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Medición de las cargas en las ruedas motrices, el tensor y la rueda dentada de un vehículo de orugas en condiciones reales

  • Esfuerzos y momentos en las ruedas motrices
  • Esfuerzos en el tensor
  • Par en la rueda dentada
  • Tensión en las barras de torsión
Tren de rodadura de orugas de un carro agrícola con una rueda dinamométrica y su dispositivo de bloqueo del estator
Una rueda dinamométrica sobre el tren de orugas de un remolque agrícola, con su dispositivo de sujeción del estator. Foto de Michigan Scientific.

En resumen

Los principales esfuerzos que recibe un vehículo de orugas pasan del suelo al casco a través de las orugas y las ruedas. Las ruedas dinamométricas se montan sobre las ruedas motrices y sobre el tensor, en adaptadores diseñados para cada vehículo, y miden tres fuerzas y tres momentos en cada una de ellas mientras el vehículo circula. La rueda dentada motriz se instrumenta en par con un transductor a medida, y galgas extensométricas miden la tensión en las barras de torsión. Los datos validan el modelo de elementos finitos del tren de rodadura y muestran cómo se reparte la carga entre las ruedas.

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componentes de esfuerzo en cada rueda instrumentada
15,5 a 700 kN
capacidad de fuerza radial, serie LW

Trayectoria de la carga

Los modelos de elementos finitos del conjunto del tren de orugas predicen la fuerza sobre cada componente durante el diseño y el prototipado. Estas predicciones se contrastan con las cargas medidas, en los componentes individuales y en el sistema completo. Las vibraciones de la oruga determinan la durabilidad de los componentes de la oruga y la energía de vibración transmitida al vehículo; el peso del vehículo determina su consumo de combustible, el desgaste de su transmisión y de su tren de rodadura, así como su transporte por carretera o por vía aérea.

Una rueda dinamométrica mide la fuerza vertical, longitudinal y lateral sobre una rueda, así como los tres momentos. En un vehículo de orugas se instala en las ruedas motrices y en el tensor. Las fuerzas en el tensor también aportan información sobre la tensión de la oruga. Los instrumentos soportan terreno accidentado, fuertes vibraciones, temperaturas extremas y cargas que varían de una misión a otra.

Ubicación de los transductores en un tren de rodadura de orugas Vista lateral de una oruga. El tensor en la parte delantera y la rueda dentada motriz en la trasera sostienen el ramal superior de la oruga; cuatro ruedas motrices ruedan sobre su ramal inferior, bajo el casco. Una rueda dinamométrica se sitúa en el centro de una rueda motriz y del tensor. El par en la rueda dentada My se mide con un transductor a medida. La fuerza del suelo Fz entra en la rueda motriz. Un brazo oscilante une una rueda motriz a su barra de torsión en el casco, donde se aplican galgas extensométricas. Cajco My Fz Tensor: WFT Rueda de apoyo: WFT Galgas de torsión Piñón
Una oruga vista de lado. Ruedas dinamométricas en una rueda de apoyo y en el tensor, un transductor de par en la rueda motriz, galgas extensométricas en una barra de torsión. La fuerza del suelo Fz entra en la rueda de apoyo.

Instrumentación

Ruedas de apoyoRueda dinamométrica de la serie LW: tres fuerzas y tres momentos, aceleraciones X y Z, velocidad y ángulo de rueda
Tensorrueda dinamométrica o transductor de fuerza a medida; las fuerzas dan información sobre la tensión de la oruga
Rueda motriztransductor de par a medida, la tecnología de la rueda dinamométrica adaptada al tamaño y a la resistencia de la rueda motriz
Dientes de la rueda motrizgalgas extensométricas, para la fuerza de contacto entre un diente y cada eslabón de la oruga
Barras de torsióngalgas extensométricas, para la tensión en las barras
Capacidad15,5 a 700 kN radial · 222 kN en la LW-2T-50K y 445 kN en la LW-2T-100K, utilizadas en grandes equipos agrícolas
Entornoestanco, compensado en temperatura, −40 a 125 °C

Procedimiento

  1. 01

    Adaptadores diseñados para el vehículo

    Michigan Scientific diseña y fabrica los adaptadores para cada vehículo de orugas. Los adaptadores diseñados por el cliente pueden revisarse.

    Transductores y adaptadores a medida
  2. 02

    Transductores en las ruedas de apoyo y el tensor

    Cada rueda instrumentada proporciona tres fuerzas y tres momentos, con la velocidad de rueda.

    Ruedas dinamométricas de la serie LW
  3. 03

    Rueda motriz, barras de torsión y dientes

    El transductor de par de la rueda motriz, las galgas extensométricas en las barras de torsión y en los dientes de la rueda motriz se añaden donde el ensayo lo requiere.

  4. 04

    Registrar en tiempo real

    Los transductores se conectan a sistemas de adquisición de datos disponibles en el mercado. Las fuerzas y las velocidades de rueda se supervisan y analizan en tiempo real.

  5. 05

    Leer la distribución de las cargas

    Los vehículos de orugas circulan a menudo con cargas variables, como equipos o mercancías. Las fuerzas medidas muestran cómo se reparte la carga entre las ruedas.

Uso de los datos

El primer uso es la validación del modelo, componente por componente y para el sistema completo. El segundo es la durabilidad: las cargas medidas en el campo ponen de manifiesto los componentes débiles y los puntos donde el diseño debe cambiar. Los datos también registran la respuesta del vehículo a la dirección, a la aceleración y al frenado, para ajustar la suspensión, la dirección y el comportamiento al terreno para el que el vehículo está diseñado, y para encontrar dónde puede reducirse el peso.

Resultado

Fuerzas y momentos medidos en las ruedas de apoyo y el tensor, con el par en la rueda motriz y la tensión en las barras de torsión si es necesario, registrados en el vehículo en el campo. Constituyen la referencia con la que se verifica la simulación del tren de rodaje.

Preguntas frecuentes

¿Se puede montar una rueda dinamométrica en un vehículo de orugas?

Sí. Se instala en las ruedas de rodadura y en la rueda tensora. Michigan Scientific diseña y fabrica los adaptadores para cada vehículo de orugas.

¿Cómo se mide el par del piñón de arrastre en un vehículo de orugas?

Con un transductor a medida. La tecnología de la rueda dinamométrica se adapta al tamaño y a la resistencia del piñón de arrastre para medir el par transmitido a la oruga.

¿Cómo evaluar la tensión de la oruga durante un ensayo en campo?

Las fuerzas medidas en la rueda tensora informan sobre la tensión de la oruga. Se miden con una rueda dinamométrica o con un transductor de fuerza a medida en la rueda tensora.

¿Cómo se mide la tensión en las barras de torsión de un vehículo de orugas?

Con galgas extensométricas aplicadas a las barras de torsión. También se pueden aplicar galgas extensométricas a los dientes del piñón para medir la fuerza de contacto entre un diente y cada eslabón de la oruga.

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