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Análisis del comportamiento
de elementos de la suspensión
(Resortes, barras de torsión,
elásticos)
SISTEMA DE SUSPENSIÓN
Se llama suspensión al conjunto de elementos elásticos
que se interponen entre los órganos suspendidos (bastidor,
carrocería, pasajeros y carga) y los órganos no
suspendidos (ruedas y ejes).
Tiene como objetivo absorber las desigualdades del terreno
sobre el que se desplaza el vehículo a la vez que mantiene
las ruedas en contacto con el pavimento, proporcionando
un adecuado nivel de confort y seguridad de marcha.
Además también es necesario que cumplan con otras
funciones complementarias:
1. Transmitir las fuerzas de aceleración y de frenada entre
los ejes y bastidor.
2. Resistir el par motor y de frenada
3. Resistir los efectos de las curvas
4. Conservar el ángulo de dirección en todo el recorrido
5. Conservar el paralelismo entre los ejes y la
perpendicularidad del bastidor
6. Proporcionar una estabilidad adecuada al eje de
balanceo
7. Aguantar la carga del vehículo
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
Cuando el vehículo circula por un terreno irregular, las
ruedas están sometidas a una serie de impactos que se
transmiten a la carrocería a través de los elementos de
unión.
Si el terreno es llano, las pequeñas irregularidades del
mismo son absorbidas por la elasticidad de los
neumáticos.
Cuando las irregularidades son grandes, los impactos
producidos serían acusados por los ocupantes del
vehículo, de no mediar la suspensión; la unión elástica
que ésta supone es capaz de absorber dichas
reacciones.
Cuando un automóvil pasa sobre un resalte o sobre un
hoyo, se produce un golpe sobre la rueda que se
transmite por medio de los ejes al chasis y que se
traduce en oscilaciones.
Una mala conducción o un reparto desequilibrado de
las cargas pueden también originar "oscilaciones".
Estos movimientos se generan en el centro de gravedad
del coche y se propagan en distintos sentidos. Los tres
tipos de oscilaciones existentes serian
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
TIPOS DE OSCILACIONES EXISTENTES
SERIAN:
• Empuje: se produce al pasar por terreno
ondulado
• Cabeceo: debido a las frenada bruscas
• Bamboleo: se genera al tomar curvas a alta
velocidad.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR LA SUSPENSIÓN
Deben ser muy elásticos, para permitir que las ruedas
se adapten continuamente al terreno sin separarse de
él.
• Un muelle blando tiene gran recorrido y pequeño
número de oscilaciones bajo la carga, mientras que.
• Un muelle duro tiene menor recorrido y mayor
número de oscilaciones. Este mismo efecto se
manifiesta al variar la carga que gravita sobre el
muelle.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
TIPOS DE MECANISMOS DE SUSPENSIÓN
SUSPENSIÓN RÍGIDA.-
Las primeras suspensiones estaban formadas por un "eje
rígido" en cuyos extremos se montaban las ruedas. Como
consecuencia de ello, todo el movimiento que afecta a una
rueda se transmite a la otra del mismo eje. En la figura inferior
podemos ver como al elevarse una rueda, se extiende su
inclinación al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado
directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo
el vehículo.
Este montaje es muy resistente y más económico de fabricar,
pero tiene la desventaja de ser poco cómodo para los pasajeros
y una menor seguridad.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE.-
El sistema de suspensión "independiente" tiene un
montaje elástico independiente que no está unido a
otras ruedas. A diferencia del sistema rígido, el
movimiento de una rueda no se transmite a la otra y la
carrocería resulta menos afectada.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
CLASES DE SUSPENSIÓN EXISTENTES:
• SUSPENSIÓN HIDRACTIVA
• SUSPENSIÓN ADAPTATIVA
• SUSPESIÓNES ACTIVA Y SEMIACTIVAS
• SUSPENSIÓN MAGNETORREOLÓGICOS
1.1- Generalidades
El sistema de suspensión de un vehículo es el conjunto de componentes
mecánicos que unen la parte suspendida del vehículo con la superficie
rodante, con el objetivo primordial de mantener siempre el contacto de la
rueda con el terreno, de manera que se consiga, por una parte, un mayor
control y seguridad del vehículo dado que toda suspensión va a contribuir
a mejorar la estabilidad del vehículo, mejorando la adherencia y la
respuesta de la dirección, y por otra, que también sirva para absorber las
irregularidades del terreno de manera que proporcione una mayor
comodidad a los ocupantes del vehículo.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
En todo vehículo se pueden distinguir dos grandes grupos en los
elementos que lo componen:
•La Masa Suspendida: que es la parte de la masa del vehículo que
es soportada por el sistema de suspensión. Estaría constituida por
el chasis, grupo motor, carrocería,etc., además de la carga y
ocupantes del vehículo.
•La Masa No Suspendida: que es la formada por el sistema de
suspensión y los elementos que conectan dicho sistema con el
terreno. Son las ruedas, frenos del vehículo (si están incluidos fuera
del chasis), elementos de transmisión, ejes,etc.
2- Componentes elásticos de la suspensión
2.1- Ballestas: Las ballestas son un tipo de resorte constituido por un
conjunto de hojas o láminas superpuestas fabricadas en acero especial
para muelles, unidas en el centro por un tornillo pasante con tuerca,
llamado "capuchino" y que se mantienen alineadas por una serie de
abrazaderas que evitan que se abran en abanico, y a la vez permiten el
deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman debida a la carga,
formando todo ello un conjunto elástico de gran resistencia a la rotura. En
la actualidad se suelen utilizar en los sistemas de suspensión de vehículos
pesados (camiones, furgonetas), remolques y en vehículos 4x4, entre otros.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
La hoja superior y más larga, llamada hoja maestra, va curvada en sus
extremos formando una especie de "ojos" para introducir en ellos unos
casquillos o "silentblocks", que sirven para alojar los pernos o bulones que
anclan la ballesta al soporte del bastidor del vehículo formando sendas
articulaciones.
Las hojas que conforman la ballesta se deforman debida a las
desigualdades del terreno y la carga del vehículo, de manera que las hojas
tienden a ponerse rectas al deformarse, por ejemplo, cuando la rueda pasa
por encima de cualquier irregularidad del terreno. Por este motivo, la forma
de realizar el anclaje de la ballesta al chasis deberá disponer de un sistema
que permita su alargamiento.
Este sistema consiste en realizar la unión de la ballesta
al bastidor del vehículo mediante el empleo de dos tipos de
apoyo distintos, uno fijo articulado mediante un perno pasador y
otro móvil, realizado por medio de una pieza intermedia llamada
gemela que se ancla al chasis por medio de un tornillo pasante.
Con esta disposición se permite aumentar o
disminuir la longitud de la ballesta favoreciendo
los movimientos de flexión de sus hojas.
Generalmente el apoyo móvil se coloca en la
parte trasera de la ballesta
Esta solución constructiva en el montaje de
la ballesta admite el alargamiento de las
hojas que conforman la ballesta y las
variaciones de curvatura, que se producen
por las oscilaciones a que está sometida
durante la marcha del vehículo.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
Recordar que en cada ojo de la ballesta se coloca
un casquillo elástico, llamado "silentblock",
formado por dos manguitos de acero unidos
entre sí por un casquillo de caucho, que se
interpone a presión entre ambos. De esta manera,
el "silentblock" actúa como articulación para
movimientos pequeños, reduciendo la generación
de ruidos y sin que se requiera engrase.
Las ballestas, debido a su tipología de construcción
formada por distintas hojas de acero superpuestas,
también presentan un cierto rozamiento que actúa como
amortiguamiento parásito que en realidad no se puede
controlar, ya que depende del coeficiente de rozamiento
entre láminas, y donde influye el estado de limpieza y
engrase de las hojas.
No obstante, es siempre preferible que la función de
amortiguamiento la realice en su totalidad los elementos
amortiguadores de la suspensión que son específico
para ello.
Con la continua aparición cada vez de nuevos
materiales con mejores prestaciones, la tendencia
actual en las ballestas es a tener menos hojas y que
sean menos curvas, llegando a fabricarse en la
actualidad modelos de ballestas de una sola hoja
fabricada de materiales compuestos, que pueden
reducir en gran medida el problema del peso de la
suspensión y el de la fricción entre hojas.
En otro orden de cosas, el montaje de la ballesta en la
suspensión se puede realizar bien en sentido longitudinal,
como se realiza en los vehículos industriales, como
camiones, furgones, furgonetas y en vehículos
todoterrenos, vehículos 4x4; o bien, en dirección
transversal. El montaje de la ballesta en dirección
transversal sólo se utiliza en vehículos ligeros o turismos.
En este último caso, el montaje transversal de la ballesta
se realiza uniendo los extremos de la ballesta al puente o
brazos de suspensión, con interposición de elementos
móviles o gemelas y la base de la ballesta a una traviesa
del bastidor del vehículo
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
La principal característica de las ballestas es su
elevada rigidez para soportar carga, cuyo valor
va a depender del espesor y ancho de las hojas,
así como del número de hojas utilizadas.
La rigidez de las ballestas es lineal en relación al
desplazamiento de la rueda, por lo que a cada
ballesta se le puede asignar una constante de
rigidez, que se calcula de diferente modo según
el tipo y configuración de la ballesta.
Calcular la carga máxima admisible que
puede soportar una ballesta.
Los esfuerzos que soportan las hojas de acero de
una ballesta son esfuerzos de flexión.
La carga que puede soportar la ballesta está en
función del número de hojas que conforman la
ballesta, del espesor y ancho de las hojas, de la
longitud de la ballesta y de la calidad del material
de fabricación de las hojas de acero de la ballesta.
Un método aproximado para calcular la carga a soportar por
una ballesta se puede realizar con la siguiente formulación:
Donde:
F es la semicarga que actúa sobre cada extremo de la
ballesta
N es el número de hojas que conforman la ballesta
b es el ancho de las hojas que conforman la ballesta
e es el espesor de las hojas que conforman la ballesta
L es la longitud de la semicuerda de la ballesta
σ es el la tensión admisible por esfuerzo de flexión de la hoja
de la ballesta bajo carga. Su valor, que depende de la
calidad del material del que esté fabricada la hoja, suele
oscilar entre 40-60 kg/mm2 para los aceros comúnmente
empleados en la fabricación de ballestas.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
En ocasiones, y con objeto de aumentar la capacidad de
carga del eje trasero en los vehículos de carga, se suele
realizar la instalación de una ballesta secundaria, también
llamado ballestín, que se añade a la ballesta principal de la
suspensión trasera del vehículo.
De esta manera, al añadir a la ballesta principal un
ballestín de refuerzo se consigue aumentar la capacidad
de carga del sistema de suspensión del vehículo.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt
En las suspensiones constituidas por ballesta y
ballestín, la ballesta principal trabaja
permanentemente, mientras que el ballestín de
refuerzo trabajará sólo cuando se haya producido
una cierta deflexión de la ballesta principal,
aumentando así la rigidez de la suspensión y
permitiendo soportar una mayor carga.
De esta manera la suspensión se adapta al peso,
evitando que sea muy dura con poca carga, o que
resulte excesivamente blanda cuando se
transporte mucha carga.
LA SUSPENSIÓN,  CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt

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LA SUSPENSIÓN, CÁLCULO DE BALLESTAS.ppt

  • 1. Análisis del comportamiento de elementos de la suspensión (Resortes, barras de torsión, elásticos)
  • 2. SISTEMA DE SUSPENSIÓN Se llama suspensión al conjunto de elementos elásticos que se interponen entre los órganos suspendidos (bastidor, carrocería, pasajeros y carga) y los órganos no suspendidos (ruedas y ejes). Tiene como objetivo absorber las desigualdades del terreno sobre el que se desplaza el vehículo a la vez que mantiene las ruedas en contacto con el pavimento, proporcionando un adecuado nivel de confort y seguridad de marcha.
  • 3. Además también es necesario que cumplan con otras funciones complementarias: 1. Transmitir las fuerzas de aceleración y de frenada entre los ejes y bastidor. 2. Resistir el par motor y de frenada 3. Resistir los efectos de las curvas 4. Conservar el ángulo de dirección en todo el recorrido 5. Conservar el paralelismo entre los ejes y la perpendicularidad del bastidor 6. Proporcionar una estabilidad adecuada al eje de balanceo 7. Aguantar la carga del vehículo
  • 5. Cuando el vehículo circula por un terreno irregular, las ruedas están sometidas a una serie de impactos que se transmiten a la carrocería a través de los elementos de unión. Si el terreno es llano, las pequeñas irregularidades del mismo son absorbidas por la elasticidad de los neumáticos. Cuando las irregularidades son grandes, los impactos producidos serían acusados por los ocupantes del vehículo, de no mediar la suspensión; la unión elástica que ésta supone es capaz de absorber dichas reacciones.
  • 6. Cuando un automóvil pasa sobre un resalte o sobre un hoyo, se produce un golpe sobre la rueda que se transmite por medio de los ejes al chasis y que se traduce en oscilaciones. Una mala conducción o un reparto desequilibrado de las cargas pueden también originar "oscilaciones". Estos movimientos se generan en el centro de gravedad del coche y se propagan en distintos sentidos. Los tres tipos de oscilaciones existentes serian
  • 8. TIPOS DE OSCILACIONES EXISTENTES SERIAN: • Empuje: se produce al pasar por terreno ondulado • Cabeceo: debido a las frenada bruscas • Bamboleo: se genera al tomar curvas a alta velocidad.
  • 10. CARACTERÍSTICAS QUE DEBE REUNIR LA SUSPENSIÓN Deben ser muy elásticos, para permitir que las ruedas se adapten continuamente al terreno sin separarse de él. • Un muelle blando tiene gran recorrido y pequeño número de oscilaciones bajo la carga, mientras que. • Un muelle duro tiene menor recorrido y mayor número de oscilaciones. Este mismo efecto se manifiesta al variar la carga que gravita sobre el muelle.
  • 12. TIPOS DE MECANISMOS DE SUSPENSIÓN SUSPENSIÓN RÍGIDA.- Las primeras suspensiones estaban formadas por un "eje rígido" en cuyos extremos se montaban las ruedas. Como consecuencia de ello, todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. En la figura inferior podemos ver como al elevarse una rueda, se extiende su inclinación al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo el vehículo. Este montaje es muy resistente y más económico de fabricar, pero tiene la desventaja de ser poco cómodo para los pasajeros y una menor seguridad.
  • 14. SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE.- El sistema de suspensión "independiente" tiene un montaje elástico independiente que no está unido a otras ruedas. A diferencia del sistema rígido, el movimiento de una rueda no se transmite a la otra y la carrocería resulta menos afectada.
  • 16. CLASES DE SUSPENSIÓN EXISTENTES: • SUSPENSIÓN HIDRACTIVA • SUSPENSIÓN ADAPTATIVA • SUSPESIÓNES ACTIVA Y SEMIACTIVAS • SUSPENSIÓN MAGNETORREOLÓGICOS
  • 17. 1.1- Generalidades El sistema de suspensión de un vehículo es el conjunto de componentes mecánicos que unen la parte suspendida del vehículo con la superficie rodante, con el objetivo primordial de mantener siempre el contacto de la rueda con el terreno, de manera que se consiga, por una parte, un mayor control y seguridad del vehículo dado que toda suspensión va a contribuir a mejorar la estabilidad del vehículo, mejorando la adherencia y la respuesta de la dirección, y por otra, que también sirva para absorber las irregularidades del terreno de manera que proporcione una mayor comodidad a los ocupantes del vehículo.
  • 19. En todo vehículo se pueden distinguir dos grandes grupos en los elementos que lo componen: •La Masa Suspendida: que es la parte de la masa del vehículo que es soportada por el sistema de suspensión. Estaría constituida por el chasis, grupo motor, carrocería,etc., además de la carga y ocupantes del vehículo. •La Masa No Suspendida: que es la formada por el sistema de suspensión y los elementos que conectan dicho sistema con el terreno. Son las ruedas, frenos del vehículo (si están incluidos fuera del chasis), elementos de transmisión, ejes,etc.
  • 20. 2- Componentes elásticos de la suspensión 2.1- Ballestas: Las ballestas son un tipo de resorte constituido por un conjunto de hojas o láminas superpuestas fabricadas en acero especial para muelles, unidas en el centro por un tornillo pasante con tuerca, llamado "capuchino" y que se mantienen alineadas por una serie de abrazaderas que evitan que se abran en abanico, y a la vez permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman debida a la carga, formando todo ello un conjunto elástico de gran resistencia a la rotura. En la actualidad se suelen utilizar en los sistemas de suspensión de vehículos pesados (camiones, furgonetas), remolques y en vehículos 4x4, entre otros.
  • 22. La hoja superior y más larga, llamada hoja maestra, va curvada en sus extremos formando una especie de "ojos" para introducir en ellos unos casquillos o "silentblocks", que sirven para alojar los pernos o bulones que anclan la ballesta al soporte del bastidor del vehículo formando sendas articulaciones. Las hojas que conforman la ballesta se deforman debida a las desigualdades del terreno y la carga del vehículo, de manera que las hojas tienden a ponerse rectas al deformarse, por ejemplo, cuando la rueda pasa por encima de cualquier irregularidad del terreno. Por este motivo, la forma de realizar el anclaje de la ballesta al chasis deberá disponer de un sistema que permita su alargamiento.
  • 23. Este sistema consiste en realizar la unión de la ballesta al bastidor del vehículo mediante el empleo de dos tipos de apoyo distintos, uno fijo articulado mediante un perno pasador y otro móvil, realizado por medio de una pieza intermedia llamada gemela que se ancla al chasis por medio de un tornillo pasante.
  • 24. Con esta disposición se permite aumentar o disminuir la longitud de la ballesta favoreciendo los movimientos de flexión de sus hojas. Generalmente el apoyo móvil se coloca en la parte trasera de la ballesta
  • 25. Esta solución constructiva en el montaje de la ballesta admite el alargamiento de las hojas que conforman la ballesta y las variaciones de curvatura, que se producen por las oscilaciones a que está sometida durante la marcha del vehículo.
  • 27. Recordar que en cada ojo de la ballesta se coloca un casquillo elástico, llamado "silentblock", formado por dos manguitos de acero unidos entre sí por un casquillo de caucho, que se interpone a presión entre ambos. De esta manera, el "silentblock" actúa como articulación para movimientos pequeños, reduciendo la generación de ruidos y sin que se requiera engrase.
  • 28. Las ballestas, debido a su tipología de construcción formada por distintas hojas de acero superpuestas, también presentan un cierto rozamiento que actúa como amortiguamiento parásito que en realidad no se puede controlar, ya que depende del coeficiente de rozamiento entre láminas, y donde influye el estado de limpieza y engrase de las hojas.
  • 29. No obstante, es siempre preferible que la función de amortiguamiento la realice en su totalidad los elementos amortiguadores de la suspensión que son específico para ello. Con la continua aparición cada vez de nuevos materiales con mejores prestaciones, la tendencia actual en las ballestas es a tener menos hojas y que sean menos curvas, llegando a fabricarse en la actualidad modelos de ballestas de una sola hoja fabricada de materiales compuestos, que pueden reducir en gran medida el problema del peso de la suspensión y el de la fricción entre hojas.
  • 30. En otro orden de cosas, el montaje de la ballesta en la suspensión se puede realizar bien en sentido longitudinal, como se realiza en los vehículos industriales, como camiones, furgones, furgonetas y en vehículos todoterrenos, vehículos 4x4; o bien, en dirección transversal. El montaje de la ballesta en dirección transversal sólo se utiliza en vehículos ligeros o turismos. En este último caso, el montaje transversal de la ballesta se realiza uniendo los extremos de la ballesta al puente o brazos de suspensión, con interposición de elementos móviles o gemelas y la base de la ballesta a una traviesa del bastidor del vehículo
  • 32. La principal característica de las ballestas es su elevada rigidez para soportar carga, cuyo valor va a depender del espesor y ancho de las hojas, así como del número de hojas utilizadas. La rigidez de las ballestas es lineal en relación al desplazamiento de la rueda, por lo que a cada ballesta se le puede asignar una constante de rigidez, que se calcula de diferente modo según el tipo y configuración de la ballesta.
  • 33. Calcular la carga máxima admisible que puede soportar una ballesta. Los esfuerzos que soportan las hojas de acero de una ballesta son esfuerzos de flexión. La carga que puede soportar la ballesta está en función del número de hojas que conforman la ballesta, del espesor y ancho de las hojas, de la longitud de la ballesta y de la calidad del material de fabricación de las hojas de acero de la ballesta.
  • 34. Un método aproximado para calcular la carga a soportar por una ballesta se puede realizar con la siguiente formulación:
  • 35. Donde: F es la semicarga que actúa sobre cada extremo de la ballesta N es el número de hojas que conforman la ballesta b es el ancho de las hojas que conforman la ballesta e es el espesor de las hojas que conforman la ballesta L es la longitud de la semicuerda de la ballesta σ es el la tensión admisible por esfuerzo de flexión de la hoja de la ballesta bajo carga. Su valor, que depende de la calidad del material del que esté fabricada la hoja, suele oscilar entre 40-60 kg/mm2 para los aceros comúnmente empleados en la fabricación de ballestas.
  • 38. En ocasiones, y con objeto de aumentar la capacidad de carga del eje trasero en los vehículos de carga, se suele realizar la instalación de una ballesta secundaria, también llamado ballestín, que se añade a la ballesta principal de la suspensión trasera del vehículo. De esta manera, al añadir a la ballesta principal un ballestín de refuerzo se consigue aumentar la capacidad de carga del sistema de suspensión del vehículo.
  • 40. En las suspensiones constituidas por ballesta y ballestín, la ballesta principal trabaja permanentemente, mientras que el ballestín de refuerzo trabajará sólo cuando se haya producido una cierta deflexión de la ballesta principal, aumentando así la rigidez de la suspensión y permitiendo soportar una mayor carga. De esta manera la suspensión se adapta al peso, evitando que sea muy dura con poca carga, o que resulte excesivamente blanda cuando se transporte mucha carga.