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ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DEINGENIERÍA CIVIL
TEMA: VEHICULOS
ING. JAVIER ORMEÑO CALDERON
Profesor del CursoEmail: [email protected]
CURSO: CAMINOS
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Tracción y potencia del vehículo.Movimiento del vehículo.Adherencia. Rozamiento.Resistencia a la rodadura
Resistencia al movimiento.
COMPONENTES MECANICOS DEL VEHICULO
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COMPONENTES MECANICOS DEL VEHICULO
SISTEMA DE UN AUTÓMOVILLos componentes principales deun automóvil son el motor, latransmisión, la suspensión, ladirección y los frenos.
Estos elementos complementanel chasis, sobre el que vamontada la carrocería.
A continuación se ilustra laestructura característica delsistema de un automóvil
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COMPONENTES DE VEHICULOS
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COMPONENTESDE UN VEHICULO
MOTOR
TRASMISION
SUSPENSION
FRENOS
DIRECCION
MOTOR:
El motor proporciona energía
mecánica para mover el
automóvil. La mayoría de los
automóviles utiliza motores de
explosión de pistones.
Los motores de explosión de
pistones pueden ser de gasolina o
diesel.
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El motor de explosión es un tipo de motor de combustión interna queutiliza la explosión de un combustible, provocada mediante unachispa, para expandir un gas empujando así un pistón.
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HP (Horse Power): o caballo depotencia, es la unidad demedida de la potenciaempleada en el sistemaanglosajón de unidades.
TRANSMISIÓN:
Transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitirpotencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Sonparte fundamental de los elementos u órganos de una máquina
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Barras.- En mecanismos articulados
como el cuadrilátero articulado o elmecanismo de biela-manivela.
Puente Rayito del Sol 72
TIPOS DE TRANSMISIÓN
Entre las formas más habituales de transmisión están:
Cables.- La mayoría únicamentefuncionan a tracción, aunque haycables especiales para transmitirotro tipo de esfuerzos como loscables de torsión.
EngranajesEngranaje al mecanismo utilizadopara transmitir potencia de uncomponente a otro dentro de unamáquina. Los engranajes estánformados por dos ruedas dentadas.
Ruedas de fricción, que transmitenmovimiento perimetral, como lasruedas de un vehículo.
Discos de fricción, que transmitenmovimiento axial, como un disco deembrague.
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TIPOS DE TRANSMISION
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TRANSMISIÓN:La potencia de los cilindros se transmite en primer lugar al volante delmotor y posteriormente al embrague, donde la potencia se transfiere a lacaja de cambios o velocidades.
En los automóviles de tracción trasera se traslada a través del árbol detransmisión hasta el diferencial, que impulsa las ruedas traseras pormedio de los palieres o flechas.
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TRANSMISION DE VEHICULO EN LAS 4 RUEDAS
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SUSPENSION:
La suspensión del automóvil está formada por los muelles, rótulas,amortiguadores, estabilizadores, ruedas y neumáticos.
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La suspensión de un automóvil es el elemento que ayuda a que éste nosufra golpes ocasionados por las irregularidades de los terrenos,avenidas o carreteras por donde se circule.
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COMPONENTES DESISTEMA DE SUSPENSIÓN
Bastidor o chasis
Muelles
Barra de torsión
Estabilizador
Amortiguadores
Trapecios
Soportes
Rotulas de trapecios
Neumáticos
Tren delantero
Funda
Sensores
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DIRECCIÓN:
La dirección se controla mediante un volante montado en una columnainclinada y unido a las ruedas delanteras por diferentes mecanismos. La
servodirección, es un mecanismo hidráulico que reduce el esfuerzonecesario para mover el volante.
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FRENOS:
Un automóvil tiene generalmente dos tipos de frenos: el freno de mano,o de emergencia, y el freno de pie o pedal. El freno de emergencia sueleactuar sólo sobre las ruedas traseras o sobre el árbol de transmisión. Elfreno de pie de los automóviles modernos siempre actúa sobre lascuatro ruedas.
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TIPOS DE FRENOSFreno de tambor: mecanismo que aminora y detiene a un automediante fricción, presionando las zapatas de freno contra un tambor.
Freno de disco: mecanismo que desacelera y detiene el auto,presionando un disco contra el eje de la rueda.
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FORMULAS PARA VEHICULOS
POTENCIACILINDRADAVELOCIDAD
COEF DE RENDIMIENTOCAPACIDAD DE ASCENSO
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POTENCIAPotencia nos dice la cantidad de energía que un cuerpo (el motor) transmitea otro (la carrocería y sus ocupantes) por unidad de tiempo. Además,habíamos visto que una forma útil para calcular la potencia desarrollada esmultiplicar la fuerza que el primer cuerpo ejerce sobre el segundo por lavelocidad actual, P = F v.
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Cilindrada, denominación que seda a la suma del volumen útil detodos los cilindros de un motoralternativo.
El bloque de cilindros forma elarmazón del motor. Generalmenteestá hecho de hierro fundido,pero a fin de reducir el peso, así como para mejorar la eficiencia deenfriamiento, muchos son hechos
de aleación de aluminio.
CILINDRADA
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Las partes principales del bloque de cilindros son las siguientes:Cilindros: Son los tubos cilíndricos en los cuales los pistones
se mueven arriba y abajo.
Camisas de Agua: Proveen conductos para el refrigerante usadopara enfriar los cilindros.
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Galerías de Aceite: Proveen conductos para la entrega del aceite demotor al bloque de cilindros y culata de cilindros.
Rodamientos del Cigüeñal: Son partes que sostienen al cigüeñal víarodamientos.
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QUE ES EL PMI Y EL PMS?
- El PMI (punto muerto inferior) serefiere en el movimiento del pistóncuando éste está en el punto masbajo de su carrera, lo más cerca delcigüeñal, entre el punto ascendente ydescendente.
- El PMS (punto muerto superior) se
refiere en el movimiento del pistóncuando éste está en el punto más altode su carrera, lo mas cerca de laculata donde se realiza la explosión.
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El volumen útil de los cilindros se mide en centímetros cúbicos (cc).
La cilindrada se calcula en forma siguiente:
d = diámetro del cilindro, también llamado calibre
h = carrera del pistón
La cilindrada es la capacidad demezcla explosiva de todos loscilindros del motor, y se calcula:
Cilindrada = Área x Carrera x N° cilindros
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CALCULO DE LA CILINDRADA DE UN MOTOR
Ejemplo.-
Calcular la cilindrada de un vehículo para los siguientes datos:
- Diámetro por carrera (mm) = 79.5 mm
- Carrera del cilindro: = 95.5 mm = 9.55 Cms
- N° de cilindros = 4
Cilindrada = Área x Carrera x N° cilindros
Cilindrada = (Pi x 7.95²/4) x 9.55 x 4
Cilindrada = 1,896 Cm³
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CILINDRADA DE VEHICULOS
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TICO 900 CC
YARIS 1300 CC
COROLLA 1600 CC
CAMION VOLQUETE 15 M3 – 2600 CC
La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa eldesplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se representa por V.Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s.
Ejemplo 1: Convertir 50 Km/h a m/seg.
50 Km/h = 50 x 1000 m / 3600 seg = 13.88 m/seg
Ejemplo 2: ¿Cuantos kilómetros por hora se recorren circulando a 11m/seg?.
11 m/seg = (11 /1000 Km) / (1/3600 h) = 39.6 Km/h
VELOCIDAD
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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO
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RESISTENCIA AL MOVIMIENTO
La resistencia al movimiento depende de la velocidad de marcha, de lavelocidad y dirección del viento, de la pendiente de la carretera, de lascaracterísticas del terreno, de las condiciones de carga y de la presión dehinchado de los neumáticos.
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La resistencia al movimiento se considera como la suma de tres términosindependientes entre sí:
RESISTENCIA ALMOVIMIENTO
RESISTENCIA DEBIDA A LAPENDIENTE o GRAVEDAD
RESISTENCIA A LARODADURA
RESISTENCIA
AERODINÁMICA
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RESISTENCIA POR PENDIENTELa fuerza correspondiente al subir una pendiente; Si se trata de un recorrido en
pendiente hacia arriba, la inclinación tenderá a detener el vehículo y el motortendrá que vencerla.
Si al contrario, se trata de una pendiente hacia abajo, la inclinación acelerará elvehículo, esto último es muy importante en la conducción de un vehículo enuna montaña, ya que el motor del vehículo puede alcanzar velocidadespeligrosas que pueden destruirlo
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RESISTENCIAS PROPIAS DEL VEHICULO
Si un vehículo se mueve a pequeña velocidad a nivel , la única resistencia
que se opone al movimiento es la debida al rozamiento de las llantas sobre
la calzada, el que depende de varios factores; influye también aunque en
menor grado el ancho de las llantas y el diámetro de las ruedas.
Resistencia sobre la calzada = Peso vehículo cargado (P) x ro
Coeficiente de rozamiento de (ro)
- Asfalto : 10 Kg/Tn
- Concreto : 12 Kg/Tn
- Ladrillo : 10 Kg/Tn
- Afirmado : 40 Kg/Tn
- Tierra en mal estado : 130 Kg/Tn
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Si un vehículo se mueve a pequeña velocidad en planos inclinados, laresistencia que se opone al movimiento es la debida al rozamiento de lasllantas sobre la calzada, y la gravedad; influye también aunque en menorgrado el ancho de las llantas y el diámetro de las ruedas.
En planos inclinados el componente de la gravedad paralela al caminotiende a hacer descender al vehículo en el sentido de la pendiente; paramoverlo en el sentido ascendente es necesario vencer la resistencia.
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Ejemplo 1:
El peso de un camión es de 12 Tn y circula porun pavimento asfaltico a nivel de ro=10 Kg/Tn.
La resistencia al movimiento seria:
R = 12 Tn x 10 Kg/Tn = 120 Kg
Ejemplo 2:
Si un auto de 6 Tn, asciende por una rampa de40mm por metro, la resistencia debido a lagravedad sería:
R = 6 Tn x 40 Kg/Tn = 240 Kg
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PENDIENTE VARIANTE DE PASAMAYO
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Las deformaciones en los neumáticos pueden ser causadas por:
1 - Pérdida de presión2 - Diámetro del neumático3- Construcción y materiales de los neumáticos
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Las llantas bajas provocan una mayor resistencia al rodamiento delvehículo, entre un 18 y un 26 por ciento de energía adicional esutilizada para lograr la fuerza añadida que requiere un automóvil conestas características para su desplazamiento, lo que redunda en unmayor consumo de combustible.
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La fuerza de roce o de fricción se manifiesta cuando un cuerpo se deslizasobre otro, y afecta el movimiento del cuerpo, se puede decir que es unfuerza que se opone al movimiento del cuerpo. El cual intenta detener.
El vector se grafica de forma opuesta al movimiento.
Fuerza queprovoca elmovimientoFuerza de roce
Hay fricción cuando las ruedas de un auto rozan el piso de la calle o cuandonos frotamos las manos con una toalla.
RESISTENCIA A LA RODADURA
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RESISTENCIA POR INERCIASi se quiere cambiar la velocidad de un vehículo se debe vencer una fuerzaque se opone a este cambio, esta fuerza se denomina fuerza de inercia ydepende de la masa del vehículo.
Esta fuerza es muy importante en tránsito urbano y genera un alto nivel deconsumo. Se pueden tener valores altos en caso de frenadas repentinas ytoda esta energía se disipa en forma de calor al medio ambiente por lafricción de las balatas de los frenos y los neumáticos con el pavimento.
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RESISTENCIA AERODINÁMICA
El movimiento de un vehículo en el aire se ve afectado por la fuerza
aerodinámica, la cual se puede dividir en dos fuerzas:
• Fuerza de sustentación, es vertical hacia arriba.• Fuerza de arrastre, es horizontal y se opone al movimiento del vehículo.
La primera le permite a un avión despegar y sostenerse en el aire, es por elloque a los vehículos de carreras se les colocan alerones para que no "selevanten" a altas velocidades.
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La resistencia aerodinámica (Rc) también se describe como la presiónque este ejerce sobre el frente el vehículo en movimiento, a la succiónque se produce en la parte posterior y a los rozamientos sobre loscostados Rc.
Rc = 0.0054 x A x V²
La potencia absorbida (P) por la resistencia del aire es el producto deesa resistencia por la velocidad.
A: Area del frente (m²)V: Velocidad (Km/H)
P = 0.00002 x A x V³ A: Area del frente (m²)
V: Velocidad (m/seg)
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Ejemplos:En un automóvil de turismo con A = 2.00 m2 se tiene:
Para V= 20 Km/h, :
Rc = 4.32 Kg P = 0.22 HP
Para V= 60 Km/h,Rc = 38.88 Kg P = 8.54 HP
Para V=100 Km/h,Rc =108.00 Kg P = 40.00 HP
La resistencia que opone el aire y la potencia absorbida en vencerla noson considerables.
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Conclusiones:
• La resistencia aerodinámica juega un papel fundamental en laeficiencia de cualquier vehículo. El consumo de potencia derivado deeste factor pasa de irrelevante a colosal a medida que aumentamosla velocidad (y la potencia implica consumo de combustible).
• Una forma más aerodinámica (suave, sin aristas, con frontalredondeado y trasera estrechándose gradualmente) unida a unasdimensiones contenidas en altura y en anchura dan como resultado,a igualdad del resto de parámetros, coches más eficientes
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LLANTASEl principio de funcionamiento básico en los frenos de un auto es la fricción,
que consiste en que cuando un cuerpo entra en contacto con el otro endiferentes direcciones aparece una fuerza llamada fricción que se opone almovimiento del mismo cuerpo. Esta fuerza depende de dos grandesfactores: El área de contacto entre los cuerpos y la fuerza aplicada entre losmismos.
FUERZALLAMADAFRICCIÓN
ÁREA DE CONTACTO ENTRELOS CUERPOS
FUERZA APLICADA ENTRE LOSCUERPOS
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En un vehículo, el área de contacto aparece entre los elementos de frenadodel carro (área de contacto entre discos y pastillas, y en algunos casos entrebandas y campanas), además del área de contacto entre las llantas y lasuperficie en la que circula el vehículo.
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VENTA DE VEHICULOS EN EL PERU
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VENTA DE VEHICULOS EN EL PERUEn el año 2008, el Perú registró un nivel record en cuanto a ventas de autosnuevos, con 92,490 unidades. Lamentablemente, en el 2009, por efecto de lacrisis, que golpeó duramente la confianza de los consumidores y restringió loscréditos, elevando el costo de éstos, la cifra se redujo, según datos de laAsociación Automotriz del Perú (AAP), a sólo 76,932.
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CARRETERASDEL PERU
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VEHICULOS PARA LA CONSTRUCCION
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ROMPEPAVIMENTOS
CAMION CISTERNA
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CARGADOR FRONTAL
RODILLO LISO
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MOTONIVELADORA
EXCAVADORA SOBRE ORUGAS
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TRACTOR SOBRE ORUGAS
CAMION VOLQUETE
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RODILLO TAMDEN
CAMION IMPRIMADOR
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RODILLO NEUMATICO
PAVIMENTADORA
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MIXER DE CONCRETO
BARREDORA MECANICA
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