RUOTA MOTRICE TRAINANTE

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Alessandra Alfieri
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1 MECCANIZZAZIONE E GESTIONE DEGLI INTERVENTI DI RECUPERO Prof. Danilo Monarca a.a. 2012/13 Macchine motrici Parte 4 1 Meccanizzazione e gestione interventi di recupero - 3 RUOTA MOTRICE TRAINANTE j k l SF x = 0 -T - R t + F t = 0 SF y = 0 -F n + R n = 0 SM = 0 R passa per O F t r M m = 0 Da j F t = T + R t Da k F n = R n Da l M m = F t r = (T + R t ) r = T r + R t r e, dividendo tutto per r : F m = M m / r = F t = T + R t F m = forza motrice disponibile alla periferia della ruota e di verso contrario a F t F m è la forza che la ruota esercita sul terreno; F t è la forza di reazione che il terreno esercita sulla ruota ed è quella che agisce nella direzione e verso dell avanzamento: l effettiva forza motrice per la ruota. 1

2 ADERENZA Sotto quali condizioni il terreno può applicare alla ruota la forza F t (= -F m )? F t f s F n = c a P a c a = coefficiente di aderenza (assimilabile in prima approssimazione a f s ) P a = peso aderente: quella parte del peso del veicolo che si scarica sulle ruote motrici F tmax = f s F n = c a P a -> Forza limite di aderenza - stato e natura delle superfici in contatto (pneumatico radiale, cingolo) c a - slittamento (cresce, entro certi limiti, al crescere di s) ADERENZA - pressione gonfiaggio (cresce al decrescere di p) F tmax = c a P a - peso aderente (zavorratura; doppia traz.: 2 RM -> 4 RM): Valido anche P a l aumento di P a con le zavorre aumenta, però, la perdita per per l intero veicolo autodislocamento È l aderenza (F tmax ) che limita il tiro di un trattore, non la sua potenza. Una teoria elementare dell aderenza deve spiegare la dipendenza di c a dallo slittamento (s) ADERENZA Pneumatico su mezzo rigido (es.: asfalto ) r 0 = raggio di rotolamento sotto l azione del carico verticale nominale e della pressione di gonfiaggio nominale r 0 < r 0 r 0 = raggio di rotolamento quando è applicato un momento motore m v r 0 è tanto minore quanto maggiore M m e quindi T Fase elastica Fase con slittamenti effettivi ruota-strada s = (v t v) / v t = (w r 0 w r 0 ) / w r 0 = = 1 (r 0 / r 0 ) 2

ADERENZA Pneumatico su mezzo deformabile (es.: terreno agrario ) Occorre considerare e introdurre le caratteristiche di resistenza del terreno.

3 ADERENZA Pneumatico su mezzo deformabile (es.: terreno agrario ) Occorre considerare e introdurre le caratteristiche di resistenza del terreno. (Analogia: t come c a ; spostamento come slittamento ) Scatola di Casagrande per la determinazione dei parametri di resistenza del terreno. Applico una forza T per rompere al taglio il provino. La forza T a rottura è funzione di F n e per vari valori di T e F n posso ricavare una retta di resistenza: t r = c + s tgj Un terreno è, in generale, un materiale coesivo (c = coesione) e attritivo (j = attrito interno). Argille in condizioni non drenate: solo coesive (c u ) La forza limite di aderenza è data da: ADERENZA F t = c a P a = S t r = S (c + s tgj) c a P a = c S + s S tgj = c S + F n tgj c a = c/p + tgj * F a = F n p = P a / S (pressione al suolo) S = superficie di appoggio delle ruote motrici (o dei cingoli) In un terreno coesivo e attritivo c a dipende essenzialmente da tgj (tgj >> c/p) In un argilla in condizioni non drenate (j 0) c a dipende da c/p: basse pressioni al suolo sono essenziali. CARATTERISTICHE c E j PER VARI TERRENI * Il valore di c a che proviene dalla formula è approssimato per eccesso: quando il terreno si rompe sotto la ruota (o il cingolo) non tutto ha raggiunto le condizioni limite di rottura. Tipo di terreno c [kpa] c r [kpa] j j r Sabbia asciutta 1, Sabbia limosa 1,72 1, Argilla drenata 68,95 20, Neve 1,03 0, Argille limose non drenate (c u )

4 Classificazione dei trattori 2 RM Doppia trazione DT 30% 70% 35-40% 65-60% 4 RM Cingolato 50% 50% 100% Doppia trazione DT 2 RM 4

5 Skidder 4 RM Cingolato a j k SF x = 0 -T - P t - R a + A = 0 SF y = 0 -P n + N = 0 P n = N = P cos a P P t = P sin a P x tang a = P i R a = K a N K a P A = c a P ad c a b P P = (M t + M z ) g T max = (M t + M z ) g (c a b - K a i) 5

Attrito radente f d coefficiente di attrito dinamico (o radente) f s coefficiente di attrito statico o di primo distacco RESISTENZA DI ATTRITO RADENTE: coefficiente di primo distacco Se il corpo è

6 Attrito radente f d coefficiente di attrito dinamico (o radente) f s coefficiente di attrito statico o di primo distacco RESISTENZA DI ATTRITO RADENTE: coefficiente di primo distacco Se il corpo è inizialmente fermo, occorre applicare una forza T >T per metterlo in moto T = f s F n f s > f d F senj = f s F cosj f s = senj / cosj = tgj ESPERIENZA DI GALILEI: piano inclinato > il corpo rimane fermo finché non si raggiunge una certa inclinazione (j) del piano inclinato. f s (= tgj ) è il coefficiente di attrito statico o di primo distacco. 6

7 COEFFICIENTI DI ATTRITO STATICO E DINAMICO Materiali a contatto Stato delle superfici f s f d Metallo su metallo Pneumatico su asfalto Pneumatico su terra battuta Secche 0,30 0,15 0,20 Levigate e lubrificate - 0,03 Secco 0,8 0,9 0,75 Bagnato 0,5 0,7 0,45 0,60 Secca 0,68 0,65 Bagnata 0,55 0,40 0,50 Pneumatico su neve Pressata 0,20 0,15 Pneumatico su ghiaccio - 0,10 0,07 f d caratteristiche Dipende fortemente dallo stato e natura delle superfici in contatto. Indipendente entro certi limiti dalla pressione di contatto (p=g/s) e dalla velocità. 7

8 Esbosco strascico (incluso scivolamento) rotolamento semistrascico Calcolo delle resistenze di attrito durante l esbosco T = M t x g x (f d + i) strascico T = M t x g x (0,5f d + i) semistrascico 8

9 Stabilità dei trattori Equilibrio di un trattore in moto 9

Per avere pendenze elevate sono favoriti trattori larghi (s grande) e bassi (h piccolo).

10 Equilibrio al ribaltamento laterale Equilibrio alla rotazione rispetto al punto O: Th = Ns/2 Si ricava: T/N=tana=s/(2h) La pendenza è pari a tana. Per avere pendenze elevate sono favoriti trattori larghi (s grande) e bassi (h piccolo). Ribaltamento lat. In curva Per l equilibrio: (mv 2 /r)h=gs/2. Per avere trattori stabili occorre avere carreggiate grandi (s grande) e altezza del baricentro piccola (h piccolo). 10

11 Ribaltamento laterale Il ribaltamento laterale più frequente è quando il trattore si muove lungo il ciglio di una scarpata, di un argine, di un fosso e si innesca una frana sotto il cingolo al bordo della scarpata. Linea di frana Impennamento M Gd+Ta 11

le ruote) e si trascina dietro tutto quanto il

12 Coppia conica Con ruote bloccate il pignone della coppia conica si arrampica sulla corona (fissa con le ruote) e si trascina dietro tutto quanto il trattore. Trasferimento dinamico del carico G+T v =N a +N p 12

13 Attacco a tre punti H. Ferguson, Sistemi di misura dello sforzo 13

14 Modi di funzionamento del sollevatore idraulico 1. Posizione controllata: l attrezzo mantiene costante la sua posizione 2. Sforzo controllato: l attrezzo varia la sua posizione mantenendo costante la forza di tiro richiesta 3. Flottante: l attrezzo segue le ondulazioni del terreno 4. Posizione e sforzo controllato: l attrezzo può variare la sua posizione ma solo al di sopra di una selezionata profondità massima Cingolati 14

corpo carrello cingolo; 6. rullo sostegno cingolo; 7.

15 1. ruota tendicingolo; 2. rullo appoggio cingolo; 3. balestra anteriore; 4. cerniera di snodo telaio; 5. corpo carrello cingolo; 6. rullo sostegno cingolo; 7. portaruota; 8. ruota motrice; 9. boccola; 10. pattini; 11. albero sospensione posteriore 15

16 Freni e frizioni di sterzo Primo cingolato FIAT 700C (tipo 30) C (tipo 20) C 1946 (I diesel) 52C

17 Un cingolato Landini 17

18 18

19 CAT D11T 634 kw Challenger KW Nel B 213 kw 10 AV + 2 RM PS 30 km/h 19

20 Trattore Bonmartini (anni 60) Serie Challenger D fine anni 90 Tre modelli da 224 a 268 kw Tre modelli da 165 a 213 kw 20

21 John Deere 9630T 395 kw Sospensioni 21

22 1-perno di snodo; 2-sospensioni pneumatiche; 3-perno collegamento; 4-braccio collegamento telaio; 5-cilindro sospensione. 22

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