Medición de los esfuerzos en cada componente de suspensión, desde la bieleta hasta el soporte del amortiguador
En resumen
Una rueda dinamométrica da la fuerza y el momento totales en la rueda. Para saber cómo esa carga circula por la suspensión hasta el chasis, cada componente se mide en su lugar. Cuando la geometría lo permite, Michigan Scientific aplica galgas extensométricas y calibra la pieza de serie; si no, se sustituye una unión por un transductor semia medida, como un pasador de cizallamiento en lugar de un perno. La altura y la geometría de la suspensión se mantienen sin cambios. Los datos se utilizan para correlacionar la adquisición de cargas en carretera con los ensayos en banco de ensayo y para los trabajos de durabilidad del chasis.
Trayectoria de la carga
Una misma carga en la rueda se reparte entre las bieletas, las rótulas, el muelle y el amortiguador antes de llegar al chasis. El total en la rueda, medido con una rueda dinamométrica o estimado por métodos de carretera virtual, no indica cómo se reparte. Solo las medidas en los componentes muestran el camino.
El componente que se instrumenta depende de su geometría y de la arquitectura de la suspensión. El transductor debe mantener una diafonía baja y seguir siendo insensible a las condiciones de contorno y a los efectos de montaje. Donde la geometría lo permite, la pieza montada en el vehículo se equipa con galgas extensométricas y se calibra; si no, un transductor semia medida ocupa el lugar de una unión.
Instrumentación
| Bieletas de dirección | bieleta de dirección interior o exterior equipada con galgas extensométricas para la fuerza de dirección; se prefiere la interior, ya que su señal de deformación es mayor |
|---|---|
| Bieletas de suspensión y de barra estabilizadora | equipadas con galgas extensométricas para la fuerza axial; la propia barra estabilizadora puede equiparse con galgas y calibrarse en par |
| Rótulas | equipadas con galgas extensométricas para las fuerzas en dos o tres direcciones; una línea de referencia mecanizada en el extremo del espárrago marca los ejes, y el útil de calibración corresponde a la geometría de la rótula |
| Pilar MacPherson | transductor de pilar de fijación externa en lugar del soporte inferior, diseño de cuatro vigas en acero inoxidable de alta resistencia, o pasadores de cizallamiento en lugar de los dos tornillos en la mangueta |
| Amortiguador | transductor de pasador de cizallamiento o de travesaño en la silentbloc inferior, uno o dos ejes; horquilla o clevis equipados con galgas; vástago del amortiguador equipado con galgas; soporte superior modificado y equipado con galgas, o un transductor a medida, para la fuerza total transmitida al chasis |
| Ballesta | grapa equipada con galgas extensométricas para la fuerza vertical transmitida al chasis, posición de las galgas determinada por elementos finitos |
| Muelle helicoidal | equipado con galgas extensométricas para la carga vertical, también en condiciones dinámicas; puede calibrarse además en desplazamiento |
| Fijación de la pata | Célula de carga triaxial TR3D en el lado de la carrocería, para el vector de fuerza que la carrocería absorbe |
Por qué el tubo del pilar no se equipa con galgas
Los pilares son el caso más difícil. El muelle helicoidal y el amortiguador trabajan en paralelo y están montados directamente al chasis. Las galgas extensométricas en el tubo de un pilar MacPherson no dan resultados precisos, porque el pistón se desplaza dentro del amortiguador y la presión del fluido carga el tubo. La carga se mide en cambio en el soporte inferior, con un transductor de pilar de fijación externa, o en la mangueta, con pasadores de cizallamiento en lugar de los dos tornillos, con pequeñas modificaciones en la mangueta y el soporte del pilar.
Procedimiento
- 01
Elegir los componentes
Se identifican las piezas que dan un esfuerzo preciso y representativo para la arquitectura de la suspensión. Las rótulas del brazo inferior suelen soportar la carga más elevada.
Transductores de galgas extensométricas a medida - 02
Coloque las galgas
Las piezas complejas se someten a un estudio por elementos finitos para determinar el tipo y la ubicación de las galgas extensométricas, con el fin de obtener una salida más alta y una diafonía más baja.
- 03
Compensar y proteger
Cada transductor está compensado en temperatura y recubierto con una capa impermeable.
- 04
Calibrar en las condiciones de montaje
Las condiciones de contorno durante la calibración coinciden con las del vehículo. En una horquilla o una horquilla de fijación, la carga de apriete del perno se hace representativa del montaje de serie.
Calibración - 05
Instalar
La pieza equipada con galgas o el transductor semia medida se coloca de nuevo en lugar del original. En una rótula, el espárrago no debe llegar a tope.
Resultado
El esfuerzo en cada componente instrumentado, en las piezas con las que se construye el vehículo, en las condiciones del ensayo real. Leídos con las cargas de rueda, los datos muestran cómo se distribuye la carga en la suspensión y hasta el chasis.
Preguntas frecuentes
¿Pueden las galgas extensométricas en el tubo de un puntal MacPherson medir la fuerza del puntal?
No. El pistón se mueve dentro del amortiguador y la presión del fluido carga el tubo. En su lugar se utiliza un transductor de puntal de fijación externa, o pasadores de cizallamiento en lugar de los dos pernos en la mangueta.
¿Cómo se mide la fuerza del amortiguador sin modificar la geometría de la suspensión?
Un pasador de cizallamiento o un transductor de barra transversal sustituye a la unión atornillada en la parte inferior del amortiguador, o bien la horquilla, el vástago del amortiguador o el soporte superior se equipa con galgas extensométricas. La altura y la geometría de la suspensión no cambian.
¿Cómo se miden las fuerzas en una rótula en un vehículo?
La rótula se equipa con galgas extensométricas para los esfuerzos en dos o tres direcciones. Una línea de referencia mecanizada en el extremo del espárrago marca los ejes de medición, y el utillaje de calibración reproduce la geometría de la rótula.
¿Cómo se mide la carga que soporta un muelle helicoidal?
El muelle helicoidal se equipa con galgas extensométricas y se calibra para la carga vertical que soporta, también en condiciones dinámicas. También puede calibrarse en desplazamiento, lo que relaciona la compresión del muelle con la altura de carrocería y el recorrido de la suspensión.
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