22 1.46 3.74 5.68 7.32 8.71 9.89 10.87 11.69 12.38 12.94 13.40 13.77. -0.03 0.23 0.35 0.42 0.45 0.47 0.48 0.48 0.48 0.47 0.46 0.46 0.44. -0.36 2.47 4.89 6.94 8.68 10.16 11.41 12.46 13.34 14.07 14.68 15.18 15.59. 0.01 0.26 0.37 0.43 0.47 0.48 0.49 0.49 0.49 0.48 0.48 0.47 0.45. -0.02 2.88 5.35 7.45 9.23 10.74 12.02 13.10 14.00 14.76 15.39 15.90 16.32. -0.04 0.23 0.35 0.41 0.45 0.47 0.47 0.48 0.48 0.47 0.46 0.45 0.44. -0.43 2.39 4.79 6.83 8.57 10.04 11.28 12.32 13.20 13.93 14.53 15.03 15.43. 0.10 0.32 0.43 0.48 0.51 0.52 0.52 0.52 0.52 0.51 0.50 0.49 0.48. 0.90 3.97 6.59 8.83 10.73 12.34 13.71 14.86 15.83 16.64 17.32 17.88 18.34. 0.18 0.38 0.47 0.52 0.54 0.55 0.55 0.55 0.55 0.54 0.53 0.51 0.50. 1.88 5.15 7.95 10.33 12.36 14.09 15.56 16.80 17.85 18.73 19.46 20.08 20.58.

(33) 0.3. 0.41. 14.07. 0.43. 15.91. 0.44. 16.66. 0.43. 15.76. 0.47. 18.72. 0.49. 21.00. Tabla No4. Patinaje en función de la eficiencia de tracción, Belarus 1025. Tipos de Neumáticos S 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3. 16.9R30. 16.9R38. 18.4R30. 18.4R34. 18.4R38. 20.8R38. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. 0.18 0.38 0.47 0.52 0.54 0.55 0.55 0.55 0.54 0.53 0.52 0.51 0.50 0.49. 0.80 3.23 5.30 7.07 8.58 9.85 10.94 11.85 12.62 13.27 13.81 14.25 14.62 14.92. 0.24 0.43 0.51 0.55 0.57 0.57 0.58 0.57 0.56 0.55 0.54 0.53 0.52 0.50. 1.45 4.01 6.20 8.06 9.65 11.00 12.14 13.11 13.93 14.62 15.19 15.67 16.07 16.39. 0.27 0.44 0.52 0.56 0.58 0.58 0.58 0.58 0.57 0.56 0.55 0.54 0.52 0.51. 1.70 4.31 6.54 8.44 10.06 11.44 12.61 13.60 14.44 15.15 15.74 16.23 16.63 16.97. 0.24 0.42 0.50 0.55 0.57 0.57 0.57 0.57 0.56 0.55 0.54 0.53 0.52 0.50. 1.38 3.92 6.09 7.95 9.52 10.87 12.01 12.97 13.78 14.46 15.04 15.51 15.90 16.22. 0.33 0.49 0.56 0.59 0.60 0.61 0.61 0.60 0.59 0.58 0.57 0.56 0.54 0.53. 2.37 5.11 7.46 9.47 11.18 12.63 13.87 14.92 15.81 16.56 17.19 17.72 18.16 18.52. 0.38 0.53 0.59 0.62 0.63 0.63 0.63 0.62 0.61 0.60 0.59 0.57 0.56 0.54. 3.07 5.97 8.45 10.57 12.38 13.93 15.24 16.36 17.30 18.11 18.78 19.35 19.82 20.21. Tabla No5. Patinaje en función de la eficiencia de tracción, UMZ 6K/M. Tipos de Neumáticos S. 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22. 16.9R30. 16.9R38. 18.4R30. 18.4R34. 18.4R38. 20.8R38. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. ηt. Fhx. -0.41 -0.04 0.13 0.23 0.29 0.32 0.34 0.35 0.36 0.36. -1.30 0.61 2.24 3.63 4.80 5.79 6.62 7.32 7.91 8.39. -0.29 0.05 0.21 0.29 0.34 0.37 0.39 0.39 0.40 0.40. -0.57 1.48 3.23 4.72 5.98 7.05 7.95 8.71 9.34 9.87. -0.24 0.08 0.23 0.31 0.36 0.39 0.40 0.41 0.41 0.41. -0.28 1.83 3.62 5.15 6.45 7.55 8.47 9.26 9.91 10.46. -0.29 0.04 0.20 0.29 0.34 0.37 0.38 0.39 0.39 0.39. -0.62 1.41 3.15 4.63 5.88 6.94 7.84 8.59 9.22 9.75. -0.13 0.16 0.29 0.37 0.41 0.43 0.44 0.45 0.45 0.44. 0.47 2.73 4.65 6.29 7.69 8.87 9.88 10.72 11.43 12.03. -0.02 0.24 0.36 0.42 0.45 0.47 0.48 0.48 0.48 0.48. 1.28 3.71 5.78 7.55 9.06 10.34 11.42 12.34 13.12 13.77.

(34) 0.24 0.26 0.28 0.3. 0.35 0.35 0.34 0.33. 8.79 9.11 9.37 9.58. 0.39 0.38 0.38 0.37. 10.31 10.67 10.96 11.19. 0.40 0.40 0.39 0.38. 10.91 11.28 11.59 11.83. 0.39 0.38 0.37 0.36. 10.18 10.54 10.83 11.06. 0.44 0.43 0.42 0.41. 12.53 12.94 13.28 13.55. 0.47 0.46 0.45 0.44. 14.32 14.77 15.15 15.46. Gráfico No1. Eficiencia de tracción del tractor New Holland 11090 en función del patinaje y del tipo de neumático. Eficiencia de tracción en función del patinaje, para IC= 400 kPa Neumát. 16.9R30. Eficiencia de Tracción. 0.60 0.50. Neumát. 16.9R38. 0.40 0.30. Neumát. 18.4R30. 0.20 0.10. Neumát. 18.4R34. 0.00 -0.10 0.04. 0.12. 0.2. 0.28. -0.20 Patinaje. 0.36. Neumát. 18.4R38 Neumát. 20.8R38. Gráfico No2. Eficiencia de tracción del tractor Belarus 1025 en función del patinaje y del tipo de neumático.

(35) Eficiencia de Tracción. Eficiencia de tracción en función del patinaje, para IC= 400 kPa Neumát. 16.9R30. 0.70 0.60 0.50. Neumát. 16.9R38. 0.40 0.30. Neumát. 18.4R30. 0.20. Neumát. 18.4R34. 0.10. Neumát. 18.4R38. 0.00 0.04. 0.1. 0.16 0.22 0.28 0.34. Neumát. 20.8R38. Patinaje. Gráfico No3. Eficiencia de tracción del tractor UMZ 6K/M en función del patinaje y del tipo de neumático. Eficiencia de Tracción. Eficiencia de tracción en función del patinaje, para IC= 400 kPa 0.60. Neumát. 16.9R30. 0.40 0.20. Neumát. 16.9R38. 0.00. Neumát. 18.4R30. -0.20 0.04. 0.1. 0.16 0.22 0.28 0.34. -0.40. Neumát. 18.4R34 Neumát. 18.4R38. -0.60 Patinaje. Neumát. 20.8R38.

(36) 3.2. – Resultados del modelo para cada tipo de neumático en función del índice de cono.. Los resultados de los modelos, para cada tipo de neumático en función del índice de cono como variable independiente, vienen expresados en los gráficos No4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y los anexos del 1 al 6, para el tractor New Holland 11090. Desde el punto de vista de la fuerza a la barra de tiro, la eficiencia de tracción es considerada el más importante de los parámetros de tracción, Zoz y Grisso (2003). En los suelos más blandos, es decir I.C. entre 250 y 400 kPa, todos los neumáticos utilizados tienen eficiencia de tracción muy baja, a excepción del neumático 20.8R38 todos aprovechan más del 50% de la potencia que entra al eje en trabajo, a partir de los 400 kPa. Solo el primero lo obtiene de 350 kPa en adelante. Esto es debido a que su número de movilidad es el mayor y por lo tanto se beneficia con la mejor relación. bi * d i logrando menores pérdidas por resistencia a la Wd i. rodadura y patinaje. En los valores de mayor dureza del suelo los resultados son similares, obteniendo siempre la mayor eficiencia de tracción en el neumático 20.8R38. Uno de los factores principales de pérdida de potencia en el dispositivo de tracción es la resistencia a la rodadura, la cual depende de las condiciones del suelo y de la interacción neumático–suelo, esta implica un gasto de energía para la conformación de la huella, el empuje del suelo por delante y a los costados del neumático y en la deformación del propio rodado. Con respecto al coeficiente de resistencia a la rodadura al comparar el neumático 20.8R38 con el 18.4R38, se aprecia un comportamiento en el cual influye el mayor ancho del primer neumático para obtener el menor coeficiente de resistencia a la rodadura. Al hacer el mismo análisis para los neumáticos 18.4R38, R34 y R30 se observa que el menor valor de resistencia a la rodadura es del que posee mayor diámetro exterior. Con respecto a los resultados de la tracción neta y la fuerza de resistencia al movimiento se aprecia en todos los casos que no es posible la realización del tiro de la caña de azúcar en condiciones húmedas, con los remolques RA-6 (11 kN de resistencia a la tracción,.

(37) González 2002), en suelos con menos de 350 kPa de índice de cono, ya que en esas condiciones el suelo no tiene capacidad para soportar los pesados remolques cañeros y por lo tanto la resistencia a la tracción de estos es superior a la tracción neta. Se consigue en 350 kPa para los neumáticos 20.8R38 y 18.4R38, los cuales poseen los mayores diámetros y ancho del neumático, ofreciéndoles mayor flotabilidad y adherencia con el suelo. Al analizar la resistencia al movimiento se observa que el neumático que menor resistencia al movimiento posee es el 20.8R38 y como al compararlo con los tres neumáticos 18.4, el primero es el que menor resistencia al movimiento posee. Este resultado se fundamenta en la mayor flotabilidad que ofrece el neumático, por tener mayor diámetro y ancho, lo que permite reducir su hundimiento en el terreno y que las pérdidas de energía en la conformación de la huella y en el desplazamiento del suelo son menores. Los resultados de los modelos para cada tipo de neumático en función del índice de cono para el tractor Belarus 1025, vienen expresados en los gráficos No12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 y los anexos del 7 al 12. Los cuales en suelos blandos a partir de 350 kPa presentan eficiencia de tracción por encima del 50% con todos los neumáticos utilizados, con los neumáticos 18.4R38 y 20.8R38 de los 300 kPa en adelante ya obtienen más de ese porciento. Esto es debido a que su número de movilidad es mayor y por lo tanto se beneficia con la mejor relación. bi * d i logrando menores pérdidas por resistencia a la Wd i. rodadura y patinaje. En los valores de mayor dureza del suelo los resultados son similares, obteniendo siempre la mayor eficiencia de tracción en el neumático 20.8R38. Con respecto al coeficiente de resistencia a la rodadura al comparar el neumático 20.8R38 con el 18.4R38, se aprecia un comportamiento en el cual influye el mayor ancho del primer neumático para obtener el menor coeficiente de resistencia a la rodadura. Al hacer el mismo análisis para los neumáticos 18.4R38, R34 y R30 se observa que el menor valor de resistencia a la rodadura es del que posee mayor diámetro exterior..

(38) Con respecto a los resultados de la tracción neta y la fuerza de resistencia al movimiento se aprecia en todos los casos que no es posible la realización del tiro de la caña de azúcar en condiciones húmedas, con los remolques RA-6, en suelos con menos de 400 kPa de índice de cono. Solo se consigue en 350 y 300 kPa para los neumáticos 18.4R38 y 20.8R38 respectivamente, los cuales poseen los mayores diámetro y ancho del neumático. Al evaluar los tres neumáticos 18.4 se observa cómo el que mayor fuerza a la barra posee es el de mayor diámetro exterior. Al analizar la resistencia al movimiento se observa que el neumático que menor resistencia al movimiento posee es el 20.8R38 y al compararla en los tres neumáticos 18.4 se observa que el de mayor resistencia al movimiento es el 18.4R34. Este resultado se fundamenta en la mayor flotabilidad que ofrece el neumático 20.8R38, por tener mayor diámetro y ancho, por lo que las pérdidas de energía en el desplazamiento del suelo son menores. Los resultados de los modelos del tractor UMZ 6K/M para cada tipo de neumático en función del índice de cono se expresan en los gráficos No20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 y los anexos del 13 al 18. Los cuales en suelos blandos a partir de 550 kPa presentan eficiencia de tracción por encima del 50% con todos los neumáticos utilizados, con los neumáticos 18.4R38 y 20.8R38 de los 450 kPa en adelante ya obtienen más de ese porciento. Esto es debido a que su número de movilidad es mayor y por lo tanto se beneficia con la mejor relación. bi * d i logrando menores pérdidas por resistencia a la Wd i. rodadura y patinaje. En los valores de mayor dureza del suelo los resultados son similares, obteniendo siempre la mayor eficiencia de tracción en el neumático 20.8R38. Con respecto al coeficiente de resistencia a la rodadura al comparar el neumático 20.8R38 con el 18.4R38, se aprecia un comportamiento en el cual influye el mayor ancho del primer neumático para obtener el menor coeficiente de resistencia a la rodadura. Al hacer el mismo análisis para los neumáticos 18.4R38, R34 y R30 se observa un comportamiento similar a los dos casos anteriores..

(39) Con respecto a los resultados de la tracción neta y la fuerza de resistencia al movimiento se aprecia en todos los casos que no es posible la realización del tiro de la caña de azúcar en condiciones húmedas, con los remolques RA-6, en suelos con menos de 500 kPa de índice de cono, ya que en esas condiciones el suelo no tiene capacidad para soportar los remolques y por lo tanto la resistencia a la tracción de estos es superior a la tracción neta. Se consigue en 400 y 350 kPa para los neumáticos 18.4R38 y 20.8R38 respectivamente, los cuales poseen los mayores diámetros y ancho del neumático, ofreciéndoles mayor flotabilidad y adherencia con el suelo. Al evaluar los tres neumáticos 18.4 se observa que el que mayor fuerza a la barra tiene es el 18.4R38 por tener mayor diámetro exterior. Al analizar la resistencia al movimiento se observa que el neumático que menor resistencia al movimiento posee es el 20.8R38 y cómo al compararla en los tres neumáticos 18.4 se manifiesta de igual forma a los dos casos anteriores. Después de haber analizado el desempeño traccional de los tres tractores utilizados en la investigación en función del índice de cono del suelo y los distintos neumáticos utilizados podemos decir que el de mejores resultados, fue el Belarus 1025, porque cuando evaluamos iguales índices de cono en los tres tractores, la fuerza a la barra de este es mayor y por tanto su desempeño en condiciones de suelo blando son mejores. El neumático con mayor fuerza a la barra y mejores coeficientes fue el 20.8R38, sin embargo se propone para su utilización el neumático 18.4R38 ya que la diferencia entre su desempeño y el anterior es poca, y su explotación, mantenimiento y las consiguientes modificaciones que es necesario hacerle al tractor para su operación son menores. Gráfico No 4. Tractor New Holland 11090 con neumático 16.9R30.

(40) New Holland 11090 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.70 Eficiencia de Tracción. 0.60 0.50 0.40. Resistencia a la Rodadura. 0.30. Tracción Bruta. 0.20 Tracción Neta. 0.10 0.00 250. 350. 450. 550. 650. Índice de Cono. 750. 850. 950. kPa. Gráfico No5. Tractor New Holland 11090 con neumático 16.9R38 New Holland 11090 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250. 350. 450. 550 650. Índice de Cono. 750 850. 950. kPa. Gráfico No6. Tractor New Holland 11090 con neumático 18.4R30.

(41) New Holland 11090 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250. 350. 450. 550. 650. Índice de Cono. 750. 850. 950. kPa. Gráfico No7. Tractor New Holland 11090 con neumático 18.4R34. New Holland 11090 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250. 350. 450. 550. 650. Índice de Cono. 750. 850. kPa. 950.

(42) Gráfico No8. Tractor New Holland 11090 con neumático 18.4R38. New Holland 11090 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250. 350. 450. 550. 650. Índice de Cono. 750. 850. 950. kPa. Gráfico No9. Tractor New Holland 11090 con neumático 20.8R38.

(43) New Holland 11090 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250. 350. 450. 550. 650. 750. Índice de Cono. 850. 950. kPa. Gráfico No10. Tractor New Holland 11090 New Holland 110 90 Fuerza de Resistencia al Movimiento en Función del Índice de Cono (Kpa). 16 14 Rm 18.4x38 Rm 16.9x38 Rm18.4x34 Rm 18.4x30 Rm 20.8x38 Rm 16.9x30. 12 10 8 6 4 2. Índice de Cono. 95 0. 85 0. 75 0. 65 0. 55 0. 45 0. 35 0. 25 0. 0. (Kpa).

(44) Gráfico No11. Tractor New Holland11090 New Holland 110 90 Fuerza de Tiro en Función del Índice de Cono. (kpa). 30.00 25.00 20.00. Fhx 18.4x30 Fhx 18.4x34 Fhx 18.4x38 Fhx 16.9x30 Fhx 16.9x38 Fhx 20.8x38. 15.00 10.00 5.00 950. 850. 750. 650. 550. 450. 350. 250. 0.00 Índice de Cono (Kpa). Gráfico No12. Tractor Belarus 1025 con neumático 16.9R30.

(45) Belarus 1025 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No13. Tractor Belarus 1025 con neumático 16.9R38. Belarus 1025 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa.

(46) Gráfico No14. Tractor Belarus 1025 con neumático 18.4R30. Belarus 1025 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No15. Tractor Belarus 1025 con neumático 18.4R34.

(47) Belarus 1025 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No16. Tractor Belarus 1025 con neumático 18.4R38. Belarus 1025 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa.

(48) Gráfico No17. Tractor Belarus 1025 con neumático 20.8R38. Belarus 1025 Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No18. Tractor Belarus 1025 Belarus 1025 Fuerza de Resistencia al Movimiento en Función del Índice de Cono (Kpa). 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00. Rm 18.4x30 Rm 18.4x34 Rm 18.4x38 Rm 16.9x30 Rm 16.9x38. Índice de Cono. (Kpa). 950. 850. 750. 650. 550. 450. 350. 250. Rm 20.8x38.

(49) Gráfico No19. Tractor Belarus 1025 Belarus 1025 Fuerza de Tiro en Función del Índice de Cono. (kpa). 25.00 20.00 Fhx 18.4x30 Fhx 18.4x38 Fhx 18.4x34 Fhx 16.9x30 Fhx 16.9x38 Fhx 20.8x38. 15.00 10.00 5.00. 950. 850. 750. 650. 550. 450. 350. 250. 0.00. índice de Cono (Kpa). Gráfico No20. Tractor UMZ 6K/M con neumático 16.9R30.

(50) UMZ 6K/M Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.70 0.60. Eficiencia de Tracción. 0.50 0.40 0.30. Resistencia a la Rodadura. 0.20. Tracción Bruta. 0.10 Tracción Neta. 0.00 -0.10 250 350 450 550 650 750 850 950 -0.20 Índice de Cono kPa. Gráfico No21. Tractor UMZ 6K/M con neumático 16.9R38. UMZ 6K/M Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.70 0.60. Eficiencia de Tracción. 0.50. Resistencia a la Rodadura. 0.40 0.30. Tracción Bruta. 0.20 0.10. Tracción Neta. 0.00 -0.10 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa.

(51) Gráfico No22. Tractor UMZ 6K/M con neumático 18.4R30. UMZ 6K/M Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.70 Eficiencia de Tracción. 0.60 0.50 0.40. Resistencia a la Rodadura. 0.30. Tracción Bruta. 0.20 Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No23. Tractor UMZ 6K/M con neumático 18.4R34.

(52) UMZ 6K/M Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.70 0.60. Eficiencia de Tracción. 0.50. Resistencia a la Rodadura. 0.40 0.30. Tracción Bruta. 0.20 0.10. Tracción Neta. 0.00 -0.10 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No24. Tractor UMZ 6K/M con neumático 18.4R38. UMZ 6K/M Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa.

(53) Gráfico No25. Tractor UMZ 6K/M con neumático 20.8R38. UMZ 6K/M Coeficientes de tracción en función del Índice de Cono kPa 0.80 Eficiencia de Tracción. 0.70 0.60. Resistencia a la Rodadura. 0.50 0.40. Tracción Bruta. 0.30 0.20. Tracción Neta. 0.10 0.00 250 350 450 550 650 750 850 950 Índice de Cono kPa. Gráfico No26. Tractor UMZ 6K/M UMZ 6K/M Fuerza de Resistencia al Movimiento en Función del Índice de Cono (Kpa). 12 10. Rm Rm Rm Rm Rm Rm. 8 6 4 2. Índice de Cono. 95 0. 85 0. 75 0. 65 0. 55 0. 45 0. 35 0. 25 0. 0. (Kpa). 18.4x38 16.9x38 18.4x34 18.4x30 20.8x38 16.9x30.

(54) Gráfico No27. Tractor UMZ 6K/M UMZ 6K/M Fuerza de Tiro en Función del Índice de Cono. (kpa). 25 20 Fhx 20.8x38 Fhx 16.9x38 Fhx 16.9x30 Fhx 18.4x38 Fhx 18.4x34 Fhx 18.4x30. 15 10 5. 95 0. 85 0. 75 0. 65 0. 55 0. 45 0. 35 0. 25 0. 0. Índice de Cono (Kpa). 3.3. – Resultados de la transferencia de 10 kN de peso al eje trasero del tractor UMZ 6K/M.. Cuando se evaluó la transferencia de peso se hizo pensando en mejorar las cualidades de tracción del tractor, sin embargo, para los valores de índice de cono característicos de suelo muy blando (de 250 a 400 kPa) resulta improcedente, debido a que se afecta de forma negativa la fuerza a la barra. Motivado por el incremento de la resistencia a la rodadura, por un mayor hundimiento de los neumáticos en el suelo y por lo tanto aumenta la energía gastada en vencer la resistencia a la rodadura. En el gráfico No28 se observa cómo a partir de 450 kPa la fuerza a la barra originada por la transferencia de peso de 10 kN comienza a ser mayor que la fuerza a la barra sin transferencia de peso. Es a partir de este punto que resulta recomendable aplicar este procedimiento para mejorar las cualidades de tracción del tractor. Al analizar las curvas de fuerza de tracción neta con y.

(55) sin transferencia de peso se aprecia cómo el efecto beneficioso de este solo se obtiene a partir del incremento de la capacidad portante del suelo y del aumento de su IC. Es importante precisar que estos resultados empeorarían de utilizarse el tractor UMZ 6K/M con los neumáticos 15.5R38 que son los que utiliza en la gran mayoría de las empresas cubanas. Gráfico No28. Tractor UMZ 6K/M Desempeño en tracción del UMZ 6K/M con 26.3 y 36.3 kN de peso en el puente trasero.. Resistencia a la Rodadura, 36.3 kN de peso. 30 25. Fuerza a la Barra de Tiro, 36.3 kN de peso. 20 kN. 15. Resistencia a la Rodadura, 26.3 kN de peso. 10 5 0 -5 250. 350. 450. 550. 650. 750. Índice de Cono kPa. 850. 950. Fuerza a la Barra de Tiro, 26.3 kN de peso.

(56) Conclusiones. . El tractor que mayor desempeño en tracción presentó fue el Belarus 1025, debido a su alto número de movilidad, y una mejor distribución de peso.. . El modelo de Brixius (1987) desarrollado en MS Excel constituye una metodología apropiada para la realización de estos cálculos en cualquier modelo de tractor y neumático. Los resultados de las ecuaciones de predicción coinciden con los resultados experimentales obtenidos por González (2002), y por AlHamed (1990).. . El neumático con mayor fuerza a la barra y mejores coeficientes fue el 20.8R38, sin embargo se propone para su utilización el neumático 18.4R38 ya que la diferencia entre su desempeño y el del anterior es poca, y su explotación, mantenimiento y las consiguientes modificaciones que es necesario hacerle al tractor para su operación son menores.. . Para los valores de índice de cono característicos de suelo muy blando (de 250 a 400 kPa) resulta improcedente, la transferencia de 10 kN de peso del remolque al tractor, debido a que se afecta de forma negativa la fuerza a la barra..

(57) Recomendaciones. . Evaluar en condiciones de suelo blando el tractor Belarus 1025, para compararlo con los resultados del modelo y con los resultados experimentales obtenidos para el tractor New Holland 11090 por González (2002)..

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