viernes, 6 de noviembre de 2020

SISTEMAS DE DIRECCIÓN EN EL TRACTOR AGRÍCOLA

Geometría giro
tractor isodiamétrico A. Carraro
SISTEMA DE DIRECCIÓN
En el sistema de dirección se encuadran todos aquellos componentes que, en conjunto, consiguen dirigir al tractor por la trayectoria marcada por el conductor.
Geometría de dirección
El problema inmediato es que en cualquier giro sobre 4 ruedas, cada rueda recorre un espacio diferente porque la distancia al centro de giro es diferente. así que hay que idear una geometría capaz de conseguir que cada rueda gire el ángulo que necesite.
Ackermann-Jeantaud-Panhard: En 1817 el constructor alemán Lankensperger, ideó la geometría que hoy se sigue usando; aunque fue su “amigo”, el inglés Ackermann quien la patentó un año más tarde. Ackermann la ideo para el giro de los coches a caballo. Un poco más tarde, 1878, el francés Jeantaud implementó la idea para vehículos automóviles. Desde entonces se conoce como cuadrilátero de Jeantaud o geometría Ackermann (el pobre Lankensperger ha perdido el nombre)
Una revisión más modernas es la conocida como geometría de Panhard. La diferencia entre el cuadrilátero de Jeantaud y Panhard reside en la posición de la barra de unión de las ruedas con respecto al eje de las mismas (detrás en Jeantaud y delante Panhard)
La dirección óptima se cumple si el tren delantero cumple unas medidas angulares (cotas de dirección) y una relación entre ellas (geometría). La geometría de Ackermann consiste en la prolongación de los ejes de rotación de ambas ruedas y que se cortan en un punto denominado centro instantáneo de rotación del vehículo y que estaría situado en el punto medio del eje trasero.

DIRECCIÓN MANUAL O ASISTIDA
Resumiendo mucho, podría decirse que hay dos tipos de direcciones: las mecánicas y las asistidas. Mientras que en las manuales solo se cuenta con la fuerza desarrollada por el conductor con la única ayuda de la relación de transmisión entre el volante y las ruedas; en las asistidas se suma una fuerza externa. En cualquier caso, el esfuerzo necesario en el volante está regulado por normativa, CE 75/231
Eje SuperSteer de New Holland
Los tractores actuales, y sobre todo a partir de una cierta potencia, están todos equipados por sistemas hidráulicos, quedando las direcciones mecánicas en tractores para “museos” y tractores muy pequeños. Sin embargo, es curioso que sean los sistemas habituales en competición automovilística debido a que tienen movimientos más precisos y mejor tacto en respuesta del coche, amén de necesitar menos tiempo de reacción.
Mecánica
Son varios los sistemas que intentan aligerar y reducir el esfuerzo necesario para el accionamiento, siendo los más corrientes los denominados de “cremallera” (un piñón se mueve sobre un riel o cremallera que desplaza la barra de dirección), de “tornillo sin fin” (el sinfín gira sobre otro engranaje para arrastrar el brazo de mando) y de “bolas” (quizá el más habitual en vehículos pesados)
Asistida
La fuente de energía externa, normalmente hidráulica, proviene de una bomba que es la que distribuye el aceite. Los principios de la hidráulica y los fluidos incompresibles hacen el resto.
Se desarrolló primeramente por los años 40 incorporando un cilindro hidráulico de doble efecto que recibía el aceite enviado desde el sistema del volante. El cilindro se une por una parte a la barra de la dirección y por otra a un elemento fijo del tractor y el paso del aceite lo controla una válvula accionada por la propia barra de dirección.
A partir de la idea original se han buscado muchas soluciones: cilindro en la misma columna de dirección formando parte del mecanismo de cremallera; o conseguir la dirección totalmente hidráulica, sin ningún enlace mecánico entre dirección y volante (hidrostáticas)
Columna dirección y distribuidor orbitrol
Las ventajas del uso de una dirección asistida son incuestionables:
  • Notable disminución del par de giro del volante
  • A pesar de perder algo de precisión con respecto a las mecánicas, sigue siendo elevada y se puede variar la sensibilidad
  • Son sencillas de montar y el mantenimiento es muy escaso
  • Incluso aunque falle el motor o la bomba de dirección se puede tener respuesta de las ruedas directrices
Dirección con o sin reacción en rueda: Depende de la respuesta del orbitrol se puede disponer de los dos sistemas, se denominar orbitroles tipo ON y tipo OR
  • Tipo ON: no permite la reacción de la rueda (irreversible). Esto significa que se mantiene la trayectoria del vehículo sin necesidad de tener las manos ocupadas en el volante
  • Tipo OR: permite la reacción de la rueda (reversible). Al soltar el volante, las ruedas se enderezan. En automoción con generalidad son de tipo OR, pero en tractores los de tipo ON son también interesantes y la elección de uno u otro depende del manejo que se vaya a hacer del tractor.

SOLVENTANDO PROBLEMAS
La dirección ideal sería aquella que pudiese modificar el esfuerzo necesario según el trabajo que se está realizando puesto que no es lo mismo trabajo en campo que durante el transporte. Hay varios nuevos desarrollos que van en esta tendencia, también en sustituir la fuente de energía hidráulica por la eléctrica.
Nuevos desarrollos
Electrohidráulica: La EHPS (Electro-Hydraulic Powered Steering) es una evolución de la dirección hidráulica. Su funcionamiento es similar a la hidráulica, pero en este caso se sustituye el movimiento de la bomba hidráulica desde el motor de explosión por un motor eléctrico (ver electrificación del tractor)
Con la dirección electrohidráulica se solventa el inconveniente de quedar sin dirección (o con dirección muy dura) si el motor está parado; además no se resta potencia al motor de combustión y permite mayores posibilidades de ajuste electrónica en la respuesta de la dureza y sensibilidad, del sistema.
Eléctrica: Las EPS (Electrical Powered Steering) son el desarrollo más reciente. Toda la asistencia proviene de un motor eléctrico, pero además se suprime todo el circuito hidráulico (bomba, depósito, distribuidor, tuberías…)
Sistema "casero" con dirección hidrostática
Lo habitual es que el motor eléctrico accione una reductora (corona + tornillo sinfín) que a su vez mueve la cremallera de la dirección. Es decir, que el volante de dirección actúa como un potenciómetro (reóstato) que detecta el movimiento en el volante y lo "traduce" a movimiento de rueda a través de impulsos eléctricos. El “reóstato” transforma el ángulo de giro del volante en ángulo de giro de las ruedas.
Es con diferencia, el conjunto de dirección más ligero y esto además proporciona ventajas a los diseñadores para tener más libertad en la concepción del interior de cabina.
Pero también tiene detractores; se acusa al sistema de ser una dirección “anestesiada”, es decir con poca sensibilidad en el conductor sobre las ruedas directrices (como conducir con una Play Station) y puede generar desconfianza.

REVISIÓN DE ALGUNOS SISTEMAS DE LAS PRINCIPALES MARCAS
New Holland
Fast Steer: Se trata de un sistema que New Holland montó en la serie TSA y podía cambiar la rapidez de su respuesta según necesidades. Con tan solo 8º de volante puede girar la dirección totalmente. El sistema se activaba por medio de un interruptor. Se desactivaba con el mismo interruptor o bien si la velocidad superaba los 10 km/h
SuperSteer: Este sistema en realidad consiste en añadir el giro del propio eje al giro de las ruedas direccionales. El eje es capaz de girar hasta 20 º que se suman a los 45º de las ruedas.
CustomSteer: Igual que la Fast Steer puede personalizarse y cambiar la relación de transmisión. En este caso se admite hasta 3 configuraciones posibles (desde 1 vuelta para todo el recorrido hasta la estándar de 4,7 vueltas entre topes) e incluso ser diferente la relación en avance y en retroceso.
Same Deutz-Fahr
Steering Double Displacement (SDD): Con un orbitrol de doble cilindrada, la dirección SDD puede reducir a la mitad los giros del volante. Se acciona mediante un interruptor.
EasySteer: En este caso el sistema se liga a la del autoguiado AgroSky. El orbitrol es de control electrónico y permite seleccionar hasta 5 relaciones distintas entre volante y dirección.
Novedosa SteeringPro de Same Deutz-Fahr
SteeringPro: Sistema muy interesante que combina, de forma sencilla, un sistema hidráulico, mecánico y eléctrico. En el SteeringPro se coloca un engranaje planetario simple entre el volante y el distribuidor hidráulico. Un motor eléctrico controla el ángulo de dirección y la velocidad de dirección en función de la situación. El sistema planetario y el servomotor son capaces de variar la relación entre vueltas del volante y ángulo de ruedas. El sistema también puede controlar el caudal del orbitrol en función de velocidad de avance o ángulo de dirección.
ActiveSteer: Un caso especial y el cual tuve el placer de probar hace ahora un año, es el asombroso sistema de dirección a las cuatro ruedas de los fruteros del grupo SDF con ActiveSteer por el cual las ruedas traseras llegan a girar +/- 20º y con varias formas de funcionamiento:
  • Dos ruedas directrices: como cualquier otro tractor
  • Giro con retardo: las ruedas traseras giran proporcionalmente a la de las ruedas delanteras, pero con un ligero retraso; es una opción muy útil en trabajos con aperos arrastrados como atomizadores y remolques para no limitar el radio de giro
  • Giro con 4 ruedas: Desplazamiento de las ruedas traseras proporcionalmente a las delanteras
  • Modo cangrejo (Crab): Las 4 ruedas giran hacia el mismo lado permitiendo un movimiento lateral que resulta muy útil para maniobrar en espacios reducidos como naves agrícolas o al borde de obstáculos
John Deere
Active Command Steering (ACS): Se trata de una dirección eléctrica (recibe la alimentación desde la batería a 12 V). El esfuerzo es función de la velocidad de avance. Utiliza la detección de carga de la presión hidráulica y una bomba de compensación de presión y caudal para producir la respuesta de la dirección.
La resistencia del volante varía automáticamente con la velocidad de avance. Se reduce el esfuerzo de giro del volante a velocidades bajas durante maniobras en cabecero y se aumenta el momento de giro del volante a velocidades de transporte.
Mediante un potenciómetro de giro se detectan variaciones de dirección del tractor y se pueden realizar pequeños ajustes automáticos en la dirección con lo cual el volante “se mueve menos”
Además del potenciómetro de giro se incorpora un giroscopio para medir la velocidad de giro del tractor, unos sensores de ángulo de ruedas y de volante. El cerebro del sistema recibe las informaciones y es el encargado de controlar el ACS. El control se realiza a través de las válvulas de dirección que son a la postre las que hacen girar el tractor. Una bomba de accionamiento eléctrico es la que suministra aceite al sistema de dirección.
Massey Ferguson
SpeedSteer: Ofrece la posibilidad de automatizar y personalizar en parte su respuesta de dirección. El operador puede ajustar la relación de dirección y seleccionar el número de giros del volante requerido para una cantidad dada de ángulo de dirección. De esta forma se puede hacer más cómodo el trabajo en cabeceras. El sensor de ángulo de giro determinara la posición dando una señal eléctrica al orbitrol que indique el giro.

ActiveSteer de SDF
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3 comentarios:

  1. Buenos dias, estoy buscando informacion acerca de la direccion de un ebro 6125, en concreto queria saber que tipo de aceite lleva en el deposito que esta encima de la puesta en marcha y si para rellenarle simplemente se hace por el tornillo que lleva el deposito en un lado. muchas gracias.

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    1. La capacidad es de 2,4 litros y el tipo de aceite DEXRON SAE 10. Efectivamente para rellenar lo debes hacer por el tornillo que lleva el depósito.

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