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Corso di Laurea in Scienze e
Tecnologie Agrarie
Corso di Meccanica e Meccanizzazione Agricola
Organi di propulsione e sostegno
Prof. S. Pascuzzi
1 Organi di propulsione e sostegno
• Organi di propulsione (ruote – cingoli):
1. 
forniscono energia meccanica al trattore per il
suo avanzamento;
2. 
consentono di esercitare una forza di trazione a
servizio delle MO
3. 
scaricano parte o tutto il peso del trattore sul
terreno.
• Organi di sostegno o portanti (ruote anter. trattori 2RM):
1. 
scaricano il peso del mezzo sul terreno
RESISTENZA all’AVANZAMENTO (ruote folli e motrici) il rotolamento di una ruota su terreno avverrebbe senza dispersione
di energia se ruota e terreno fossero perfettamente elastici
Su terreno agrario si opera principalmente fuori dal campo
elastico, con
elevate deformazioni permanenti del terreno e
conseguente spesa di energia per l’avanzamento delle ruote
La resistenza all’avanzamento Rr è’ dovuta:
1) alla componente anelastica della deformazione dei corpi a
contatto (ruota o cingolo e terreno), generata dal peso
complessivo da trasferire;
2) per vincere gli attriti dei vincoli esterni (trascurabili).
RESISTENZA all’AVANZAMENTO (Rr)
Condizione di equilibrio di una ruota in avanzamento: la deformazione
anelastica produce una pressione sul terreno maggiore nella parte anteriore al punto
teorico di contatto, generando uno spostamento in avanti della reazione del terreno
r = raggio ruota
rs= raggio sottocarico
δ = parametro dell’attrito volvente
M = Rr ⋅ rs = G ⋅ δ
La forza Rr da applicare al mozzo della ruota
per vincere la resistenza all’avanzamento
risulta:
con:
cr =
δ
rs
Rr = G ⋅
δ
rs
= G ⋅ cr
coefficiente di resistenza all’avanzamento
Valori medi del coefficiente di resistenza cr per diversi terreni
Tipo di terreno
Ruote
Cingoli
Strada pavimentata
0.02-0.03
-
Strada in terra
battuta
0.04-0.06
0.04-0.05
Stoppie di grano
0.06-0.08
0.05-0.07
Cotica erbosa
0.08-0.10
0.07-0.08
Terreno umido
0.10-0.12
0.08-0.10
Letto di semina
0.12-0.18
0.12-0.13
Nota: con pneumatici a basso rapporto di forma i valori di cr in
campo si riducono mediamente del 5÷7%
ADERENZA
In una ruota motrice (cingolo), il
momento motore (M) derivante dal
semiasse, viene utilizzato per:
• esercitare la forza di trazione Ftr desinata alle MO
• consentire l’avanzamento del trattore, vincendo le resistenze di
attrito Rr (perno ruota, lavoro di deformazione sistema ruota/terreno)
Ciò è possibile perché tra gli organi di propulsione e il terreno
si sviluppa una forza di resistenza reciproca, detta aderenza.
ADERENZA
data da:
Ad [N]
Ad = Ga ⋅ ca [N] , con:
• Ga : forza peso [N] che grava sull’organo di
propulsione, o peso aderente
• Ca :
coefficiente di aderenza
Valori medi del coefficiente di aderenza ca su diversi terreni
Tipo di terreno
Ruote
Cingoli
Strada pavimentata
0.90-1.00
-
Strada in terra battuta
0.60-0.65
0.85-0.95
Stoppie di grano
0.45-0.50
0.70-0.80
Cotica erbosa
0.40-0.45
0.60-0.70
Terreno umido
0.35-0.40
0.50-0.60
Letto di semina
0.30-0.35
0.40-0.50
Nota: con pneumatici a basso rapporto di forma i valori di ca in campo aumentano mediamente dell’8÷10%
ADERENZA
Essendo:
Ad = Ga.ca
Ga = 10 ⋅ σ ⋅ Ai
[N]
[N] , con:
• Ai : superficie dell’impronta dell’organo di propulsione [cm2];
• σ : pressione media dello stesso organo di propulsione sul terreno [bar];
Sostituendo nella:
Ad = Ga ⋅ ca [N]
si ha:
Ad = Ai ⋅ σ ⋅ ca ⋅10
[N]
Chiamando con rs il raggio sottocarico del pneumatico considerato si ha:
M = Ad ⋅ rs = Ga ⋅ ca ⋅ rs
[N.m]
L’aderenza può anche essere definita sulla base della legge di Coulomb-Morin:
Ad = Ai ⋅ cs + G a ⋅ tgϕ
[N]
Con: cs coesione; tgϕ coefficiente di attrito interno del terreno
Ai ⋅ cs + Ga ⋅ tgϕ = Ai ⋅ σ ⋅ ca ⋅10 → Ai ⋅ cs + 10 ⋅ σ ⋅ Ai ⋅ tgϕ = Ai ⋅ σ ⋅ ca ⋅10
cs −1
→ ca = ⋅10 + tgϕ σ
Ga SLITTAMENTO (s)
L’azione di trazione di una ruota motrice
è accompagnata da uno “slittamento”
della ruota, che causa una riduzione
della velocità di avanzamento ( v 2 )
rispetto
alla
velocità
teorica
(v1)
corrispondente all’effettivo numero di
giri delle ruote n1.
v1 − v2
v2 n1 − n2
n2
s=
= 1− →
s=
= 1−
v1
v1
n1
n1
n2 esprime il numero di giri teorico delle ruote motrici corrispondente
alla velocità effettiva di avanzamento del trattore v2
Per definizione lo slittamento è sorgente di:
ü  sprechi di tempo: per percorrere una sessa distanza, il n° di giri di ruote
necessario aumenta con lo slittamento
ü  sprechi energetici: lo slittamento incrementa il consumo di combustibile
ü  usura dei pneumatici
ü  deterioramento della struttura del terreno
Forza di trazione Ftr
L’aderenza Ad deve consentire al trattore di esercitare la forza massima
di trazione Ftr, data da:
sapendo che:
si ottiene:
Ftr = Ad − Rr = Ga ⋅ ca − G ⋅ cr [N]
Ga = k ⋅ G
ove:
0.65≤k≤0.70 per trattori 2RM;
k=1 per trattori 4 RM e a cingoli
a
Ftr = G ⋅ (k ⋅ c − cr ) [N]
Questa forza di trazione si esercita a mezzo sia di ruote sia
di cingoli, che provvedono anche al sostegno del trattore
La relativa potenza di trazione Ptr risulta, essendo va la velocità di
avanzamento [km/h]:
Ftr ⋅ v a
Ptr =
3600 [kW]
Forze utili di trazione Ftr per kW di potenza motrice Pm su diversi
terreni di pianura (valori medi orientativi con pneumatici convenzionali)
Trattori a ruote
Tipo di terreno
ca
Trattori a cingoli
2 RM
4 RM
Ftr
Ftr
ca
[N/kW]
%
[N/kW]
%
Ftr
[N/kW]
%
Strada
pavimentata
0.95-1.00
320-350
100
450-510
100
-
-
-
Strada in terra
battuta
0.60-0.65
185-205
58
300-330
63
0.90-0.95
500-610
100
Stoppie di grano
0.45-0.50
125-140
41
210-240
45
0.75-0.80
450-490
80
Terreno umido
0.35-0.40
70-85
23
130-160
29
0.50-0.55
300-335
55
Letto di semina
0.30-0.35
35-55
14
90-120
21
0.40-0.45
200-215
35
Cosa fare per aumentare Ftr e quindi Ptr
Ftr = G ⋅ (k ⋅ ca − cr )
ca
occorre
organi di propulsione
• P neumatici
a
basso
[N]
Ftr ⋅ va
Ptr = 3600
intervenire su:
zavorratura
[kW]
k.G
tipo di accoppiamento
rapporto di forma
• Appositi ramponi
In fase di lavoro: trasferimento di
carico (q) dall’assale anteriore a
quello posteriore
Dispositivi per migliorare l’ ADERENZA
EQUILIBRIO STATICO DI UN TRATTORE
G = forza peso trattore applicata nel
baricentro
Ra, Rp = reazioni vincolari del terreno
sugli organi di propulsione trattore
b = ba + bp = passo del trattore
[1] equilibrio delle forze:
la somma algebrica delle forze è nulla
[2] equilibrio dei momenti: la somma algebrica dei momenti delle forze rispetto ad un
qualsiasi punto del piano è nulla
le reazioni di equilibrio fanno riferimento ad un sistema trattrice+rimorchio dotato di
moto rettilineo uniforme
EQUILIBRIO DINAMICO DI UN TRATTORE ESERCITANTE UN TIRO ORIZZONTALE
EQUILIBRIO DINAMICO DI UN TRATTORE ESERCITANTE UN TIRO INCLINATO
è come se il rimorchio trasferisse direttamente sulla ruota motrice
posteriore una forza Frv e dalla ruota anteriore una forza:
Esempio
• Massa trattrice : kg 2760
• Distanza baricentro dall’asse posteriore : bp 0,80 m
• Passo
• Forza di traino orizzontale
: m 2,225
: kg 1350
• Distanza baricentro dall’asse anteriore : ba =(2.225 - 0,80) = 1,425 m
determinare i carichi sugli assali per 2 possibili altezze del gancio di traino dal suolo:
Condizioni di impennamento
Asse%o dinamico sta)co h=0,80 m h=1,15 m Ra [kg] 992 507 294 -­‐49% -­‐70% Ruota
costituita da:
- cerchio (o cerchione)
- disco (o flangia)
pneumatico
- pneumatico
Carcassa: costituita da diversi strati
di tela gommata sovrapposta a
struttura diagonale o radiale
Battistrada: presenta una scolpitura che
varia in funzione del tipo di pneumatico
e delle sue funzioni prevalenti
PNEUMATICI PER RUOTE MOTRICI
Flessibili
Bassa pressione sul terreno: ≤1 bar
Soluzioni a base larga , caratterizzate ha H/b ≤ 0.80
PNEUMATICI PER RUOTE DIRETTRICI
Caratteristiche:
ü  battistrada liscio, con costolature
circonferenziali, più rigido per
facilitare la guida e mantenere la
direzione di marcia
ü  (a destra) i risalti laterali migliorano
la presa in terreni umidi
ü  pressione media di gonfiaggio: 2 ÷ 3
bar (variabile con il carico)
I cingoli consistono di catene articolate senza
fine che si svolgono sul terreno
Cingolo con pattini (o suole)
ü Condizioni di aderenza totale (G=Ga);
ü Peso in parti uguali sulle due catene
ü Ripartizione peso su ampia superficie
ü Pressioni sul terreno di 0.3-0.5 bar
A parità di condizioni, rispetto alle
ruote, coefficiente di aderenza più
elevato, minore slittamento
Per contro:
ü Reazioni elastiche violente
ü Limitata velocità di avanzamento (a norma di legge va≤15 km/h)
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