2.6. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL SUELO Y DEL NEUMÁTICO REFERIDAS A... RODADURA. La rodadura del tractor sobre terreno blando y húmedo provoca...

2.6. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL SUELO Y DEL NEUMÁTICO REFERIDAS A LA
RODADURA.
La rodadura del tractor sobre terreno blando y húmedo provoca una compactación del
mismo. Este efecto es perjudicial dado que supone la aparición de una zona superficial de suelo
de mayor dureza que en su estado original y que impide el correcto desarrollo de las raíces.
Sobre el terreno gravita el peso propio del tractor y se reparte en la superficie de
contacto con el suelo, dando una presión resultante. Cuando el tractor está realizando alguna
operación como labranza, subsolado, y en general el pase de aperos, se produce una
transferencia de fuerza de tracción (la componente vertical) sobre el eje trasero del tractor, lo
que supone un incremento de presión.
A las cargas estáticas, hay que añadir las demás cargas dinámicas que se producen y se
transfieren al suelo, por ejemplo cuando el tractor frena.
La huella de la rueda motriz de un tractor es similar a la que reproducirnos en el
siguiente gráfico:
Fuente: Ortiz-Cañavate y Hernanz, 1989.
La carga que gravita sobre el neumático es la resultante de la presión media por la
superficie de contacto suelo-neumático.
Se comprueba que la presión superficial se transmite en profundidad mediante un
gradiente cuyas superficies de separación se asemejan a esferas a las que nos referimos como
esferas isobáricas, que dependen de las propiedades del suelo, de la anchura del neumático y de
su presión interna.
La presión sobre el neumático causa la deformación de este, así como del suelo, lo que
supone un efecto semejante a la disminución de radio, como vemos en la figura adjunta.
El radio aparente o radio bajo carga oscila en condiciones normales de trabajo y
correcto inflado a un 93-98 % del radio original, y se establece en condiciones de resbalamiento
nulo. Siendo w la velocidad angular de la rueda, que obtenemos de su régimen de giro:
Ro = r-e = (0.93 a 0.98) r
v1 = vo w ro
Fuente: Ortiz-Cañavate y Hernanz, 1989.
ESFUERZO CORTANTE DEL TERRENO.
Las pruebas de resistencia a esfuerzo cortante del terreno nos permiten conocer la
capacidad del mismo para soportar carga horizontal sin llegar a romperse.
Para medirlo se emplean unas placas de acero que recuerdan en cierta forma las cadenas
de los tractores oruga, y una vez que se clavan en el suelo, se van haciendo las pruebas de
tracción, al tiempo que se miden las deformaciones del suelo a distintas cargas, obteniéndose
unas curvas como las de la figura.
La relación entre esfuerzo de tracción T y carga Q vertical sobre la placa sigue la ley de
Coulomb:
T = Sc + Q tg 
siendo S la superficie de apoyo (m2), c el coeficiente de cohesión (Pa) y  el ángulo rozamiento
interno del suelo (coeficiente de rozamiento = tg )
Dividiendo por S
 = c +  tg 
Que es la Ley de Coulomb, donde  es el esfuerzo cortante y  la tensión de compresión del
terreno.
Fuente: Ortiz-Cañavate y Hernanz, 1989.
RESISTENCIA A LA RODADURA.
Es un concepto asimilable al rozamiento de un sólido, por lo que en general se
considera que es proporcional a la carga normal P que soporta la rueda.
R=P
siendo  el coeficiente de rodadura.
Si llamarnos l y 2 a los coeficientes de rodadura de las ruedas delanteras y traseras,
l = Rl/Pl ; 2 = R2/P2
y el coeficiente de rodadura total  = (R1 + R2)/P = (1P1 + 2P2)/P
y la fuerza total de rodadura del vehículo R = P
COEFICIENTES DE TRACCIÓN Y DE ADHERENCIA
El coeficiente de tracción  en un determinado suelo es la relación entre la fuerza de
tracción T y la reacción normal B del suelo y la rueda.
 = T/B = tg 
Para que la rueda no resbale, debe ser  <  siendo  el ángulo de rozamiento entre suelo y
rueda
 = tg  < tg  = 1 (coeficiente de rozamiento)
En la siguiente figura podernos ver corno varia el resbalamiento en función del
coeficiente de tracción para distintos tipos de suelo.
Fuente: Ortiz-Cañavate y Hernanz, 1989.
Podernos deducir, igualando momentos que M – T ro – B d = 0 y por tanto, la fuerza de
tracción es
T = M/ro - B d/ ro
La relación entre el par motor M y el radio bajo carga, se denomina fuerza periférica U.
El segundo término es la resistencia a la rodadura B d/ ro = B 
2.7. RODADURA SIMPLE Y RODADURA CON RESBALAMIENTO.
El caso de rodadura simple la rueda tiene un comportamiento similar a una
circunferencia rodando sin resbalamiento sobre una recta. Al moverse desde una posición a otra
como la señalada en la figura, el punto Ao pasa a ocupar la nueva posición A, dándose la
circunstancia de que
OI = arc. IA = r 
Un punto P cualquiera, situado a una distancia e del centro, queda definido por el vector
OP = OI + IC + CP = r + ir – e (sen  + i cos) = r - e sen  + i (r - e cos )
que es la expresión de una curva cicloide en la que se pueden dar los siguientes casos:
Curva hipocicloide, para e < r
Curva cicloide, para e = r
Curva epicicloide para e > r
recordemos:
sen (a-b) = sena cosb - cosa senb; sen (b-90) = -cosb
cos (a-b) = cosa cosb + sena senb; cos (b-90) = sen b
Para  =  t, la velocidad del punto P será
V = d OP/dt = d/dt (rt - e sen t + i(r – e cos t)) =
= r  - e  cos t + i e  sen t =
La aceleración del punto, para  = cte es
a = dv/dt = e 2 sen  + i e 2 cos  = e 2 (sen  + i cos )
Figura: Ortiz-Cañavate y Hernanz, 1989.
RODADURA CON RESBALAMIENTO.
En este caso, el centro instantáneo de rotación está en I' que se encuentra a una distancia
r' del centro.
La distancia avanzada será r' 
OI´ = r´
OP' = r' - e sen  + i (r – e cos )
v´ =  (r' - e cos) + i  e sen 
a´ = 2 e sen + i 2 e cos
Y dado que el resbalamiento se define como
 = (vc – v´c)/ vc
al hacer e = 0 en las fórmulas anteriores
 = (r – r´)/ r
Para un mismo recorrido I necesita la rueda dar más revoluciones que en el caso de
rodadura simple (n)
I = 2  r n = 2  r´ n´ y por tanto
 = (n´ - n)/n´
Igualmente, para un mismo número de vueltas n, la longitud recorrida será menor
I=2rn
I´ = 2  r´ n´
 = (I – I´)/I
El resbalamiento es una de las pruebas más importantes para medir el comportamiento
del tractor en el campo y su potencia a la barra. Si lo medirnos en longitud avanzada por unidad
de tiempo, hay que dejar fijo el régimen de giro del motor. La otra forma de hacerlo es medir un
número determinado de vueltas de la rueda y comprobar después las distancias avanzadas en
cada caso.
Fuente: Ortiz-Cañavate y Hernanz, 1989.
TRACTORES ORUGA DE GOMA.
Convertir la potencia generada por el motor del tractor en fuerza real de tracción
durante la realización de las labores es uno de los retos a los que tradicionalmente se han
enfrentado los técnicos. Para ello, y a lo largo de años de evolución se han ideado distintos
métodos encaminados a aumentar la eficiencia de transmisión de potencia a la barra mediante la
mejora de adherencia suelo-vehículo, así se han ideado métodos como:
Ruedas de rejillas
Neumáticos extra – anchos
Ruedas gemelas
Tracción en los dos ejes
Con ello se pretendía cubrir otro objetivo, como es reducir la compactación del suelo.
El empleo de tractores de orugas permitía esos objetivos de mejorar la transmisión de energía,
reducir la compactación, e incluso una ventaja adicional: permite bajar el centro de gravedad del
tractor, lo que se traduce en una mayor estabilidad frente al posible vuelco, lo que, a su vez
significa poder mecanizar terrenos con mayor pendiente.
La aparición de orugas de caucho y sus derivados, en lugar de cadenas, busca evitar los
problemas derivados de los desplazamientos, dado que los tractores de cadenas perjudican
buena parte de los firmes de rodadura. (cuando no lo tienen prohibido ).
En la actualidad alguna marca, como CLAAS, lanza al mercado una serie optimizada de
tractores caterpillar o de orugas de material flexible, con el fin de optimizar la transmisión de
potencia y reducir la compactación.
Estos tractores incorporan avances tecnológicos en sus motores:
Turbocompresores de última generación
Grandes superficies de admisión y escape
Refrigeración del aire de admisión
242 CV con 6.6 l. De cilindrada, y 270 CV con 7.2 l.
16 velocidades adelante y 9 hacia atrás.
Velocidades de 29 km/h adelante y 13 km/h hacia atrás
Giro fácilmente regulable con un volante convencional
El sistema de traslación apoya cinco ejes sobre un ancho mecanismo de traslación de
orugas de goma, lo cual reduce el deslizamiento, permite aumentar la velocidad de trabajo,
reduce el consumo de combustible y también reduce la erosión del suelo.
Otros datos técnicos:
El sistema hidráulico desplaza 118 l/min a 189 bar.
Capacidad de elevación en el extremo de los enganches es 9.090 daN
Monta enganches rápidos del tipo Walterscheid
Permite varias conexiones hidráulicas externas de doble efecto
La tdf gira a 1.000 rpm para 1.900 rpm del motor
A dicha velocidad entrega 175, 200, o 225 CV para cada tipo de motor.