M. RUIZ ALTISENT

CARGADORES FRONTALES DE LOS TRACTORES

Publicado en M A G Tomo V. Núm. 7. Julio 1971.

CARGADORES FRONTALES DE LOS TRACTORES El cargador frontal debe ser hoy día un apero más del tractor en toda explotación mecanizada. Un completo estudio técnico de este instrumento es lo que nos ofrece nuestro colaborador M . Ruiz.

Por M . Ruiz Altisent. Ingeniero

Agrónomo.

El cargador f r o n t a l adaptable al tractor es un elemento de carga económico, e n o r m e m e n t e m u l tivalente y sencillo para la empresa agrícola. Hoy pueden ya adaptarse a la mayoría de los tractores diferentes tipos de cargadores frontales, aunque no tienen todos la p o s i b i l i d a d de adaptación a todas las labores agrícolas (por e j e m p l o , para la carga de forraje v e r d e , heno y ensilaje).

1.1.

Los tractores actuales están ya provistos de una instalación hidráulica suficientemente potente; m u chas veces t a m b i é n con un m a n d o adicional para el acoplamiento del cargador f r o n t a l . Para su adecuado f u n c i o n a m i e n t o , la bomba debe funcionar i n d e p e n d i e n t e m e n t e de la marcha del tractor. 1.2.

1.

ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DEL CARGADOR FRONTAL

El cargador f r o n t a l se compone del brazo oscilante con el útil o instrumento intercambiable, dos cilindros hidráulicos con su pistón y las correspondientes conducciones hidráulicas, el man-

FIG.

1.—Partes

constitutivas

de

un

cargador

BOMBA DE ACEITE, DEPOSITO Y DISPOSITIVO DE M A N D O

BRAZO OSCILANTE

El brazo se compone generalmente de dos barras unidas, provistas en todos sus extremos He soportes, los e¡es de giro del e x i r e m o que se acopla al tractor y el útil correspondiente. Las barras pueden ser de t u b o curvado, de p e r f i l hueco sold a d o , de sección cuadrangular o circular o de! t i p o de armadura metálica utilizada en la construcción. Sobre el f u n c i o n a m i e n t o del cargador no t i e n e n , sin e m b a r g o , influencia estas diferencias constructivas. La longitud del brazo (distancia entre el punto de apoyo y el eje de g i r o del útil) varía entre 2 y 3 m. Los brazos demasiado cortos quedan m u y verticales para una determinada altura de elevación; esto significa complicaciones en la carga de un r e m o l q u e por uno de sus costados. Los brazos demasiado largos, sin e m b a r g o , pueden

frontal.

do, la protección f r o n t a l y el contrapeso trasero. El cargador se engancha al tractor por m e d i o de elementos de acoplamiento. Para el accionamiento del cargador se utiliza la propia instalación hidráulica del tractor, q u e se compone de bomba de aceite, depósito, mandos y válvulas.

Brazo de tubo curvado

Brazo de perfil hueco soldado de sección cuadrangular F1G.

Brazo de celosía

2.—Tipos de brazos.

3

determinar una descarga demasiado importante del eje trasero del tractor, por lo q u e se prefieren brazos medios de 2,5 m. de l o n g i t u d para alturas de unos 3 m. Para alturas mayores, tal como se utilizan para cargar productos ligeros, se e m plea una alargadera. 1.3.

CUCHARA

1.6.

Para la utilización polivalente del cargador existen diferentes tipos de cuchara (horquillas y palas) fácilmente intercambiables. El vaciado del inst r u m e n t o resulta por vuelco tras el accionamiento de un disparador. En el nuevo t i p o de h o r q u i lla deslizable con m o v i m i e n t o paralelo, en cambio, es e m p u j a d o el producto hidráulicamente. Este tipo de horquilla presenta varias ventajas: a) b) c)

Posibilidad de apilamiento. A u m e n t o de la longitud sobresaliente en la longitud de los dientes. Consecución de alturas de elevación tan altas como en el caso de utilizar alargadera.

Son inconvenientes, sin e m b a r g o , su mayor peso y su precio más elevado. 1.4.

con é m b o l o buzo, en los que el vastago es el mismo pistón. El diámetro del pistón dependerá de la fuerza de elevación deseada y de la posición del cilindro entre el brazo y el elemento de fijación al tractor, así como de la presión hidráulica disponible.

ELEMENTOS DE ACOPLAMIENTO

Los elementos de montaje unen el cargador al tractor. Según el tipo de tractor y de cargador, bastan unos pequeños caballetes, que se fijan directamente a la carrocería del tractor, o son necesarias unas viguetas mayores, con apoyos sobre los ejes del tractor. En cualquier caso ha de asegurarse q u e el tractor no sea dañado a causa de las grandes cargas q u e se producen durante el f u n c i o n a m i e n t o del cargador f r o n t a l .

Para q u e al acercarse al vehículo a cargar no se dañen la carrocería y los faros del tractor es necesaria la utilización de una protección f r o n t a l . Esta, sin e m b a r g o , lo mismo que las piezas de sujeción o los brazos, no d e b e entorpecer el aprovisionamiento de gasolina ni n i n g ú n otro trabajo de entretenimiento. Se tendrá en cuenta q u e la protección sea efectiva t a m b i é n cuando el tractor se a p r o x i m e oblicuamente. La parte superior de la protección debe estar curvada hacia el tractor para q u e no pueda engancharse en algún saliente por el m o v i m i e n t o vertical hacia abajo q u e se produce en el m o m e n t o de la descarga. 1.7.

2.1.

1.5.

CILINDRO

HIDRÁULICO

Para la elevación del brazo oscilante son utilizados dos cilindros hidráulicos de simple efecto 4

CONTRAPESO TRASERO

Durante el f u n c i o n a m i e n t o del cargador f r o n tal se produce una transferencia de peso del eje posterior al anterior. Esta descarga del eje posterior puede ser de hasta 800 Kg. en tractores medianos. Con ello se reducen las propiedades de adherencia y f r e n a d o del tractor. Se debería siemp r e , por tanto, acoplar un contrapeso d u r a n t e el trabajo con el cargador. Un contrapeso (de unos 350 Kg.) en el enganche en tres puntos es, d e b i d o a la l o n g i t u d del m i s m o , más efectivo q u e el mismo colocado sobre las ruedas posteriores, ya q u e aquél descarga a la vez las ruedas anteriores. Es sencilla la construcción de un contrapeso q u e se pueda colocar y descargar sin bajarse el tractorista.

2.

FIG. 3.—Diferentes formas de montaje del cargador f r o n t a l en el tractor. Los elementos de acoplamiento no deben i m p e d i r la subida del tractorista al asiento, ni la altura libre del tractor sobre el suelo.

PROTECCIÓN FRONTAL

ESPECIFICACIONES DEL CARGADOR FRONTAL FUERZA DE ELEVACIÓN. CARGA ÚTIL. FUERZA DE ARRANQUE

La "fuerza de e l e v a c i ó n " del cargador f r o n t a l se m i d e siempre verticalmente en el eje d e g i r o del ú t i l , sin estar éste acoplado. Durante la elevación esta fuerza varía constantemente, ya q u e se modifica el m o m e n t o producido por el cilindro alrededor del eje de giro mencionado. Según la elección de los puntos de acoplamiento del brazo y del cilindro, puede predecirse cómo va a ser esa variación. Un cargador bien realizado presenta solamente una pequeña d i s m i n u c i ó n d e la fuerza de elevación con la altura de la misma. Para e! trabajo de carga no p u e d e , sin embar-

Longitud libre 0,5 m

Longitud libre .0,9 m

Altura de carga 3,0 m

A l t u r a de carqa 2,5 m •

A u m e n t o de la altura y disminución de la l o n g i t u d l i b r e por, cambio del acople del c i l i n d r o

Brazo normal

iLongifud libre 1,6 m K

Altura de carga 3,5 m

Longitud libre 1,9 m

Altura de carga 3,0 m

A u m e n t o de la a l t u r a y la l o n g i t u d l i b r e por medio de h o r q u i l l a d e s l i z a b l e

A u m e n t o de la a l t u r a y de la l o n g i t u d libre por medio de a l a r g a d e r a s

FIG. 4.—Tipos

constructivos

g o , utilizarse toda la fuerza de elevación, ya que debe disminuirse en el peso del útil. A d e m á s , hay que restar otra cantidad cuando el centro de gravedad de la carga no coincida con el eje de g i r o del útil. Este es el caso de prácticamente todas las horquillas y palas, excepto para el gancho de carga. Cuanto más alejado esté el centro de gravedad del eje, mayor es la cantidad a restar. El resto se d e n o m i n a "fuerza útil de e l e v a c i ó n " . Bajo "carga ú t i l " se entiende aquella carga que puede ser elevada con un útil d e t e r m i n a d o hasta el punto de altura máxima del brazo, es decir, el valor m í n i m o de la "fuerza ú t i l " durante el proceso de elevación. En los tipos modernos este valor coincide con la altura m á x i m a . La "fuerza ú t i l " de elevación en la posición más baja del brazo se d e n o m i n a "fuerza de a r r a n q u e " . Ya q u e la carga de la horquilla es en la mayoría de los casos menor q u e la carga ú t i l , existen para el arranque fuerzas sobrantes. La fuerza de arranque es suficiente q u e esté poco por encima de la carga útil y nunca d e b e sobrepasar el d o ble de la misma. En los datos de los catálogos no siempre se utilizan correctamente los términos fuerza de elevación, carga útil y fuerza de arranque.

de

cargadores

2.2.

frontales.

LONGITUD UBRE

Se entiende por l o n g i t u d libre la distancia horizontal entre el p u n t o e x t r e m o anterior del tractor y el e|e de g i r o del ú t i l , es decir, el p u n t o del que cae la carga. En la posición superior de los brazos esta distancia d e b e ser de 80 cm. como m í n i m o para que pueda cargarse un vehículo desde un costado sin dañar su lateral. Con la utilización de h o r q u i l l a deslizable esta l o n g i t u d se alarga en la de los dientes. 2.3.

ALTURA DE ELEVACIÓN ALTURA DE CARGA

Se d e n o m i n a "altura de e l e v a c i ó n " la altura del eje de g i r o del útil sobre el suelo en el punto de elevación máxima del brazo. Según el t i p o de útil e m p l e a d o — e x c e p t o la horquilla d e s l i z a b l e — , la altura útil de carga es entre 30 y 70 cm. menor, d e b i d o al vuelco del ú t i l , y se d e n o m i n a " a l tura de carga". Los diferentes materiales se pueden elevar a distintas alturas d e carga: materiales pesados, hasta 2,4 m.; materiales ligeros, incluso hasta 3,5 m. 5

Ya que la altura de elevación de un cargador debe ser en general mayor q u e la altura de carga, ésta debe ser de unos 2,9 y 4 m., respectivamente La altura de carga de un cargador f r o n t a l puede aumentarse por diversos métodos: 2.3.1. Por la utilización d e una alargadera de 1 a 2 m. de l o n g i t u d . Esta se utiliza sobre todo para la carga de materiales ligeros. La carga útil d i s m i n u y e d e b i d o al brazo de palanca mayor y al peso adicional. 2.3.2. Por cambio del punto de acople del cilindro, hasta hoy sólo posible en algunos tipos. El peso d e ! cargador no varía, pero la l o n g i t u d libre se reduce en general i n d e b i d a m e n t e . También aquí d i s m i n u y e la fuerza de elevación por la variación en los brazos de palanca.

Como t é r m i n o m e d i o se ha c o m p r o b a d o prácticamente la conveniencia de una altura entre 1,25 y 1,4 m. 2.6.

T A M A Ñ O DEL CARGADOR

Diversos fabricantes d e distinguen tres tamaños:

cargadores

frontales

—

Tamaño 1: Carga ú t i l , 2 0 0 a 4 0 0 Kg., acoplable a un tractor de hasta 1.000 Kg. de peso (15 a 2 0 CV). — Tamaño 2: Carga ú t i l , 4 0 0 a 6 0 0 Kg. acop l a b a a un tractor de hasta 2.000 Kg. de peso (25 a 4 5 CV). — Tamaño 3: Carga ú t i l , 6 0 0 a 9 0 0 Kg., acoplable a un tractor de más de 2.000 Kg. (más de 4 0 CV).

2.3.3. Por m e d i o de una horquilla deslizable de m o v i m i e n t o paralelo y accionamiento hidráulico. Debido a q u e la h o r q u i l l a no vuelca para la descarga, se aumenta la altura de carga casi hasta la de elevación (además se aumenta la l o n g i t u d libre en la de los dientes). En combinación con el cambio de los cilindros mencionado puede prescindirse de la alargadera y sus inconvenientes

El brazo y los útiles están dimensionados seg ú n la carga útil y el peso del tractor. Con tractores pesados no d e b e n utilizarse brazos demasiado ligeros, pues estarían en p e l i g r o al introducirse en el producto a cargar. Igualmente, un tractor ligero p u e d e sobrecargarse inconvenientemente durante el f u n c i o n a m i e n t o con un brazo demasiad o pesac'o.

2.4.

2.7.

TIEMPO DE ELEVACIÓN. TIEMPO DE DESCENSO

El t i e m p o de elevación de un cargador f r o n t a l desde su punto más bajo al más alto d e p e n d e de la potencia d e la b o m b a d e aceite del tractor. Tiempos razonablemente buenos son de siete a diez segundos. Tiempos de bajada, a plena carga, de menos da cinco segundos representan un peligro para el tractor, p o r q u e pueden producirse fuertes sobrecarqas sobre el cargador y el tractor, d e b i d o al posible g o l p e de la carga sobre el ú t i l . Como protección contra una bajada demasiado rápida puede instalarse una válvula en el retroceso del aceite. 2.5.

Fundamentalmente se d i s t i n g u e n dos f o r m a s , las cuales no presentan diferencias en cuanto a su f u n c i ó n y precio, pero sí en cuanto a ía comodidad: 2.7.1. Las piezas de acoplamiento y los cilindros permanecen sobre el tractor. Sólo se monta y desmonta el brazo. Sin e m b a r g o , esto no es fácil de llevar a cabo por una sola persona. Se puede ayudar por m e d i o de apoyos fabricados por uno mismo ( f i g . 5).

ALTURA DE ACOPLAMIENTO

Tanto el acoplamiento alto del brazo como el baio tienen sus ventajas y sus inconvenientes. Un acoplamiento alto p e r m i t e una g r a n l o n g i t u d libre con el brazo en la posición más alta, lo que tiene ventajas en la carga, o la utilización de brazos más cortos. En cambio, al introducirse en el material a cargar y al e m p u j a r los cordones de heno tiende el tractor a encabritarse. Además aparecen en este caso fuerzas de f l e x i ó n grandes sobre el brazo. Con el acoplamiento bajo, el tractor tiende menos a encabritarse, así como es menor la f l e x i ó n en la introducción en el material. Pero en la posición más alta queda un m í n i m o de l o n g i t u d l i bre. Sin e m b a r g o , un acoplamiento bajo y adelantado proporciona una suficiente l o n g i t u d l i b r e , pero al mismo t i e m p o descarga considerablemente el eje trasero. 6

MONTAJE Y DESMONTAJE

FIG. 5

2.7.2. Las piezas de acoplamiento, sobre las q u e van sujetos los brazos y los cilindros, van montadas sobre un m e d i o bastidor. Este bastidor es el q u e se monta y desmonta del tractor con

FIG. 6

acoples rápidos. Sobre el tractor permanecen únicamente unas pequeñas plataformas de sujeción. En este caso el cargador va provisto por la casa de los correspondientes apoyos, q u e p e r m i t e n realizar la operación por una sola persona ( f i g . 6).

dirección, por lo que es especialmente i m p o r t a n te una dirección fácil. Para trabajos en lugares estrechos es necesario un radio de g i r o menor, a poder ser, de 6 m. 3.3.

3.

ESPECIFICACIONES DEL TRACTOR

Si se desea realizar una labor satisfactoria con el cargador f r o n t a l hay una serie de especificaciones que d e b e cumplir el tractor. 3.1.

CAMBIO DE VELOCIDADES

Para trabajar en el patio o almacén se d e b e poder contar con una marcha atrás de velocidad alrededor de 6 K m . / h . a la velocidad máxima del motor, mientras q u e en el campo será necesaria además una marcha atrás rápida de 12 K m . / h . El cambio de una marcha adelante a una marcha atrás de ia misma velocidad debería poder realizarse con un m o v i m i e n t o corto y rectilíneo. De otro m o d o se dificulta y hace más lento el cambio. Una palanca de cambio fácilmente alcanzable (lo mejor: en la dirección) facilita el funcionamiento del cargador.

PALANCAS DE M A N D O

Las palancas del f r e n o de m a n o , del e m b r a g u e y de la dirección d e b e n estar en una posición apropiada, de forma que sean alcanzadas sin m o v i mientos dislocados del cuerpo. 3.4.

NEUMÁTICOS

Son aconsejables neumáticos voluminosos tanto en las ruedas anteriores, para q u e realicen una tracción suficiente y no desciendan demasiado por la sobrecarga q u e a d q u i e r e n , como t a m b i é n en las ruedes traseras , para q u e haya un suficiente agarre al suelo, a pesar de la descarga q u e se produce en este eje. Para tractores con el tamaño 2 de cargador se recomiendan neumáticos de 6,00-16 en el eje delantero y de 1 1 , 2 / 1 0 - 2 8 en el trasero.

BIBLIOGRAFÍA 3.2.

DIRECCIÓN

A causa de la sobrecarga del eje anterior d u r a n te el f u n c i o n a m i e n t o del cargador se dificulta la

DOHNE, E.: 'Frontlader. Bauelemente u n d A n f o r d e r u n g e n " . Hoja del KTL n ú m e r o 25. F r a n k f u r t / M a i n . DENCKER, C. H.: Manual celona.

de técnica

agrícola.

Edic. O m e g a . Bar-

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