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 CONJUNTO DE SUSPENSIONES

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MensajeTema: CONJUNTO DE SUSPENSIONES   Lun Mar 03, 2008 12:50 pm

He conseguido encontrar, tras muchas lecturas y algo de ayuda experta.. la suficiente información sobre amortiguaciones, mejoras y comportamientos según lo que busquemos.
Muchos de nosotros lo tenemos tanto para disfrute como para la vida del día a día, pero esto no quita el saber perfectamente el como y porqué funciona bién o mal la amortiguación.
Os dejo con los conceptos que mejor se adaptan a nuestros coches, para buscar ese comportamiento deseado.



Dichos sistemas están formados actualmente por un sistema elástico que pueden ser ballestas, barras de torsión, muelles, etc. ayudados por los amortiguadores, de esta forma la unión de las ruedas al conjunto del coche no es rígida sino que se hace a través de dispositivos mecánicos. La función de la suspensión y amortiguación es permitir que las ruedas se adapten a la superficie del terreno y absorber los choques o sacudidas que reciben las ruedas al circular sobre baches o irregularidades del terreno. En los coches todo terreno el sistema que se utilizan es el de muelle/amortiguador, ballesta/amortiguador, barras de torsión/amortiguador.

Los coches pueden sufrir fundamentalmente tres tipos de oscilaciones durante la marcha:
A) Cabeceo, se debe a las fuerzas de inercia durante la aceleración o frenado que provocan una oscilación en torno al eje transversal del coche.

B) Balanceo, se debe a la fuerza centrífuga al tomar una curva y es una oscilación en torno al eje longitudinal del coche.

C) Rebote o movimiento longitudinal del chasis. Todas estas oscilaciones pueden y deben controlarse mediante los elementos de suspensión y amortiguación para aprovecharlas lo máximo posible en beneficio de la estabilidad.

El movimiento de un coche se estabiliza por tres elementos: los neumáticos que son los que primeramente absorben parte de los impactos, el componente elástico(barras, muelles o ballestas) y los amortiguadores, siendo los más importantes estos dos últimos.
Los muelles, ballestas y barras de torsión, son elementos elásticos deformables que sostienen el peso del vehículo y su misión es absorber los impactos que sufren las ruedas al chocar sobre los baches y otras irregularidades del terreno. Si los esta parte elástica estuviera sola, cuando la rueda recibiera el impacto, éste se transmitiría al muelle que se comprimiría absorbiendo dicho impacto, a esto se llama compresión. Una vez comprimido el muelle, este ha de "devolver" la energía recibida y tenderá a volver a su forma inicial, produciéndose la extensión, pero si esta no se controlara sería muy brusca, la rueda rebotaría sobre el terreno y se produciría una sucesión de compresiones-extensiones en movimientos oscilatorios que podría provocar verdaderos saltos de las ruedas, lo que sería perjudicial para la motricidad y estabilidad del coche. Para controlar estos rebotes es para lo que sirven los amortiguadores, que absorben a su vez la energía de los muelles, y como su nombre indica amortiguan o suavizan las bruscas reacciones del muelle con el fin de que las ruedas siempre estén en contacto con el suelo y proporcionen la estabilidad necesaria.


Qué es la masa suspendida? pues es la masa del coche que está sometida a la suspensión, es decir prácticamente todo el coche excepto parte de los trapecios inferiores, los bujes y ruedas. Estas ultimas partes del coche son la denominada masa no suspendida. Es decir la masa no suspendida recibe directamente las irregularidades del terreno, por lo que la función de amortiguador tendrá que realizarla, mal o bien, el neumático. Cuanto menor sea la masa no suspendida mejor será el contacto del neumático con el suelo. La energía transmitida por la rueda es proporcional a su masa y por ello es importante disminuirla para mejorar la estabilidad.

Vamos a entrar más en detalle sobre los principales componentes de la amortiguación: el componente elástico y los amortiguadores, y que son la parte más importante de la puesta apunto de los coches de T.T.


Parte elástica: La principal misión de la parte elástica es absorber, es decir controla "absorbiendo" el impacto en la rueda provocado por un bache y acumulan la energía de este impacto mediante su deformación. Su misión será completada por el amortiguador, que "amortigua" haciendo que la energía absorbida por la parte elástica se libere de forma suave y progresiva.

La principal característica que define a una parte elastica de una suspensión es su rigidez. Cada parte elástica (ballesta, barra, muelle) tiene una rigidez determinada que viene dada por la denominada constante K y se expresa por la cantidad de fuerza que hay que realizar para que se comprima o alargue/deforme/retuerza una distancia determinada.

La rigidez de la parte elástica que hay que utilizar depende del reparto de pesos en cada eje, el valor de la masa no suspendida y las transferencias de pesos longitudinales y transversales.
La rigidez de la parte elástica (barras, muelles, ballestas..) depende del grosor, de su longitud, del número de espiras y diámetro (caso del muelle) y longitud y número de hojas (caso ballesta).

Un conjunto elástico será más rígido cuanto mayor sea el grosor del componente. Respecto a su longitud, en el caso del muelle y siempre que haya la misma distancia entre las espiras, cuanto más corto sea el muelle, más rígido será y viceversa.Cuanto menor sea el número de espiras en una determinada longitud también será más rígido.
En el caso de las barras de torsión más rígido cuanto mayor diámetro y más blando cuanto menor sea.
Refiriéndonos a las ballestas las variables son los materiales, la longitud, la flecha, el grosor de las hojas y su número, cuya dureza dependerá a mayor grosor mayor dureza, mayor número de estas mayor dureza, menor longitud mayor dureza; siendo todo lo contrario a menores grosores, mayores longitudes y menor cantidad de hojas.

Otra característica importante de los muelles a tener en cuenta, lo cual los hace ideales y mejor adaptados a los otros sistemas, es su progresividad. Un muelle se dice que es progresivo cuando la distancia entre las espiras varía, esto hace que al comenzar la compresión el muelle sea más blando ya que las espiras que están más cercanas comienzan a comprimirse, cuando estas estén juntas comenzarán las otras a comprimirse y el muelle se endurecerá. Esto es importante, ya que al ser blando al principio la rueda va "copiando" el terreno y luego al endurecerse el muelle progresivamente evita que, por ejemplo en los saltos, la suspensión se comprima del todo y el coche llegue a rebotar, perdiendo las ruedas contacto con el suelo y afectando a la estabilidad. La progresividad de los muelles también es importante para que la respuesta de la dirección sea rápida. Hay muelles diseñados para ser progresivos, también influye la longitud, ya que un muelle corto siempre es más progresivo que uno largo.



Los amortiguadores

Los amortiguadores tienen la doble misión de mantener las ruedas en contacto con el suelo el mayor tiempo posible y controlar el comportamiento del chasis del coche, haciéndolo más estable y permitiendo a la suspensión trabajar con más eficacia. En realidad lo que hacen los amortiguadores es controlar a los muelles frenando sus movimientos de oscilación y con ello el movimiento de la suspensión. Los amortiguadores utilizados en T.T. de competición, son de gas presurizado y reducen las oscilaciones de los muelles liberando una cierta energía evitando sobrecalientamientos para que su eficacia sea constante.

Los amortiguadores están formados por los siguientes componentes: Un cuerpo cilíndrico herméticamente cerrado y lleno de aceite o gas, en cuyo interior se desplazará un pistón con unos orificios, el pistón está unido a un vástago que sale al exterior a través de un orificio del amortiguador o de un tapón con juntas tóricas que aseguran la estanqueidad del conjunto, a su vez el vástago se une por su extremo exterior mediante una rótula o pieza similar, al trapecio. El amortiguador se unirá también por su parte superior a los elementos de la suspensión. Durante la compresión del muelle provocada por el trapecio inferior de la suspensión, el vástago empujará al pistón y ambos se desplazarán a través del aceite o gas que se verá forzado a fluir a través de los pequeños orificios del pistón, lo que enlentecerá y frenará el movimiento del muelle. Cuando acabe la compresión, comenzará la extensión, ya que el muelle tenderá a volver a la posición original y el movimiento será a la inversa, siendo también frenado por el desplazamiento del pistón a través del aceite o gas.

La velocidad de compresión y de extensión del componente elástico de la suspensión estará definida por la densidad del aceite o gas (tarado) y el tamaño o número de orificios del pistón. Con el aceite se sabe que un aceite más denso y/u orificios de menor superficie harán que la velocidad de compresión y extensión sean menor y viceversa. La velocidad de desplazamiento también se ve afectada por la velocidad a la que se mueve la suspensión, cuanto más rápida se mueva la suspensión, más lo hará el vástago dentro del amortiguador y más resistencia proporcionan los amortiguadores. Esto se desprende de la fórmula siguiente: R = * . v2, siendo R la resistencia de un fluido a fluir, * su densidad y v la velocidad de flujo. Es una ley básica en la dinámica de fluidos. La densidad * depende del aceite y el gas a su presion y V es directamente proporcional al número ó al diámetro de los orificios de los pistones.


La entrada del vástago en el interior del amortiguador provoca una variación de volumen y en el caso de amortiguador de aceite, el aceite no se puede comprimir es necesario que el amortiguador contenga algo de aire en su interior, que corresponderá al volumen del vástago.
Durante el movimiento el aceite y el aire se mezclarán y formarán una emulsión, como una mayonesa, que tendrá menos viscosidad que la del aceite original. Para evitar esto algunos marcas fabrican amortiguadores de volumen constante cuyo objeto es mantener separado el aire y el aceite, esto se consigue con unas membranas deformables de goma o con unas juntas de gomaespuma (foamcell). Sin embargo en la práctica no está demostrado que los amortiguadores de volumen constante sean mejores que los normales, ya que una buena emulsión aceite-aire puede funcionar bien, es suficiente utilizar un aceite con algo más de densidad.

Los amortiguadores reducen el rebote, balanceo y cabeceo del coche y para que ocurra esto, dos integrantes de los amortiguadores tiene una gran importancia: el aceite/Gas y los pistones.


- El aceite
Un aceite posee un índice de viscosidad expresado por un signo W y por un número, p. ej. 20, 30, 40, que indica la resistencia que ofrece el líquido al movimiento. A número más elevado, más viscosidad de aceite y por ello ofrecen más resistencia. Los aceites con el mismo valor de W de diferentes fabricantes deberían tener viscosidades equivalentes, pero de hecho los procesos de fabricación no son idénticos, e incluso dentro del mismo fabricante puede haber diferencias en aceites con la misma W, por ello se recomienda que los amortiguadores, al menos los de un mismo tren, se rellenen con aceite no solo del mismo fabricante sino incluso del mismo bote. En T.T. 1/10 la gama suele oscilar entre 10 y 80W con todo tipo de densidades intermedias. Debido a que los amortiguadores transforman la energía cinética en térmica, en otras palabras generan calor, éste puede modificar la viscosidad del aceite, variando por tanto las características de base. En competición T.T.
Respecto a la influencia de los aceites, cuanto menos viscoso sea menos frenará al muelle y lo contrario.
Algo similar pasaria con el gas, cuya opción mejor seria el Nitrógeno a presión mejorando en temperaturas de trabajo.


- Los pistones
Al igual que el aceite/gas, los pistones van a influir en la dureza de los amortiguadores, dependiendo del número y tamaño de sus orificios, ya que estos determinarán la cantidad de aceite que dejarán fluir a su través durante su desplazamiento, y esto dependerá de la superficie de sus orificios.
Para que los pistones funcionen bien se necesitan al menos dos agujeros. La mayoría de los fabricantes de amortiguadores ofrecen varios tipos de pistones con mayor o menor paso de aceite, Respecto a su influencia en los amortiguadores, cuantos más orificios o mayor sea su diámetro, menos frenará al muelle y viceversa.
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MensajeTema: Re: CONJUNTO DE SUSPENSIONES   Lun Mar 03, 2008 12:50 pm

Amortiguadores de doble efecto:

En el amortiguador se ha de considerar la compresión y la extensión y ya que las masas son diferentes, ambos deberían poder regularse independientemente. Los amortiguadores de los coches grandes dan más resistencia durante la extensión que durante la compresión, por ello en dichos coches en la fase de compresión la resistencia del amortiguador es mínima para permitir al muelle almacenar toda la energía transmitida por la rueda, en la carrera de compresión el aceite circula más rápido ya que se introduce parte de él en un depósito (esto no ocurre en la extensión). En la extensión el problema es distinto, hay que frenar la recuperación del chasis y para ello hay que controlar progresivamente la liberación de la energía acumulada por el muelle. Es decir la relación de carga para la compresión es aproximadamente la mitad que para la extensión.
Estos pistones son dobles, uno es fijo y tiene seis orificios y el otro es flotante y tiene cuatro orificios, actúan de tal forma que cuando estén en contacto funcionarán dos orificios y cuando estén separados cuatro orificios. Según se coloquen los pistones se puede obtener más amortiguación durante la compresión (actúan solo dos orificios) y menos en la extensión (intervienen cuatro orificios) o viceversa, y así evitar el rebote o aumentar la tracción respectivamente. Aunke no son muy utilizados de calle, estos pistones tienen grandes posibilidades para adaptarlos a carretera y luego a offroad.


REGLAJES Y PUESTA A PUNTO : COMPONENTE ELÁSTICO/AMORTIGUADOR:

Teniendo ya las bases de la amortiguación, describiré cómo influyen sus diferentes reglajes que son sin duda los más importantes en el comportamiento y puesta a punto de los coches T.T.

Hay muchos factores relacionados con la suspensión y amortiguación sobre los que podemos actuar para obtener una adecuada puesta a punto del coche para un determinado circuito/pista/carga/asfalto/terreno..
En primer lugar hemos de tener en cuenta algunos conceptos fundamentales como son la dureza de suspensión y dureza de amortiguación y hay que diferenciar entre ellos. La dureza de suspensión depende sobre todo de la rigidez del conjunto elástico. La dureza de la amortiguación depende de la viscosidad del aceite, de la presión del gas y de los orificios de los pistones.

La base de la suspensión radica en los el componente elástico (barras de torsión, ballestas, muelles), los amortiguadores lo que hacen es frenar las oscilaciones residuales de estos. Unos componente elástico rígido producirá oscilaciones rápidas, por lo que precisará de un amortiguador duro para disminuir rápidamente dichas oscilaciones. Por el contrario un componente elástico blando necesitará un amortiguador también blando para que el efecto del muelle no se frene excesivamente. Si por ejemplo se usara un muelle blando y amortiguador duro en una curva, el peso se transferiría más fácilmente, pero tardaría más en volver a la posición inicial ya el aceite enlentecería mucho la recuperación del muelle. Ha de mantenerse el equilibrio muelle-dureza del amortuguador. Por ello, hasta cierto punto, los muelles y el amortiguador está directamente relacionado, aunque esto no quiere decir que siempre tengamos que usar el mismo amortiguador con un determinado componente elástico, sino que podremos variar los valores dentro de unos márgenes, aunque sin llegar a valores extremos. A continuación veremos cómo afectan los diferentes elásticos y amortiguadores al comportamiento del coche en las diferentes terrenos y partes testados en circuitos/pistas.

Los muelles y el aceite/gas:
En primer lugar hay que tener en cuenta que todo es un equilibrio, y ablandar delante tiene efectos similares a endurecer detrás y viceversa. Lo mismo ocurre cuando se gana en tracción, ya que se suele perder en dirección y viceversa.
En los reglajes hay que considerar que los fenómenos como el balanceo en curvas, o el cabeceo al frenar o acelerar, pueden jugar a favor de la estabilidad del coche, así en terrenos deslizantes se prefieren muelles y amortiguación más blandos para que al balancearse el coche en las curvas tenga más adherencia, cuanto más fluida sea la viscosidad del aceite mayor adherencia proporcionará. Respecto al cabeceo sucede algo similar, al ablandar delante hay más transferencia de masas y más dirección, y al ablandar atrás más tracción, esto es especialmente importante en 4x2. Por ello hay tendencia a ablandar el coche delante cuando subvira, o lo mismo detrás si el coche da un trompo en un viraje. Generalmente se usa un muelle blando con un pistón de agujero grande y un aceite estándar (30-35W) para tener más dirección. Detrás generalmente se usa un aceite más espeso o el mismo que delante. Los reglajes delante y detrás no han de diferir demasiado para no crear desequilibrios. Si el circuito/pista tiene buen agarre y es liso y sin baches, hay que utilizar una puesta a punto más dura de muelle e hidráulico para que el coche sea más rápido de reacciones. En general en uno bacheado hay que ir más blando para absorber mejor los baches y saltos pero para pequeñas ondulaciones es diferente que para grandes baches. Las pequeñas ondulaciones (pistas) precisan suspensión dócil y blanda y las grandes ondulaciones requieren reglajes rígidos y muy amortiguantes(Àfrica, circuito cerrado, saltos.. conducción tiipo baja) . Para todo un circuito hay que encontrar un compromiso entre la ligereza y dureza. Si la temperatura ambiente es alta hay que utilizar aceite más denso que en frío o mejora del amortiguador pasando a gas.



En la puesta a punto se recomienda empezar por el tren delantero, ya que éste es el que tiene más importancia en la manejabilidad. En el tren delantero los muelles blandos dan más dirección a baja velocidad pero menos a alta velocidad, pero si fueran demasiado blandos el coche sería incluso inestable a alta velocidad y podría rebotar en un terreno bacheado. Los hidráulicos ligeros permiten la transferencia de masas más fácilmente, por lo que mejoran la dirección a la entrada a la curva, aunque dentro de la curva y a la salida no responderá tan bien. Los muelles más duros dan más dirección a alta velocidad y menos a baja velocidad, pero si el aceite es demasiado denso se tambaleará más y será excesivamente sensible a la dirección, el tren delantero botará más. Cuando el circuito/pista se encuentra bacheado (pequeños baches) se recomienda para el tren delantero muelles blandos y poca dureza de amortiguación, ya que reaccionará más rápido a los pequeños baches y mantendrá el neumático en el suelo. En los saltos con amortiguador blando delante el coche se comporta mejor, si los muelles y amortiguador son demasiado duros, el coche va peor en los saltos.
Respecto al tren trasero, el componente elástico y amortiguador blando da más tracción y mejor respuesta al acelerador por lo que se preferirá en circuitos/pistas deslizantes. No obstante no hay que ablandar excesivamente ya que podría dar trompos; con motores potentes, en las curvas si el tren trasero va demasiado blando, dará trompos a la salida debido a que el peso del coche puede cambiar demasiado rápidamente, en las curvas rápidas dará la sensación de ir perdido y además perderá estabilidad en las rectas. Los muelles más duros dan una aceleración de salida parada más rápida y el coche también se recupera más rápido a la salida de las curvas, un amortiguador más duro ayuda a evitar el rebote, pero tendrá menos tracción a velocidades medias o bajas. El amortiguador más duro junto con muelles más rígidos proporciona más dirección a altas velocidades, aunque el coche es menos previsible.
En lo referente a los baches, los muelles y amortiguadores más blandos detrás hacen que se absorban mejor los pequeños baches, pero si la amortiguación es demasiado blanda botará fácilmente en los grandes baches. Cuando el tramo a seguir/circuito es liso y sin baches se recomienda utilizar amortiguador duro junto con muelles más rígidos, ya que se reduce el balanceo del coche y aumenta la respuesta. Si la amortiguación va demasiado dura, se comportará incómodo y botará en las partes rugosas.
En los saltos, si va demasiado blando de amortiguación el tren trasero, puede que este rebote. Amortiguación dura junto con elástico más rígido hará que vaya mejor en los grandes saltos y que responda más.




OTROS REGLAJES:

ALTURA:
Es la distancia que hay entre la parte inferior del chasis del coche en orden de marcha y el suelo. La altura al suelo afecta al balanceo del chasis y a la transferencia de masas ya que controla la posición de la masa en relación a la suspensión. En la altura al suelo influye los puntos de anclaje de los amortiguadores en las torretas y trapecios.
La altura al suelo influye en cómo el coche salta, marcha sobre los baches y tiene más o menos dirección, y más o menos tracción. En general con una altura al suelo baja se mejora la manejabilidad del coche y además tomará mejor las curvas. Pero si va demasiado bajo se puede ir de morro o dar un trompo, pudiendo el coche rozar el suelo con frecuencia en grandes baches o en saltos, lo que empeoraría su comportamiento. Si es alta en el tren delantero la dirección será más sensible y mejorará a alta velocidad, si es más baja la dirección será más suave y habrá mejor dirección a baja velocidad. Si la altura al suelo es demasiado alta, la dirección será demasiado sensible a gran velocidad, habrá poca dirección a baja velocidad, el coche será menos manejable y no pasará bien sobre los pequeños baches, además podría volcar en las curvas por exceso de balanceo, especialmente a la entrada de curvas rápidas.
En el tren trasero una menor altura al suelo proporciona más tracción y quita dirección, si la altura al suelo trasera es más elevada ocurre lo contrario. En general a menor altura de un tren, mas agarre en dicho tren, es decir si el delantero está más bajo que el trasero tendrá más dirección, y si es el trasero el que está más bajo, tendrá más tracción, pero como siempre todo es cuestión de llegar a un compromiso. En los terrenos deslizantes ha de bajarse la altura al suelo.

En los saltos si clava el morro hay que subir de delante o bajar de detrás. Si rebota después de un salto hay que elevar algo la altura al suelo. En terrenos bacheados hay que subir también la altura al suelo y en los lisos disminuirla. En los "campos de minas" es decir numerosos baches pequeños y seguidos, se recomienda aumentar la altura al suelo del tren trasero..





RECORRIDO DE LA SUSPENSIÓN:

Otra posibilidad de reglaje es la actuación sobre el recorrido de los amortiguadores. Este se puede aumentar a base de utilizar amortiguadores más largos, mejorando la tracción considerablemente en situaciones límite siempre que la mecánica deje estirar lo suficiente, o disminuir mediante la colocación de limitadores de recorrido para evitar, por ejemplo en un salto el completo estirado de estas y la posibilidad de perjudicar los amortiguadores.


Lo que siempre ha de respetarse es que la longitud total de los amortiguadores ha de ser idéntica en los dos de un mismo tren, para que ambos tengan el mismo recorrido y no desequilibren el coche.

En los terrenos bacheados se recomienda emplear amortiguadores largos, ya que dan más recorrido de suspensión y se consigue una mayor suavidad. Son de especial importancia los delanteros, ya que si son más largos favorecen grandemente la manejabilidad en terrenos bacheados (long travel en Baja americanos). Al usar amortiguadores más largos habrá más amortiguación, por lo que habrán de ser más blandos.



Y esto es todo amigos, espero haya servido para, por lo menos, conocer este endiablado mundo de la ingenieria de la transformación de la energia.. no es fácil encontrar un amortiguador "bueno para todo".. has de saber lo que quieres y luego informarte bién de las características y tarado de cada uno, unos más estudiados que otros, mejores materiales, de gas o de aceite, botellín separado o no, todo depende del camino a seguir en la mejora de nuestro T.T.
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