Barra Estabilizadora
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BARRA ESTABILIZADORA
Andrés Piñero
Proyecto de la división de suspensión
Baja Sae USB
RESUMEN
La barra estabilizadora es un elemento que aumenta la rigidez a rolido del vehículo donde se encuentre instalada, su
funcionamiento está basado en la deformación angular. Este trabajo está destinado a explicar el diseño de la barra
estabilizadora del prototipo BAJA del periodo 2012-2013.
INTRODUCCION
El diseño de la barra estabilizadora debe ser
un procedimiento llevado a cabo anualmente en el
equipo ya que todos los años se espera que el prototipo
se vea ante mejoras o cambios apostando a una mejor
configuración, el procedimiento para diseñar la barra
estabilizadora sigue un orden lógico gobernado por
ecuaciones literalmente sencillas que representan un
fenómeno sencillo. El uso de la barra estabilizadora, de
torsión o anti roll bar llamada técnicamente es debido a
que genera mayor rigidez en la suspensión trasera, lo
cual produce que la transferencia de masa lateral en el
vehículo se vea modificado. La transferencia lateral en
los cauchos traseros aumenta y paralelamente
disminuyen la transferencia lateral de masa en el caucho
delantero.
ANTECEDENTES
Todos los prototipos excepto el 35 han tenido
suspensión trasera con barra estabilizadora.
Figura 1. Antecedentes barra estabilizadora
El único parámetro determinante que ha cambiado con
respecto a los años ha sido el lugar o posición donde va
la barra estabilizadora, debido a que cada año se hace
una configuración distinta de la transmisión y chasis
que va a afectar la libertad de espacio para la barra, la
posición de la barra define parámetros como el diámetro
la longitud y las conexiones del push (brazo de la
suspensión).
Figura 2. Antecedentes barra estabilizadora
Como se puede ver en las imágenes siempre hay una
tendencia a buscar un lugar en donde la deformación de
la barra con respecto al rolido sea máxima y de esta
forma contar con una barra mas pequeña que genere el
mismo efecto, vale la pena destacar que una barra mas
pequeña y menos peso para el prototipo son sinónimos,
de esta manera el objetivo principal era buscar un lugar
con dicha característica.
DESARROLLO DEL DISEÑO
Por diseños de transmisión y chasis
mencionados anteriormente, se decidió colocar la barra
debajo de la caja de transmisión.
Figura 3. Posición de barra estabilizadora 1
Un lugar donde la barra tendrá una buena
proporción de deformación con respecto al rolido y que
a su vez tiene la protección de la estructura del chasis,
el lugar ideal en términos de diseño, ya que debido a sus
buena proporción de deformación, la barra tendrá un
diámetro considerablemente pequeño con respecto a
una barra colocada dentro del tubo LC como en los
prototipos anteriores.
Figura 4. Posición de barra estabilizadora 2
En esta imagen se puede denotar el lugar donde se
colocara la barra estabilizadora visto desde perfil.
A partir del lugar definimos variados parámetros
cinemáticos del comportamiento del sistema con la
barra en dicha posición para luego establecer los
parámetros dinámicos necesarios para conseguir el
comportamiento requerido.
Figura 5. Definición Cinemática
Para definir el comportamiento cinemático se utilizo el
programa de simulación de modelos de suspensión
Lotus Suspension Analysis® para encontrar la
deformación de la barra con respecto al rolido del carro.
Para las cuales bajo ciertas configuraciones:
500BarraLong mm
130PushingLong mm
Y ciertas configuraciones de posiciones según la
longitud del pushing, una posición a 117 otra a 75 y la
última a 50 milímetros. Para las cuales dieron unas
deformaciones máximas correspondientes de 33.27 ,
15.4582 y 5.5524 grados respectivamente. Debido a
esto se tiene un amplio rango de rigideces disponibles.
En base a estos resultados y el necesario estudio del
comportamiento dinámico del sistema se eligieron
parámetros geométricos necesarios y lógicos, asi como
parámetros dinámicos:
-Material del pushing y de la barra, aluminio 7075
FORTAL y acero 1020 respectivamente.
0.5Diametro in Para lo cual dio un resultado dentro de un rango
aceptable expresado mediante la siguiente grafica
Figura 6. Transferencia de masa delantera producto
de la barra
Figura 7. Variación en el gradiente de rolido producto
de la barra estabilizadora
De donde se puede concluir resultados satisfactorios
donde se tiene un amplio rango de soluciones, es decir,
dependiendo de los requerimientos del terreno se puede
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
% T
ran
sf.
masa
del
an
tera
Rigidez a rolido de la barra (N*m/rad)
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Gra
die
nte
a r
oli
do (°/
g)
Rigidez a rolido de la barra (N*m/rad)
cambiar la posición del brazo de la suspensión para
obtener distintos comportamientos.
Era necesario diseñar los acoples con el chasis
para el cual se decidió repetir modelos de acople hechos
anteriormente en el equipo
Figura 8. Acople de la barra estabilizadora con el
chasis
Que consiste de un brazo hecho de Fortal con dos orejas
soldadas al chasis, todo el sistema va a estar sujeto por
un tornillo que traspasa las orejas y el brazo.
Para los pushing como ya se dijo se tienen
tres agujeros o configuraciones posibles
Figura 9. Numero de huecos
Figura 10. Diseño de push Final
Acoplado a la barra con un tornillo que atraviesa el
pushing y la barra simultáneamente.
RECOMENDACIONES
Debido a la importancia en el
comportamiento del sistema, buscar como
condicion principal la posición optima en el
diseño del vehiculo.
Debido a su gran importancia, considerar la
eliminación de una suspensión con barra
estabilizadora.
Usar tratamientos térmicos para mejorar la
resistencia a torsión de la barra.
BIBLIOGRAFIA
Gillespie, T.; 2001; Fundamentals of vehicle
dynamics; Estados Unidos de América;
Society of Automotive Engineers, Inc.
Milliken, W. F.; Milliken, D. L.; 1995; Race
car vehicle dynamics, Estados Unidos de
América; Society of Automotive Engineers,
Inc.
González, Irwing.; 2012; MANUAL DE
PROCEDIMIENTOS PARA EL DISEÑO
Y LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE
SUSPENSIÓN Y DIRECCIÓN DE
VEHÍCULOS TIPO BAJA.; Sartenejas;
Universidad Simón Bolívar; Trabajo de
Grado.