36 71
Rimpull
R
T = F R
*
F
Rimpull
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72
POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE
Fuerza Empuje
270 P v
( kg )
P: potencia (HP) V: velocidad (Km/h) : rendimiento, aproximadamente 0,8 a 0,85
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37 73
Rimpull
Rim
R
F
Rimpull
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74
POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE Deducción expresión para la fuerza de empuje. Sabemos. Potencia (W) = velocidad (m/s) * fuerza (N) Pero en construcción y minería se usan unidades diferentes. • Potencia en “HP” HP . “kW” kW • Velocidad en “km/h” “mph” • Fuerza en “kg”, “lb”
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38 75
POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE Necesitamos unidades de conversión. 1 HP = 745.7 W 1 km/h = (1/3.6) m/s 1 kg = (1/9.8) N Entonces, 745.7 P(HP) = V (km/h) / 3.6 * 9.8 F(kg)
745.7 3.6 P 270 P 9 . 8 F v v Ph.D.75 Tadeusz s. Golosinski -
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76
FUERZA DE EMPUJE TRACCION O FUERZA DE AGARRE Refleja roce entre los neumáticos y la superficie de la vía. Depende de lo siguiente: • Tipo y condición de la superficie de la vía. • El tipo y condición del neumático
T = FA
T = coeficiente de roce x peso sobre el eje motriz Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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39 77
Eje motriz
Rimpull Rim
R
F
Rimpull
T = f x Peso
T >R Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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78
GRADEABILIDAD
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40 79
GRADEABILIDAD VS. EJE MOTRIZ VS. DISTRIBUCION DE CARGA
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80
0.4 Pcam x f
66% P
33%
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41 81
BASIC CONCEPTS: TRACTION
T = f x WD f – friction WD – driven wheels
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82
REAR DUMP: WHICH ARE THE DRIVEN WHEELS?
Only these count for traction …..
Front axle: Non-driven wheels
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42 83
CHEQUEO IMPORTANTE LA TRACCION LIMITA EL RIMPUL
T
>
R
Traction Rimpull Si la tracción es menor que rimpull, los neumáticos se deslizan. • El daño a neumáticos no se realiza por efecto del rodamiento, sino se realiza por el trabajo de fricción que realiza el neumático. Siempre debemos asegurarnos que T > R. ¿Cómo controlar la tracción? • Superficie de la vía: la capa de roca triturada tamaño de –2” con 6” de profundidad. • Diseño de banda de rodadura del neumático. • Control de agua: cuidado con el regado y la lluvia. Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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84
POTENCIA Y EMPUJE COEFICIENTES DE TRACCION TIPICOS (FA) Fuerza de agarre = Coef. de tracción * peso eje motriz Material/factores de tracción
Neumáticos
Oruga
Hormigón
0,90
0,45
Marga arcillosa, seca
0,55
0,90
Marga arcillosa, mojada
0,45
0,70
Arena seca
0,20
0,30
Arena mojada
0,40
0,50
Canteras
0,65
0,55
C i de Camino d grava suelta lt
0 36 0,36
0 50 0,50
Nieve compacta
0,20
0,27
Hielo
0,12
0,12
Tierra firme
0,55
0,90
Tierra suelta
0,45
0,60
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43 85
MANUAL DE CATERPILLAR COEFFICIENT OF TRACTION FACTORS TRACTION FACTORS MATERIAL Concrete ..................................... Clay loam, dry ............................. Clay loam, wet ........................ Rutted clay barn ........................ Dry sand ........................ Wet sand........................ Quarry pit........................ Gravel road (I Dose not hard).......... P k d snow.................. Packed Ice................................... Serml-skeleton shoes Firm earth....................... Loose earth.................... Coal, stockpled..............
Rubber Tires
Tracks
.90 .55 .45 .40 .20 .40 .65
.45 .90 .70 .70 .30 .50 .55
.38 .20 20 .12
.50 .27 27 .12
.55 .45 .45
.90 .60 .60
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86
MANUAL DE CATERPILLAR: CAMIONES
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44 87
¿POR QUE EJE MOTRIZ?
Fuerza de empuje Fuerzas F resistentes Fuerza de agarre (tracción) Si FA > FR, entonces FR = FE Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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88
Rimpull
R Velocidad
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45 89
FUERZA DE EMPUJE GRAFICOS DEL FABRICANTE Velocidad máxima del camión (subida) • (1) Resistencia total y (2) peso del camión • (1) Rimpull y (2) velocidad del camión Velocidad máxima del camión (bajada) • (1) Resistencia total (pendiente favorable), (2) peso del camión y (3) longitud de la pendiente • (1) Velocidad máxima del camión
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46 91
POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA DE EMPUJE (FE) Pérdida de potencia por altura. La altura sobre el nivel del mar a la que opera un camión reduce la potencia del motor, aproximadamente en un 1% cada 100 metros sobre los 500 metros. En los motores sobrealimentados (por ej. el turbo), esta pérdida se comienza a p p producir a una altura q que varía según el modelo y el fabricante, pero que bordea los 2300 metros.
W’ = W * (1 – pérdida de potencia) Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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47 93
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FUERZA RESISTENTE (FR) Las fuerzas resistentes son el resultado del efecto de tres factores: Pendiente del terreno (RP) Resistencia a la rodadura del terreno y neumáticos (RR) Roces internos en el equipo (RI) •
Insignificante FR = ( RP% + RR %) * peso total del equipo
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48 95
RESISTENCIA A RODADURA No es muy importante. Importante
Muy importante
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FUERZA RESISTENTE (FR)
Roces internos y flexión de neumáticos: 1 a 2% del peso total •
Depende del tipo de neumáticos.
•
Depende de la antigüedad del equipo.
•
Siempre se opone al movimiento.
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49 97
TIRE FLEXURE, GROUND PENETRATION Check CAT Hob for typical values!
Tire penetration, an equivalent to traveling uphill? Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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RESISTENCIA A RODADURA (RR) Depende del tipo y condición del terreno y del tipo de neumático. Siempre se opone al movimiento. Tipo de suelo
% del peso total
Pav. hormigón
2,0
Pav. asfalto
2,6
Tierra compactada mantenida
bien
2,6
Tierra mal mantenida
6
Tierra con barro y huella
10
Arena suelta y grava
14
Tierra muy barrosa
18
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50 99
RESISTENCIA DE PENDIENTE (RP) Se utiliza normalmente la pendiente en porcentaje (%), aunque deberíamos utilizar el seno del ángulo. En caso de subida, se opone al movimiento. En caso de bajada, favorece el movimiento pudiendo incluso ser suficiente para mover el vehículo. • En esos casos, casos la velocidad debe ser restringida por la capacidad de enfriamiento del sistema de frenos.
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100
RESISTENCIA DE PENDIENTE (RP)
GR = W x sin a
Pendiente
GR
Rimpull
W Peso del camión
GR Usa seno de ángulo
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51 101
POTENCIA Y EMPUJE: FUERZA RESISTENTE (FR) Ángulo
Seno
Tangente
1
0.02
0.02
2
0.03
0.03
3
0.05
0.05
4
0.07
0.07
5
0.09
0.09
6
0.10
0.11
7
0.12
0.12
8
0.14
0.14
9
0.16
0.16
10
0.17
0.18
11
0.19
0.19
12
0.21
0.21
13
0 22 0.22
0 23 0.23
14
0.24
0.25
15
0.26
0.27
16
0.28
0.29
17
0.29
0.31
18
0.31
0.32
19
0.33
0.34
20
0.34
0.36
¿Por qué se puede simplificar el seno del ángulo por la tangente (i) del ángulo?
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102
RESISTENCIA TOTAL
TABLAS TR = RP + RR Res. total
Res. pend.
Res. Rod.
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52 103
TABLA DE CATERPILLAR
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104
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53 105
5% (+)
10% (+/-)
RT = RR - RP = 5
-
= 10 = - 5
30t 600t (0.05xW)
30t
RP
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106
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54 107
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108
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55 109
POTENCIA Y EMPUJE: CALCULO DE VELOCIDAD (1) Condiciones de rodadura Si FA > FR, entonces FE = FR. Igualando se tiene los siguiente:
270 P (Ri i Rs ) PesoTotal v
FE
FR
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110
POTENCIA Y EMPUJE: CALCULO DE VELOCIDAD (2) Despejando la velocidad.
270•P•η v= Ri i Rs PesoTotal V: velocidad en km/h P: potencia en HP Peso total en kg
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56 111
CONSIDERACIONES: CALCULO DE VELOCIDAD Camiones para carretera y potencias pequeñas •
Frenan comprimiendo el motor (freno a corte inyección).
•
Velocidad 20% mayor que en subida.
Camiones mineros mecánicos •
Frenos de disco en aceite (computarizados).
•
Generan calor. calor A mayor distancia límite, límite menor velocidad.
•
Información del fabricante en gráficos.
Camiones mineros eléctricos Ph.D. Tadeusz s. Golosinski -
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112
POTENCIA Y EMPUJE Los
camiones
mineros
presentan
velocidades
medianas < 50 km/h. La resistencia del aire es baja y no la consideramos. En
automóviles
y
vehículos
para
carretera,
la
resistencia del aire es muy importante.
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57 113
POTENCIA Y EMPUJE El consumo de combustible es proporcional a la suma de resistencias. T = F*S S: distancia recorrida F: resistencia
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114
EJEMPLO Camión subiendo bi d cargado. Resistencia total = 10%
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58 115
EJEMPLO (I>0) Camión subiendo bi d cargado. Resistencia total = 10%
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116
EJEMPLO (I>0) Camión subiendo cargado. Resistencia total = 10%
En segunda marcha, a 14 km/h
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59 117
EJEMPLO: FORMULA DE SUBIDA (I>0) Camión subiendo cargado. Resistencia total = 10%
v= v=
270•P•η Ri i +Rs PesoTotal
270 •3550 • 0.95 14 .6( km / h ) 2 5 3 623 .690
Se obtienen resultados similares utilizando los gráficos del fabricante o las expresiones empíricas.
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EJEMPLO: GRAFICO DE BAJADA (I
