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Registro de las cargas en la rueda durante los ensayos de durabilidad en pista, en carretera y todoterreno

  • Tres fuerzas
  • Tres momentos
  • Aceleraciones X y Z
  • Velocidad y ángulo de rueda
Motocicleta eléctrica todoterreno equipada con ruedas dinamométricas, en el aire sobre un salto en una pista de tierra
Ruedas dinamométricas en una motocicleta todoterreno, durante un salto. Foto Michigan Scientific.

En resumen

Una rueda dinamométrica ocupa el lugar del centro de rueda, entre un adaptador de buje y un adaptador de llanta diseñados para el vehículo, y registra las tres fuerzas y los tres momentos en la rueda, junto con las aceleraciones X y Z, la velocidad y el ángulo de rueda. El mismo transductor se utiliza en el circuito de pruebas, en vías públicas, todoterreno y en el banco de ensayo. Tres ensayos documentados muestran lo que se registra: un bache superado por un SUV a 40 km/h, los ensayos de durabilidad de un SUV eléctrico y la campaña de un coche todoterreno estudiantil equipado con una LW9.5.

40 km/h
velocidad del SUV en el ensayo del bache (25 mph)
< 0,5 s
duración total del evento del bache
6,7 kN
fuerza radial antes del bache, algo menos de 1 500 lb

Trayectoria de la carga

La carga que la carretera transmite al vehículo entra por las ruedas. El transductor se encuentra en el centro de rueda, por lo que cada fuerza y momento entre el neumático y el buje pasan por sus puentes de galgas extensométricas de cuatro brazos. Cada componente se obtiene como una señal independiente. La caja de interfaz CT2 o CT3 utiliza el ángulo de rueda para expresar las seis componentes en los ejes del vehículo y corrige la diafonía, en tiempo real.

Las pistas de ensayo ofrecen condiciones reproducibles. También se utilizan vías públicas, porque proporcionan las cargas del entorno real. Los eventos que importan para la durabilidad son cortos: el impacto contra un bache dura menos de medio segundo.

SUV eléctrico Bollinger B1 con ruedas dinamométricas en sus ruedas y cables que suben hacia la carrocería
La Bollinger B1 con ruedas dinamométricas en sus cuatro ruedas, los cables de los anillos colectores guiados hacia la carrocería. Foto de Michigan Scientific.

Instrumentación

Transductor de fuerzaSerie LW, seis componentes de carga, puentes de galgas extensométricas de cuatro brazos, estanca y compensada en temperatura
Capacidad, radial15,5 kN (LW-MC-3.5K, motocicletas) a 700 kN (LW700) · 35,6 kN en la LW9.5 para quads y vehículos pequeños · 50 kN en la LW12.8-50 para turismos y SUV
También medidasAceleraciones X y Z · velocidad y ángulo de rueda, 0,17° con el anillo colector
Montajeentre un adaptador de buje y un adaptador de llanta fabricados para el vehículo, conservando el avance original
Transmisión de señalanillo colector con su amplificador rotativo, o telemetría
Caja de interfazCT2 o CT3 · salidas analógicas, CAN y Ethernet
Temperatura de funcionamiento−40 a 125 °C

Procedimiento

  1. 01

    Elegir el transductor

    Sobre la carga vertical máxima del eje más pesado, con margen, y no sobre el peso estático por rueda. La LW9.5 es el modelo para quads y vehículos pequeños, la LW12.8-50 para turismos y SUV.

    Ruedas dinamométricas de la serie LW
  2. 02

    Encargar la fabricación de los adaptadores

    Envíe el plano de la rueda, el patrón de tornillería, el diámetro interior central y el avance. Michigan Scientific diseña y fabrica los adaptadores de buje y de llanta que fijan el transductor al vehículo.

    Diseño de los adaptadores de llanta y de buje
  3. 03

    Montar, fijar, poner a cero

    Atornille el conjunto al buje en lugar de la rueda, mantenga vertical la varilla del estator del anillo colector, realice la calibración por shunt y ponga a cero en el puente elevador mientras cada rueda gira dos vueltas.

  4. 04

    Realizar el ensayo

    Los obstáculos habituales, pistas o vías. Las fuerzas, momentos, aceleraciones, velocidad y ángulo de rueda se registran juntos, de modo que cada pico puede relacionarse con el evento que lo causó.

  5. 05

    O alquilar el juego

    Para una sola campaña, un juego de ruedas dinamométricas puede alquilarse, calibrado antes del envío.

    Alquiler

Bache a 40 km/h

En este ensayo, la rueda delantera derecha de un SUV golpea un bache en una vía pública a 40 km/h (25 mph). Al inicio, la fuerza radial está justo por debajo de 6,7 kN (1 500 lb), la carga que soporta la rueda. La fuerza vertical cae cuando la rueda entra en el hueco y cae libremente. Cuando la rueda toca el fondo, la fuerza vuelve aproximadamente a su valor inicial.

El pico más importante se produce a la salida, cuando la rueda golpea el borde opuesto del bache. La fuerza oscila a continuación mientras la suspensión reacciona, y luego se estabiliza en la carga estática. Todo el evento dura menos de 0,5 s.

Gráfico de las cargas de la rueda delantera derecha al pasar por un bache a 25 mph: fuerza longitudinal, fuerza vertical, magnitud de la fuerza radial y velocidad en función del tiempo
Cargas de la rueda delantera derecha registradas en el bache. Gráfico de Michigan Scientific, fuerzas en lb y velocidad en mph, durante medio segundo.

Dos campañas

Bollinger Motors utilizó ruedas dinamométricas e instrumentación de Michigan Scientific para los ensayos de durabilidad del B1, un SUV completamente eléctrico. Los ensayos someten el vehículo a condiciones severas para encontrar los límites del diseño, y las cargas registradas alimentan las modificaciones de diseño.

El equipo Michigan Tech Blizzard Baja construye coches todoterreno monoplaza para competiciones estudiantiles y los prueba a temperaturas gélidas, en la nieve y sobre el hielo. El equipo envió las dimensiones de sus bujes y llantas y recibió adaptadores a medida para una LW9.5. Los estudiantes condujeron sobre los obstáculos en los que suelen hacer sus ensayos y registraron ocho canales simultáneamente. Los datos de fuerzas y momentos sirven para aligerar las piezas sobredimensionadas y para trabajar en la eficiencia de la transmisión, el ajuste del embrague, la geometría de la suspensión y la configuración de la caja de cambios.

Buggy Baja monoplaza todoterreno de Michigan Tech en un taller, con una rueda dinamométrica en su rueda delantera
El coche Michigan Tech Blizzard Baja con su rueda dinamométrica LW9.5. Foto de Michigan Scientific.

Resultado

Las seis componentes de carga en cada rueda a lo largo del evento real, con las aceleraciones, la velocidad y el ángulo de rueda. El registro sirve para estimar la vida útil de las piezas y modificar el diseño.

Preguntas frecuentes

¿Qué registra una rueda dinamométrica en un ensayo de durabilidad?

Tres fuerzas y tres momentos en el centro de la rueda, con la aceleración en X y en Z, la velocidad y el ángulo de rueda, todo registrado simultáneamente mientras el vehículo circula.

¿Qué ocurre con la carga de la rueda cuando un coche golpea un bache?

La fuerza vertical cae cuando la rueda entra en el hueco, y el pico más importante se produce cuando la rueda golpea el borde opuesto. En un SUV a 40 km/h (25 mph), todo el evento duró menos de 0,5 s.

¿Se puede montar una rueda dinamométrica en un quad o un pequeño coche todoterreno?

Sí. La LW9.5, 35,6 kN en radial, es el modelo para quads y vehículos pequeños. Michigan Scientific fabrica los adaptadores a partir de las dimensiones del buje y de la llanta.

¿Se pueden alquilar ruedas dinamométricas para una sola campaña de ensayos?

Sí. Un juego puede alquilarse para una sola campaña, calibrado antes del envío, con una sesión de formación a distancia.

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