Simulación de suspensiones de automóviles con Phun
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- Luis Álvarez Palma
- hace 8 años
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1 Simulación de suspensiones de automóviles con Phun Autor: Francisco Manuel Reina Sánchez, Ingeniero técnico industrial, profesor de Tecnologías. Resumen: En este artículo se muestra cómo se pueden simular con Phun distintos tipos de suspensiones que se usan en los vehículos de cuatro ruedas. Dado que los mecanismos se encuadran dentro de los contenidos de 3º de ESO, además conecta con los intereses del alumnado que con esta edad ya puede conducir un ciclomotor, y por tanto está interesado en saber como funcionan los vehículos. Palabras Clave: Phun, mecanismos,vehículos, suspensiones, TIC Justificación Dentro de los contenidos de Tecnologías están los mecanismos. Dado que están encuadrados en tercero de ESO, relacionarlos con los vehículos a motor es una manera de mantener el interés del alumnado, que a esa edad ya empieza conduciendo ciclomotores. Limitaciones del simulador Phun es un simulador en cuyo mundo sólo hay dos dimensiones, por tanto nos limitaremos a mostrar los vehículos de cuatro ruedas en su vista frontal, ya que es la que se ve trabajar a las suspensiones. Algunos tipos no se pueden ver de esta manera, los de rueda tirada, usadas en el eje trasero de Renault Megane convertible, de hacerse en una vista lateral. En todo caso se pueden simular de forma bastante sencilla los sistemas de suspensión más comunes en la industria del automóvil. Para aclarar los conceptos partimos de fotografías realizadas por autor de modelos reales. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 1
2 Suspensiones por eje rígido suspendido por ballestas Herederas de las suspensiones usadas en los carruajes tirados por caballos, aunan su capacidades elástica a una cierta amortiguación por rozamiento. En el comienzo de la industria del automóvil fue el sistema masivamente usado. Actualmente su uso se limita a vehículos pesados como remolques de obras y similares. Al ser bandas de metal, los desplazamientos laterales quedan muy limitados. 1. Ilustración: Ballestas del remolque de un trailer de aridos. 2. Ilustración: Ford T transformado en camioneta conservado en el Museo de las Ciencias de Granada tracción trasera, suspensión por ballestas semielípticas sobre eje rígido, motor de 20 HP a 1800 rpm, 67 km/h de velocidad máxima, motor de 4 cilindros en línea y 2895 cc. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 2
3 3. Ilustración: Vista del eje trasero, se aprecia el eje rígido, en el centro el diferencial y las ballestas sobre las que se apoya el chasis. 4. Ilustración: Vista inferior del vehículo se aprecían las fijaciones las ballestas y las barras estabilizadoras. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 3
4 5. Ilustración: Vista del frontal del Ford T. 6. Ilustración: Detalle del eje delantero, donde se aprecian las ballestas y el mecanismo de dirección. La manivela servía para arrancar el coche. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 4
5 7. Ilustración: En la simulación con Phun vemos que la suspensión por eje rígido hace que el centro de gravedad, y que phun, al tener como único elemento elástico los muelles, no permite dar la estabilidad que dan las ballestas. Suspensión por eje rígido y muelles con barra estabilizadora. Las limitaciones de las ballestas son su poco recorrido y lo duras que son con lo que propician rebotes. Por ello han sido sustituidas por muelles, a los que se les ha añadido un barra estabilizadora para disminuir los balanceos en la carrocería. Por otro lado se tiende a hacer trabajar el conjunto de amortiguador-muelle de forma coaxial para ahorrar espacio y ahorrar enganches. Para todo terreno la mejor solución es eje rígido con muelles- 8. Ilustración: Land Rover Defender preparado para todoterreno extremo. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 5
6 9. Ilustración: Detalle del eje delantero. Las piezas rojas son los muelles y la barra estabilizadora. Las pieza amarilla es un amortiguador de dirección, para evitar peligrosos contravolantes. En negro el eje rígido con el diferencial. 10. Ilustración: Detalle del alojamiento del conjunto muelle amortiguador. La barra de acero inoxidable que sale del amortiguador determina el recorrido de suspensión en compresión. El tope de goma ha desaparecido, luego ha sido alcanzado varias veces. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 6
7 11. Ilustración: Simulación con Phun de una suspensión de eje rígido con muelles y barra estabilizadora, sin carga. 12. Ilustración: Simulación con Phun de una suspensión de eje rígido con muelles y barra estabilizadora, con carga. Se observa que el balanceo es mínimo, frente a la suspensión sin barra estabilizadora. 13. Ilustración: Simulación de la misma suspensión superando un obstáculo, la rueda contraria pierde contacto con el suelo. En el barro se clavaría más el neumático. En terreno duro podría quedar la rueda al aire, lo que obligaría a bloquear diferenciales para que no se fuera por ahí la potencia. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 7
8 Suspensión Independiente por paralelogramos En la suspensión independiente cada rueda va unida al chasis de forma independiente, así lo que pasa a una rueda no afecta a la otra. La suspensión por paralelogramos permite además que la rueda permanezca con su eje paralelo al suelo, lo que hace que todo el neumático esté en contacto con el suelo, permitiendo el máximo agarre. Se usa en vehículos de competición y de gama alto, bajo el nombre de suspensiones multibrazo. 14. Ilustración: Suspensión delantera del Renault R24, los elementos elásticos están dentro del chasis. La barra diagonal se encarga de transmitir el trabajo de la suspensión a la rueda. Las barras del paralelogramo son triángulos para asegurar rigidez. 15. Ilustración: Simulación con Phun de la suspensión por paralelogramos, sin peso. Notese que el centro de gravedad está a la altura del eje, cosa crucial para conseguir un paso por curva veloz. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 8
9 16. Ilustración: Paralelogramos con peso. Se baja más el centro de gravedad y las ruedas siguen paralelas al suelo. No hay balanceo o inclinación del chasis. 17. Ilustración: Paralelogramos con obstáculo en una rueda. La otra rueda no sufre cambios. El chasis no sufre inclinación apreciable. Suspensión MchPerson en eje delantero. La suspensión Mchperson es la más común en el eje delantero de los turismos. Es barata y simple de fabricar. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 9
10 18. Ilustración: Suspensión MchPerson del eje delantero de un Renault Megane. 19. Ilustración: Simulación con Phun de uan suspensión Mchperson en vista frontal, sin carga. Francisco Manuel Reina Sánchez 10
11 20. Ilustración: Simulación de suspensión MchPerson con carga. Se advierte que las ruedas se inclinan, con lo que pierden contacto con el suelo. 21. Ilustración: Simulación de suspensión MchPerson superando un obstaculo, al ser cada suspensión independiente no se afecta a la otra rueda. Ligera inclinación del chasis. Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 11
12 Para saber más Km77 Amortiguadores y suspensión. Juan Alberdi Urbieta Manuales Tecnum Francisco Manuel Reina Sánchez fmreina@gmail.com 12
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