- Tutorial nº 83 -
Diseño Óptimo de una Suspensión de Ballesta
en un Vehículo Comercial
FUENTE: Biblioteca Pública Virtual
Facultad de Ingeniería
Departamento Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Universidad Nacional de Colombia
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Introducción:
El objetivo de este proyecto es establecer una metodología de diseño óptimo de ballestas usadas en los sistemas de suspensión de vehículos que tenga en cuenta las condiciones estáticas y dinámicas del sistema.
Como se sabe, el sistema de suspensión de los vehículos lo conforman el conjunto de componentes mecánicos que conecta la parte suspendida del vehículo con el piso del terreno, y cuyo objetivo primordial es la de mantener siempre el contacto de la rueda del vehículo con el terreno.
Además de soportar el peso del vehículo, los sistemas de suspensión desempeñan las dos siguientes funciones principales: almacenar y absorber energía. Cada una de estas dos funciones las realizan componentes distintos de la suspensión.
Los elementos elásticos (ballestas, muelles, barras de torsión) de la suspensión son los encargados de almacenar la energía generada por la marcha del vehículo debido a las irregularidades del terreno. Para ello, estos elementos se deforman (por ejemplo, en el caso de un muelle al comprimirse), devolviendo posteriormente esa energía mediante una fuerza de acción que se va emplear en tratar de mantener siempre unida la rueda con el pavimento, garantizando así una mejor adherencia entre el neumático y la carretera, y por tanto, garantizando también un mejor control sobre la dirección o, en caso de tratarse de una rueda del eje motriz, de garantizar que no se pierda la fuerza de tracción del vehículo.
Así, los elementos elásticos del sistema de suspensión de los vehículos van a desempeñar una de las funciones primordiales que tiene que ver con garantizar los más altos niveles de seguridad y estabilidad en el vehículo, y esto se consigue asegurando que exista siempre un buen contacto entre la rueda y el piso de la carretera.
Por otro lado, los elementos amortiguadores del sistema de suspensión son los encargados de absorber parte de la energía generada por la circulación del vehículo sobre terrenos irregulares. De esta manera, los amortiguadores se encargarán de eliminar lo antes posible las oscilaciones del elemento flexible producidas por las irregularidades del terreno. Son, por tanto, elementos disipadores de energía, que hacen que decaiga el movimiento de balanceo provocado por cualquier tipo de perturbación que actúe sobre la suspensión.
En el caso concreto que nos ocupa, una suspensión de ballesta no es más que un tipo de resorte que está constituido por un conjunto de hojas o láminas flexibles de acero especial, unidas mediante unas abrazaderas, que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan.
La hoja superior, llamada hoja maestra, va curvada en sus extremos, formando unos ojos en los que se montan unos casquillos o "silentblocks" para su acoplamiento al soporte del bastidor, por medio de pernos o bulones. La segunda hoja puede ser de la misma longitud, pero las demás van disminuyendo su tamaño y siendo más curvadas. El número de hojas que conforman la ballesta y su espesor estará en función de la carga que han de soportar.
Las hojas que constituyen la ballesta están fabricadas de un acero especial de alta calidad específico para mueles que ha sido sometido a diversos tratamientos térmicos de temple y revenido, con objeto de dotarle de la elasticidad necesaria típica de los muelles.
Esta elasticidad en las hojas de la ballesta permite poder doblarse considerablemente bajo la acción de una fuerza, y retornar a su posición original en cuanto esta fuerza que la somete desaparece.
Las suspensiones de ballestas pueden soportar, además de los esfuerzos de flexión, elevados esfuerzos cortantes, por lo que es un tipo de suspensión muy adecuada para ser empleadas en vehículos de carga, como puedan ser, remolques, camiones y en vehículos comerciales.
Además, aunque las ballestas son principalmente un componente elástico de la suspensión, también pueden ofrecer un cierto grado de amortiguamiento, debido al roce que se establece entre las hojas de acero que componen la ballesta, que les permiten funcionar también como elementos disipadores de energía. Este roce entra las hojas puede desgastarlas con el tiempo, pero son unos componentes fáciles de fabricar y de rápido intercambio.
La carga que podrá soportar una suspensión de ballesta estará en función del número de hojas, del espesor de las hojas, del ancho de la hoja, y de la calidad del acero con que estén fabricadas las hojas de la ballesta.
A continuación, se incluye el enlace donde se podrá descargar este proyecto completo en formato PDF:
" Diseño Óptimo de una Suspensión de Ballesta en un Vehículo Comercial "
FUENTE: Biblioteca Virtual - Universidad Nacional de Colombia
Información y consulta:
Hermenegildo Rodríguez Galbarro
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