Tracción (mecánica)

Tracción, fuerza de tracción o fuerza de tracción es una fuerza utilizada para generar movimiento entre un cuerpo y una superficie tangencial, mediante el uso de ya sea fricción seca o fuerza cortante. Tiene importantes aplicaciones en vehículos, como en el esfuerzo de tracción.

La tracción también puede referirse a la fuerza de tracción máxima entre un cuerpo y una superficie, limitada por la fricción disponible; Cuando este es el caso, la tracción a menudo se expresa como la relación entre la fuerza de tracción máxima y la fuerza normal y se denomina coeficiente de tracción (similar al coeficiente de fricción). Es la fuerza que hace que un objeto se mueva sobre la superficie superando todas las fuerzas de resistencia como la fricción, las cargas normales (carga que actúa sobre los niveles en el eje "Z" negativo), la resistencia del aire, la resistencia a la rodadura, etc.

Definiciones

La tracción se puede definir como:

un proceso físico en el que se transmite una fuerza tangencial a través de una interfaz entre dos cuerpos a través de la fricción seca o una película de fluido interveniente que resulta en movimiento, paro o la transmisión de energía.

—Fundamentos y pruebas mecánicos de desgaste, Raymond George Bayer

En dinámica de vehículos, la fuerza de tracción está estrechamente relacionada con los términos esfuerzo de tracción y tracción de la barra de tiro, aunque los tres términos tienen definiciones diferentes.

Coeficiente de tracción

El coeficiente de tracción se define como la fuerza utilizable para la tracción dividida por el peso sobre el tren de rodaje (ruedas, orugas, etc.), es decir:
  tracción utilizable = coeficiente de tracción × fuerza normal.

Factores que afectan el coeficiente de tracción

La tracción entre dos superficies depende de varios factores:

• Composición material de cada superficie.
• Forma macroscópica y microscópica (textura; macrotextura y microtextura)
• Fuerza normal presionando superficies de contacto juntas.
• Contaminantes en el límite de materiales incluyendo lubricantes y adhesivos.
• El movimiento relativo de las superficies del tracto - un objeto deslizante (uno en fricción cinética) tiene menos tracción que un objeto no deslizante (uno en fricción estática).
• Dirección de tracción relativa a algún sistema de coordenadas - por ejemplo, la tracción disponible de un neumático a menudo difiere entre la esquina, la aceleración y el frenado.
• Para superficies de baja fricción, como el off-road o el hielo, la tracción puede aumentarse utilizando dispositivos de tracción que penetran parcialmente la superficie; estos dispositivos utilizan la fuerza de la superficie subyacente en lugar de depender exclusivamente de fricción seca (por ejemplo, agresivas cadenas de tierra o nieve)....

Coeficiente de tracción en diseño de ingeniería

En el diseño de vehículos de ruedas o de orugas, una alta tracción entre las ruedas y el suelo es más deseable que una baja tracción, ya que permite una mayor aceleración (incluidos los giros y el frenado) sin que las ruedas patinen. Una excepción notable es la técnica de derrape en los deportes de motor, en la que la tracción de las ruedas traseras se pierde intencionalmente durante las curvas a alta velocidad.

Otros diseños aumentan drásticamente la superficie para proporcionar más tracción que la que pueden ofrecer las ruedas, por ejemplo, en vehículos de vía continua y semioruga. Un tanque o vehículo de orugas similar utiliza orugas para reducir la presión en las áreas de contacto. Un M1A2 de 70 toneladas se hundiría hasta el punto de centrarse alto si usara neumáticos redondos. Las orugas distribuyeron las 70 toneladas sobre un área de contacto mucho mayor que la que tendrían los neumáticos y permitieron que el tanque viajara sobre terrenos mucho más blandos.

En algunas aplicaciones, existe un complicado conjunto de compensaciones a la hora de elegir los materiales. Por ejemplo, los cauchos blandos a menudo proporcionan una mejor tracción, pero también se desgastan más rápido y tienen mayores pérdidas cuando se flexionan, lo que reduce la eficiencia. Las elecciones en la selección de materiales pueden tener un efecto dramático. Por ejemplo: los neumáticos utilizados en los coches de carreras pueden tener una vida útil de 200 km, mientras que los utilizados en camiones pesados pueden tener una vida útil cercana a los 100.000 km. Los neumáticos de camión tienen menos tracción y también goma más gruesa.

La tracción también varía según los contaminantes. Una capa de agua en la zona de contacto puede provocar una pérdida sustancial de tracción. Esta es una de las razones de las ranuras y laminillas de los neumáticos de automóviles.

Se ha descubierto que la tracción de camiones, tractores agrícolas, vehículos militares con ruedas, etc. cuando se conducen sobre terrenos blandos y/o resbaladizos mejora significativamente mediante el uso de sistemas de control de presión de neumáticos (TPCS). Un TPCS permite reducir y posteriormente restablecer la presión de los neumáticos durante el funcionamiento continuo del vehículo. El aumento de la tracción mediante el uso de un TPCS también reduce el desgaste de los neumáticos y la vibración de la marcha.