sistemas de traslacion 2, suspencion

SISTEMAS DE TRASLACIÓN SUSPENSIÓN

ELEMENTOS AMORTIGUADORES

Un muelle deformado, cualquiera que sea su tipo, vuele a su posición de

equilibrio después de haber realizado una serie de oscilaciones de

amplitud decreciente, que se transmiten parcialmente a la carrocería del

vehículo, con la incomodidad que ello representa para los pasajeros.

Si el muelle es sometido a una nueva compresión cuando todavía no ha

vuelto a su posición de equilibrio, las series de oscilaciones pueden

superponerse y las amplitudes

resultantes legarían a tomar en algunos

casos valores peligrosos y propicios

para la rotura, a esta superposición se

llama resonancia y es de gran cuidado

sobre todo en carreteras bacheadas.


La misión que tienen los amortiguadores es la de controlar las oscilaciones

de los elementos elásticos y, de esta forma, contribuir a la estabilidad de

marcha del vehículo así como a su confort.

Los amortiguadores recogen las oscilaciones del muelle y las absorbe,

transformándolas

en rozamientos,

de esta manera

convierte la

energía mecánica

en energía

térmica, que se

disipa a la

atmósfera en

forma de calor.


Los amortiguadores hidráulicos,

controlan los movimientos de las

masas suspendidas y no

suspendidas; básicamente

constan de un pistón que trabaja

dentro de un cilindro en el que

hay aceite. Sobre el pistón

existen una serie de orificios y

unas válvulas pre comprimidas

que permiten el paso de aceite de

una parte a otra del pistón

cuando la presión supera un valor

dado. Los orificios representa el

paso permanente, y las válvulas

el paso de apertura por presión.


El paso permanente vienen a ser orificios fijos, que restringen el flujo del

caudal. En el caso de las válvulas de apertura por presión, para que estas

se abran es necesario ejercer sobre ellas una determinada presión y a

medida que esta aumenta la apertura va siendo mayor.

Cuando la velocidad entre ambos extremos del amortiguador es baja, las

válvulas de apertura por presión permanecen cerradas y el aceite pasa a

través de los orificios del paso permanente. Una vez que la presión del

aceite alcanza la de tarado de las válvulas de presión, estas empiezan a

abrirse y dejan pasar el aceite.

Cuanto más aumenta la presión, las válvulas se abren más hasta que su

apertura es completa y la ley de fuerza en el amortiguador queda

controlada nuevamente por el paso del aceite a través de los orificios de

paso permanente.


Lo normal es que las válvulas de extensión y compresión sean diferentes,

lo que posibilita que el esfuerzo en compresión sea menor para una misma

velocidad.

En los vehículos de carretera, interesa utilizar una característica de

amortiguamiento más blanda en compresión. Esto se hace para evitar la

transmisión a través del amortiguador de las grandes fuerzas compresivas

que se generaría en el mismo cuando la rueda se encuentra con un

obstáculo

Se pueden encontrar:

•••• Amortiguador bitubo

•••• Amortiguador bitubo a gas

•••• Amortiguador monotubo a gas

•••• Amortiguador ajustable


AMORTIGUADORES DE BITUBO

Son los más comunes en la actualidad. A su vez

los hay de dos tipos. No presurizados

(contienen aceite) y presurizados (contienen

aceite y gas).

Constan de dos cámaras: una llamada interior y

otra de reserva; hay válvulas en el pistón y en la

base del amortiguador, llamada válvula de pie,

siendo el funcionamiento de ambos tipos de

amortiguadores es similar.


Funcionamiento

Carrera de compresión: cuando el

vástago penetra, el aceite contenido en la

cámara interior fluye sin resistencia a través

de los orificios A, B, C, D y la válvula de no

retorno hacia el espacio generado al otro

lado del pistón. Simultáneamente, una

cierta cantidad de aceite se ve desplazada

por el volumen que el vástago va ocupando

en la cámara interior. Este aceite

forzosamente pasa por la válvula de pie

hacia la cámara de reserva (llena de aire a

presión atmosférica o nitrógeno entre 4 y 8


bar). La fuerza de amortiguamiento viene dada por la resistencia que

impone la válvula de pie al paso del aceite.

Carrera de extensión: al tirar del vástago hacia fuera el aceite que

queda por encima del pistón se comprime y pasa a través de las válvulas

que hay en él.

La resistencia que el aceite encuentra en dichas válvulas es la fuerza de

amortiguamiento de extensión. El aceite que había llegado a la cámara de

reserva (6) vuelve sin hallar resistencia por la válvula de pie a la cámara

interior para compensar el volumen liberado por el vástago.


Amortiguadores no presurizados:

Estos amortiguadores tiene el inconveniente de que se puede formar en

ellos bolsas de aire bajo las siguientes condiciones:

•••• El amortiguador se almacena o transporta horizontal antes de ser

instalado

•••• La columna de aceite de la cámara principal cae por gravedad cuando

el vehículo permanece quieto durante mucho tiempo.

•••• El aceite se contrae como consecuencia de su enfriamiento al final de

un viaje y se succiona aire hacia la cámara principal.


Amortiguadores presurizados:

Es un tipo de configuración empleada hoy en día

en la mayoría de los vehículos cuando se busca

mejorar las prestaciones de los amortiguadores

bitubo convencionales.

La solución consiste en añadir una cámara de gas

de baja presión, ya que la fuerza amortiguadora

en compresión la sigue proporcionando la válvula

de pie. De esta forma la fuerza de extensión

realizada por el amortiguador en su posición

nominal es baja.


Esto permite utilizar esta solución en suspensiones McPherson en las que

se requieren diámetros del amortiguador más elevados. Presenta algunas

ventajas con respecto a los no presurizados, tales como:

•••• Respuesta de la válvula más sensible para pequeñas amplitudes.

•••• Mejor confort en marcha

•••• Mejores propiedades de amortiguación en condiciones extremas

•••• Reducción de ruido hidráulico

•••• Siguen operativos aunque pierdan el gas

•••• Respecto a los amortiguadores mono tubos, lo de doble tubo

presurizados tienen la ventaja de tener una menor longitud y fricción

para las mismas condiciones de operación.


AMORTIGUADORES MONOTUBO

De aparición más tardía que los bitubo, su uso

está cada vez más extendido, sobre todo en

vehículos de altas prestaciones y en

competición.

Constan de dos cámaras principales, una

contiene el aceite y la otra, gas a presión, que

está separadas por un pistón flotante.; además

solamente hay válvulas en el pistón.


Funcionamiento:

Carrera de compresión: a diferencia del bitubo el

amortiguador mono tubo no tiene cámara de reserva.

El problema de ubicar el aceite que ocupa el espacio

tomado por el vástago al penetrar se soluciona con una

cámara de volumen variable. Mediante el pistón

flotante se consigue dividir la cámara interior en dos

zonas. Una la del aceite, y otra rellena de gas

presurizado a una presión que oscila entre 20 y 30

bares. Al empujar el vástago hacia dentro, la presión

que ejerce el aceite sobre dicho pistón flotante hace que

la zona de gas se comprima, aumentando la presión a

ambos lados (gas y aceite). Asimismo el aceite se ve


obligado a pasar a través de las válvulas del

pistón. La fuerza de amortiguamiento viene

dada por la resistencia que oponen dichas

válvulas al paso del aceite.

Carrera de extensión: Al tirar del vástago

hacia fuera el aceite que queda por encima del

pistón se comprime y pasa a través de la

válvulas que hay en él. La resistencia que el

aceite encuentra en dichas válvulas es la

fuerza de amortiguamiento de extensión. Por

la disminución del presión en la cámara, el

pistón flotante vuelve hacia arriba recobrando

su posición original para compensar el

volumen liberado por el vástago.


Los amortiguadores mono tubo presentan algunas ventajas con respecto a

los bitubo no presurizados:

•••• Buena refrigeración debido a que la cámara está en contacto directo

con el aire. Esto se traduce en una mayor eficacia, pues hay que tener

en cuenta que el amortiguador es un dispositivo que convierte la

energía cinética en energía calorífica.

•••• Mayor diámetro del pistón a igual diámetro de carcasa, lo permite

reducir las prestaciones de operación

•••• El nivel de aceite no baja al quedar el vehículo estacionado, lo que

evita funcionamientos deficientes al volver a arrancar


•••• Debido a la presurización, el aceite no forma espuma, evitando

problemas de cavitación y resultando un buen amortiguamiento incluso

con pequeñas vibraciones de alta frecuencia

•••• Gracias al pistón separador, no queda restringida la posición de

montaje, pudiéndose colocar incluso tumbados

Como desventajas se podrían citar las siguientes:

•••• Mayores costos derivados de requerimientos superiores de precisión,

tolerancias de fabricación y estanqueidad del gas

•••• En lo referente a las válvulas es más complejo


•••• Su mayor necesidad de espacio puede aumentar su longitud por

encima de 100mm en aplicaciones en automóviles

•••• Otra desventaja es la fuerza de extensión que realizan en su posición

nominal, debido a la presión interna del gas y a la diferencia de áreas

efectivas a ambos lados del pistón. Esta fuerza puede provocar

variaciones en la altura de suspensión que es necesario considerar en

su diseño.


AMORTIGUADORES AJUSTABLES

Algunos amortiguadores ajustables tienen un ajuste manual que permite

al dueño del vehículo o al técnico, ajustar los amortiguadores a las

condiciones del terreno. La perilla que ajusta el amortiguador varía la

abertura de un orificio en el

interior del amortiguador.

Esta perilla suele tener ocho

ajustes posibles.

El ajuste de la fábrica está en

la posición Nº3, que

proporciona un término medio

del control de la suspensión.


El ajuste en la posición Nº1

proporciona control reducido del

resorte y la suspensión más

suave, mientras que un ajuste en

la posición Nº8 da control

creciente del resorte y una

suspensión más dura. La perilla

del ajuste es generalmente

accesible sin levantar el vehículo.


Los amortiguadores auto regulables o sensitivos

Estos, están comenzando a

aparecer en usos de equipos

originales.

En algunos vehículos, un

amortiguador sensible a la posición

utiliza un pistón cónico que permite

un mayor flujo del fluido en

superficies lisas (izquierda), luego

detiene el flujo para endurecer la

amortiguación en los golpes.


Otro tipo de estos amortiguadores

contiene canales longitudinales en la

parte baja de la cámara de aceite,

estos canales están en paralelo con

los orificios del pistón; para

condiciones normales, los orificios del

pistón y los canales están calibrados

para proveer de una amortiguación y

control normal, pero si una rueda se

encuentra con un obstáculo, el choque

desplaza el pistón y se coloca en una

posición en la que el aceite tiene que

atravesar solamente por los orificios del

pistón, incrementando la resistencia del

amortiguador.


Aceite para amortiguadores El aceite utilizado en los amortiguadores debe cumplir con las siguientes

características:

•••• La fluidez debe ser la adecuada para pasar a través de los orificios

calibrados

•••• El movimiento de aceite a través de los orificios produce un aumento

de la temperatura, por la tanto, la viscosidad debe presentar poca

variación con los cambios de temperatura


Montaje y sujeción de los amortiguadores de la suspensión

En el montaje, el cilindro va fijado al chasis o a la carrocería y el pistón al

brazo oscilante, de esta forma, el

volumen de aire queda siempre en

la parte superior del cilindro. Esto

permite absorber los movimientos

lentos de la carrocería, a la vez

que al encontrarse en la parte

superior, no se emulsiona con el

aceite.

La sujeción a la carrocería o a los

brazos de suspensión se realiza

por cojinetes elásticos (silentblocs)

o con arandelas de caucho.


ELEMENTOS ANEXOS A LA SUSPENSIÓN

Los elementos anexos tienen como misión mejorar el comportamiento de

la suspensión, siendo los más utilizados los que se citan a continuación:

•••• Barras estabilizadoras

•••• Tirantes de reacción

•••• Barras transversales o barras Panhard

•••• Trapecios

•••• Rótulas


BARRA ESTABILIZADORA

La barra estabilizadora es un componente de la suspensión que permite

solidarizar el movimiento vertical de las ruedas opuestas, minimizando con

ello la inclinación lateral que sufre la carrocería de un vehículo cuando es

sometido a la fuerza centrípeta, típicamente en curvas, y que podría

ocasionar peligro de vuelco y molestia para los ocupantes.

La barra estabilizadora puede encontrarse tanto en la suspensión

delantera como en la posterior. Cuando el vehículo entra en una curva, la

carrocería tiende a inclinarse hacia fuera. Esto provoca que las ruedas que

van por la parte exterior de la curva sean sometidas a una mayor fuerza

dinámica, que se traduce en un mayor peso sobre la suspensión.

Inversamente, las ruedas internas se descargan. Por ello se puede

observar una compresión de la suspensión del lado externo y una


extensión por el lado interno. Este efecto puede llegar a hacer que alguna

de las ruedas internas pierda el contacto con el pavimento.

La barra estabilizadora, al ser un componente elástico, transfiere parte de

la fuerza de extensión de la suspensión asociada a la rueda interna, hacia

la rueda externa. Esto produce un efecto de endurecimiento de la

suspensión asociada a la rueda externa, con la consiguiente disminución

de la compresión que sufre y por ende una menor inclinación de la

carrocería del vehículo.

A igualdad de diseño, cuanto más gruesa es una estabilizadora mayor es

su resistencia a la torsión y, por tanto, mayor su efecto anti balanceo. Pero

como casi siempre, debe encontrarse un compromiso, pues a mayor

rigidez mayor interferencia en el funcionamiento entre los dos lados de la

suspensión.


Montaje de la barra estabilizadora

El montaje de la barra depende del tipo de suspensión, pudiendo

encontrarse los siguientes casos:

•••• En vehículos con suspensión independiente, va colocada

transversalmente, unida al chasis por dos cojinetes elásticos. Cada

extremo está fijado a un brazo de suspensión a través de un cojinete

elástico de caucho


•••• En otros casos se usa una disposición parecida a la anterior, con la

diferencia de que se intercala un brazo o bieleta de conexión entre los

extremos de la barra estabilizadora y los brazos de de suspensión, de tal

manera que un extremo del brazo de conexión está fijado al extremo de

la barra

estabilizadora

mediante una

rótula o

arandelas de

caucho, y el

otro extremo

se une al

brazo de

suspensión


•••• En vehículos de eje rígido, la barra va colocada trasversalmente, unida al

eje por un extremo y al chasis por el otro. Esta barra es totalmente recta

con sujeciones elásticas en cada extremo y se conoce también como

barra Panhard


Tirantes de reacción Los tirantes de reacción son barras

de acero situadas entre los ejes de

las ruedas y el chasis y su misión

consiste en limitar los movimientos

longitudinales en los elementos

elásticos cuando se producen

aceleraciones y retenciones.


Barras transversales

Este tipo de barras normalmente se

colocar en los puentes traseros con eje

rígido. Se trata de una barra de acero

situada transversalmente entre el eje y la

carrocería. Sirve para limitar las fuerzas

laterales y mejorar la adherencia.


Brazos de suspensión También son llamados trapecios o platos de suspensión. Los brazos de

suspensión tienen la finalidad de:

•••• Realizar la unión entre el bastidor y las ruedas. Por un extremo están

unidos al bastidor y por otro, a las ruedas.

•••• Sirven de elemento soporte para el muelle y el amortiguador.

•••• Mejorar el guiado del neumático.

Tipos de montajes de los brazos Según el montaje se puede encontrar:

•••• Brazos transversales

•••• Brazos longitudinales


Brazos transversales: se llaman también brazos oscilantes, realizan la

unión del bastidor con la mangueta y pueden estar construidos por uno o

varios brazos dependiendo el tipo de suspensión.

Esta disposición se puede emplear en la parte delantero o posterior del

vehículo, además con este montaje de brazos transversales se puede

emplear cualquier resorte acompañado de un amortiguador.

Esta disposición se utiliza en la

suspensión de paralelogramo

deformable, pudiendo adoptar la forma

de dos triángulos superpuestos o

varios brazos oscilantes, dando lugar

a una suspensión multibrazo y

también, como brazo inferior y único


en la suspensión McPherson. Para limitar los movimientos del brazo y

evitar golpes en la carrocería, se coloca un tope elástico de caucho.


Brazos longitudinales: varía la forma de montaje, pero el

funcionamiento es el mismo. Este montaje se usa solo en la parte

posterior de vehículo; y a esta disposición también se la denomina brazos

o ruedas tirados, pudiendo dar lugar a dos variaciones:

•••• Brazos tirados o arrastrados: en este tipo, apenas se producen

variaciones de vía,

caída o avance de la

rueda. Con esta

disposición existen

casos en los que los

brazos están unidos por

un extremo a un eje

tubular que, a su vez,

está anclado al chasis.


En algunos casos, a través del interior del eje pasa la barra

estabilizadora en une los dos brazos.

•••• Brazos tirados oblicuos o semiarrastrados:

en este tipo los brazos basculan sobre los

ejes oblicuos respecto al plano longitudinal

del vehículo.

Tienen la ventaja de que no precisan barra

estabilizadora, debido a la componente

longitudinal que tiene el propio brazo; en

este caso las variaciones de vía, caída o

avance de la rueda, dependen de la posición

e inclinación de los brazos.


Rótula de suspensión En elemento de unión entre

los elementos de la suspensió

y las manguetas de las

ruedas. Es una junta esférica

que permite el movimiento

vertical y de rotación de las

ruedas directrices de la

suspensión delantera. Está

compuesta básicamente por

casquillos de fricción y de

perno encerrados en una carcasa.


Rótula de suspensión: es una junta esférica que permite el movimiento

vertical y de rotación de las ruedas directrices de la suspensión delantera.

Está compuesta básicamente por casquillos de fricción y de perno

encerrados en una carcasa.

Brazo de suspensión o de control: elemento que acopla al resto de los

componentes de la suspensión a la carrocería o al chasis del vehículo

mediante una junta esférica (rótula o terminal).

Rótula de carga: rótula que soporta la fuerza ejercida por el resorte de

suspensión o cualquier otro elemento elástico utilizado para sostener el

peso de un vehículo. En una suspensión independiente, es el dispositivo

que esté montado en el brazo de suspensión que proporcione la reacción

al elemento elástico. La rótula elástica puede trabajar a tensión o

compresión según el diseño del sistema de suspensión del vehículo.


Rótula de fricción o seguidora: Rótula del sistema de suspensión que no

soporta cargas verticales, pero ayuda a resistir las cargas horizontales.

Siempre está montada en el brazo de suspensión que no reacciona contra

el elemento elástico que sostiene al vehículo. En la mayoría de los casos,

la rótula de fricción está pre cargada con un elemento plástico que la

capacita para amortiguar la vibración, cargas de choque y facilita la acción

giroscópica de la rueda

Cojinetes elásticos

Son los elementos de unión entre los elementos de la suspensión y el

chasis, también se los denomina silenblocks. Trabajan a torsión:

•••• Realizando una pequeña amortiguación

•••• Absorbiendo las leves vibraciones que producen las ruedas sobre la

carrocería


Los cojinetes elásticos pueden estar construidos de tres formas:

•••• Exclusivamente a base de caucho

•••• Con dos cojinetes metálicos o casquillos guía entre los que va colocado

el caucho

•••• Mediante silenblocks rellenos de aceite. En las cargas originadas por la

fuerzas laterales, el aceite debe pasar de un lado a otro

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