Proyecto Fin de Carrera
Ingeniería Industrial
Modelado y Recreación Virtual con Catia v5 del tractor clásico Lanz Bulldog
Autor: Nabil El Maimouni Romero
Tutor: Francisco A. Valderrama Gual
Departamento de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla
Sevilla, 2018
MODELADO Y RECREACIÓN VIRTUAL CON CATIA V 5 DE UN TRACTOR LANZ BULLDOG
NABIL EL MAIMOUNI ROMERO
Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial
Modelado y Recreación Virtual con Catia v5 del Tractor Clásico Lanz Bulldog
Autor: Nabil El Maimouni Romero
Tutor: Francisco A. Valderrama Gual Profesor titular
Departamento de Ingeniería Gráfica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2018
Proyecto Fin de Carrera: Modelado y Recreación Virtual con Catia v5 de un Tractor Lanz Bulldog
Autor: Nabil El Maimouni Romero Tutor: Francisco A. Valderrama Gual
El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:
Vocales :
Secretario:
Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2018
El Secretario del Tribunal
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN ...... 3
2. HERRAMIENTA CAD: CATIA V5R19 ...... 4
3. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL TRACTOR ...... 6
4. HISTORIA DEL TRACTOR EN ESPAÑA ...... 17
5. EL MOTOR Y EL CHASIS ...... 21
6. EL TRACTOR LANZ BULLDOG ...... 22
7. MODELADO EN CATIA ...... 26
7.1 BLOQUE DELANTERO ...... 28
7.1.1 RUEDA DELANTERA ...... 28
7.1.2 SUSPENSIÓN ...... 32
7.1.3 DIRECCIÓN ...... 35
7.1.4 EJE DELANTERO ...... 36
7.1.5 CUERPO DELANTERO ...... 37
7.1.6 FAROS DELANTEROS ...... 38
7.2 BLOQUE CENTRAL ...... 40
7.2.1 CUERPO CILINDRO ...... 41
7.2.2 CUERPO CIGÜEÑAL ...... 42
7.2.3 TUBO DE ESCAPE ...... 43
7.2.4 FILTRO DE AIRE ...... 46
7.2.5 VENTILADOR RADIADOR ...... 47
7.2.6 CARCASA RADIADOR ...... 48
7.2.7 DEPÓSITO DE AGUA ...... 49
7.2.8 CARCASA POLEAS ...... 49
7.2.9 DEPÓSITO RESERVA DE ACEITE ...... 51
7.2.10 POLEA ...... 51
7.3 BLOQUE TRASERO ...... 52
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7.3.1 CÁRTER CAJA DE VELOCIDADES ...... 53
7.3.2 GUARDABARROS ...... 54
7.3.3 PALIER ...... 55
7.3.4 TAMBOR DE FRENO ...... 56
7.3.5 ASIENTO ...... 58
7.3.6 RUEDA TRASERA...... 59
8. CONCLUSIONES ...... 61
9. BIBLIOGRAFÍA ...... 62
10. ÍNDICE DE FIGURAS ...... 64
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1. INTRODUCCIÓN
En este proyecto se ha llevado a cabo el modelado y recreación virtual de un tractor Lanz Bulldog D2206. Para ello, el complejo software utilizado ha sido Catia v5, hecho que ha contribuido a mi adquisición de nuevos conocimientos y al desarrollo evidente de nuevas habilidades en cuanto a diseño se refiere. Ambos resultados claramente favorecedores para el desarrollo de mi futura carrera profesional como ingeniero industrial. Por otro parte, el proyecto en sí me ha permitido indagar más sobre un tema que siempre ha llamado mi atención: el mundo de la mecanización agraria, así como conocer el funcionamiento de las diferentes piezas de un tractor y de qué manera tan compleja interaccionan entre sí.
Elegí este modelo de tractor porque tuve la suerte de encontrarlo y consideré que era una pieza clave de la historia de esta máquina en España y fuera del país. Pero pronto surgieron las primeras complicaciones: el tractor se encontraba en estado de abandono, por lo que acceder a sus piezas no era tarea fácil. La solución encontrada para ello fue iniciar un proceso de investigación en busca de cortes y piezas que se encontrasen en venta para obtener el máximo de información posible. Además, medir todas y cada una de las piezas se resultaba imprescindible, incluso si estas requerían el desmontaje de algunas de las partes. No era viable desmontarlo en su totalidad, pues no contaba con las herramientas adecuadas para ello, ni con el permiso del dueño de la máquina. Con la información recopilada frente al tractor, comenzaron los primeros trazos, bocetos que acabaron convirtiéndose en el trabajo que hoy se presenta.
Más adelante se explica el origen y la evolución del tractor, dedicando un apartado a la historia de esta máquina en nuestro país y a todo lo que ha aportado al proceso de la mecanización agraria. Del mismo modo, se presenta información de la marca Lanz Bulldog, aportando datos sobre su historia y algunas curiosidades.
Por otro lado, y siendo el objetivo principal de este trabajo, se detalla todo el proceso de modelado de Catia v5 que se ha realizado de todas las piezas y los mecanismos que componen este tractor Lanz Bulldog del 52.
Para finalizar, se exponen las conclusiones sacadas tras la finalización de este proyecto que, sin duda, ha sido un reto al que decidí enfrentarme con la fiel creencia de que podía sacarlo adelante. Frente a una máquina de este calibre he podido aprender muchísimas cosas que comparto en este trabajo y otras muchas que me han servido personalmente.
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2. HERRAMIENTA CAD: CATIA V 5R19
CATIA (del inglés Computer Aided Three dimensional Interactive Application ) es un programa informático de diseño, fabricación e ingeniería asistida por ordenador (CAD/CAM), desarrollado y comercializado por Dassault Systems , ingeniería filial del grupo Dassault (fabricante aeronáutico francés).
Nació como un programa de diseño CAD, aunque de forma paulatina ha ido extendiéndose hasta englobar en la actualidad todas las herramientas necesarias para la concepción, análisis, simulación, presentación, fabricación y producción de cualquier tipo de pieza o elemento.
Catia ofrece mucho más que ser sólo un software de diseño, es una herramienta de integración del proceso de desarrollo de un producto. Cuenta con más de ciento cincuenta módulos repartidos en las diversas aplicaciones, siendo una de las principales características del programa el contar con una arquitectura abierta que ofrece la posibilidad de desarrollo y personalización del propio programa. Posee módulos para el diseño de componentes, su ensamblaje 3D y la obtención de planos 2D a partir de dichos ensamblajes, módulos para analizar y simular el mecanizado de piezas, módulos para realizar análisis en elementos finitos, módulos para realizar diseño eléctrico y electrónico, para el diseño de tuberías e incluso módulos para el análisis ergonómico.
Cabe destacar también la extensa librería de materiales que incluye el programa, tales como madera, piedra, metales y materiales de construcción. Además, Catia permite al usuario la creación de nuevos materiales o la opción de personalizarlos, proporcionando características tanto mecánicas como visuales. También permite crear y trabajar con materiales compuestos.
El producto obtenido con Catia ofrece alta posibilidades en desarrollo paramétrico y una alta precisión.
En la actualidad, la última versión del software es la v6, si bien, convive con la más extensa y utilizada v5. Ambas coexisten y se desarrollan en paralelo siendo perfectamente compatibles.
Los módulos usados en este proyecto son:
° Sketcher:
En este módulo se crean los perfiles o bocetos de las diferentes partes que conforman una pieza en 2D. Estos bocetos se forman con elementos geométricos básicos como puntos, líneas, circunferencias y polígonos definidos con relaciones y parámetros. Estos bocetos son la base para crear operaciones de definición de superficies y sólidos en 3D.
° Part Design:
El módulo Part Design permite diseñar con precisión elementos mecánicos en 3D. Este módulo incluye el módulo de bocetos S ketcher y permite controlar todos los requisitos de diseño desde un nivel básico hasta un nivel muy avanzado. Combina el uso de parámetros y operaciones booleanas para crear piezas mediante múltiples y distintos métodos.
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Con una estructura de tipo árbol presenta gráficamente la organización jerárquica en el desarrollo de operaciones que generan una pieza. Esto permite un seguimiento claro del diseño y del impacto que cada operación tiene sobre el mismo.
En este módulo, las funciones se agrupan según la “familia de operaciones” que realizan. Así, podemos encontrar familias que requieren el uso de perfiles o bocetos creados previamente, familias que aplican acciones directamente sobre entidades, familias que establecen restricciones, etc. Como ejemplo, podemos citar algunas de las operaciones más usadas: extrusión, corte, vaciado, redondeo o simetría.
° Assembly Design:
Este es el módulo de ensamblaje de piezas para formar un conjunto. Mediante restricciones permite establecer la posición relativa entre piezas o conjuntos previamente montados, para formar un conjunto o subconjunto mayor. Permite generar perspectivas explosionadas de los conjuntos ensamblados y detectar colisiones y holguras entre elementos. También genera tablas de recuento de piezas y materiales.
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3. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DEL TRACTOR
Se podría decir que la evolución de la agricultura está estrechamente ligada a la evolución humana, ya que la primera surge por la necesidad de producir alimentos y sobrevivir.
Desde la antigüedad, las tediosas tareas agrícolas eran llevadas a cabo por el ser humano, quien utilizaba su fuerza para ello, dándose cuenta tiempo después de que la potencia que podía aportar no era la suficiente para abordar dichas labores. La idea de crear máquinas que les sustituyeran salió a la luz trayendo consigo el término que hoy conocemos como mecanización agraria y que se refiere a la utilización de máquinas para sacar adelante los trabajos que, en el campo y en otros tiempos, se habían realizado mediante la acción del hombre y la fuerza animal. Los principales objetivos se centraban en el aumento de la producción, la disminución de los costes y la mejora de las condiciones del trabajador agrícola.
A partir de este momento, fueron muchas las máquinas que el hombre comenzó a desarrollar durante siglos, aunque todas ellas requerían de su esfuerzo o del de los animales. Todavía faltaba algo esencial: eliminar la necesidad de estas fuerzas y seguir alcanzando la máxima potencia. Para ello, la solución encontrada fue la incorporación de motores que consumían combustibles y conseguían generar la energía suficiente.
Así, el ser humano logró alcanzar una posición superior en la que su labor se limitaba a controlar las máquinas que él mismo había creado con todos los beneficios que ello suponía.
No podría hablarse de mecanización agrícola sin mencionar a su gran protagonista: el tractor. Su nombre proviene de la palabra latina “trahere”, que significa “tirar”, y se utilizó por primera vez en Inglaterra para hacer alusión al concepto de motor de tracción. En 1890 aparece la palabra tractor en una patente inscrita en USA, para referirse a un motor de vapor.
El tractor es un vehículo automóvil que se utiliza en diferentes áreas como la agricultura, la construcción y el movimiento de tierra, entre otras. La palabra automóvil significa 'que se mueve por sí mismo' y se aplica para designar vehículos que se desplazan gracias a la fuerza suministrada por un motor.
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Figura 1: Tractor agrícola Fuente de la imagen: http://eltractoragricola.blogspot.com Los eficientes tractores de la actualidad son el producto de un proceso evolutivo que ha tenido lugar en los últimos 80 años, debido a la industrialización del mundo, fenómeno bien reciente debido a la sustitución del esfuerzo muscular por la potencia mecánica.
El uso del tractor ha posibilitado disminuir sustancialmente la mano de obra empleada en el trabajo agrícola, así como la mecanización de tareas de carga y de tracción que tradicionalmente se realizaban con el esfuerzo de animales como asnos, bueyes o mulas. Además, este cambio aportó al trabajo agrícola una formidable palanca multiplicadora de riqueza.
El Diccionario de la Real Lengua Española define tractor como:
Del ingl. tractor , y este del lat. tractus , part. pas. de trahere 'arrastrar', y -or ' cf. lat. mediev. tractor 'encargado de transportar el diezmo'.
adj. Relativo a la tracción. Vehículo tractor.
m. Máquina que produce tracción.
m. Vehículo automotor, con gran capacidad de tracción, que se emplea para arrastrar o tirar de aperos agrícolas, remolques, etc.
Por lo tanto, se pude definir al tractor como un vehículo que se mueve por autopropulsión y está especialmente diseñado para arrastrar o empujar cargas u otras maquinarias en todo tipo de terreno.
Los primeros modelos de tractores estaban impulsados por máquinas de vapor y comenzaron a utilizarse en 1863 como excavadoras (para la creación del Canal de Suez, en Egipto). La carrocería de estos
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NABIL EL MAIMOUNI ROMERO 7 primeros vehículos de arrastre era de madera y tenía grandes ruedas de metal con tacos o puntas, para agarrarse mejor al terreno. En la agricultura también se utilizaron tractores a vapor para remolcar arados, pero resultaba menos eficiente y más caro que los animales.
Fue en 1858 cuando J.W. Fawkes consiguió adaptar un motor de vapor a un arado. Sin embargo, estas máquinas agotaban gran parte de su potencia en el desplazamiento, lo que impedía que pudieran llegar a auto-propulsarse. Es esta la razón por la que aparece el motor de tracción por autopropulsión y, con él, tractores de tamaños descompensados y pesos realmente desorbitados. Con este tipo de tractores se requería un gran número de trabajadores, por lo que se decidió acabar con este problema creando tractores con motor a gasolina.
Figura 2: Tractor Fawkes Fuente de la imagen: https://www.farmcollector.com
En 1892 John Froelich (1849 - 1933), marca el inicio de la historia del tractor como lo conocemos hoy en día. Equipó, por primera vez en la historia, al chasis de un tractor agrícola de vapor, un motor de gasolina con un dispositivo de transmisión de su propio diseño. Este tractor con motor de combustión interna alcanzó el éxito ofreciendo novedosas ventajas como la reducción de plantilla y la eliminación de riesgos como los incendios. Su motor era de un cilindro y 20 hp (caballos de potencia) y contaba con sistema de dirección en las ruedas delanteras. Este empresario e inventor estadounidense fue el precursor de los tractores agrícolas producidos por John Deere.
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Figura 3: John Froelich Fuente de la imagen: https://www.lhf.org
John Froelich fue un interesado de la maquinaria agrícola. En 1890 compró a la Charter Gas Engine Company de John Carter, un motor de gasolina estacionario horizontal de 4.5 caballos de fuerza, que instaló en un pozo, lo cual le permitió familiarizarse con este tipo de motor.
Más tarde, debido a la dificultad de obtener carbón o madera para los motores de vapor de sus trilladoras, diseñó un tractor con un motor de gasolina Van Duzen que fue colocado en un chasis de la máquina de vapor donde se habían diseñado engranajes para conectar el motor a las ruedas y que pudiera impulsarse. El rendimiento obtenido con la máquina durante la cosecha no tuvo precedentes. La invención de John Froelich es un logro notable en un momento en que el uso de máquinas de vapor basadas en maquinaria agrícola era la regla.
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Figura 4: Tractor de John Froelich Fuente de la imagen: https://mississippiriver.natgeotourism.com
Figura 5: Tractor de John Froelich Fuente de la imagen: http://66228328.weebly.com/john-froelich.html
No obstante, el tractor de John Froelich no fue realmente el primer tractor de gasolina. John Charter ya había concebido un tractor en 1887 equipado con un motor de gasolina al chasis. Lo que sí es cierto es que el tractor de Froelich fue el primero en conseguir unir un motor robusto y funcional a un chasis capaz de avanzar y retroceder con su motor cilíndrico que desarrolló una potencia de 20 hp (14.8 KW) y un pistón cilíndrico único con diámetro interior y carrera de 356x356mm. Estas características convierten a este tractor en una máquina manejable, de confianza y adecuada para la práctica de las actividades agrícolas.
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En 1893, John Froelich presentó su tractor a empresarios de Waterloo, Iowa. Interesados, inmediatamente formaron la compañía The Waterloo Gasoline Traction Engine Company , de la cual J. Froelich era el presidente. Únicamente se fabricaron 4 tractores del modelo de Froelich, llamado Waterloon Boy Model y se vendieron 2. La compañía dejó de fabricar tractores para pasar a los motores estacionarios de gasolina.
Figura 6: Tractor Waterloo Boy Fuente de la imagen: https://johndeerejournal.com
En 1985, John Froelich dejó la compañía y esta pasó a llamarse Waterloo Gasoline Engine Company . A partir de 1911, volvió a interesarse por lo tractores e intentó mejorar sus propias máquinas. En 1913, desarrolló el modelo LA y fabricó 29 unidades.
En 1918, el industrial John Deere compró la compañía Waterloo por 2.350.000 dólares y la incorporó a su propia empresa para ofrecer tractores bajo su marca.
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Figura 7: Tractor John Deere Fuente de la imagen: https://www.timetoast.com
Contando con eficientes motores, el desarrollo del tractor no se hizo esperar. Fue así cómo comenzó a fabricarse en diversas partes del mundo y su uso se extendió a diferentes campos de trabajo, centrándose en la agricultura, la construcción y el trazado de vías y carreteras. El cambio en la estructura también ha sido un factor de avance. Las ruedas de metal fueron sustituidas por neumáticos con dibujos profundos, para conseguir un mejor agarre en el terreno. Sin embargo, lo más importante ha sido la adopción de las bandas de metal, conocidas como orugas, las cuales giran alrededor de engranajes de ruedas. Esto ayuda a repartir el peso del vehículo y lo hace más estable y eficiente para moverse en terrenos difíciles.
Todos estos cambios son parte de una historia reciente, ya que, fue apenas en la I Guerra Mundial cuando se construyeron los primeros tractores de oruga. El tanque de guerra es, también, una adaptación del tractor oruga, sólo que utilizado para portar armas.
Son numerosas las fechas claves de la evolución del tractor. En la tabla que mostramos a continuación se resumen los hitos por los que ha estado marcado el desarrollo del tractor:
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FECHA EVOLUCIÓN
1904 Holt inventó el tractor a cadenas. Ese primer tractor tenía cadenas motrices detrás y una rueda motriz delantera.
1913 Las cadenas del tractor se alargan hasta ocupar todo el lateral del tractor. Se introduce el sistema de dirección mediante embrague y freno para cambiar la velocidad de una cadena respecto de la otra.
1918 Con el fin de la I Guerra Mundial los vehículos bélicos se reconvierten en tractores, por lo que surgen gran número de fabricantes. La toma de fuerza en los tractores empieza a instalarse de serie.
1920 Gran diversidad de modelos que diferían en el número de ruedas motrices (una, dos, tres o cuatro) e incluso surgen en Francia los primeros tractores estrechos, y zancudos para trabajar en las viñas. En el otro lado del mundo, en Nebraska, se celebran las primeras pruebas de tractores. Estas pruebas dieron normas para la evaluación de tractores de todas partes del mundo, normalizando tamaño, velocidad de giro y número de estrías que debía tener.
1924 Se introduce el tractor tipo triciclo, de todo uso, para cultivos de hilera. Este tipo combinó la capacidad de tracción de los modelos de cuatro ruedas con la maniobridad para cultivos en hilera, que solo tenían los cultivadores automotores de baja potencia.
1927 La American Society of Agricultural Engenieers adopta normas para la disposición de la toma de fuerza (t.d.f.). Estas normas hicieron de la t.d.f. un dispositivo práctico y conveniente para usar parte de la energía del tractor para accionar una máquina remolcada por él. No obstante, todavía existía falta de uniformidad de las dimensiones, velocidad y la dirección del giro que impedían el uso intercambiable entre diferentes marcas y modelos de tractores.
1928 Primer elevador mecánico. Con este dispositivo se puede usar la energía del tractor para levantar un implemento.
1932 Primero neumáticos de presión baja para tractor. Las primeras versiones fueron adaptaciones de neumáticos de avión. Las mejoras y economías en combustible resultantes del uso de neumáticos de caucho en los tractores fueron factores importantes para aumentar la venta de tractores, a pesar de la crisis económica que acechaba en ese momento el mundo.
1933 Primer uso comercial del motor diésel en un tractor de ruedas, la mayor eficiencia de combustión y el bajo precio del combustible diésel hicieron
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populares este tipo de tractor.
1935 Primer tractor de uso comercial con motor de gasolina con alta razón e comprensión. Este diseño brindó un uso eficiente de gasolina de características antidetonantes. Por otro lado, Ferguson inventó el sistema elevador que permite regular a voluntad la altura de los brazos elevadores y adaptar la posición del apero a las condiciones de trabajo.
1939 Introducción del enganche a tres puntos de tracción más ajustada, destinado a acoplar implementos por medio del sistema hidráulico, variando automáticamente la profundidad de trabajo y manteniendo constante la carga de tracción. El enganche de tres puntos fue aceptado internacionalmente desde entonces, con diferentes categorías para intercambiar implementos y tractores de distintas marcas.
1948 Primer tractor estadounidense con t.d.f. impulsada directamente por el motor. Un embrague separado permitió accionar y detener la rotación de la t.d.f., independientemente del embrague de la transmisión principal. En los tractores anteriores, cada vez que se soltaba el embrague para detener el avance del tractor, también se detenía la t.d.f.
1952 Primera dirección asistida en tractores. Se introduce la dirección hidráulica en tractores agrícolas, a pesar del temor de los fabricantes ante la consideración por parte de los agricultores como un lujo. La dirección hidráulica fue recibida con entusiasmo, como una opción de costo adicional, pero que repercutía en aumentar el rendimiento de la máquina.
1958 Cambios de engranajes con alta y baja. Este dispositivo usado con la transmisión común, brindó una opción de marchas de razón alta o baja con cada uno de los engranajes. Todo ello hizo posible que los cambios pasaran sobre la marcha sin desconectar el embrague de transmisión.
1959 Introducción de cambios totalmente automáticos. Este hizo posible cambiar cualquier razón de engranajes sin desconectar el embrague de la transmisión.
1961 Introducción del sistema hidráulico de centro cerrado. Este diseño hizo posible usar una bomba hidráulica única para accionar odas las funciones hidráulicas del tractor.
1967 Introducción de a transmisión hidrostática. Una bomba accionada por el motor envía fluido (aceite) a un motor hidráulico que impulsa las ruedas del tractor. El fluido se puede controlar para lograr un ajuste continuo de la marcha de avance
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del tractor, aunque el motor continúa funcionando a velocidad constante.
1979 Obligatoriedad de cabinas de seguridad en los tractores.
Cabe destacar que entre 1915 y 1978 se registran diversos cambios en este ámbito. Al principio de este periodo se introdujo la toma de fuerza, un eje que se localizaba en la parte trasera del tractor y que tenía como objetivo principal el de otorgar potencia. Este avance tuvo éxito y no tardó en pasar a formar parte de los tractores que se fabricaron hasta 1929. El aumento de la potencia parecía imparable y el motor diésel ya había relegado a un segundo plano al motor gasolina, el cual solo se veía en pequeños tractores utilizados para áreas más reducidas como jardines.
La ergonomía también ocupó un papel importante en este periodo, en el cual los fabricantes comenzaron a preocuparse por la comodidad de los operadores, quienes serían más eficaces si se les facilitaban ciertas mejoras en la maquinaria que utilizaban.
En 1970 salen al mercado los primeros tractores con enfriadores internos, se incorporan cabinas y se produce una reducción de los ruidos para cumplir con los niveles establecidos.
La evolución continúa y, con ella, la aparición de nuevos inventos como las direcciones de poder y los sistemas de freno hidráulicos. Esto explica que existan diversos tipos de tractores que podrían clasificarse, según relata Armando Alvarado Chaves en su libro “Maquinaria y Mecanización Agrícola” , de la siguiente manera:
Por sus elementos de rodaje
• Tractor de oruga o cadenas
• Monoeje o cultivador
• De tracción en las cuatro ruedas (doble tracción)
• Con las llantas delanteras más pequeñas que las traseras
• Con las llantas del mismo tamaño y articulado
Por su espacio libre
• De gran espacio libre
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Por su uso
• De servicio
• Para huertos
• Para surcos
• Universal
• Para pastizales y jardines
• Para transporte de troncos
• Patinaje lateral
En la actualidad, los tractores pueden adquirirse con una gran variedad de características para lograr un funcionamiento más simple y eficiente. No obstante, para poder llegar a comprender esta evolución, detallaremos más adelante algunas de las partes de las que se compone un tractor y cuál es su funcionamiento.
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4. HISTORIA DEL TRACTOR EN ESPAÑA
Para comprender mejor la aparición del tractor en España debemos tener en cuenta que la fabricación de tractores no es igual en todos los países del mundo, ya que no todas las zonas comparten las mismas condiciones climáticas y topográficas, por lo que no se cultivan los mismos productos.
A principios del siglo XX se crea EMA (Estación de Mecánica Agrícola), bajo cuya responsabilidad se producían todos los ensayos de tractores y máquinas agrícolas que tenían lugar en el país. Se trata del único laboratorio oficial español para realizar dicha actividad.
El Museo de Historia de la Automoción de Salamanca describe que la mecanización agraria en nuestro país fue “verdaderamente tardía”. Y es que antes del año 1945 no existían estadísticas acerca de los tractores que estaban registrados en España. De hecho, solo se tenía constancia de la existencia de 59 unidades en este mismo año en el que se decidió crear el Registro de Tractores y otras máquinas, lo cual facilitó la obtención de información acerca de este sector.
Los 55 años comprendidos en el periodo de 1945 a 2000 han sido testigos de la constante evolución de este sector que, a pesar de no ser rápida, ha conseguido equipararse al resto de países de Europa. En 1949 la cifra de tractores en España había pasado a ser de 10.000, aunque todos eran importados y funcionaban con motor de gasolina. No fue hasta 1952 cuando comenzaron a importarse los primeros tractores que ya lucían un motor de gasóleo. Y solo pasaron 4 años hasta que comenzó el proceso de fabricación nacional en el que Lanz Ibérica fue pionera en la obtención de licencias.
La década de los 40 y la de los 50 sirvieron como escenario para el comienzo de numerosos ensayos de fabricación de tractores en territorio español. Así, aparece en primer lugar el famoso tractor marca “Centurion”, iniciativa de Autotractor de Zaragoza. En 1950, Tractores Españoles S.A, de Barcelona, también presentó su creación lanzando al mercado unos tractores de la marca Tesa.
Sólo dos años más tarde tuvo lugar un hecho que marcó el verdadero inicio de la fabricación de tractores en nuestro país. El Ministerio de Agricultura presentó un concurso por el cual la industria de la fabricación de tractores se declaraba oficialmente de “interés nacional”. Y en 1956 salió a la luz en Getafe (Madrid) el primer tractor Lanz cuya fabricación había tenido lugar en territorio nacional.
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Figura 8: Folleto tractores TESA Figura 9: Folleto tractores CENTURION Fuente de la imagen: https://www.cartelmotor.com/ Fuente de la imagen http://almadeherrero.blogspot.com
Hacia el año 1959, ENASA probó suerte con Pegaso, un tractor oruga cuyo lanzamiento no llegó a prosperar. Tiempo después volvió a lanzar al mercado otra máquina bajo una marca distinta, pero el proyecto tampoco logró triunfar.
Figura 10: Tractor Pegaso Fuente de la imagen: https://www.pieldetoro.net
En 1967, en Sevilla también deciden unirse a la fabricación de tractores nacionales. La Sociedad Anónima de Construcciones Agrícolas (SACA) que, tras el éxito, experimentó un fuerte declive debido a los altos costes de los componentes que obligaban a encarecer el precio final del tractor, lo
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NABIL EL MAIMOUNI ROMERO 18 que teniendo en cuenta la competencia existente, acabó en un fracaso.
Figura 11: Tractor SACA Fuente de la imagen: http://sevillaciudad.sevilla.abc.es
En 1960 se hace cada vez más notable la evolución de la mecanización agraria con la creciente desaparición de animales de tiro en el país. Y, años más tarde, este éxito se hace aún más evidente con la aparición de empresas dedicadas al alquiler de maquinaria. Tres años después, Lanz Ibérica, S.A, presenta los tractores John Deere bajo el nombre John Deere Ibérica S.A.
Sociedad Anónima de Maquinaria Agrícola Renault Samar se suma a esta industria en 1967 presentando la marca Sava-Nuffield fabricando más de mil tractores al año. Sin embargo, aproximadamente 10 años después se produce el cierre de la fábrica y sus instalaciones pasan a ser propiedad de Motor Ibérica, S.A. En esta época son muy pocos los fabricantes que logran superar los fracasos, la competencia y asumir los altos costes.
Años más tarde la situación se presentaba diferente. Los costes de fabricación eran más elevados y la evolución de este mercado se ralentizaba. Abrirse nuevos horizontes en el exterior era la solución más evidente.
Según los Registros Oficiales de Maquinaria Agrícola (ROMA), la evolución del número de tractores inscritos en el periodo 2004-2007 es la siguiente:
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Figura 12: Gráfico tractores inscritos en España Fuente de la imagen: http://www.mapama.gob.es
Acercándonos más a la actualidad, podemos decir que en el año 2007 fueron 32 los tractores nacionales inscritos, frente a los 12.425 importados, obteniendo así un total de 12.457 máquinas. La situación del sector español de maquinaria agraria es favorable, teniendo en cuenta que solo en 2015 llegó a facturar más de 3.400 millones de euros. A la cabeza en este ámbito se encuentra John Deere, consolidado ya como el mayor fabricante a nivel mundial de este tipo de maquinaria, con un nivel de facturación que sobrepasa los 28.000 millones.
Por su parte, New Holland se hace con el premio “Tractor de España 2018” en la feria internacional de Maquinaria Agrícola.
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5. EL MOTOR Y EL CHASIS
EL MOTOR
Si hay una parte del tractor que debe encabezar este apartado es, sin duda, el motor. Podríamos decir que se trata de la pieza clave de la evolución del tractor, ya que se encarga de proporcionar la energía necesaria para su funcionamiento, de la cual dependerá el tipo de trabajo que pueda llegar a realizar. A continuación, procederemos a explicar su funcionamiento y los elementos que lo conforman:
Lo primero que se debe tener en cuenta es que éste puede estar formado por uno o varios cilindros, aunque nos centraremos en un cilindro, que es el caso que corresponde al Lanz Bulldog D2206. En este cilindro es donde se genera, gracias al mecanismo de biela y manivela, la energía mecánica. La unión de gasolina y aire crea una explosión cuya fuerza da el resultado mencionado anteriormente.
Un pistón enlazado por una biela y unido al codo del cigüeñal (eje de giro) se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro de este cilindro.
El giro del cigüeñal se produce cuando el pistón ejerce su fuerza hacia abajo y, junto a la biela, da lugar a un movimiento rectilíneo.
Existen dos tipos de punto muerto:
– El punto muerto inferior: el pistón que anteriormente bajaba, en este caso debe subir si el cigüeñal sigue girando.
– El punto muerto superior: el pistón se encuentra en la parte más alta y su movimiento cambia de sentido.
El cilindro cuenta con una tapa en la que podemos encontrar dos conductos diferentes: uno destinado a la introducción de la mezcla y otro de escape, que posibilita poder expulsarla hacia el exterior cuando esta haya sido quemada.
Cabe destacar que existen motores de cuatro tiempos y motores de dos tiempos. Entre ambos tipos encontramos varias diferencias, aunque aquí nos limitaremos a informar de la más relevante. La forma en la que cada uno completa cada etapa del ciclo termodinámico es la más evidente. El motor de cuatro tiempos lo hace de forma separada, mientras que el de dos tiempos lo realiza en más procesos. Este último, de construcción más sencilla, realiza una única revolución del cigüeñal con dos movimientos lineales. En cambio, el de cuatro genera dos revoluciones del cigüeñal a través de cuatro movimientos del pistón.
EL CHASIS
Cuando hablamos de chasis nos referimos al soporte metálico interno sobre el que se erigen los elementos del tractor. Sostiene el peso y le otorga rigidez y forma a la máquina.
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6. EL TRACTOR LANZ BULLDOG
En 1859 Heinrich Lanz (1838-1905) comienza a trabajar en la empresa familiar en Mannheim (Alemania) llamada Heinrich Lanz AG que originalmente estaba dedicada a la importación y reparación de maquinaria agrícola, pero que en pocos años inició su propia línea de producción. Durante esa época, las máquinas fabricadas por Lanz ganaron numerosos premios en ferias europeas y se convirtió en la empresa de construcción de maquinaria agrícola más importante del continente europeo, dando empleo a miles de obreros.
Heinrich Lanz falleció el 1 de febrero de 1905, dejando como legado una empresa que contaba con cerca de 3000 empleados y que producía 900 máquinas de vapor y 1400 locomóviles por año.
Durante la I Guerra Mundial la exportación de maquinaria Lanz, iniciada en 1911, se interrumpió, dirigiendo la compañía sus esfuerzos a la producción de aviones para el ejército alemán. Después de la Gran Guerra, la compañía Lanz retomó la construcción de maquinaria agrícola y en 1921, tras el fallecimiento del Karl Lanz, el ingeniero Fritz Huber presentó en Leipzig el prototipo de un tractor diseñado por él mismo, que funcionaba con petróleo sin refinar, de tipo semi-diésel, con una compresión de 12 atmósferas y cuyo motor se encendía por tubo caliente o esfera caliente, motivo por el cual era denominado motor de bola caliente. Debido a la semejanza que el tractor tenía con los perros bulldog fue llamado Lanz Bulldog.
Figura 13: Tractor Lanz Bulldog Fuente de la imagen: https://www.pinterest.com
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La característica más destacable de los tractores Lanz Bulldog es su motor semidiésel de un solo cilindro. Mientras que en los motores diésel el combustible se autoinflama debido a la alta temperatura del aire comprimido, en los semidiésel la explosión se produce en una zona del motor que se mantiene incandescente. En los primeros modelos esta zona incandescente consistía en una cámara auxiliar que recibía el nombre de “bola caliente”, pero en los motores Lanz la superficie caliente se reduce a una zona cónica situada en el extremo del cilindro, llamada cabeza de encendido, por esta razón eran denominados “motores de cabeza caliente”.
En los modelos con bola caliente, para arrancar el tractor era necesario calentar esta bola previamente hasta la incandescencia. En ocasiones se llevaba a cabo con un soplete, pero era más común usar un método alternativo que consistía en utilizar inicialmente como combustible gasolina, la cual se inflamaría mediante una bujía. A los pocos minutos la cabeza de encendido ya estaba caliente, pudiéndose emplear entonces el combustible pesado (gasoil, fuel-oil, nafta, aceites pesados, etc.).
El movimiento horizontal del pistón se convierte en un movimiento rotatorio mediante la biela y el cigüeñal, y se trasmite a la rueda mediante la caja de cambios y la transmisión.
En los años previos a la II Guerra Mundial la empresa Lanz lanzó al mercado una gama de tractores Bulldog que llegó a liderar el mercado con más del 40 % del total de ventas de tractores alemanes. El siguiente modelo, llamado Bulldog HP, tenía tracción total y dirección articulada, lo que lo convertía en una máquina que técnicamente estaba muy adelantada a su época. No obstante, los modelos con motores de dos tiempos del tipo HL y HP resultaban muy costosos de producir, por lo que, a partir de 1929, fueron reemplazados por el tipo HR, más económico de producir y el modelo que se Figura 14: Lanz Bulldog convertiría en el más popular de la marca durante años.
El tractor Lanz Bulldog era barato, simple y fácil de mantener. Esto era principalmente debido a su motor de tubo caliente de dos tiempos y cilindro horizontal. Al principio el motor era de 6,3 litros y
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12 CV, pero con el tiempo se utilizaron motores de hasta 10,9 litros y 54 CV de potencia. Este tipo de motores eran fáciles de mantener y podían quemar una amplia variedad de aceites pesados, aceites vegetales e incluso parafinas y aceite de motor usado.
Figura 15: Motor de un cilindro
Sin embargo, la nueva contienda supuso un desastre para la compañía, ya que la planta de Mannheim fue bombardeada por los aliados en varias ocasiones. Entre 1946 y 1951 todavía se producían tractores Lanz con motores de bola caliente, pero este tipo de motor había quedado obsoleto y, además, consumía demasiado combustible. El tractor de transporte Lanz Bulldog se puso a la venta pero, a pesar de su diseño revolucionario, su joven motor aún tenía muchos defectos y su comercialización fue un fracaso.
En 1952, se comercializó el modelo Bulldog semi-Diesel. Estos tractores se equiparon con un modelo intermedio de motor, también llamado motor de presión de inyección promedio, que alcanzó un muy buen nivel de consumo. Sin embargo, el principal defecto que caracterizaba al motor monocilíndrico de dos tiempos eran las continuas vibraciones que generaba y que cada vez eran menos aceptadas por los usuarios. Ahora, había preferencia por los motores más silenciosos de diésel multicilindros que ofrecía la competencia .
En 1953, ya se habían vendido 150.000 tractores Bulldog. Un año después, se puso a la venta la primera cosechadora autopropulsada y desde 1955 Lanz equipó a todos los Bulldog con motores diésel de dos tiempos.
En 1956, la compañía Heinrich Lanz AG fue comprada por la sociedad Deere & Company. Al año siguiente nació el último Bulldog, un modelo de una potencia de 40 HP. A partir de 1958, se abandona el color azul y rojo tradicional de los tractores Lanz en favor del amarillo y el verde, característicos de John Deere.
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Los primeros tractores diésel modernos de varios cilindros se desarrollaron más tarde y en 1960 el nombre de la empresa, anteriormente llamado Heinrich Lanz AG , se cambió a John Deere Lanz AG. La producción del modelo Bulldog llegó a su fin y los tractores John Deere (Lanz) gradualmente reemplazaron toda la gama de Bulldog. Durante un corto tiempo, el nombre de Lanz apareció en los productos bajo el nombre "John Deere Lanz" antes de desaparecer por completo después de una historia comercial de más de 100 años.
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7. MODELADO EN CATIA
En este apartado se detalla el proceso para modelar un tractor Lanz Bulldog, objetivo principal de este proyecto.
Se ha optado por dividir el tractor en tres partes, ya que consta de muchas piezas y ello ha facilitado el trabajo a la hora de modelar. Esta división también se llevó a cabo porque estudiando la forma del tractor se vió que la parte baja se componía de cuatro cuerpos de fundición unidos por tornillos. En el primer cuerpo se encuentra el inyector de gasoil, en el segundo el cilindro en posición axial, en el tercero el cigüeñal con el embrague y el volante de inercia a los lados, y en el cuarto la caja de cambios. Los cuerpos dos y tres se han unido en uno para formar el bloque central. Así se han obtenido tres bloques: el delantero, el central y el trasero que se detallarán en los siguientes puntos.
El objetivo principal del proyecto es dibujar la mayor parte de las piezas para recrear virtualmente el tractor y que se parezca en la medida de lo posible al real.
Figura 16: Modelado tractor Lanz Bulldog D2206
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Figura 17: Modelado tractor Lanz Bulldog D2206
Figura 18: Tractor Lanz Bulldog D2206
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7.1 BLOQUE DELANTERO
Esta parte del tractor consta de varios grupos importantes como la dirección, la suspensión y las ruedas. El movimiento de este bloque se dará a través de una biela en forma de U que irá unida al bloque central y recibirá el empuje de las ruedas traseras.
En este punto se explicarán las partes más vistosas del bloque haciendo una pequeña mención a las secundarias.
Figura 19: Bloque delantero
7.1.1 RUEDA DELANTERA Las ruedas de los tractores son metálicas y desmontables, es decir, que se pueden separar del vehículo y cambiarlas con facilidad. El neumático se monta alrededor de la llanta y las demás piezas se unen por tornillos. En la figura se pueden ver las piezas que forman la rueda delantera.
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Figura 20: Rueda delantera explosionada
La cubierta está formada por una armadura de tejido de algodón recubierto por una capa de caucho vulcanizado duro, de bastante espesor en la banda de rodadura, que es la parte que se desgasta por su apoyo y roce sobre el suelo. La banda de rodadura de las cubiertas está formada de resaltos de diversos dibujos según el trabajo al que vayan asignados.
La cubierta y la banda de rodadura se han modelado dibujando el perfil y revolucionándolo.
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Figura 21: Vistas neumático
La llanta es una pieza metálica circular que sirve para apoyar el neumático y se une al disco por seis tornillos de métrica 14. Para modelar la llanta se ha dibujado el siguiente perfil y se ha hecho revolución.
Figura 22: Perfil llanta
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En la siguiente imagen se ve la llanta dibujada en Catia y una foto de una llanta real.
Figura 23: Modelado llanta Figura 24: Rueda real
A esta llanta se le une el disco y el buje a través de tornillos, y se consigue el giro gracias al empuje del eje delantero. Las dos piezas se han dibujado por revolución de un perfil y se han unido con cinco tornillos de métrica 14.
Figura 25: Modelado de buje y disco
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Para facilitar el giro de todo el grupo y que no haya desgaste se utilizan dos rodamientos donde apoyará el buje.
El resultado final se ve en la siguiente figura. Se utilizarán dos ruedas para la parte delantera del tractor.
Figura 26: Modelado de rueda delantera
7.1.2 SUSPENSIÓN La naturaleza del trabajo de los tractores de ruedas y su baja velocidad de marcha hacen innecesaria la suspensión elástica por resortes. Sin embargo, algunos tractores, la ofrecen en el eje delantero.
El Lanz Bulldog objeto de estudio apoya los extremos del eje delantero sobre las ruedas mediante unos émbolos que entran en un tubo con interposición de resorte helicoidal. La siguiente figura muestra la suspensión explosionada para ver todas las piezas que la forman.
En la imagen se ven las piezas que componen la suspensión. Un resorte, el émbolo y el cuerpo principal. Este cuerpo sirve para tapar la suspensión y, a la vez, hace la función de carcasa para el buje. Finalmente se ve la tapa de la suspensión que acumula el aceite del sistema.
El cuerpo de la suspensión se ha modelado en dos partes perpendiculares que se unen formando una única pieza.
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Figura 27: Suspensión explosionada
Figura 28: Vistas cuerpo suspensión
Por otro lado, el resorte va libre dentro del cuerpo principal y va atravesado y unido, a su vez, por un émbolo. El resorte se comprime cuando el cuerpo principal se eleva debido a un resalto en el firme. Es
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NABIL EL MAIMOUNI ROMERO 33 ahí cuando la rueda sube y entra en funcionamiento el resorte con el objetivo de amortiguar el movimiento. El resorte se ha modelado con superficies y con la función hélice.
Figura 29: Muelle suspensión
La tapa de la suspensión es la que empuja para arriba al resorte. Para modelar la tapa se ha dibujado el siguiente perfil y se ha revolucionado.
Figura 30: Perfil tapa suspensión Figura 31: Modelado de tapa suspensión
El émbolo que atraviesa todo el cuerpo de suspensión irá roscado en uno de sus extremos al eje delantero y se le coloca una tuerca para unirlo. El sistema de suspensión unido al eje delantero queda de la siguiente forma.
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Figura 32: Sistema de suspensión
7.1.3 DIRECCIÓN Para variar la dirección del movimiento del tractor se cambia la orientación de las ruedas delanteras. En este tractor el sistema que hace girar las ruedas está formado por unas barras que empujan la carcasa del buje. Para mover estas barras se utilizan unos engranajes que transmiten el giro del volante en un movimiento horizontal. En el extremo de la barra del volante se encuentra un engranaje cónico que transmite su giro a una corona a la que va unida una biela. Las barras de dirección van unidas a esta biela por una bola para permitirle más movimientos. Cuando el volante se gira en el sentido de las agujas del reloj, las barras se trasladarán hacia la izquierda y empujarán la parte trasera de la rueda, consiguiendo así el giro hacia la derecha.
Figura 33: Modelado dirección
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Figura 34: Vista dirección
Figura 35: Unión biela-barras dirección Figura 36: Biela con las bolas
7.1.4 EJE DELANTERO Esta pieza es de acero y se ha fabricado por moldeo. En los extremos se le ha añadido una pieza cilíndrica con un agujero en el centro para atravesar el émbolo de la suspensión. Esta pieza va soldada al eje. También se ha realizado un agujero en el centro del eje por donde se meterá un enganche que se une al bloque delantero.
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Figura 37: Modelado de eje delantero
El enganche delantero se ha formado a partir de un bloque cilíndrico macizo y se le ha quitado material para obtener la pieza final.
Figura 38: Modelado enganche
7.1.5 CUERPO DELANTERO El cuerpo delantero consta de tres partes colocadas una encima de otra. La parte inferior es de fundición y las otras dos son chapas de aluminio.
El cuerpo inferior se hace con dos secciones unidas con la función Multi-sections y se vacía el interior. El espesor de esta pieza es de 8mm. En su interior se encuentra el inyector de gasoil que dispara el combustible hacia el cilindro del motor.
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Figura 39: Modelado chasis delantero
Los cuerpos intermedio y superior son de chapa y sirven para cubrir diferentes elementos, como por ejemplo: la batería, el depósito de aceite y la bobina del encendido para el arranque por gasolina.
La chapa intermedia se ha ejecutado con un Pad y se ha vaciado el interior. En uno de los laterales de la chapa se han realizado unas aberturas para ventilar el interior. La chapa superior se ha dibujado como la intermedia, a través de un Pad y vaciando el interior.
Figura 40: Modelado carcasa intermedia y superior bloque delantero
7.1.6 FAROS DELANTEROS El alumbrado en los tractores es imprescindible en cuanto a rendimiento de las horas de trabajo durante un día, ya que un tractor con iluminación permite jornadas de trabajo de más de 20 horas incluyendo las nocturnas.
En este modelado, los faros delanteros van sujetos en una barra que se une con tres tornillos a la chapa intermedia del bloque delantero, iluminando así el camino al tractor.
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Figura 41: Modelado del faro
Figura 42: Ensamblaje faro y soporte
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7.2 BLOQUE CENTRAL
Esta parte consta de dos cuerpos inferiores de fundición que se unen por tornillos en los que se encuentran respectivamente el cilindro y el cigüeñal del motor. El motor del Lanz Bulldog D2206 tiene un motor de un cilindro horizontal y de dos tiempos. El cilindro se mueve longitudinalmente al tractor y, ese movimiento, se convierte en rotatorio mediante la biela y el cigüeñal, y se transmite a las ruedas a través de la caja de cambios y el diferencial.
A los lados del cigüeñal se encuentran el embrague y el volante de inercia con funciones distintas. El primero está intercalado entre el motor y la caja de velocidades, a quienes separa o acopla según se pise o no el pedal. El segundo sirve para arrancar manualmente el tractor. Gracias al giro del volante de inercia y colocando poleas se consigue el giro del ventilador del radiador mediante una correa.
En este bloque también se encuentran el escape y, los depósitos de agua y de combustible.
Figura 43: Bloque central
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Figura 44: Bloque central
7.2.1 CUERPO CILINDRO Esta pieza es de fundición y tiene en su interior un cilindro por donde se mueve el pistón del motor. En su interior se produce la compresión de la mezcla. En un lateral se realiza un agujero por donde salen los gases de escape.
Figura 45: Modelado cuerpo cilindro
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Figura 46: Cuerpo cilindro real
7.2.2 CUERPO CIGÜEÑAL El cigüeñal recibe el impulso de la explosión del cilindro y le hace girar con el volante de inercia. De este giro sacan su movimiento por medio de engranajes o cadenas, la distribución, el encendido y el engrase, y por correas la refrigeración y la dinamo.
En la parte inferior se ha realizado una tapa para introducir una bola que servirá para dar empuje al eje delantero.
Figura 47: Vistas modelado cuerpo cigüeñal
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7.2.3 TUBO DE ESCAPE Los gases quemados del cilindro salen a través del silenciador del escape. Este silenciador reduce el ruido, quitando velocidad y fuerza a los gases de escape de una manera gradual desde el principio de la tubería hasta el punto de expulsión a la atmósfera. Los gases suelen expulsarse hacia arriba para asegurarse de que cualquier chispa que pueda salir esté lo más alejada posible del suelo, ya que puede haber materiales inflamables.
El cuerpo del escape se ha formado con la función Multi-sections a partir de dos circunferencias en los extremos y dos elipses en la parte central. En el extremo inferior se une una brida por soldadura.
Figura 48: Construcción escape
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Figura 49: Modelado tubo de escape
Unido al tubo de escape en su parte interior se coloca un depósito que recoge las cenizas que se puedan producir y el aceite que pase al colector. Este cuerpo tiene forma ciclónica.
En principio se ha dibujado un perfil para después revolucionarlo y se le ha añadido el cuerpo en forma de ciclón que va unido al cárter del cilindro.
Figura 50: Perfil depósito
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Figura 51: Colector
Figura 52: Modelado de depósito ciclónico
Estas dos piezas se unen con tornillos para formar el escape completo y el ensamblaje quedaría así.
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Figura 53: Ensamblaje escape
7.2.4 FILTRO DE AIRE El filtro de aire elimina el polvo en suspensión antes de mezclarse con el aceite de lubricación, ya que se puede formar una pasta de esmeril que desgasta las paredes del cilindro. Su función es someter al aire a cambios de dirección y a un movimiento de rotación que separa la parte gruesa del polvo por inercia y fuerza centrífuga.
Se ha modelado a partir de una revolución.
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Figura 54: Modelado de filtro de aire
7.2.5 VENTILADOR RADIADOR La temperatura que se alcanza en el momento de la explosión ronda los 2000 grados, superior al punto de fusión de los materiales de que están hechos los cilindros. Para disminuir esa temperatura se utiliza la refrigeración por agua, haciendo pasar este por una envoltura hueca que se denomina camisa de agua.
El ventilador tiene como objetivo activar la corriente de aire que pasa a través del radiador. Se mueve por una correa que recibe su giro desde una polea montada en el extremo del cigüeñal.
En cuanto al modelado, se ha usado el modo Generative Shape Design para dibujar las aspas del ventilador. Después se le ha dado espesor y se ha terminado la pieza con el resultado siguiente.
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Figura 55: Modelado del ventilador
7.2.6 CARCASA RADIADOR Es una chapa que cubre el radiador y se le realiza en un lateral una serie de aberturas para que el aire que aspire el ventilador pueda salir al exterior.
Figura 56: Modelado de la cubierta del radiador
En la parte superior se le hace un agujero por donde pasará el agua desde el depósito del que se hablará en el siguiente punto.
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7.2.7 DEPÓSITO DE AGUA En el depósito de agua se va acumulando el líquido caliente que llega de las camisas y, éste, pasa por el radiador para enfriarse y poder volver al motor. Para dibujarlo se ha partido de una pieza maciza y se le ha vaciado el interior por la parte superior para poder echar agua cuando el nivel lo requiera.
Figura 57: Modelado del depósito de agua
7.2.8 CARCASA POLEAS Para cubrir la correa, las poleas y el volante de inercia se utilizan dos carcasas simétricas de chapa. Ocupan dos cuerpos del tractor ya que cubren la polea del cigüeñal, la polea de la dinamo y la polea del ventilador.
A la hora de medir estas piezas hubo dificultades ya que se muestran distintas curvaturas y superficies a distinto nivel, a la vez que podía causar un problema el cuadrar la pieza en el ensamblaje. Se han modelado de tal forma que se parezcan lo máximo posible a las reales.
En principio se parte de la silueta y se hace un Pad.
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Figura 58: Perfil carcasa
Después se dibuja la parte circular que cubre el volante de inercia, se hace el hueco central y se vacía la pieza por uno de los lados.
Figura 59: Vistas carcasas poleas
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7.2.9 DEPÓSITO RESERVA DE ACEITE A parte del aceite para lubricar, se instala una botella de expansión con una reserva de aceite que se utiliza cuando se necesita y el depósito principal no es capaz de lubricar.
Figura 60: Modelado botella de expansión aceite
7.2.10 POLEA En lugar del cigüeñal, que no es objeto de estudio en este proyecto, se ha colocado una barra que atraviesa transversalmente el tractor y lleva a cada lado una polea (parte del embrague) y el volante de inercia respectivamente.
La polea se coloca a la derecha del tractor y lleva en su interior el embrague. Se utiliza para hacer girar otras máquinas agrícolas estacionarias como trilladoras, molinos, etc.
Figura 61: Polea
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7.3 BLOQUE TRASERO
En esta parte la pieza central de todo el bloque es el cárter de la caja de velocidades. A los lados se encuentran las ruedas, en la parte de arriba el asiento y las palancas de cambio, y el guardabarros va atornillado.
En la siguiente figura se puede ver el bloque trasero completo y se irán explicando una a una cada pieza que lo compone.
Figura 62: Modelado bloque trasero
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Figura 63: Modelado bloque trasero
7.3.1 CÁRTER CAJA DE VELOCIDADES La caja de cambios consta de engranajes que transmiten el giro del cigüeñal a las ruedas. Los tractores tienen que trabajar a distintas velocidades dependiendo del trabajo que estén desempeñando. Por lo tanto, gracias a los distintos tamaños de los engranajes se pueden conseguir velocidades distintas al mismo régimen de giro del motor.
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Figura 64: Modelado cárter caja de cambios
7.3.2 GUARDABARROS Se ha dibujado la chapa de un lado y, por simetría, se ha conseguido la otra parte. Con el perfil de la figura siguiente se ha hecho un Pad y se ha vaciado hasta conseguir la forma deseada.
Figura 65: Perfil guardabarros
El modelado final del guardabarros se muestra aquí:
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Figura 66: Modelado guardabarros
7.3.3 PALIER El cono, por donde se introduce el eje trasero, va unido en un extremo a la caja de cambios y en el otro al tambor del freno.
Figura 67: Modelado palier
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7.3.4 TAMBOR DE FRENO Para frenar el movimiento del tractor se utilizan zapatas articuladas en un eje fijo en un plato. Una leva situada entre los extremos de las zapatas las abre cuando se pisa el pedal y rozan con las paredes interiores del tambor que gira con la rueda.
El plato del freno es la parte estática y, en él, hay un eje fijo al que van articuladas las zapatas.
Figura 68: Plato freno
Figura 69: Zapatas
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El tambor es la parte que gira con la rueda sujeta a los espárragos.
Figura 70: Tambor
En las siguientes figuras se observa el freno de tambor explosionado para que se entienda mejor su funcionamiento y el modelado final.
Figura 71: Freno explosionado
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Figura 72: Modelado freno de tambor
7.3.5 ASIENTO El asiento tiene bastante complejidad a la hora de modelar ya q consta de una superficie curva que es difícil de medir. Se ha hecho un diseño con distintas superficies hasta conseguir un asiento que se parece bastante al real.
Figura 73: Asiento
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7.3.6 RUEDA TRASERA Los cubos de las ruedas traseras van fijos a los extremos de los palieres para girar con estos, que lo hacen dentro de su trompeta, mediante cojinetes con rodamientos de bolas o rodillos desde la caja del diferencial. Para las ruedas traseras, motrices, es de uso general en los neumáticos el dibujo en forma de V con gruesos nervios que se hincan en el terreno y proporcionan un buen agarre.
El neumático se ha hecho con un perfil revolucionado y el dibujo que se realiza en la superficie se ha plasmado en un plano a una distancia pequeña de la rueda y se ha hecho extrusión.
Figura 74: Perfil Figura 75: Neumático
La llanta se ha modelado de la misma forma que en la rueda delantera pero con medidas superiores.
Figura 76: Llanta trasera
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El modelo final de la rueda trasera lo vemos en la siguiente imagen.
Figura 77: Rueda trasera
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8. CONCLUSIONES
Se considera cumplido el objetivo principal del presente proyecto que es modelar gran parte del tractor Lanz Bulldog para recrearlo virtualmente.
Una de las tareas más difíciles que se ha presentado ha sido modelar partes del tractor que no se encontraban a la vista y, por lo tanto, se han tenido que desmontar algunas zonas de fácil acceso. Otro problema que hubo fue que el tractor que se buscó estaba abandonado en la nave de una casa familiar. Todas las piezas se han medido con los instrumentos básicos como el metro y el pie de rey.
Gracias a este trabajo se ha conocido la mayor parte de los sistemas mecánicos que componen un tractor antiguo, ya que se ha investigado con profundidad.
Al realizar este proyecto también se ha conseguido evolucionar en el programa de diseño Catia V5 R19. Se han utilizado principalmente los módulos Part design y Assembly design y, en menor medida el de superficies.
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9. BIBLIOGRAFÍA
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11. http://www.lecompa.fr/dossier-web/passion-lanz-100-ans-du-premier-tracteur-lanz/lanz- en-quelques-dates#
12. http://almadeherrero.blogspot.com.es/2009/01/lanz.html
13. https://www.youtube.com/watch?v=X6fR4L_b7bw
14. https://sites.google.com/site/maquinariaagricolaporraul/home/historia-del-tractor
15. http://www.tispain.com/2013/01/breve-repaso-la-historia-del-tractor.html
16. https://es.wikipedia.org/wiki/Lanz_Bulldog
17. https://johndeerejournal.com/2018/03/the-true-story-of-the-waterloo-boy-tractor/
18. https://www.modelrollercoasterhq.com/index.php/blog-news/156-history-of-the-john- deere-waterloo-tractor-works
19. http://www.mapama.gob.es/ministerio/pags/Biblioteca/Revistas/pdf_Agrotec%2FAgrotec_ 2008_3_84_88.pdf
20. https://tractorantiguo.com/area-de-socios/lanz/lanz-un-clasico-indestructible/
MODELADO Y RECREACIÓN VIRTUAL CON CATIA V 5 DE UN TRACTOR LANZ BULLDOG
NABIL EL MAIMOUNI ROMERO 62
21. http://www.muncyt.es/portal/site/MUNCYT/menuitem.5bea45bb8877d2f87d40f7100143 2ea0/?vgnextoid=dfb27ba86f802410VgnVCM1000001d04140aRCRD&vgnextchannel=80d 6248cf1c5a210VgnVCM1000001034e20aRCRD
22. https://portal.dnb.de/opac.htm?method=simpleSearch&query=116731583
23. http://www.lecompa.fr/dossier-web/passion-lanz-100-ans-du-premier-tracteur-lanz/lanz- en-quelques-dates#
24. https://previa.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/maquinaria/temas/evolucion_tractores .pdf
25. http://tractoresivan.blogspot.com/2012/01/historia-del-tractor.html
26. https://www.monografias.com/docs/Historia-del-tractor-agricola-P3J2CDJYMZ
27. http://www.eleconomista.es/empresas-finanzas/agro/noticias/7085947/10/15/Cien-anos- desde-la-llegada-del-tractor-a-Espana.html
28. http://www.navarra.es/NR/rdonlyres/5345A83F-38B3-4CAB-8C64- 8F17DBD4F826/0/03unidad3.pdf
29. http://www.abc.es/motor-reportajes/20150826/abci-historia-espaola-tractor- 201508240910.html
30. https://www.deere.es/es/nuestra-compa%C3%B1%C3%ADa/nuestra-historia/
31. http://www.mapama.gob.es/es/agricultura/temas/medios-de-produccion/maquinaria- agricola/
32. http://oa.upm.es/8936/1/INVE_MEM_2010_83503.pdf
33. Manual tractores Arias Paz, 1956.
34. Maquinaria y Mecanización Agrícola, Armando Alvarado Chaves, 2004
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10. ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Tractor agrícola
Figura 2: Tractor Fawkes
Figura 3: John Froelich
Figura 4: Tractor de John Froelich
Figura 5: Tractor de John Froelich
Figura 6: Tractor Waterloo Boy
Figura 7: Tractor John Deere
Figura 8: Folleto tractores TESA
Figura 9: Folleto tractores CENTURION
Figura 10: Tractor Pegaso
Figura 11: Tractor SACA
Figura 12: Gráfico tractores inscritos en España
Figura 13: Tractor Lanz Bulldog
Figura 14: Lanz Bulldog
Figura 15: Motor de un cilindro
Figura 16: Modelado tractor Lanz Bulldog D2206
Figura 17: Modelado tractor Lanz Bulldog D2206
Figura 18: Tractor Lanz Bulldog
Figura 19: Bloque delantero
Figura 20: Rueda delantera explosionada
Figura 21: Vistas neumático
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Figura 22: Perfil llanta
Figura 23: Modelado llanta
Figura 24: Rueda real
Figura 25: Modelado de buje y disco
Figura 26: Modelado de rueda delantera
Figura 27: Suspensión explosionada
Figura 28: Vistas cuerpo de suspensión
Figura 29: Muelle suspensión
Figura 30: Perfil tapa suspensión
Figura 31: Modelado de tapa suspensión
Figura 32: Sistema de suspensión
Figura 33: Modelado dirección
Figura 34: Vista dirección
Figura 35: Unión biela-barras dirección
Figura 36: Biela con bolas
Figura 37: Modelado del eje delantero
Figura 38: Modelado del enganche
Figura 39: Modelado chasis delantero
Figura 40: Modelado carcasa intermedia y superior bloque delantero
Figura 41: Modelado cuerpo cilindro
Figura 42: Cuerpo cilindro real
Figura 43: Vistas modelado cuerpo cigüeñal
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Figura 44: Construcción escape
Figura 45: Modelado tubo de escape
Figura 46: Perfil depósito
Figura 47: Colector
Figura 48: Modelado de depósito ciclónico
Figura 49: Ensamblaje escape
Figura 50: Modelado de filtro de aire
Figura 51: Modelado del ventilador
Figura 52: Modelado de la cubierta del radiador
Figura 53: Modelado del depósito de agua
Figura 54: Perfil carcasa
Figura 55: Vistas carcasas poleas
Figura 56: Modelado botella de expansión aceite
Figura 57: Polea
Figura 58: Modelado bloque trasero
Figura 59: Modelado cárter caja de cambios
Figura 60: Perfil guardabarros
Figura 61: Modelado guardabarros
Figura 62: Modelado palier
Figura 63: Modelado bloque trasero
Figura 64: Modelado cárter caja de cambios
Figura 65: Perfil guardabarros
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Figura 66: Modelado guardabarros
Figura 67: Modelado palier
Figura 68: Plato freno
Figura 69: Zapatas
Figura 70: Tambor
Figura 71: Freno explosionado
Figura 72: Modelado freno de tambor
Figura 73: Asiento
Figura 74: Perfil
Figura 75: Neumático
Figura 76: Llanta trasera
Figura 77: Rueda trasera
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AGRADECIMIENTOS
No podía finalizar este proyecto sin dedicar un pequeño espacio a todos aquellos que han contribuido a que hoy, precisamente, pueda poner el broche final a mi carrera.
En primer lugar, agradezco a mi tutor, Francisco A. Valderrama Gual, por su ayuda e implicación en este proyecto que ha hecho suyo. Los conocimientos que siempre ha estado dispuesto a transmitirme y su especial predisposición para afrontar conmigo los problemas que iban surgiendo. Ha sido el guía de este proyecto prestándole especial dedicación y facilitándome el trabajo.
También quiero dedicar un pequeño espacio a la Escuela de Ingenieros de la Universidad de Sevilla, donde me he formado y he podido aprender gran parte de lo que sé. Así como a los profesores que en su día supieron transmitirme algunos de los conocimientos con los que cuento actualmente.
A mis padres, por haber mantenido siempre vivo ese sueño que tengo desde pequeño de ser ingeniero. Por guiarme en el camino hasta aquí, creer en mí y apoyarme siempre. Y, sobre todo, por repetirme tantas veces que yo podía con esto, que no me rindiese y que mirase siempre hacia delante.
Y después de años de estudio, de noches sin dormir, de momentos en los que comienzas a pensar que nunca acabarás y de los tantos otros que tienes claro que debes hacerlo… me encuentro escribiendo las últimas líneas de este proyecto que me ha ayudado a entender mejor la esencia de la ingeniería y me ha servido para enfocar la carrera profesional que hoy comienza.
Hoy me alegro de que el momento haya llegado y, al mismo tiempo, me invaden muchísimos recuerdos que guardaré siempre en mi memoria.
¡Gracias de corazón a todas y cada una de las personas que me acompañaron en este viaje que siempre formará parte de mi vida!
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