martes, 2 de septiembre de 2014
transmisicion de la vibracion y modelos de suspension
.- Resortes
Los resortes amortiguan
vibraciones e impactos desde la superficie de la pista para prevenir que ellos
sean transmitidos directamente a la carrocer铆a. Hay 3 tipo de resortes:
muelles, en forma de placas, resortes en espiral, en la forma de v茅rtice y
barras tipo de resortes de barra de torsi贸n.
Amortiguadores
Los
amortiguadores r谩pidamente suprimen los balanceos de la carrocer铆a cuando estos
empiezan a ocurrir. Com煤nmente, un amortiguador tiene un pist贸n interno, unos
peque帽os agujeros (orificios) que ofrecen resistencia al flujo de aceite a
trav茅s de este orificio cuando el pist贸n se mueve, adem谩s origina que el
amortiguador absorba los movimientos de balanceo de la carrocer铆a.
Puesto
que las suspensiones de los veh铆culos son los sistemas con mayor
responsabilidad en la atenuaci贸n de las vibraciones, producidas por el camino y
la forma de operaci贸n del veh铆culo, los an谩lisis de simulaci贸n se encaminan con
un enfoque especial a estos componentes. Los modelos de simulaci贸n permiten
determinar no s贸lo la respuesta preliminar de un tipo de suspensi贸n, sino la
combinaci贸n de varios tipos en un solo veh铆culo. Adem谩s, los resultados de
estos an谩lisis pueden sugerir los puntos m谩s adecuados para la instrumentaci贸n,
para el caso de requerirse medir vibraci贸n en un veh铆culo real, lo que a su
vez, arrojar铆a datos para la validaci贸n de los modelos.
Como
una secuencia en la investigaci贸n de la vibraci贸n en el transporte, los
resultados de la simulaci贸n pueden dar la pauta para definir las
caracter铆sticas de la vibraci贸n, aplicables en un sistema de vibraci贸n de
laboratorio. Estas caracter铆sticas permitir铆an particularizar el efecto sobre
componentes modulares de la carga, es decir, los efectos que las
irregularidades del camino producen en los pasajeros.
Por
ejemplo, en el caso de la industria de transporte de frutas y productos
perecederos, la magnitud del da帽o por magullamiento de una fruta se debe
principalmente al n煤mero de veces que una fuerza se aplica en la misma zona,
m谩s que a la magnitud 茅sta.
Por
esta raz贸n, se deduce que el tipo de suspensi贸n del veh铆culo de transporte
puede tener mucha influencia para el caso de frutas de consistencia suave,
mientras que en otras ser铆a menos importante la frecuencia del impacto, pero
resaltar铆a la magnitud de la fuerza.
En
el caso espec铆fico de M茅xico, se emplean veh铆culos de transporte pesado
equipados ya sea con suspensi贸n de aire, de muelles o h铆bridas. En el caso de
veh铆culos articulados, es com煤n encontrar que el tractor tenga suspensi贸n de
aire y los semi-remolques de muelles, o viceversa.
3.-
Modelos de Suspensiones en Veh铆culos
Para
ilustrar la modelaci贸n de los tipos de suspensiones y su aplicaci贸n en diversas
configuraciones vehiculares, se presenta someramente la simulaci贸n del
comportamiento de una suspensi贸n de aire y otra de muelles. Estas suspensiones
se modelan en un veh铆culo unitario tipo C3 (cami贸n de 3 ejes, eje direccional y
t谩ndem trasero) y en un veh铆culo articulado tipo T3-S2 (combinaci贸n de 5 ejes,
3 en el tractor y un t谩ndem en el semi-remolque). Como ejemplos de resultados
de la simulaci贸n, se puede obtener el desplazamiento y la aceleraci贸n del
compartimiento de carga.
Para
estos casos, se utiliz贸 un programa comercial de simulaci贸n de din谩mica del
cuerpo r铆gido con representaci贸n en un plano, denominado Working Model魛偉, [18]. La suspensi贸n de muelles
que se tom贸 como referencia es la llamada "walking beam" (Figura 17), mientras que la
suspensi贸n de aire corresponde al tipo de ejes de carga (Figura 18). Para todos
los casos, la suspensi贸n delantera aplicada a las configuraciones sobre el eje
direccional, es del tipo de muelles, como el representado en la Figura 19. Los
par谩metros de estas suspensiones se tomaron de valores t铆picos reportados en el
documento DOT HS 807 185 [19].
La suspensi贸n Hydrolastic y La suspensi贸n Hydragas.
La suspensi贸n
Hydrolastic.
Esta suspensi贸n
fue utilizada por primera vez en 1962 en el proyecto ADO16 de Alec Issigonis
que dar铆a lugar al Morris 1100 y todos sus derivados.
Alex Moulton
intent贸 con esta suspensi贸n y con bastante 茅xito un sistema con el
funcionamiento y comodidad de la suspensi贸n hidroneum谩tica del Citro毛n DS
“Tibur贸n” de forma m谩s barata para darle a un veh铆culo peque帽o y de poco peso
una aceptable calidad de marcha.
El sistema de
Moulton reemplaza a los amortiguadores y muelles de una suspensi贸n convencional
por 茅mbolos desplazadores neum谩ticos bastante compactos que se interconectan
entre las ruedas delanteras y traseras en cada lado del veh铆culo.
Cada desplazador tiene en su interior un muelle de
caucho y la amotiguaci贸n esta asegurada por el desplazamiento de un fluido
(aceite hidr谩ulico) que pasa a trav茅s de v谩lvulas de goma. El fluido desplazado
por las imperfecciones del terreno pasa a trav茅s del desplazador de cada pareja
de ruedas delantera-trasera, permiti茅ndose as铆 la interacci贸n din谩mica entre
las ruedas anteriores y posteriores
La suspensi贸n
Hydragas.
La suspensi贸n
Hydragas es una evoluci贸n de la Hydrolastic que fue introducida en 1971 en el
Austin Allegro y como el sistema anterior, trataba de aumentar la comodidad,
seguridad y efectividad de la amortiguaci贸n interconectando la suspensi贸n del
frente y de la trasera del veh铆culo. La Hydragas cumplir铆a la misma funci贸n y
dar铆a las mismas ventajas de la suspensi贸n hydropneumatic de Citro毛n pero a un
precio inferior y sin su complejidad.
En este caso, los
desplazadores ser铆an dos esferas presurizadas que contendr铆an nitr贸geno,
reemplazando a los muelles de una suspensi贸n convencional. Para presurizar el
gas en los desplazadores, hay que presurizar primero el fluido hidr谩ulico del
circuito y entonces conectar el desplazador al del otro eje. As铆, al contrario
que en el sistema de suspensi贸n de Citro毛n en que el fluido hidr谩ulico esta
continuamente presurizado por una bomba a motor y regulado por un control de
presi贸n central, en la suspensi贸n Hydragas, todo el proceso se produce a trav茅s
de procesos f铆sicos naturales.
VIBRACIONES EN EL VEHICULO
Vibraciones mec谩nicas en el veh铆culo
Las vibraciones
mec谩nicas en el veh铆culo se presentan principalmente en el momento en que entra
en funcionamiento el sistema de la suspensi贸n debido a las irregularidades que
pudiera presentar el terreno.
Si los elementos
del sistema de suspensi贸n se encuentran en buen estado los periodos de
oscilaci贸n del mismo corresponder谩n al de balanceo normal del cuerpo humano que
comprende valores entre 0.5 segundos y 1 segundo correspondientes a valores de
frecuencia de 2Hz y 1Hz respectivamente; por lo que ser谩n tolerados por el
pasajero sin perjuicio para la sensaci贸n de confort, por lo cual resulta de
vital importancia mantener lo m谩s invariable posible este rango.
La suspensi贸n es
uno de los elementos m谩s importantes dentro del concepto de veh铆culo en lo que
respecta a seguridad y confort de sus ocupantes. Sin embargo muchas veces
dejamos de lado el mantenimiento de la suspensi贸n, olvidando que al estar
constituida por elementos el谩sticos y sometida a cargas continuas es
susceptible al desgaste y la fatiga, lo que origina grandes problemas como es
el aumento en la frecuencia de oscilaci贸n que se traduce en incomodidad e
inseguridad para los ocupantes del veh铆culo. Siendo necesario se帽alar que hoy
en d铆a el 40% de los accidentes debido a fallas mec谩nicas est谩n asociados a
problemas de la suspensi贸n.
As铆 mismo el
aumento en la frecuencia de oscilaci贸n produce el desgaste de los componentes
mec谩nicos m贸viles.
|
|
Periodo de
Oscilaci贸n(s)/Frecuencia(Hz)
|
 |
 
Impresi贸n de
Confort
 |
  
Tolerancia
F铆sica
 |
|||
|
0.2 / 5
|
Mala
|
Intolerable
|
|||||
|
0.4 / 2.5
|
Mala
|
Intolerable
|
|||||
|
0.5 / 2
|
Confortable
|
Tolerable
|
|||||
|
0.9 / 1.1
|
Confortable
|
Tolerable
|
|||||
|
1.0 / 1
|
Confortable
|
Tolerable
|
|||||
|
1.26 / 0.8
|
Excesivamente
confortable
|
Tendencia al
mareo
|
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