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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
RESUMEN En el presente trabajo se presenta la metodología llevada a cabo para realizar el análisis dinámico – – traccional, economía de combustible y su influencia en la operatividad de la unidad vehicular VOLVO FMX 6x4T , bajo condiciones normales de explotación. En primer lugar se presentan las especificaciones técnicas de la unidad vehicular brindadas por el fabricante .En las especificaciones se precisan las características del motor ,sus curvas características, la transmisión, el tipo de embrague así como pesos y capacidad de carga. Por último se dan las dimensiones principales y características de los neumáticos. Se empieza desarrollando el análisis del vehículo por el cálculo del radio de rodadura ya que este es fundamental pues se presenta en casi todas la ecuaciones. Se determina el cronograma de cambio de velocidades y con ello el rango de velocidades que puede desarrollar el vehículo con el motor dado, en las diferentes marchas. Del conocimiento del cronograma se deriva las velocidades máximas en cada una de las marchas. Se estudia la fuerza de tracción bruta que es capaz de desarrollar el vehículo en las ruedas motrices para conocer la posibilidad de marcha del vehículo por diferentes pendientes. Se realiza un análisis general del factor dinámico del vehículo, la aceleración y el consumo de combustible, para cada uno de ellos se presenta una curva que demuestra su comportamiento para diferentes rpm. Por último se precisa de una discusión de los resultados obtenidos en cada uno de los ítems de los que consta este proyecto. I
I. INTRODUCCIÓN I
El presente proyecto es desarrollado en el curso de Tractores y Maquinaria Pesada, que es dictado en el X ciclo de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Trujillo. El estudio nos permitirá comprender lo siguiente:
Comportamiento Comportamient o de la unidad automotriz bajo condiciones reales de trabajo.
Velocidades máximas que puede alcanzar en las diversas marchas con las que cuenta su caja de velocidades.
Fuerza traccional disponible en las ruedas motrices y potencia en las mismas.
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El carácter de las fuerzas resistivas a las que está sometido el vehículo.
Aceleración que puede alcanzar en las diversas marchas.
El consumo de combustible por cada cien kilómetros de recorrido del vehículo.
Si bien es cierto en el curso de ingeniería automotriz se sienta las bases para este análisis, aquí se estudiará una unidad vehicular que trabaja con transmisión hidromecánica, es decir se incluirá en el análisis el comportamiento del convertidor hidráulico o transformador hidráulico hidráulico y la influencia de este en la unidad automotriz. 1.1 Estado del arte A continuación continuación se presenta un resumen de los trabajos de investigación investigación relacionados con el tema de este proyecto, que servirán de apoyo, ya sea por su contenido o metodología, para el desarrollo del trabajo de grado:
FRANKLIN FUENTES HUANEC Y MIGUEL ANGEL BEJAR CHALLCO. “Diseño e implementación de un sistema de gestión de mantenimiento de maquinaria pesada”. Trabajo presentado en la Universidad Nacional del Cusco, San Antonio Abad como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico. Mecánico. Cusco, abril del 2011.
RODRÍGUEZ PÉREZ.
“Selección
de neumáticos para el desempeño de
tractores de clase traccional 14kN”. Trabajo presentado en la Universidad I
agraria de la Habana. En este trabajo se determina el neumático más apropiado para el desempeño del tractor en condiciones de suelo blando, suelo medio y
I
suelo firme de un total de siete tipos de neumáticos estudiados. Mostrando resultados como: que en condiciones de suelo blando el incremento en las dimensiones del neumático (ancho y diámetro exterior), favorece la obtención de fuerza de tracción, sin embargo a medida que aumenta la dureza del suelo se reduce la diferencia en la fuerza de tracción desarrollada. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 17, núm. 1, 2008, pp. 7-11, Cuba 2008.
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El carácter de las fuerzas resistivas a las que está sometido el vehículo.
Aceleración que puede alcanzar en las diversas marchas.
El consumo de combustible por cada cien kilómetros de recorrido del vehículo.
Si bien es cierto en el curso de ingeniería automotriz se sienta las bases para este análisis, aquí se estudiará una unidad vehicular que trabaja con transmisión hidromecánica, es decir se incluirá en el análisis el comportamiento del convertidor hidráulico o transformador hidráulico hidráulico y la influencia de este en la unidad automotriz. 1.1 Estado del arte A continuación continuación se presenta un resumen de los trabajos de investigación investigación relacionados con el tema de este proyecto, que servirán de apoyo, ya sea por su contenido o metodología, para el desarrollo del trabajo de grado:
FRANKLIN FUENTES HUANEC Y MIGUEL ANGEL BEJAR CHALLCO. “Diseño e implementación de un sistema de gestión de mantenimiento de maquinaria pesada”. Trabajo presentado en la Universidad Nacional del Cusco, San Antonio Abad como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico. Mecánico. Cusco, abril del 2011.
RODRÍGUEZ PÉREZ.
“Selección
de neumáticos para el desempeño de
tractores de clase traccional 14kN”. Trabajo presentado en la Universidad I
agraria de la Habana. En este trabajo se determina el neumático más apropiado para el desempeño del tractor en condiciones de suelo blando, suelo medio y
I
suelo firme de un total de siete tipos de neumáticos estudiados. Mostrando resultados como: que en condiciones de suelo blando el incremento en las dimensiones del neumático (ancho y diámetro exterior), favorece la obtención de fuerza de tracción, sin embargo a medida que aumenta la dureza del suelo se reduce la diferencia en la fuerza de tracción desarrollada. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, vol. 17, núm. 1, 2008, pp. 7-11, Cuba 2008.
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DARIO DANIEL MORALES LEMA. LEMA . “Manual de diagnóstico de fallas de funcionamiento en maquinaria pesada”. Trabajo presentado en la Universidad Politécnica Nacional como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico. Cuenca - Ecuador, junio 2007. Este manual se presenta como una guía para la solución de problemas mecánicos de la maquinaria pesada, que ocurren en el área de la obra o proyecto.
1.2 Descripción de la realidad problemática La industria de automoción específicamente la dedicada a la maquinaria pesada, ocupa a nivel mundial una de las actividades más relevantes que generan grandes recursos económicos, aumentando los ingresos del país que la desarrolla, es por esto que los países industrializados de primer mundo han aplicado completamente la ciencia y la tecnología en esta área de la ingeniería, realizando la manufactura de automóviles de todo tipo y de diferente aplicación para venderlos al mercado internacional. Los consumidores más importantes son aquellos países subdesarrollados que no tienen la ciencia y la tecnología suficiente para llevar a cabo dicha actividad, dedicándose únicamente a la compra de estos para luego explotarlos. En nuestro país debido a los terrenos accidentados en su mayoría es común la mala explotación de las unidades vehiculares, es decir dichas unidades son explotadas en condiciones para lo cual no fueron diseñadas. Surgiendo así la necesidad de realizar un análisis de todas las propiedades dinámico traccionales de una unidad vehicular para asegurar un régimen de operación adecuado. Ello es I
posible siempre que se realicen
ciertas modificaciones en las unidades
vehiculares, lo cual implica un conocimiento detallado del análisis que se presenta I
en este proyecto.
1.3 Propósito General del Proyecto El propósito general del proyecto consiste en el análisis de las propiedades dinámico-traccionales, economía del consumo de combustible y su influencia en la operatividad de la unidad automotriz VOLVO FMX 6x4T bajo condiciones de explotación normales de trabajo.
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1.4 Objetivos Determinar
la característica adimensional del convertidor de par.
Determinar
el cronograma de cambio de velocidades de la unidad automotriz.
Determinar la fuerza de tracción bruta en las ruedas motrices para cada una de las marchas del vehículo.
Calcular
las fuerzas resistivas que se oponen al movimiento del vehículo, tales
como la magnitud de la fuerza de resistencia del viento y el efecto de la carretera, ambos para diversas marchas. Determinación Determinación
del factor dinámico del vehículo para cada marcha. del máximo valor del coeficiente de resistencia total del camino
para cada marcha a partir del factor dinámico máximo.
Determinar el consumo de combustible por cada cien kilómetros, para diferentes carreteras.
I
I
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II.
DESARROLLO DEL PROYECTO 2.1 Especificaciones técnicas de la unidad automotriz Motor:
Tabla N° 1 - Especificaciones técnicas del motor
I
Modelo
Volvo D13A440
Número de cilindros
6 cilindros
Cilindrada
12.8 dm3 (litros)
Relación de compresión
18.1:1
Diámetro x Carrera del pistón
131x158 mm
Tipo de inyección
Inyección directa con unidades inyectoras y gerenciamiento electrónico
Potencia Máxima
440 CV (324 kW) @ 1400-1800 rpm
Torque Máximo Combustible
2200 N.m @ 1050-1400 rpm Diesel
Caja de cambios. Tabla N° 2 - Características caja de cambios. Modelo
VT2514B
Tipo
Sincronizada
Cambios de marcha
Manual/por cables
Número de marchas al frente
14 (12+2 súper-reducidas)
I
Número de marchas en reversa
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Embrague
Tabla N° 3 - Características del embrague.
Modelo
CS43B-O
Tipo
Bidisco de fricción a seco tipo pulltype
Accionamiento
Hidroneumático
Diámetro del disco (mm)
430
Pesos (Kgf) Tabla N° 4 - Distribución de pesos
Tara en el eje delantero
5000
Tara en el eje trasero
4400
Tara total del chasis
9400
Capacidad de carga (Kgf) Tabla N° 5 - Capacidad de carga en ejes Eje delantero
7100
Eje trasero
26000
I
I
Peso bruto vehicular
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Curvas características del motor
I
I
Fig. N° 1- Curvas de Potencia &Torque vs rpm del motor
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Relaciones
de transmisión
Fig. N° 2 - Relaciones de transmisión . Dimensiones
(mm)
I
I
Fig. N° 3 - Dimensiones generales del Volvo FMX 6X4T
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Tabla N° 6 - Dimensiones M, L, A y C
M
2993
L
2530
A
3200
C
805
Llantas y neumáticos Tabla N° 7 - Características de los neumáticos Tipo
Acero/aluminio
Llanta
9,00x22,5
Neumático
315/80R22,5
2.2 Cálculo del Radio de Rodadura Considerando, el neumático trasero 315/80R22.5
[m] Dónde: I
I
-Radio de rodadura, en [m]. -Diámetro aro, en [pulg]. -Ancho del perfil del neumático, en [mm]. Obtenemos:
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2.3 Características externas de velocidad
De aquí en lo posterior emplearemos las curvas características del motor obtenidas de la página del fabricante, eso debido a que las expresiones matemáticas de Leyderman no describen adecuadamente a este tipo de motores dado que existe zonas en que las curvas tienen un comportamiento constante para I
I
un intervalo de valores de rpm. 2.4 Análisis del Convertidor de Par 2.4.1 Determinación de la característica adimensional del convertidor de par
), el cual podemos asumir con gran aproximación igual al torque de la bomba ( ). Para analizar el trabajo del
Al tener nosotros como dato el torque del motor (
convertidor hidráulico en conjunto con el motor de la unidad es necesario tener así,
la llamada característica de carga del convertidor hidráulico el cual refleja
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como varia los pares del motor, aplicados al árbol de la bomba, en dependencia de su frecuencia de rotación, Sus valores se calculan mediante la fórmula:
Coeficiente del momento del convertidor hidráulico (bomba) Densidad del fluido operante [Kg/m ] = 890Kg/m (El fluido con el cual 3
3
opera el convertidor es aceite hidráulico SAE 30 trabajando a la temperatura de operación aprox. 80 ºC.)
Diámetro activo del transformador hidráulico, medida máxima de su cavidad de trabajo [m]= 430 mm = 0.430 m Frecuencia rotacional de la Bomba [rpm] En vista de que las curva del convertidor hidráulico de nuestro vehículo no se pudieron encontrar y además, en vista de que la elaboración de las curva adimensionales del convertidor de par son difíciles de hacer , utilizaremos la curva del convertidor de torque hidráulico transparente y complejo, mostradas por el libro “FUNDAMENTOS DE LA TEORÍA Y EL CALCULO DE TRACTORES Y AUTOMOVILES” de D. A. Chudacov. A continuación se detalla la obtención de ésas curvas. De acuerdo a recomendación del libro guía para la obtención de las propiedades dinámico – traccionales optimas, el diámetro hidráulico y la transparencia del I
I
convertidor hidráulico (que depende del coeficiente de la bomba del convertidor
) son convenientes seleccionarlos de tal manera que la frecuencia rotacional del eje del motor varié entre su torque máximo y la potencia máxima. En nuestro caso, ya tenemos el valor del
y , Y como ahora los puntos de
trabajo simultáneo del motor con el convertidor de par, se producen en las
con y en base a esto determinamos las rpm de la bomba ( ) en el punto de intercepción, por lo cual podemos decir que: intercepciones de las curvas
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Entonces, nos quedaría calcular el valor del Coeficiente de la bomba del convertidor ecuación:
, el cual se determina a partir de la
En tal sentido, por recomendación del libro guía, empezamos a analizar el trabajo del convertidor desde el punto de máximo
, y desde ese punto, distribuimos para cada rpm analizado un correspondiente valor de y un correspondiente valor de . Tal como se muestra en la siguiente tabla: Tabla N° 8 - Valores de y torque, es decir para el torque máximo tenemos
,
[Nm]
[rpm]
I
2200
2200
2200
2200
2200
2050
1940
1800
1700
1500
1300
1100
1050
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
I
, cuyo resultado se muestra en la siguiente
Con los datos de la tabla N° 8 podemos determinar los valores de para cada tabla: Tabla N° 9 - Valores de para cada valor de
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
3.5
3.1429
2.7857
2.4286
2.0714
1.7143
1.3571
1
1
1
1
1
0
0.3143
0.5571
0.7286
0.8286
0.8571
0.8143
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
1.5251
1.3896
1.1677
0.99496
0.8579
0.69638
0.5792
0.47604
0.40103
0.31758
0.2484
0.19064
x(10^4)
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La tabla II.9 se ha confeccionado teniendo en cuenta que los puntos de trabajo simultáneo del motor con el convertidor de par, se producen en las intercepciones de las curvas
con y en base a ello se determina las rpm de la bomba en
otras palabras se tiene:
Por tanto, se puede presentar la curva denominada Carac terísti ca Ad im ens ion al del Conv ertidor de Par.
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La tabla II.9 se ha confeccionado teniendo en cuenta que los puntos de trabajo simultáneo del motor con el convertidor de par, se producen en las intercepciones de las curvas
con y en base a ello se determina las rpm de la bomba en
otras palabras se tiene:
Por tanto, se puede presentar la curva denominada Carac terísti ca Ad im ens ion al del Conv ertidor de Par.
I
I
Fig. N° 4 - Curvas adimensional del convertidor de par 2.4.2 Análisis del trabajo del convertidor hidráulico El modelo del convertidor de par que viene con la unidad vehicular es CS43B-O y del tipo bidisco de fricción a seco tipo pull-type, el cual tiene un diámetro hidráulico de
. Ahora para analizar el trabajo del convertidor hidráulico en conjunto
con el motor del automóvil es necesario tener así la llamada característica de
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carga del convertidor hidráulico, la cual refleja como varían los pares motor, aplicados al árbol de la bomba, en dependencia de su frecuencia de rotación, asociados a un valor de
. Sus valores se calculan mediante la ecuación (1).
Por tanto a continuación se presenta tablas en las que aparecen los valores del
en función de los valores del coeficiente de la bomba correspondiente a cada valor de la relación de transmisión del convertidor : torque de la bomba
Tabla N° 10 - Valores de
para diversas y dado Uth=0.0
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1050
D[m]
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
ρ
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
λ
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
0.00015
Me [Nm]
0.00000
19.95403
79.81612
179.58626
319.26447
498.85073
718.34505
0.00015
977.74744 1277.05788 1616.27637 1995.40293 2199.93173
Uth=0.1
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1050
1100
D[m]
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
λ
0.00013896
Me [Nm]
0
890
0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 0.00013896 18.1812
72.7247
163.6306
290.8989
454.5295
654.5225
890.8779
1163.5956
1472.6757
2004.4752
2199.9229
Uth=0.2
I
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1050
1100
1200
D[m] ρ
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
λ Me [Nm]
0.00011677 0
0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 0.00011677 15.2779
61.1116
137.501069
244.4463
381.9474
550.004275
748.6169
977.7854
1684.3881
1848.6255
2200.0171
I Uth=0.3
ne [rpm] D[m] ρ λ Me [Nm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1050
1200
1300
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
0.000099496 9.9496E-05 9.9496E-05 9.9496E-05 0.000099496 9.9496E-05 9.9496E-05 9.9496E-05 9.9496E-05 9.9496E-05 9.9496E-05 9.9496E-05 0
13.0178
52.0712
117.1603
208.2849
325.4452
468.6411
637.8727
833.1398
1435.2135
1874.5645
2200.00978
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Uth=0.4
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1050
1200
1400
D[m] ρ λ
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
Me [Nm]
0.00008579 0.00008579 0.00008579 0.00008579 0
11.2246
44.8982
101.0210
0.00008579 0.00008579 0.00008579 0.00008579 0.00008579 0.00008579 0.00008579 0.00008579 179.5928
280.6138
404.0838
550.0030
718.3712
1237.5067
1616.3353 2200.01187
Uth=0.5
ne [rpm] D[m] ρ λ
0
100
200
300
400
500
600
800
1050
1100
1300
1500
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
0.000069638 6.9638E-05 6.9638E-05 6.9638E-05 0.000069638 6.9638E-05 6.9638E-05 6.9638E-05 6.9638E-05 6.9638E-05 6.9638E-05 6.9638E-05
Me [Nm]
0
9.1113
36.4451
82.0014
145.7802
227.7816
328.0055
583.1208
1004.5167
1102.4628
1539.8034 2050.03413
Uth=0.6
ne [rpm] D[m] ρ λ
0
100
200
300
400
500
600
800
1050
1200
1400
1600
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792 0.00005792
Me [Nm]
0
7.57810883 30.3124353 68.2029794 121.2497412 189.452721 272.811918 484.998965 835.486498 1091.24767 1485.30933 1939.99586
Uth=0.7
ne [rpm] D[m] ρ
0
100
200
300
400
500
600
800
1050
1300
1500
1700
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
λ
0.000047604
Me [Nm]
0
4.7604E-05 4.7604E-05 4.7604E-05 0.000047604 4.7604E-05 4.7604E-05 4.7604E-05 4.7604E-05 4.7604E-05 4.7604E-05 4.7604E-05 6.2284
24.9136
56.0555
99.6542
I
I
155.7097
224.2220
398.6169
686.6799
1052.5977
1401.3875
1800.00443
Uth=0.8
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
800
1050
1200
1400
1600
1800
D[m] ρ λ Me [Nm]
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
0.000040103
4.0103E-05 4.0103E-05 4.0103E-05 0.000040103 4.0103E-05 4.0103E-05 4.0103E-05 4.0103E-05 4.0103E-05 4.0103E-05 4.0103E-05
0
5.2470
20.9879
47.2228
83.9516
131.1744
335.8065
578.4792
755.5647
1028.4075
1343.2261 1700.02049
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
800
1050
1300
1500
1700
1900
D[m]
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
ρ
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
λ
0.000031758
Me [Nm]
0
Uth=0.9
3.1758E-05 3.1758E-05 3.1758E-05 0.000031758 3.1758E-05 3.1758E-05 3.1758E-05 3.1758E-05 3.1758E-05 3.1758E-05 3.1758E-05 4.1551
16.6206
37.3962
66.4822
103.8784
265.9288
458.1039
702.2183
934.9060
1200.8348 1500.00474
–
16
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Uth=0.95
ne [rpm] D[m] ρ λ Me [Nm]
0
100
200
400
600
800
1050
1200
1400
1600
1800
2000
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
0.00002484
0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484 0.00002484
0
3.25000385 13.0000154 52.0000617 117.0001388 208.000247 358.312925 468.000555 637.000755 832.000987 1053.00125 1300.00154
Uth=0.98
ne [rpm]
0
100
200
400
600
800
1050
1300
1500
1700
1900
2100
D[m] ρ λ Me [Nm]
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
0.43
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
890
0.000019064 0
1.9064E-05 1.9064E-05 1.9064E-05 0.000019064 1.9064E-05 1.9064E-05 1.9064E-05 1.9064E-05 1.9064E-05 1.9064E-05 1.9064E-05 2.4943
9.9771
39.9086
89.7943
159.6343
274.9951
421.5344
561.2144
720.8488
900.4374
1099.98029
La grafica que se presenta a continuación es el resultado de mantener constante el valor de
y hacer variar el torque de la bomba en función de las rpm del motor.
Dicha grafica fue obtenida considerando al convertidor como hidráulico transparente y complejo. Así también por recomendación del libro guía del curso de Tractores y maquinaria pesada (Pág.22) se analiza el funcionamiento del convertidor hidráulico partiendo desde el reposo
en el régimen de máximo torque del motor con el
fin de obtener la mayor fuerza de tracción posible, hasta el régimen de máxima potencia(es decir
).
I
I
Fig. N° 6 - Curva del motor con transmisión hidráulica transparente
–
17
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
2.4.3 Característica de la turbina El rendimiento del convertidor hidráulico se puede expresar de la siguiente manera:
Por lo que igualando y :
-Rendimiento del convertidor (transformador) hidráulico -Relación del transmisor hidráulico - Coeficiente de conversión de transformador hidráulico - Frecuencia rotacional de la turbina y de la bomba - Torque de la turbina y de la bomba. La tabla a continuación muestra el torque de la turbina en función de , en la que se incluye también los valores de , y . Determinación del torque de l a turbina, Mt
Me [Nm]
2200
2200
2200
2200
2200
2050
1940
1800
1700
1500
1300
1100
Uth
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
Kth
3.5
3.1429
2.7857
2.4286
2.0714
1.7143
1.3571
1
1
1
1
1
Mt ( Nm )
7700
6914. 2857
6128. 5714
5342. 8571
4557. 1429
3514. 2857
2632. 8571
1800
1700
1500
1300
1100
ne [rpm]
1050
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
I
I
Fig. N° 7 - Curva torque convertidor vs
–
18
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
A su vez se precisan de las tablas que incluyen los valores del torque de la turbina en función de los rpm para cada valor de y la correspondiente gráfica.
Tabla N° 11 - Torque de la turbina
, para un dado
Torque de la turbina Mt a dife rentes rpm,Uth=0
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth Mt[Nm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1050
19.9540
79.8161
179.5863
319.2645
498.8507
718.3451
977.7474
1277.0579
1616.2764
1995.4029
2199.9317
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
0
69.839
279.356
628.552
1117.426
1745.978
2514.208
3422.116
4469.703
0.0000
3.5 5656.967
3.5
3.5
6983.910
7699.76106
Torque de la turbi na Mt a diferentes rpm,Uth=0.1
ne [rpm] Me = Mb[Nm] Kth
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1050
1100
0
18.181
72.725
163.631
290.899
454.530
654.523
890.878
1163.596
1472.676
2004.475
2199.9229
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
3.143
0.000
57.141
228.563
514.268
914.254
1428.521
2057.071
2799.902
3657.015
4628.409
6299.779
6914.043
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1000
1100
1200
0
15.278
61.112
137.501
244.446
381.947
550.004
748.617
977.785
1684.388
1848.625
2200.0171
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
2.786
0. 000
42. 560
170. 239
383. 039
680. 958
1063. 996
1532. 155
2085. 433
2723. 831
4692. 224
5149. 742
6 128. 619
Mt[Nm]
Torque de l a turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.2
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth Mt[Nm]
Torque de la turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.3
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1000
1200
1300
Me = Mb[Nm] Kth
0
13.018
52.071
117.160
208.285
325.445
468.641
637.873
833.140
1435.213
1874.565
2200.00978
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
2.429
Mt[Nm]
0.000
31.615
126.459
284.532
505.835
790.367
1138.128
1549.119
2023.340
3485.518
4552.514
5342.881
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1000
1200
1400
0
11.225
44.898
101.021
179.593
280.614
404.084
550.003
718.371
1237.507
1616.335
2200.01187
I Torque de la turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.4
ne [rpm]
I
Me = Mb[Nm] Kth
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
2.071
Mt[Nm]
0. 000
23.251
93.003
209.258
372.014
581.271
837.031
1139.292
1488.055
2563.407
3348.123
4 557.167
0
100
200
300
400
500
600
800
1000
1100
1300
1500
0
9.111
36.445
82.001
145.780
227.782
328.005
583.121
1004.517
1102.463
1539.803
2050.03413
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
1.714
0. 000
15.619
62.477
140.574
249.909
390.483
562.295
999.636
1722.029
1 889.936
2639.663
3514.344
Torque de l a turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.5
ne [rpm] Me = Mb[Nm] Kth Mt[Nm]
–
19
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Torque de la turbina Mt a diferentes rpm,th=0.6
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth Mt[Nm]
0
100
200
300
400
500
600
800
1000
1200
1400
1600
0
7.57810883
30.31243531
68.20297944
121.2497412
189.4527207
272.8119178
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
1.357
0.000
10.285
41.138
92.561
164.553
257.114
370.245
658.213
1133.875
1480.979
2015.777
2632.852
484.9989649 835.486498 1091.247671 1485.30933 1939.99586
Torque de la turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.7
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth
Mt[Nm]
0
100
200
300
400
500
600
800
1000
1300
1500
1700
0
6.228
24.914
56.056
99.654
155.710
224.222
398.617
686.680
1052.598
1401.388
1800.00443
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
6.228
24.914
56.056
99.654
155.710
224.222
398.617
686.680
1052.598
1401.388
1800.00443
Torque de la turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.8
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth
Mt[Nm]
0
100
200
300
400
500
800
1000
1200
1400
1600
1800
0
5.247
20.988
47.223
83.952
131.174
335.807
578.479
755.565
1028.407
1343.226
1700.02049
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
5.247
20.988
47.223
83.952
131.174
335.807
578.479
755.565
1028.407
1343.226
1700.02049
Torque de la turbina Mt a dif erentes rpm,Uth=0.9
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth
Mt[Nm]
0
100
200
300
400
500
800
1000
1300
1500
1700
1900
0
4.155
16.621
37.396
66.482
103.878
265.929
458.104
702.218
934.906
1200.835
1500.00474
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
4.155
16.621
37.396
66.482
103.878
265.929
458.104
702.218
934.906
1200.835
1500.00474
1200
1400
1600
1800
2000
1
Torque de la turbina Mt a dife rentes rpm,Uth=0.95
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth I
Mt[Nm]
0
100
200
400
600
800
0
3.25000385
13.00001542
52.00006167
117.0001388
208.0002467
1
1
1
1
1
1
0
3.25000385
13.00001542
52.00006167
117.0001388
208.0002467
I
1000 358.312925 1 358.312925
468.000555 1 468.000555
637.000755 832.0009867 1053.001249 1300.00154 1
1
1
1
637.000755 832.0009867 1053.001249 1300.00154
Torque de la turbina Mt a diferentes rpm,Uth=0.98
ne [rpm]
Me = Mb[Nm] Kth Mt[Nm]
0
100
200
400
600
800
1100
1300
1500
1700
1900
2100
0
2.494
9.977
39.909
89.794
159.634
274.995
421.534
561.214
720.849
900.437
1099.98029
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
2.494
9.977
39.909
89.794
159.634
274.995
421.534
561.214
720.849
900.437
1099.98029
En la curva siguiente se muestra el resultado del análisis para la turbina del transformador hidráulico, el análisis se realizo para los puntos de trabajo simultáneo del motor con el convertidor hidráulico. Se hace el análisis de la turbina
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
, evaluamos el torque de la turbina correspondiente a cada torque de la bomba, es decir evaluamos el torque de la turbina para cada coeficiente de bomba , o de otra manera para cada . para cada
Fig.II.8 Torque turbina
I
I
a partir de a diversas
20
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
2.5.
DETERMINACIÓN DEL CAMBIO DE VELOCIDADES
2.5.1.- Determinación de la relación de transmisión de la caja de velocidades En las especificaciones técnicas mostradas con anterioridad se dan a notar los valores de relaciones de transmisión de la caja de velocidades en cada marcha que para una mejor apreciación, se resumen a continuación:
I
I
MARCHA
RELACION DE TRANSMISION (Ucv)
I
16.41
II
13.16
III
11.13
IV
8.92
V
7.16
VI
5.74
VII
4.68
VIII
3.75
IX
2.97
X
2.38
XI
1.91
XII
1.53
XIII
1.25
XIV
1
Ahora como se sabe, la relación de transmisión total, se expresa de la siguiente forma: Donde:
= Relación de transmisión de la caja auxiliar = Relación de transmisión del puente motriz En tanto, considerando que =1, y que =3.45, se obtendrá los valores para las relaciones de transmisión total, los cuales se detallan a continuación:
21
–
22
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
MARCHA
RELACION DE TRANSMISION TOTAL ( )
I II
56.61 45.40
III
38.40
IV
30.77
V
24.70
VI
19.80
VII
16.15
VIII
12.94
IX
10.25
X
8.21
XI
6.59
XII
5.28
XIII
4.31
XIV
3.45
2.5.2.- Cálculo de las velocidades para cada marcha. Para esto se analizarán las velocidades teóricas para cada marcha, haciendo variar las revoluciones por minuto del eje hasta sus rpm nominales. RPM 1000
I
I
) r H / M K ( A H C R A M A D A C N E D A D I C O L E V
1100
1200
1300
1400
I
3.68608903 4.05469793 4.42330684 4.79191574 5.16052464
II
4.59624449 5.05586894 5.51549339 5.97511784 6.43474229
III
5.43410156 5.97751172 6.52092188 7.06433203 7.60774219
IV
6.78158921 7.45974813 8.13790705 8.81606597 9.49422489
V
8.44815789 9.29297368 10.1377895 10.9826053 11.8274211
VI
10.5388636
VII
12.9207121 14.2127833 15.5048545 16.7969257 18.0889969
VIII
16.1259274 17.7385201 19.3511128 20.9637056 22.5762983
IX
20.358
11.59275
22.3938
12.6466364 13.7005227 14.7544091
24.4296
26.4654
28.5012
X
25.4165043 27.9581547 30.4998051 33.0414555
XI
31.6645675 34.8310243
XII
39.5207386 43.4728125 47.4248864 51.3769602 55.3290341
XIII
48.4151972 53.2567169 58.0982367 62.9397564 67.7812761
XIV
37.997481
60.483913 66.5323043 72.5806957
35.583106
41.1639378 44.3303945
78.629087
84.6774783
–
23
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
RPM 1500 ) r H / M K ( A H C R A M A D A C N E D A D I C O L E V
1600
1700
I
5.52913355 5.89774245 6.26635135 6.63496025
II
6.89436674 7.35399119 7.81361564 8.27324009
III
8.15115234
IV
10.1723838 10.8505427 11.5287017 12.2068606
V
12.6722368 13.5170526 14.3618684 15.2066842
VI
15.8082955 16.8621818 17.9160682 18.9699545
VII
19.3810681 20.6731393 21.9652105 23.2572817
VIII
24.188891 25.8014838 27.4140765 29.0266692
IX
30.537
8.6945625 9.23797266 9.78138281
32.5728
34.6086
I
36.6444
X
38.1247564 40.6664068 43.2080572 45.7497077
XI
47.4968513
XII
50.663308 53.8297648 56.9962215
59.281108 63.2331818 67.1852557 71.1373295
XIII
72.6227958 77.4643155 82.3058353
XIV
90.7258696 96.7742609 102.822652 108.871043
2.5.3.- Gráfica del cronograma de cambio de velocidades.
I
1800
87.147355
–
24
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2.5.4.- Gráfica del cronograma de cambio de velocidades en función de la variación de las relaciones de transmisión. En el siguiente cuadro se resumen los datos relevantes en consideración, para la construcción del cronograma de cambio de velocidades en función de la variación de relaciones de transmisión:
MARCHA
RELACION DE TRANSMISION
VELOCIDAD (KM/h) A LAS RPM MAX.
VELOCIDAD (KM/h) A LAS RPM MIN
I
56.61
6.635
3.686
II
45.40
8.273
4.596
III
38.40
9.781
5.434
IV
30.77
12.207
6.782
V
24.70
15.207
8.448
VI
19.80
18.970
10.539
VII
16.15
23.257
12.921
VIII
12.94
29.027
16.126
IX
10.25
36.644
20.358
X
8.21
45.750
25.417
XI
6.59
56.996
31.665
XII
5.28
71.137
39.521
XIII
4.31
87.147
48.415
XIV
3.45
108.871
60.484
CAMBIO DE VELOCIDAD EN FUNCION DEL CAMBIO DE Utr I
I
120.000 ) 100.000 h / M K 80.000 ( s e d 60.000 a d i 40.000 c o l e v 20.000
0.000 0 .0 0
1 0 .0 0
2 0 .0 0
30.00
40.00
Utr VELOC. MIN
VELOC. A RPM MAX.
5 0 .0 0
60.00
–
25
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
2.6. Cálculo de la fuerza de tracción bruta
El cálculo de la fuerza de tracción se realiza en base a la siguiente expresión:
Las tablas que a continuación se presentan se obtuvieron realizando un análisis para
, desde hasta , para diferentes .Así también la ultima tabla (tabla verde) describe el comportamiento de la fuerza traccional en función de .Todo el análisis que al final concluye en una gráfica se realizo considerando al
cada
transformador como transparente.
Tabla N°14 - Fuerza de tracción para diversos
y dado.
FUERZA DE TRACCION PARA Uth=0.0
ne [rpm]
I
I
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1050
Mb[Nm b[Nm]]
0.00 .0000
19.95 .9540
79.81 .8161
179.58 .5863
319.26 .2645
498.85 .8507
718.34 .3451
977.74 .7474
1277.05 .0579
1616.27 .2764
1995.40 .4029
2199.93 .9317
Uth
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Kth
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
Pt1 Pt1
0.0
13734.5
54938.0
123610.5
219751.9
343362.4
494441.8
672990.3
879007.7
1112494.1
1373449.5
1514228.1
Pt2 Pt2
0.0
11014.4
44057.5
99129.4
176230.1
275 275359.5
396 396517.6
539 539704.6
704 704920.2
892164.7
1101437.9
1214335.3
Pt3
0. 0
9315. 4
37261.4
83838. 2
149045.6
232883. 8
3 35 35352. 7
4 56 56452. 3
5 96 96182. 5
754543. 5
931535. 2
1027017.6
Pt4
0. 0
7465. 7
29862.7
67191. 1
119450.8
186641. 8
2 68 68764. 2
3 65 65818. 0
4 77 77803. 1
604719. 5
746567. 3
823090. 5
Pt5
0. 0
5992. 6
23970.5
53933. 6
95882. 0
149815. 6
21 215734. 5
29 293638. 7
38 383528. 0
485402. 7
599262. 6
660687. 0
Pt6
0. 0
4804. 1
19216.6
43237. 3
76866. 3
120103. 6
17 172949. 2
23 235403. 1
30 307465. 2
389135. 7
480414. 4
529656. 9
Pt7
0. 0
3917. 0
15667.9
35252. 7
62671. 5
97924. 2
141010. 8
19 191931. 4
25 250685. 9
317274. 4
391696. 8
431845. 7
Pt8
0. 0
3138. 6
12554.4
28247. 4
50217. 5
78464. 9
112989. 4
15 153791. 2
20 200870. 1
254226. 3
313859. 6
346030. 2
Pt9
0.0
2485.8
9943.1
22371.9
39772.3
62144.2
89487.6
121802.6
1 59 59089.1
201347.2
248576.8
274055.9
Pt10
0.0
1992.0
7967.8
17927.7
31871.4
49799.1
71710.6
97606.1
127485.6
161348.9
199196.2
219613.8
Pt11
0.0
1598.6
6394.4
14387.3
25577.5
39964.8
57549.3
78331.0
102309.9
129485.9
159859.1
176244.7
Pt12
0.0
1280.5
5122.2
11524.9
20488.8
32013.7
46099.7
62746.8
81955.0
103724.3
128054.7
141180.3
Pt13
0.0
1046.2
4184.8
9415.8
16739.2
26155.0
37663.1
51263.7
66956.7
84742.1
104619.9
115343.4
Pt14
0.0
837.0
3347.8
7532.6
13391.3
20924.0
30130.5
41011.0
53565.4
67793.7
83695.9
92274.7
–
26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FUERZA DE TRACCION PARA Uth=0.1
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1050
1100
Mb[Nm]
0.0000
18.1812
72.7247
163.6306
290.8989
454.5295
654.5225
890.8779
1163.5956
1472.6757
2004.4752
Uth
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
Kth
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
Pt1
0.0
11237.3
44949.1
101135.4
179796.3
280931.7
404541.7
550626.2
719185.2
910218.8
1238908.9
1359709.6
Pt2
0.0
9011. 7
36046.9
81105.6
144187. 7
225293.2
324422. 2
441574.7
576750. 6
729950. 0
993543. 0
1090419.1
Pt3
0.0
7621. 6
30486.5
68594.6
121945. 9
1 90540.5
274378. 4
3 73459.4
487783. 8
617351. 3
840283. 7
922216.2
Pt4
0.0
6108. 3
24433.0
54974.3
97732.1
152706.3
219897. 1
299304.4
390928. 2
494768. 5
673434. 9
739098.7
Pt5
0.0
4903. 0
19612.2
44127.3
78448.6
122575.9
176509. 4
240248.8
313794. 4
397146. 0
540559. 9
593267.5
Pt6
0.0
3930. 6
15722.6
35375.8
62890.4
98266.2
141503. 3
192601.7
2 51561. 4
318382. 4
433353. 9
475608.3
Pt7
0.0
3204. 8
12819.1
28843.0
51276.5
80119.5
115372. 0
157034.2
2 05105. 8
259587. 1
353326. 9
387778.2
Pt8
0.0
2567.9
10271.7
23111.4
41086.9
64198.3
92445.5
125828.7
164347.6
208002.5
283114.5
310719.7
Pt9
0.0
2033.8
8135.2
18304.2
32540.8
50845.0
73216.9
99656.3
130163.3
164738.0
224226.7
246090.0
Pt10
0.0
1629.8
6519.1
14668.0
26076.5
40744.5
58672.1
79859.3
104306.0
132012.2
179683.3
197203.5
Pt11
0.0
1307.9
5231.7
11771.4
20926.9
32698.3
47085.6
64088.7
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–
27
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–
28
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
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–
29
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
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–
30
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
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53389.3
Pt10
0.0
118.5
474.1
1066.6
1896.2
2962.8
7584.9
13066.1
20028.8
26665.5
34250.4
42783.4
Pt11
0.0
95.1
380.4
856.0
1521.8
2377.7
6087.0
10485.8
16073.5
21399.7
27486.7
34334.6
Pt12
0.0
76.2
304.7
685.7
1219.0
1904.7
4876.0
8399.6
12875.6
17142.1
22018.1
27503.6
Pt13
0.0
62.2
249.0
560.2
995.9
1556.1
3983.6
6862.5
10519.3
14005.0
17988.7
22470.3
Pt14
0.0
49.8
199.2
448.2
796.7
1244.9
3186.9
5490.0
8415.5
11204.0
14390.9
17976.2
ne [rpm]
4.15513778 16.6205511 37.39624 66.4822045 103.878444 265.928818 458.10394 702.218285
FUERZA DE TRACCION PARA Uth=0.95 0
Me [Nm]
I
I
832.0009867
1053.001249
1300.001542
0
100
200
400
600
800
1050
1200
1400
1600
1800
2000
Uth
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
Kth
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
Pt1
0.0
639.1
2556.6
10226.3
23009.1
40905.1
70465.5
92036.6
125272.0
163620.6
207082.3
255657.1
Pt2
0.0
512.6
2050.2
8201.0
18452.2
32803.9
56509.8
73808.7
100461.9
131215.5
166069.6
205024.2
Pt3
0.0
433.5
1734.0
6935.9
15605.8
27743.7
47792.9
62423.3
84965.1
110974.8
140452.5
173398.2
Pt4
0.0
347.4
1389.7
5558.7
12507.1
22234.8
38303.0
50028.4
68094.2
88939.4
112563.9
138967.8
Pt5
0.0
278.9
1115.5
4461.9
10039.3
17847.7
30745.5
40157.3
54658.6
71390.8
90354.0
111548.1
Pt6
0.0
223.6
894.3
3577.0
8048.3
14308.1
24647.9
32193.2
43818.5
57232.3
72434.6
89425.5
Pt7
0.0
182.3
729.1
2916.5
6562.0
11665.8
20096.2
26248.1
35726.6
46663.3
59058.2
72911.4
Pt8
0.0
146.1
584.2
2336.9
5258.0
9347.6
16102.7
21032.1
28627.1
37390.4
47322.3
58422.6
Pt9
0.0
115.7
462.7
1850.8
4164.4
7403.3
12753.4
16657.4
22672.6
29613.2
37479.2
46270.7
Pt10
0.0
92.7
370.8
1483.2
3337.1
5932.6
10219.9
13348.4
18168.6
23730.5
30033.9
37078.9
Pt11
0.0
74.4
297.6
1190.3
2678.1
4761.0
8201.7
10712.4
14580.7
19044.2
24102.8
29756.6
Pt12
0.0
59.6
238.4
953.5
2145.3
3813.8
6569.9
8581.1
11679.8
15255.3
19307.5
23836.4
Pt13
0.0
48.7
194.7
779.0
1752.7
3115.9
5367.6
7010.7
9542.4
12463.5
15774.1
19474.2
Pt14
0.0
38.9
155.8
623.2
1402.1
2492.7
4294.1
5608.6
7633.9
9970.8
12619.3
15579.4
ne [rpm]
3.25000385 13.0000154 52.0000617 117.000139 208.000247 358.312925 468.000555 637.000755
–
31
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FUERZA DE TRACCION PARA Uth=0.98 0
Me [Nm]
I
I
720.8487615
900.4373803
1099.98029
0
100
200
400
600
800
1050
1300
1500
1700
1900
2100
Uth
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
0.98
Kth
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
Pt1
0.0
490.5
1962.1
7848.4
17658.9
31393.5
54080.3
82898.6
110367.9
141761.5
177079.2
216321.1
Pt2
0.0
393.4
1573.5
6294.0
14161.5
25176.1
43369.7
66480.5
88509.6
113685.6
142008.7
173478.7
Pt3
0.0
332.7
1330.8
5323.1
11977.0
21292.5
36679.7
56225.5
74856.5
96149.0
120103.1
146718.7
Pt4
0.0
266.6
1066.5
4266.2
9598.8
17064.6
29396.5
45061.3
59992.8
77057.4
96255.1
117585.9
Pt5
0.0
214.0
856.1
3424.4
7704.9
13697.6
23596.3
36170.2
48155.7
61853.3
77263.1
94385.1
Pt6
0.0
171.6
686.3
2745.3
6176.8
10981.0
18916.6
28996.8
38605.2
49586.3
61940.0
75666.3
Pt7
0.0
139.9
559.6
2238.3
5036.2
8953.2
15423.3
23642.0
31476.0
40429.2
50501.6
61693.0
Pt8
0.0
112.1
448.4
1793.5
4035.4
7174.0
12358.4
18943.9
25221.2
32395.2
40466.0
49433.5
Pt9
0.0
88.8
355.1
1420.5
3196.0
5681.8
9787.8
15003.6
19975.2
25657.0
32049.1
39151.4
Pt10
0.0
71.1
284.6
1138.3
2561.1
4553.1
7843.5
12023.1
16007.0
20560.2
25682.4
31373.8
Pt11
0.0
57.1
228.4
913.5
2055.4
3654.0
6294.5
9648.8
12846.0
16500.0
20610.7
25178.1
Pt12
0.0
45.7
182.9
731.8
1646.4
2927.0
5042.2
7729.1
10290.2
13217.2
16510.1
20168.9
Pt13
0.0
37.4
149.5
597.8
1345.1
2391.3
4119.5
6314.6
8407.1
10798.4
13488.7
16477.8
Pt14
0.0
29.9
119.6
478.3
1076.1
1913.1
3295.6
5051.7
6725.7
8638.7
10790.9
13182.3
ne [rpm]
2.49428637 9.97714549 39.908582 89.7943094 159.634328 274.995073 421.534397 561.214434
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
I
I
32
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
I
I
33
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
I
I
34
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
I
I
35
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
I
I
Fig.II.10 Fuerza
para diversas velocidades y dado.
36
–
37
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Tabla II.15 Fuerza de tracción en función FUERZA DE TRACCION EN FUNCION DE Uth 2200
2200
2200
2200
2200
2050
1940
1800
1700
1500
1300
1100
1050
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
Uth
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
0.95
0.98
Kth
3.5
3.1429
2.7857
2.4286
2.0714
1.7143
1.3571
1
1
1
1
1.0
Me [Nm] ne [rpm]
Pt1
1514275.1 1359757.2 1205239.3 1050721.5
896203.6
691116.3
517775.3
353986.4
334320.5
294988.7
255656.8
216325.0
Pt2
1214372.9
1090457.3
966541.7
842626.1
718710.5
554240.7
415229.9
283879.4
268108.3
236566.2
205024.0
173481.8
Pt3
1027049.5
922248.5
817447.5
712646.6
607845.6
468746.1
351178.5
240089.5
226751.2
200074.6
173398.0
146721.4
Pt4
823116.0
739124.6
655133.1
571141.7
487150.3
375670.8
281447.6
192416.7
181726.9
160347.3
138967.6
117588.0
Pt5
660707.5
593288.3
525869.2
458450.1
391030.9
301547.4
225915.4
154451.1
145870.5
128709.2
111548.0
94386.8
Pt6
529673.3
475625.0
421576.7
367528.4
313480.1
241743.3
181110.9
123819.7
116940.9
103183.1
89425.4
75667.6
Pt7
431859.1
387791.8
343724.6
299657.3
255590.1
197100.8
147665.4
100954.1
95345.5
84128.4
72911.3
61694.2
Pt8
346040.9
310730.6
275420.3
240110.0
204799.7
157933.3
118321.6
80892.7
76398.6
67410.6
58422.5
49434.4
Pt9
274064.4
246098.7
218132.9
190167.1
162201.4
125083.2
93710.7
64067.0
60507.7
53389.2
46270.6
39152.1
Pt10
219620.6
197210.4
174800.1
152389.8
129979.6
100235.0
75094.8
51339.9
48487.7
42783.2
37078.8
31374.4
Pt11
176250.2
158265.5
140280.8
122296.0
104311.3
80440.7
60265.1
41201.3
38912.4
34334.4
29756.5
25178.6
Pt12
141184.7
126778.1
112371.5
97964.9
83558.3
64436.8
48275.2
33004.2
31170.6
27503.5
23836.4
20169.2
Pt13
115347.0
103576.9
91806.8
80036.7
68266.6
52644.4
39440.5
26964.2
25466.2
22470.2
19474.2
16478.1
Pt14
92277.6
82861.5
73445.4
64029.3
54613.3
42115.6
31552.4
21571.4
20373.0
17976.2
15579.3
13182.5
I
I
Fig. N° 11 - Fuerza
en función de
–
38
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
)
2.7. Cálculo de la fuerza de resistencia del aire (
Para determinar la magnitud de la fuerza con la que el aire influye sobre la unidad vehicular en movimiento se emplea la siguiente expresión matemática:
[ ] ⁄ [] [] ⁄ El valor de se obtiene de la tabla siguiente: Donde:
,
,
. .
Tabla N° 16 - Coeficiente de resistencia del aire para diversos vehículos Tipos de automóviles cabina cerrada
Livianos
cabina abierta De carrera
⁄ 0.20-0.35 0.4-0.5 0.13-0.15
Camiones I
Buses
0.6-0.7 0.25-0.4
I
En nuestro caso tenemos un camión por lo que tomaremos
El valor de se calcula en base a la siguiente expresión:
Donde:
.
–
39
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Obtenemos:
Con las cantidades anteriormente calculadas es posible obtener la fuerza de resistencia del aire par cada
en base a la ecuación .Los resultados obtenidos
se muestran a detalle en cada una de las tablas que se presentan a continuación: Tabla. N° 17 - Fuerza
para diversas y dado.
FUERZA DE RESISTENCIA DEL AIRE Pw,(Uth=0.1)
I
I
Uth
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.1
ne [rpm]
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1050
1100
Pw1
0.00
0.00
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.06
0.08
0.10
0.14
0.15
Pw2
0.00
0.00
0.01
0.02
0.03
0.05
0.07
0.09
0.12
0.15
0.21
0.23
Pw3
0.00
0.00
0.01
0.02
0.04
0.07
0.10
0.13
0.17
0.22
0.29
0.32
Pw4
0.00
0.00
0.02
0.04
0.07
0.10
0.15
0.20
0.27
0.34
0.46
0.50
Pw5
0.00
0.01
0.03
0.06
0.10
0.16
0.23
0.32
0.41
0.52
0.71
0.78
Pw6
0.00
0.01
0.04
0.09
0.16
0.25
0.36
0.49
0.64
0.81
1.10
1.21
Pw7
0.00
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39.91
–
40
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FUERZA DE RESISTENCIA DEL AIRE Pw,(Uth=0.2)
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0.2
0.2
0.2
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I
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501.65
–
41
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FUERZA DE RESISTENCIA DEL AIRE Pw,(Uth=0.4)
Uth
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Pw10
–
42
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
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I
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–
43
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
I
I
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0.8
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9644.24
–
44
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FUERZA DE RESISTENCIA DEL AIRE Pw ,(Uth=0.95)
I
I
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0.95
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1140.33
2027.25
3492.26
5353.21
7127.06
9154.31
11434.97
13969.04
Pw6 Pw7 Pw8 Pw9 Pw10 Pw11 Pw12 Pw13 Pw14
–
45
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
se puede construir una tabla en la cual se obtenga a en las diferentes marchas en función de , esto es . Tabla N° 18 - Fuerza en función de . En base a la ecuación
FUERZA DE RESISTENCIA DEL AIRE EN FUNCION DE Uth, Pw=f(Uth)
Uth 0 ne [rpm] 1050
I
I
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
Pw1
0.00
0.15
0.71
1.86
3.84
6.89
11.29
17.34
25.40
35.81
44.21
51.87
Pw2
0.00
0.23
1.10
2.90
5.97
10.71
17.55
26.97
39.49
55.69
68.75
80.66
Pw3
0.00
0.32
1.53
4.05
8.35
14.98
24.54
37.70
55.21
77.85
96.12
112.77
Pw4 Pw5 Pw6 Pw7 Pw8 Pw9 Pw10 Pw11 Pw12 Pw13 Pw14
0.00
0.50
2.39
6.30
13.00
23.32
38.20
58.70
85.95
121.21
149.64
175.56
0.00
0.78
3.71
9.79
20.18
36.19
59.29
91.11
133.41
188.12
232.25
272.48
0.00
1.21
5.77
15.23
31.39
56.31
92.26
141.76
207.58
292.71
361.38
423.98
0.00
1.82
8.67
22.90
47.22
84.70
138.78
213.24
312.25
440.33
543.61
637.79
0.00
2.84
13.51
35.67
73.55
131.93
216.15
332.13
486.34
685.81
846.68
993.35
0.00
4.52
21.54
56.87
117.26
210.32
344.59
529.49
775.33
1093.34
1349.80
1583.63
0.00
7.05
33.54
88.56
182.60
327.52
536.62
824.55
1207.39
1702.61
2101.98
2466.11
0.00
10.94
52.08
137.51
283.52
508.55
833.20
1280.27
1874.71
2643.63
3263.74
3829.13
0.00
17.05
81.16
214.30
441.84
792.53
1298.48
1995.20
2921.58
4119.88
5086.28
5967.38
0.00
25.54
121.58
321.06
661.96
1187.35
1945.35
2989.16
4377.04
6172.31
7620.14
8940.18
0.00
37.49
178.49
471.31
971.75
1743.02
2855.76
4388.07
6425.47
9060.92
11186.32
13124.13
2.8.
Tabla. N° 23 - Coeficientes de resistencia a la rodadura de automóviles Tipo de camino
Calculo de Fuerza de Resistencia Total en el Camino
Carretera asfaltada Camino de grava-macadamizada Pavimento de guijo Camino de tierra seco Camino de tierra después de llover arena Camino de nieve apisonada
0.015-0.020 0.020-0.030 0.025-0.035 0.030-0.050 0.050-0.150 0.100-0.300 0.030-0.040
–
46
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Fuente: D.A Chudakov-Fundamentos de la teoría y el cálculo de tractores y automóviles Dado que:
Donde:
Acotamos que la condición del camino a considerar será =0%, Plano horizontal. Por tanto el valor del coeficiente de resistencia total del camino Carretera 1: Carretera 2: Carretera 3:
, es:
El valor de lo determinamos de la tabla para el factor dinámico máximo en la ultima marcha
I
I
Y como sabemos que , obtendremos: 2.9. Balance de potencia del vehículo automotor
De acuerdo a los resultados obtenidos en el análisis de la fuerza traccional de la unidad vehicular, y presentados en las tablas anteriores se puede emplear estas para obtener la potencia traccional. Ello es posible pues se cuenta con la siguiente expresión para su cálculo.
–
47
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Donde:
[ ] [] [] ⁄ La tabla siguiente es el resultado de aplicar la ecuación y los resultados de la sección anterior. Tabla N° 19 - Balance potencia del motor en función de . BALANCE DE POTENCIA DEL MOTOR,Nt=f(Uth) 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
Nt1
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt2
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt3
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt4
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt5
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt6
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt7 Nt8
0 0
73276.83175 73276.83175
141708.9143 141708.9143
200754.2952 200754.2952
245871.0222 245871.0222
253936.4286 253936.4286
243514.7124 243514.7124
206369.8 206369.8
235851.2 235851.2
247123.5 247123.5
237970.7778 237970.7778
218104.5533 218104.5533
Nt9
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt10
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt11
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt12
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt13
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt14
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8
235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Uth
I
I
0.7
0.95
0.98
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Fig. N° 12 - Potencia
y una marcha dada.
2.10. Cálculo de la Potencia de Traccional De acuerdo a los resultados obtenidos en el análisis de la fuerza traccional de la unidad vehicular, y presentados en las tablas anteriores se puede emplear estas para obtener la potencia traccional. Ello es posible pues se cuenta con la siguiente I
I
expresión para su cálculo.
Donde: -
[] [] ⁄
La tabla siguiente es el resultado de aplicar la ecuación sección anterior.
y los resultados de la
48
–
49
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Tabla N° 13 - Balance potencia del motor en función de
Fig.II.12 Potencia
.
y una marcha dada.
BALANCE DE POTENCIA DEL MOTOR,Nt=f(Uth) 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
0.95
Nt1
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt2
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt3
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt4
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt5
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt6
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt7 Nt8
0 0
73276.83175 73276.83175
141708.9143 141708.9143
200754.2952 200754.2952
245871.0222 245871.0222
253936.4286 253936.4286
243514.7124 243514.7124
206369.8 235851.2 206369.8 235851.2
247123.5 247123.5
237970.7778 237970.7778
218104.5533 218104.5533
Nt9
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt10
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt11
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt12
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt13
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Nt14
0
73276.83175
141708.9143
200754.2952
245871.0222
253936.4286
243514.7124
206369.8 235851.2
247123.5
237970.7778
218104.5533
Uth
I
I
0.7
0.98
–
50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
2.11. Cálculo del factor dinámico
Por definición el factor dinámico es:
Donde:
[] [] []
Este factor es muy importante pues expresa la capacidad dinámico-traccional del vehículo para vencer la resistencia total de la carretera y las resistencias que surgen en los cambios de marcha debido a las piezas que entran en rotación. Las tablas que siguen caracterizan al factor dinámico para cada
, desde
hasta .El análisis que se realizo para obtener las tablas consistió en suponer que el vehículo trabaja a plena carga. A su vez es importante enfatizar que el análisis se realizó entre las del torque máximo y las de la potencia máxima, por tanto el análisis del factor dinámico empezará en Tabla II.20 Factor dinámico para diversas y dado. FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.0
I
I
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.1
ne [rpm]
1050
1100
1050
D1
2.9715
3.2613
D1
3.63190
D2
2.3830
2.6154
D2
2.91260
D3
2.0154
2.2119
D3
2.46331
D4
1.6152
1.7727
D4
1.97419
D5
1.2965
1.4230
D5
1.58467
D6
1.0394
1.1407
D6
1.27039
D7
1.03579
D7
0.8475
0.9301
D8
0.82996
D8
0.6790
0.7453
D9
0.65733
D9
0.5378
0.5902
D10
0.52675
D10
0.4310
0.4730
D11
0.42273
D11
0.3458
0.3796
D12
0.33862
D12
0.2770
0.3040
D13
0.27665
D13
0.2263
0.2484
D14
0.22132
D14
0.1810
0.1986
ne [rpm]
–
51
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.2
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.3
n
1050
1100
1200
n
1050
1200
1300
D1
2.2133
2.4291
2.8908
D1
1.6441
2.1474
2.5202
D2
1.8221
1.9998
2.3799
D2
1.3185
1.7221
2.0211
D3
1.5011
1.6475
1.9607
D3
1.1151
1.4564
1.7093
D4
1.2031
1.3204
1.5714
D4
0.8937
1.1672
1.3699
D5
0.9657
1.0598
1.2613
D5
0.7173
0.9369
1.0996
D6
0.7742
0.8496
1.0112
D6
0.5751
0.7511
0.8815
D7
0.6312
0.6927
0.8244
D7
0.4688
0.6124
0.7187
D8
0.5058
0.5551
0.6606
D8
0.3756
0.4906
0.5758
D9
0.4005
0.4396
0.5231
D9
0.2975
0.3885
0.4560
D10
0.3209
0.3522
0.4192
D10
0.2383
0.3113
0.3653
D11
0.2575
0.2826
0.3363
D11
0.1911
0.2497
0.2930
D12
0.2062
0.2263
0.2693
D12
0.1530
0.1998
0.2345
D13
0.1684
0.1848
0.2199
D13
0.1247
0.1629
0.1912
D14
0.1345
0.1476
0.1757
D14
0.0994
0.1298
0.1524
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.5
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.4
I
I
n
1050
1200
1400
n
1050
1200
1400
1600
D1
1.2091
1.5793
2.1496
D1
0.8123
0.8915
1.2451
1.6577
D2
0.9697
1.2665
1.7238
D2
0.6514
0.7149
0.9985
1.3293
D3
0.8201
1.0711
1.4579
D3
0.5509
0.6046
0.8445
1.1243
D4
0.6572
0.8584
1.1684
D4
0.4415
0.4845
0.6768
0.9010
D5
0.5275
0.6890
0.9378
D5
0.3544
0.3889
0.5432
0.7232
D6
0.4229
0.5524
0.7518
D6
0.2841
0.3117
0.4354
0.5797
D7
0.3448
0.4503
0.6129
D7
0.2316
0.2541
0.3549
0.4726
D8
0.2762
0.3608
0.4910
D8
0.1855
0.2035
0.2843
0.3785
D9
0.2187
0.2856
0.3888
D9
0.1468
0.1611
0.2250
0.2995
D10
0.1751
0.2287
0.3113
D11
0.1404
0.1833
0.2495
D10
0.1174
0.1289
0.1800
0.2396
D12
0.1121
0.1465
0.1994
D11
0.0939
0.1031
0.1440
0.1917
D13
0.0912
0.1191
0.1622
D12
0.0748
0.0821
0.1147
0.1527
D13
0.0605
0.0664
0.0927
0.1234
D14
0.0723
0.0944
0.1285
D14
0.0473
0.0519
0.0725
0.0966
–
52
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.6
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.7
n
1050
1200
1400
1600
n
1050
1300
1500
1700
D1
0.5348
0.6985
0.9508
1.2419
D1
0.3239
0.4965
0.6610
0.8490
D2
0.4289
0.5602
0.7625
0.9959
D2
0.2597
0.3981
0.5301
0.6808
D3
0.3627
0.4738
0.6448
0.8422
D3
0.2196
0.3367
0.4483
0.5758
D4
0.2907
0.3797
0.5168
0.6750
D4
0.1760
0.2698
0.3592
0.4614
D5
0.2333
0.3047
0.4148
0.5417
D5
0.1412
0.2165
0.2882
0.3702
D6
0.1870
0.2442
0.3324
0.4342
D6
0.1132
0.1735
0.2310
0.2966
D7
0.1524
0.1990
0.2709
0.3538
D7
0.0922
0.1413
0.1881
0.2416
D8
0.1220
0.1593
0.2169
0.2833
D8
0.0737
0.1130
0.1504
0.1932
D9
0.0964
0.1260
0.1715
0.2239
D9
0.0581
0.0891
0.1186
0.1524
D10
0.0770
0.1006
0.1369
0.1788
D10
0.0462
0.0709
0.0943
0.1212
D11
0.0614
0.0802
0.1091
0.1425
D11
0.0365
0.0560
0.0745
0.0958
D12
0.0485
0.0634
0.0863
0.1127
D12
0.0284
0.0435
0.0579
0.0744
D13
0.0387
0.0506
0.0689
0.0899
D13
0.0219
0.0336
0.0448
0.0575
D14
0.0295
0.0385
0.0524
0.0684
D14
0.0155
0.0237
0.0316
0.0405
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.8
I
I
n
1050
1200
1400
1600
1800
D1
0.2728
0.3564
0.4851
0.6335
0.8018
D2
0.2188
0.2858
0.3890
0.5080
0.6430
D3
0.1850
0.2417
0.3289
0.4296
0.5437
D4
0.1482
0.1936
0.2636
0.3442
0.4357
D5
0.1189
0.1554
0.2115
0.2762
0.3496
D6
0.0953
0.1244
0.1694
0.2212
0.2800
D7
0.0776
0.1013
0.1379
0.1801
0.2279
D8
0.0620
0.0809
0.1101
0.1439
0.1821
D9
0.0488
0.0637
0.0867
0.1132
0.1433
D10
0.0386
0.0504
0.0686
0.0896
0.1134
D11
0.0302
0.0395
0.0537
0.0702
0.0888
D12
0.0231
0.0301
0.0410
0.0535
0.0678
D13
0.0172
0.0225
0.0306
0.0400
0.0506
D14
0.0110
0.0144
0.0196
0.0256
0.0325
–
53
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.9 n
1050
1300
1500
1700
1900
D1
0.2161
0.3312
0.4409
0.5664
0.7075
D2
0.1732
0.2656
0.3536
0.4541
0.5673
D3
0.1465
0.2246
0.2990
0.3840
0.4797
D4
0.1174
0.1799
0.2395
0.3077
0.3843
D5
0.0941
0.1443
0.1921
0.2468
0.3083
D6
0.0754
0.1155
0.1538
0.1976
0.2468
D7
0.0613
0.0940
0.1251
0.1607
0.2007
D8
0.0489
0.0749
0.0997
0.1281
0.1600
D9|
0.0383
0.0587
0.0782
0.1004
0.1254
D10
0.0301
0.0461
0.0614
0.0789
0.0985
D11
0.0232
0.0356
0.0474
0.0609
0.0760
D12
0.0171
0.0263
0.0350
0.0449
0.0561
D13
0.0119
0.0183
0.0244
0.0313
0.0391
D14
0.0061
0.0094
0.0125
0.0160
0.0200
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.95 n D1 D2 I
I
D3 D4 D5 D6
L a t a b l a
1050
1200
1400
1600
1800
2000
0.1690
0.2207
0.3004
0.3924
0.4966
0.6131
0.1355
0.1770
0.2409
0.3146
0.3982
0.4916
0.1146
0.1496
0.2037
0.2660
0.3367
0.4157
0.0918
0.1199
0.1631
0.2131
0.2697
0.3330
0.0736
0.0961
0.1308
0.1709
0.2163
0.2670
0.0589
0.0769
0.1047
0.1367
0.1730
0.2136
D7
a
0.0478
0.0625
0.0851
0.1111
0.1406
0.1736
D8
c o n t i n u a
0.0381
0.0497
0.0677
0.0884
0.1119
0.1381
0.0297
0.0388
0.0528
0.0690
0.0873
0.1077
0.0231
0.0302
0.0411
0.0537
0.0680
0.0839
0.0175
0.0229
0.0311
0.0407
0.0515
0.0635
0.0124
0.0162
0.0220
0.0288
0.0364
0.0450
0.0078
0.0102
0.0139
0.0182
0.0230
0.0284
0.0024
0.0032
0.0043
0.0056
0.0071
0.0088
D9 D10 D11 D12 D13 D14
–
54
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
FACTOR DINAMICO PARA Uth=0.98 n
1050
1300
1500
1700
1900
2100
D1
0.1297
0.1988
0.2647
0.3399
0.4246
0.5187
D2
0.1040
0.1594
0.2122
0.2725
0.3405
0.4159
D3
0.0879
0.1348
0.1794
0.2304
0.2878
0.3516
D4
0.0704
0.1079
0.1437
0.1845
0.2305
0.2816
D5
0.0564
0.0865
0.1152
0.1479
0.1848
0.2257
D6
0.0451
0.0692
0.0921
0.1183
0.1477
0.1805
D7
0.0366
0.0561
0.0747
0.0960
0.1199
0.1464
D8
0.0290
0.0445
0.0593
0.0761
0.0951
0.1162
D9
0.0225
0.0345
0.0460
0.0590
0.0738
0.0901
D10
0.0173
0.0266
0.0354
0.0454
0.0568
0.0693
D11
0.0128
0.0196
0.0261
0.0336
0.0419
0.0512
D12
0.0085
0.0131
0.0174
0.0223
0.0279
0.0341
D13
0.0045
0.0069
0.0092
0.0118
0.0148
0.0181
D14
-0.0005
-0.0007
-0.0010
-0.0012
-0.0015
-0.0019
La tabla siguiente caracteriza el comportamiento del factor dinámico en función de
.
Tabla N° 21 - Factor dinámico en función de
.
FACTOR DINAMICO EN FUNCION DE Uth,D=f(Uth)
I
I
Uth
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
n
1050
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
D1
3.6320
3.2614
2.8908
2.5202
2.1495
1.6576
1.2419
0.8490
0.8018
0.7074
0.6131
0.5187
D2
2.9127
2.6155
2.3183
2.0210
1.7238
1.3293
0.9959
0.6808
0.6430
0.5673
0.4916
0.4159
D3
2.4634
2.2120
1.9607
1.7093
1.4579
1.1243
0.8422
0.5758
0.5437
0.4797
0.4157
0.3516
D4
1.9743
1.7728
1.5713
1.3699
1.1684
0.9010
0.6750
0.4614
0.4357
0.3843
0.3330
0.2816
D5
1.5847
1.4230
1.2613
1.0996
0.9378
0.7232
0.5417
0.3702
0.3496
0.3083
0.2670
0.2257
D6
1.2704
1.1408
1.0111
0.8815
0.7518
0.5797
0.4342
0.2966
0.2800
0.2468
0.2136
0.1805
D7
1.0358
0.9301
0.8244
0.7187
0.6129
0.4725
0.3538
0.2416
0.2279
0.2007
0.1736
0.1464
D8
0.8300
0.7453
0.6606
0.5758
0.4910
0.3785
0.2833
0.1932
0.1821
0.1600
0.1381
0.1162
D9
0.6573
0.5903
0.5231
0.4560
0.3888
0.2995
0.2239
0.1524
0.1433
0.1254
0.1077
0.0901
D10
0.5268
0.4730
0.4192
0.3653
0.3113
0.2396
0.1788
0.1212
0.1134
0.0985
0.0839
0.0693
D11
0.4227
0.3796
0.3363
0.2930
0.2495
0.1917
0.1425
0.0958
0.0888
0.0760
0.0635
0.0512
D12
0.3386
0.3040
0.2693
0.2345
0.1994
0.1527
0.1127
0.0744
0.0678
0.0561
0.0450
0.0341
D13
0.2767
0.2484
0.2199
0.1912
0.1622
0.1234
0.0899
0.0575
0.0506
0.0391
0.0284
0.0181
D14
0.2213
0.1987
0.1757
0.1524
0.1287
0.0968
0.0688
0.0412
0.0335
0.0214
0.0105
0.0001
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
55
Cálculo de aceleraciones de la unidad vehicular en todas sus marchas Fig. N° 13 - Factor dinámico D
2.12.
La expresión matemática para calcular la aceleración de la unidad vehicular es:
I
Donde: I
-
-
[ ] ⁄ ⁄
–
56
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
De las cantidades que aparecen en la expresión dificultad de determinar es el valor de
la que presenta mayor
, pues en este caso no es posible
por medio de la formula que se tiene para los vehículos con transmisión puramente mecánica. Sin embargo, empleando el método aplicado al automóvil con transmisión mecánica, se puede encontrar el coeficiente de la calcular
unidad vehicular con transmisión hidromecánica:
( ) ∑ Esta expresión la podemos simplificar haciendo:
∑ Luego: En la ecuación , exactamente determinar es muy difícil. En los cálculos aproximados de los parámetros de la sensibilidad del automóvil con transmisión hidráulica se desprecian los procesos que tienen lugar antes del inicio de la salida del reposo y de la aceleración no regulada. Se considera que en el transformador hidráulico no transp arente, la frecuencia de giro de la bomba, en el proceso de la I
aceleración no varía y consiguientemente
.Para los
hidráulicos transparentes aproximadamente se puede tomar I
cuando
transformadores
() ,
; 0.6 cuando para los
hi dr ául ic os .
Por tanto en nuestro caso:
Y
embragues
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
queda:
Por lo que
En base a los datos de relaciones de transmisión de la unidad vehicular dados por el fabricante se construye la siguiente tabla:
para diferentes relaciones
Tabla II.22 Valores de
Valores de δrot para cada marcha
I
I
En la ecuación
Ucv
δrot
16.41
10.7427309
13.16
7.2813853
11.13
5.50523802
8.92
3.90893425
7.16
2.8892089
5.74
2.22903756
4.68
1.83087039
3.75
1.54816025
2.97
1.35906532
2.38
1.24513077
1.91
1.17230455
1.53
1.12505178
1.25
1.09688675
1
1.0765094
debemos determinar también el valor de , para ello
consideramos la siguiente tabla:
57
–
58
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Tabla N° 23 - Coeficientes de resistencia a la rodadura
de automóviles
Tipo de camino Carretera asfaltada 0.015-0.020 Camino de grava-macadamizada 0.020-0.030 Pavimento de guijo 0.025-0.035 Camino de tierra seco 0.030-0.050 Camino de tierra después de llover 0.050-0.150 arena 0.100-0.300 Camino de nieve apisonada 0.030-0.040 Fuente: D.A Chudakov-Fundamentos de la teoría y el cálculo de tractores y automóviles
Dado que:
Donde: Acotamos que la condición del camino a considerar será asfaltada e =0%, y por tanto obtendremos que: -
En base al desarrollo hecho líneas arriba se presenta una serie de tablas que caracterizan la aceleración para cada una de las marchas, dado un .
Tabla II.24 Aceleración para diversas
I
ACELERACION, Uth=0.1
ACELERACION Uth=0.0
ne [rpm]
1050
1100
1050
J1
2.6998
2.9644
J1
3.30286
J2
3.1904
3.5034
J2
3.90385
J3
3.5646
3.9148
J3
4.36275
J4
4.0160
4.4113
J4
4.91686
J5
4.3513
4.7806
J5
5.32963
J6
4.5084
4.9544
J6
5.52497
J7
4.4604
4.9031
J7
5.46949
J8
4.2078
4.6273
J8
5.16402
J9
4.63644
J9
3.7737
4.1522
J10
4.03189
J10
3.2772
3.6083
J11
3.41190
J11
2.7685
3.0507
J12
2.82186
J12
2.2847
2.5202
J13
2.34009
J13
1.8897
2.0871
J14
1.88017
J14
1.5127
1.6735
ne [rpm]
I
y dado
–
59
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
ACELERACION, Uth=0.3
ACELERACION, Uth=0.2
n
1050
1200
1300
J1
1.4876
1.9472
2.2877
J2
1.7561
2.2999
2.7027
J3
1.9603
2.5686
3.0191
J4
2.2051
2.8917
3.4003
4.2317
J5
2.3847
3.1303
3.6826
3.6733
4.3841
J6
2.4648
3.2395
3.8134
3.3016
3.6314
4.3369
J7
2.4317
3.2008
3.7704
J8
3.1097
3.4221
4.0907
J8
2.2853
3.0139
3.5537
J9
2.7829
3.0648
3.6679
J9
2.0389
2.6962
3.1831
J10
2.4104
2.6569
3.1844
J10
1.7594
2.3341
2.7599
J11
2.0294
2.2395
2.6890
J11
1.4740
1.9636
2.3263
J12
1.6673
1.8426
2.2177
J12
1.2029
1.6112
1.9136
J13
1.3716
1.5185
1.8326
J13
0.9814
1.3229
1.5758
J14
1.0892
1.2087
1.4645
J14
0.7691
1.0464
1.2518
n
1050
1100
1200
J1
2.0074
2.2045
2.6261
J2
2.4347
2.6741
3.1862
J3
2.6482
2.9090
3.4671
J4
2.9816
3.2760
3.9059
J5
3.2280
3.5477
J6
3.3411
J7
ACELERACION, Uth=0.4
I
I
ACELERACION, Uth=0.5
n
1050
1200
1400
n
1050
1200
1400
1600
J1
1.0904
1.4285
1.9492
J1
0.7280
0.8004
1.1233
1.5000
J2
1.2862
1.6861
2.3023
J2
0.8574
0.9429
1.3250
1.7708
J3
1.4346
1.8819
2.5712
J3
0.9549
1.0507
1.4780
1.9767
J4
1.6118
2.1167
2.8946
J4
1.0703
1.1784
1.6608
2.2236
J5
1.7403
2.2886
3.1334
J5
1.1523
1.2696
1.7934
2.4046
J6
1.7952
2.3649
3.2427
J6
1.1841
1.3060
1.8503
2.4852
J7
1.7669
2.3325
3.2038
J7
1.1603
1.2813
1.8214
2.4516
J8
1.6552
2.1910
3.0165
J8
1.0801
1.1947
1.7064
2.3033
J9
1.4702
1.9534
2.6979
J9
0.9511
1.0544
1.5156
2.0537
J10
1.2615
1.6839
2.3346
J10
0.8069
0.8971
1.2999
1.7698
J11
1.0490
1.4085
1.9624
J11
0.6606
0.7373
1.0795
1.4788
J12
0.8470
1.1463
1.6075
J12
0.5214
0.5850
0.8690
1.2003
J13
0.6816
0.9313
1.3160
J13
0.4067
0.4595
0.6949
0.9697
J14
0.5220
0.7237
1.0344
J14
0.2945
0.3365
0.5243
0.7433
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
ACELERACION, Uth=0.6 n
1050
1200
1400
1600
J1
0.4747
0.6242
0.8545
1.1203
J2
0.5576
0.7345
1.0071
1.3215
J3
0.6196
0.8175
1.1223
1.4741
J4
0.6919
0.9152
1.2593
1.6563
J5
0.7412
0.9837
1.3573
1.7884
J6
0.7569
1.0088
1.3969
1.8448
J7
0.7361
0.9861
1.3712
1.8156
J8
0.6780
0.9146
1.2792
1.7000
J9
0.5879
0.8010
1.1293
1.5082
J10
0.4886
0.6743
0.9605
1.2908
J11
0.3882
0.5455
0.7878
1.0673
J12
0.2923
0.4218
0.6214
0.8517
J13
0.2122
0.3183
0.4816
0.6702
J14
0.1317
0.2139
0.3405
0.4865
ACELERACION, Uth=0.7
I
I
n
1050
1300
1500
1700
J1
0.2821
0.4397
0.5899
0.7616
J2
0.3297
0.5162
0.6939
0.8970
J3
0.3647
0.5732
0.7720
0.9993
J4
0.4041
0.6395
0.8638
1.1202
J5
0.4286
0.6842
0.9278
1.2062
J6
0.4320
0.6974
0.9504
1.2395
J7
0.4135
0.6767
0.9276
1.2143
J8
0.3720
0.6209
0.8582
1.1293
J9
0.3114
0.5350
0.7481
0.9918
J10
0.2460
0.4400
0.6250
0.8364
J11
0.1801
0.3430
0.4983
0.6757
J12
0.1166
0.2484
0.3741
0.5177
J13
0.0620
0.1666
0.2662
0.3801
J14
0.0042
0.0793
0.1509
0.2327
60
–
61
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
ACELERACION Uth=0.8 n
1050
1200
1400
1600
1800
J1
0.2355
0.3117
0.4292
0.5648
0.7185
J2
0.2746
0.3648
0.5038
0.6642
0.8461
J3
0.3030
0.4039
0.5594
0.7388
0.9422
J4
0.3344
0.4483
0.6238
0.8263
1.0557
J5
0.3529
0.4766
0.6671
0.8869
1.1360
J6
0.3533
0.4816
0.6794
0.9076
1.1662
J7
0.3352
0.4624
0.6585
0.8846
1.1410
J8
0.2975
0.4177
0.6029
0.8166
1.0587
J9
0.2436
0.3514
0.5173
0.7088
0.9259
J10
0.1858
0.2789
0.4223
0.5878
0.7753
J11
0.1274
0.2049
0.3242
0.4619
0.6179
J12
0.0702
0.1318
0.2266
0.3360
0.4600
J13
0.0198
0.0669
0.1395
0.2233
0.3182
J14
-0.0360
-0.0052
0.0423
0.0970
0.1591
ACELERACION, Uth=0.9
I
I
n
1050
1300
1500
1700
1900
J1
0.1836
0.2887
0.3890
0.5035
0.6323
J2
0.2132
0.3376
0.4561
0.5916
0.7441
J3
0.2343
0.3734
0.5060
0.6576
0.8281
J4
0.2569
0.4139
0.5635
0.7345
0.9268
J5
0.2687
0.4391
0.6014
0.7870
0.9957
J6
0.2657
0.4424
0.6109
0.8035
1.0201
J7
0.2481
0.4231
0.5900
0.7806
0.9951
J8
0.2147
0.3797
0.5370
0.7168
0.9191
J9
0.1682
0.3156
0.4560
0.6165
0.7971
J10
0.1189
0.2452
0.3657
0.5033
0.6581
J11
0.0687
0.1723
0.2709
0.3837
0.5105
J12
0.0186
0.0982
0.1740
0.2607
0.3583
J13
-0.0274
0.0295
0.0837
0.1457
0.2155
J14
-0.0811
-0.0514
-0.0232
0.0091
0.0454
–
62
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
ACELERACION, Uth=0.95 n
1050
1200
1400
1600
1800
2000
J1
0.1406
0.1879
0.2606
0.3446
0.4398
0.5462
J2
0.1623
0.2182
0.3043
0.4037
0.5163
0.6421
J3
0.1774
0.2399
0.3362
0.4473
0.5732
0.7140
J4
0.1927
0.2632
0.3718
0.4971
0.6392
0.7980
J5
0.1989
0.2754
0.3933
0.5293
0.6834
0.8556
J6
0.1931
0.2724
0.3947
0.5357
0.6955
0.8741
J7
0.1760
0.2544
0.3753
0.5148
0.6730
0.8497
J8
0.1461
0.2200
0.3337
0.4650
0.6137
0.7800
J9
0.1061
0.1717
0.2728
0.3895
0.5217
0.6694
J10
0.0640
0.1198
0.2057
0.3048
0.4172
0.5428
J11
0.0210
0.0659
0.1350
0.2148
0.3052
0.4062
J12
-0.0227
0.0104
0.0614
0.1202
0.1868
0.2613
J13
-0.0641
-0.0426
-0.0096
0.0286
0.0718
0.1201
J14
-0.1146
-0.1078
-0.0974
-0.0853
-0.0717
-0.0564
ACELERACION, Uth=0.98
I
I
n
1050
1300
1500
1700
1900
2100
J1
0.1047
0.1678
0.2280
0.2967
0.3741
0.4600
J2
0.1199
0.1945
0.2657
0.3470
0.4385
0.5401
J3
0.1299
0.2134
0.2930
0.3839
0.4862
0.5999
J4
0.1390
0.2332
0.3229
0.4255
0.5409
0.6691
J5
0.1407
0.2428
0.3401
0.4513
0.5765
0.7155
J6
0.1325
0.2384
0.3392
0.4545
0.5842
0.7282
J7
0.1158
0.2203
0.3200
0.4338
0.5619
0.7043
J8
0.0890
0.1871
0.2806
0.3874
0.5076
0.6412
J9
0.0543
0.1410
0.2236
0.3180
0.4241
0.5421
J10
0.0184
0.0912
0.1605
0.2398
0.3290
0.4281
J11
-0.0184
0.0387
0.0931
0.1553
0.2252
0.3030
J12
-0.0565
-0.0170
0.0207
0.0638
0.1123
0.1662
J13
-0.0937
-0.0722
-0.0517
-0.0282
-0.0018
0.0275
J14
-0.1410
-0.1433
-0.1455
-0.1480
-0.1508
-0.1539
La Tabla a continuación muestra el comportamiento de la aceleración en función de , es decir .
–
63
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Tabla N° 25 - Aceleración en función de
ACELERACION E FUNCION DE Uth, j=f(Uth) Uth
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.95
0.98
n
1050
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
J1
3.3030
2.9645
2.6261
2.2877
1.9492
1.5000
1.1203
0.7616
0.7185
0.6323
0.5462
0.4600
J2
3.9040
3.5035
3.1031
2.7027
2.3022
1.7708
1.3215
0.8970
0.8460
0.7441
0.6421
0.5401
J3
4.3629
3.9150
3.4670
3.0191
2.5712
1.9766
1.4741
0.9993
0.9422
0.8281
0.7140
0.5999
J4
4.9170
4.4114
3.9058
3.4002
2.8946
2.2235
1.6563
1.1202
1.0557
0.9268
0.7980
0.6691
J5
5.3298
4.7807
4.2317
3.6826
3.1334
2.4045
1.7884
1.2062
1.1359
0.9957
0.8556
0.7155
J6
5.5251
4.9546
4.3840
3.8134
3.2427
2.4852
1.8448
1.2395
1.1662
1.0201
0.8741
0.7282
J7
5.4697
4.9033
4.3369
3.7704
3.2037
2.4516
1.8156
1.2143
1.1409
0.9951
0.8497
0.7043
J8
5.1642
4.6275
4.0907
3.5537
3.0164
2.3033
1.7000
1.1293
1.0587
0.9191
0.7800
0.6412
J9
4.6366
4.1523
3.6679
3.1831
2.6979
2.0536
1.5082
0.9917
0.9259
0.7971
0.6694
0.5421
J10
4.0320
3.6084
3.1844
2.7599
2.3346
1.7698
1.2908
0.8364
0.7753
0.6581
0.5428
0.4281
J11
3.4120
3.0508
2.6890
2.3263
1.9624
1.4788
1.0673
0.6757
0.6179
0.5105
0.4062
0.3030
J12
2.8220
2.5203
2.2177
1.9136
1.6075
1.2003
0.8517
0.5177
0.4600
0.3583
0.2613
0.1662
J13
2.3402
2.0871
1.8326
1.5758
1.3160
0.9697
0.6702
0.3801
0.3182
0.2155
0.1201
0.0275
J14
1.8802
1.6736
1.4647
1.2525
1.0358
0.7457
0.4905
0.2389
0.1682
0.0582
-0.0407
-0.1354
I
I
Fig. N° 14 - Aceleración vs , para un
dado.
–
64
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
2.13. Elaboración de las Curvas Características del Consumo de Combustible del Automóvil en Carretera Una de las magnitudes importantes al momento de elegir y comprar una unidad vehicular es el consumo específico de combustible
del motor. Sin embargo para
caracterizar fundamentalmente la economía del consumo de combustible de un vehículo se considera a la cantidad de combustible que se consume por cada
de
recorrido en movimiento uniforme (en la marcha alta), bajo
determinadas condiciones de camino. La expresión que gobierna dicho consumo es:
Dado que se obtiene una mayor economía de combustible cuando el vehículo
.Entonces [] ⁄ [] ⁄ ⁄ [] ⁄ El valor de se puede evaluar como sigue: Donde: marcha en régimen estabilizado, es decir
Donde:
I
I
Coeficiente que considera la dependencia del consumo específico de combustible en función de la velocidad angular del motor,
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
-
Coeficiente que considera la dependencia del consumo específico de combustible en función del grado de utilización de la potencia,
Dado que el valor de
en este caso el fabricante no nos los brinda, se procederá a
realizar una estimación de a cuerdo a los datos brindados por el libro
Fun dam ento s de la teoría y el cálc ul o de trac to res y au to m óviles -D. A. Chudakov.
Si el coeficiente de utilización de la potencia del motor Luego como el motor de la unidad vehicular es Diesel, tomaremos aproximadamente: Y tomando un factor de , obtendremos: El análisis de las curvas características de consumo de combustible se realiza
considerando tres tipos diferentes de carreteras, cada una de ellas caracterizadas
por el valor del coeficiente de resistencia total del camino , así:
Carretera 2: Carretera 3:
Carretera 1: I
I
lo determinamos de la tabla para el factor dinámico máximo en la ultima marcha Y como sabemos que , obtendremos: El valor de
65
–
66
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
En base al desarrollo hecho líneas arriba se presenta tres tablas, la primera para
, luego para y para .Por ultimo se precisa de
una grafica que describe el comportamiento del consumo de combustible por parte de la unidad vehicular para tres carreteras distintas caracterizadas por el valor de
.
Tabla (A) Consumo de combustible
Uth
I
I
ne [rpm] nN [rpm] ne/nN
Kn
V(alta)
J(alta)
P(ψ1)
, P(w)
P(j)
P(T1)
U(N1)
K(UN1)
ge1
Qs1
0.1
1100
1800
0.6 1111111 0.9 5479103 3.1 835846
1.6 735
6253.875 3.0 793289 76564.8 1241 82821.7667 0.07554722 1.4 23451 271.8 19648 196.3 83744
0.2
1200
1800
0.66666667 0.94762689 6.94600277 1.4645
6253.875 14.6586235 67002.14034 73270.674 0.0855531 1.40976399 267.186052 109.093662
0.3
1300
1800
0.72222222 0.94424068 11.2872545 1.2518
6253.875 38.7079277 57274.09535 63566.6783 0.09899185 1.39137714 262.758981 82.3570394
0.4
1400
1800
0.77777778 0.94523039 16.2073398 1.0344
6253.875 79.8080614 47325.36818 53659.0512 0.11803569 1.36534261 258.112667 71.6014863
0.5
1500
1800
0.83333333 0.95124886 21.7062587 0.7433
6253.875 143.15062 34007.14967 40404.1753 0.15832586 1.31053723 249.32941 67.5281319
0.6
1600
1800
0.88888889 0.96292365 27.7840111 0.4865
6253.875 234.537976 22258.87193 28747.2849 0.22570524 1.22073533 235.094983 67.981599
0.7
1700
1800
0.94444444 0.98075613 34.4405971 0.2327
6253.875 360.383277 10646.99293 17261.2512 0.38318533 1.03029228 202.093094 69.2980363
0.8
1800
1800
0.9
1900
0.95 0.98
1
1.005
41.6 760166 0.1591
6253.8 75 527.710447 7280.215216 14061.8007 0.48227006 0.9 3355064 187.643678 57.72468
1800
1.05555556 1.03551902 49.4902698 0.0454
6253.875 744.154184 2078.095311 9076.1245 0.77103715 0.82098053 170.028191 47.9778209
2000
1800
1.11111111 1.07162412 54.9891886 -0.0564
6253.875 918.70887 -2580.991947 4591.59192 1.56211266 2.92024993 625.88205 171.486869
2100
1800
1.16666667 1.11188981 59.5619738 -0.1539
6253.875 1077.85775 -7040.636338 291.096411 25.1866134 17479.8972 3887143.91 1055352.43
– Tabla (B) Consumo de combustible ,
67
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
ne [rpm] nN [rpm] ne/nN
Uth
Kn
V(alta)
J(alta)
P( ψ2)
P(w)
U(N2)
K(UN2)
ge2
Qs2
1100
1800 0.611111111 0.954791025 3.183584605 1.0179 40033.1385 3.079328898 46571.22791 86607.44574 0.462272239 0.951224939 181.644207 839.7234861
0.2
1200
1800 0.666666667 0.947626886 6.946002774 0.8089 40033.1385 14.65862352 37008.55584 77056.35297 0.5197209 0.90329416 171.1971664 446.5755923
0.3
1300
1800 0.722222222 0.944240683 11.28725451 0.5963 40033.1385 38.70792772 27280.51085 67352.35728 0.594958336 0.854959765 161.4575586 322.2641125
0.4
1400
1800 0.777777778 0.945230392 16.20733981 0.3788 40033.1385 79.80806137 17331.78368 57444.73024 0.698287665 0.820088771 155.0345661 272.3764123
0.5
1500
1800 0.833333333 0.951248864 21.70625867 0.0877 40033.1385 143.1506203 4013.565171 44189.85429 0.90917451 0.890677378 169.4511688 288.2355371
0.6
1600
1800 0.8 88888889 0.9 62923647 27.7840111 -0.1691 40033.1385 234.5379763 -7734.712569 32532.96391 1.237750012 1.506098278 290.0515295 520.5246017
0.7
1700
1800 0.9 44444444 0.9 8075613 34.44059709 -0.4229 40033.1385 360.3832771 -19346.59157 21046.9302 1.919212037 5.676289314 1113.411108 2331.608205
0.8
1800
1800
0.9
1900
1800 1.0 55555556 1.0 35519018 49.49026976 -0.6102 40033.1385 744.1541844 -27915.48919 12861.8035 3.170417951 29.55826985 6121.630114 10065.35993
0.9 5
2000
1800 1.1 11111111 1.0 71624116 54.98918863 -0.7120 40033.1385 918.7088697 -32574.57645 8377.270922 4.888447294 117.2128716 25121.62799 39299.22793
0.9 8
2100
1800 1.1 66666667 1.1 11889811 59.56197379 -0.8095 40033.1385 1077.857749 -37034.22084 4076.775411 10.08419452 1093.616659 243196.2439 370233.0069
Uth
I
P(T2)
0.1
1
1.005
41.67601664 -0.4964 40033.1385 527.7104466 -22713.36928 17847.47966 2.272637353 9.929357956 1995.800949 3672.151748
Tabla N° 28 - Consumo de combustible
I
P(j)
ne [rpm] nN [rpm] ne/nN
Kn
V(alta)
J(alta)
P(ψ3)
P(w)
, P(j)
P(T3)
U(N3)
K(UN3)
ge3
Qs3
0.1
1100
1800 0.6 11111111 0.954791025 3.183584605 0.3 623 73795.725 3.079328898 16577.64341
90376.44774
0.816571199 0.833558853 159.1749024 1356.393259
0.2
1200
1800 0.6 66666667 0.947626886 6.946002774 0.1 533 73795.725 14.65862352 7014.971343
80825.35497
0.913208283 0.894187906 169.4713002 814.7669471
0.3
1300
1800 0.7 22222222 0.9 44240683 11.28725451 -0.0593 73795.725 38.70792772 -2713.07365
71121.35928
1.038147101 1.049141726 198.1284602 728.6517587
0.4
1400
1800 0.7 77777778 0.9 45230392 16.20733981 -0.2768 73795.725 79.80806137 -12661.80082
61213.73224
1.206845758 1.416799275 267.840347 866.6286027
0.5
1500
1800 0.8 33333333 0.9 51248864 21.70625867 -0.5678 73795.725 143.1506203 -25980.01933
47958.85629
1.541714739 2.803359548 533.3385171 1669.586507
0.6
1600
1800 0.8 88888889 0.9 62923647 27.7840111 -0.8246 73795.725 234.5379763 -37728.29707
36301.96591
2.039290742 6.936280229 1335.821651 4407.246082
0.7
1700
1800 0.9 44444444 0.9 8075613 34.44059709 -1.0784 73795.725 360.3832771 -49340.17607
24815.9322
2.988245925 24.39668949 4785.440556 18397.43009
0.8
1800
1800
41.67601664 -1.1520 73795.725 527.7104466 -52706.95378
21616.48166
3.438276247 38.39316016 7717.025192 26017.88875
0.9
1900
1800 1.0 55555556 1.0 35519018 49.49026976 -1.2657 73795.725 744.1541844 -57909.07369
16630.8055
4.482036616 89.23109151 18480.09845 55543.9551
0.9 5
2000
1800 1.1 11111111 1.0 71624116 54.98918863 -1.3676 73795.725 918.7088697 -62568.16095
12146.27292
6.151223042 239.7719822 51389.08771 146668.9417
0.9 8
2100
1800 1.1 66666667 1.1 11889811 59.56197379 -1.4650 73795.725 1077.857749 -67027.80534
7845.777411
9.54316938 924.2967766 205543.2336 569891.3554
1
1.005
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
Fig. N° 15 - Consumo combustible
vs , para tres distintos.
2.14. Análisis y Discusión del Resultados
Los resultados obtenidos para el comportamiento del convertidor se obtuvieron mediante una aproximación en la que se considera al
I
convertidor como un transformador hidráulico complejo y transparente. De acuerdo con la Fig. II.5 el comportamiento del rendimiento del convertidor
I
este presenta un mínimo correspondiendo este para aproximadamente y luego nuevamente crece. Significando ello que hasta antes de el es creciente pero se nota que para un valor de
convertidor incrementa el par pero después se comporta solo como embrague hidráulico.
Observando la fig. II.6 nos muestra la dependencia del momento suministrado a la rueda de la bomba desde el motor
y del momento ,
68
–
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO VOLVO FMX 6X4T
necesario para la rotación uniforme de dicha rueda, ello se hace en función
.En este caso se tienen curvas diferentes para el torque de la bomba de acuerdo al dado de la frecuencia rotacional de la rueda de la bomba
en el análisis, ello es así porque en el análisis se considero al convertidor de par con comportamiento complejo y transparente. Los puntos en los que el torque de la bomba coincide con el torque del motor son los puntos de trabajo del motor con la transmisión hidráulica.
De acuerdo a la Fig.II.7 que representa el comportamiento de la turbina en
, la cual se obtuvo solo para los puntos de trabajo simultaneo del motor con el convertidor hidráulico. La curva del torque de la turbina en función de es representada por una función lineal creciente. Se nota en dicha curva el efecto que tiene el transformador hidráulico pues para valores iguales de el torque de la turbina es mayor al función de
correspondiente al del motor. Allí claramente se nota el trabajo que realiza el convertidor, es decir incrementar el par que proviene desde motor.
En la fig. II.8 se muestra la multiplicación gradual del torque por parte del reactor del convertidor hidráulico, y de acuerdo al
analizado.
correspondiente al
En la Fig.II.9 se nota claramente que a medida que incrementa la relación de transmisión la velocidad aumenta, y sucede lo mismo con el aumento de
I
I
, ello nos permite afirmar que a medida que se avanza en las marchas del vehículo, también se avanza en el del convertidor de par.Además, vemos de las graficas que la máxima velocidad alcanzada a plena carga por el vehículo analizado es de 60 Km/hr, la cual se da para una relación de transmisión del convertidor hidráulico de 0.98 (Uth=0.98).Cabe decir que en el análisis se considero que el vehículo trabajará a plena carga, motivo por el cual entre las relaciones de engranajes que me brindaba el eje trasero, se escogió la mayor, es decir, 7.21.
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A partir de la Fig.II.10 observamos que la fuerza de tracción disminuye a medida que pasamos de una marcha a otra más alta, ello es así pues a medida que se incrementa la marcha la exigencia de par motor va disminuyendo. A su vez se puede apreciar la influencia que presenta el convertidor sobre la fuerza traccional pues a medida que este incrementa la fuerza traccional disminuye. Y ello claramente es evidente pues como existe relación directa entre torque y fuerza, y como la exigencia de torque disminuye con el incremento de velocidad (donde esta incrementa con el
, conlleva a disminución de .Además se tiene como valor máximo de fuerza traccional a dicho valor se da para una relación de transmisión , dicha fuerza es la que tendría incremento de
que desarrollar el vehículo para salir del reposo en plena carga.
De la Tabla II.18 podemos obtener la magnitud de la fuerza máxima con la que el aire influye sobre el movimiento del vehículo, siendo dicho valor
N que se da para .Dicho valor esta de acuerdo con el análisis realizado para la obtención del cronograma de velocidades, pues justamente es en en donde se obtiene la igual
máxima velocidad de la unidad vehicular, y como la fuerza de resistencia del aire es proporcional al cuadrado de la velocidad, tiene que suceder que en
I
se de .
Para la Fig.II.13 tenemos que el factor dinámico va disminuyendo conforme vamos subiendo en las marchas. La tendencia, según muestra la gráfica, del factor dinámico es a disminuir conforme se incrementa el
I
.Es muy
importante hacer notar que no se han registrado factores dinámicos negativos, ello es porque en el análisis que se ha hecho se ha restringido
realizarlo solo hasta la velocidad máxima, el por qué recae en que cuando el vehículo alcanza la máxima velocidad el factor dinámico es muy pequeño siendo casi cero como se nota de la grafica. Incluso a estas velocidades la magnitud de la fuerza de resistencia del aire sobrepasa a la fuerza de tracción, lo cual según la definición del factor dinámico nos dará, matemáticamente, un factor dinámico negativo, lo que
físicamente
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provocaría el efecto de arrastre o el vuelco del vehículo. De la Tabla II.21 tenemos un factor dinámico máximo de
,el elevado valor se sustenta
debido a que nuestra unidad vehicular es un vehículo pesado, es decir en su operación genera elevadas fuerzas de tracción a bajas velocidades. El factor dinámico mínimo se da en la ultima marcha y cuyo valor es muy pequeño siendo igual a 0.001, este valor se da para
.
En la Fig.II.14 se nota que la exigencia de aceleración por parte de la unidad vehicular es menor conforme aumenta la velocidad. El comportamiento de la aceleración en análogo al del factor dinámico ya que estos están relacionados en forma directa. Conforme incrementa el
el
valor de la aceleración disminuye, siendo dicha disminución mucho mas
suave a marchas altas. Si comparamos las curvas de aceleración de la Fig.II.14 con las que presentan en Fundamentos de la teoría y el cálculo de tractores y automóviles (pág. 175), se puede notar que no hay congruencia entre los resultados, pero debe aclararse de que solo se está obteniendo un parte de las curvas, esto es debido a que en el análisis realizado se considero el comportamiento del convertidor hidráulico a partir de las rpm para la cual se da el torque máximo.
2.15.
Conclusiones
En base a la gráfica obtenida para la potencia
se observa un
comportamiento casi lineal el cual es creciente, dicho crecimiento es hasta I
I
unas
determinadas pues después de ello empieza a caer, ello es
debido a que a partir de allí el convertidor se comporta como embrague. Se observa también una caída de potencia después de que se alcanza la
potencia máxima, sucede ello pues en las curva de potencia del motor dada por el fabricante, después de que el motor alcanza una potencia máxima, hay una caída considerable de potencia en un régimen pequeño de rpm, esto es justamente debido a que el motor ya no se encuentra en la capacidad de solventar las exigencias y por ende la potencia disminuye bruscamente. Notamos que la potencia máxima alcanzada es
y la mínima es de
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El efecto de la carretera sobre el consumo de combustible se describe por medio de Fig.II.13.Claramente se observa que el consumo es mayor cuando es mayor el
que caracteriza a la carretera. Debe resaltarse que
en la grafica solo se representan aquellos valores de consumo en los que
la aceleración es positiva, dado que el presente análisis se realiza en marcha directa. Los puntos de máximo consumo son:
⁄ Para ⁄ Para ⁄
Para
2.16.
Anexos
A continuación presentamos los siguientes anexos que sirvieron de guia para el desarrollo del proyecto.
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Curvas características del motor
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Curvas de Potencia &Torque vs rpm del motor
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Relaciones
de transmisión
Relaciones de transmisión.
Dimensiones
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Dimensiones
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