7 - Hipótesis de carga

PROYECTO FIN DE CARRERA
Máquina para ensayo de neumáticos de motocicletas
7. HIPÓTESIS DE CARGA
En la máquina de ensayo se van a medir las siguientes fuerzas:
Angulo de inclinación
Momento Z global
Fl=Fuerza lateral
My local medido
Mz local medido
Desviación
fuerza lateral
Desviación fuerza normal
Debida al camino curvo
Fuerza normal
M generado por la
fuerza lateral
Fuerza longitudinal de rodadura
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Para estimar estas las fuerzas que aparecen durante el ensayo se tienen datos
experimentales de distintos neumáticos realizados con una máquina rotativa
diseñada y creada en el Departamento de Ingeniería Mecánica en la
Universidad de Padua. Estos neumáticos ensayados son los típicos que tienen
los scooters.
Como ejemplo se tienen las siguientes gráficas
NEUMÁTICO DELANTERO
Fuerza lateral normalizada= Fl/Fz
Fz
Presión
Ángulo
Inclin..
Ángulo de deriva
Se ha ensayado un neumático típico delantero de una motocicleta el cual va a
tomar unos valores amplios del ángulo de inclinación y también del ángulo de
deriva. En el eje de abscisa se ha representado el ángulo de deriva y en el de
coordenadas la fuerza lateral normalizada, que no es más que dividir la fuerza
lateral entre la fuerza normal en el neumático, Fz. Se puede comprobar que
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para ángulos altos de la inclinación, la fuerza lateral normalizada aumenta y lo
mismo ocurre si mantenemos constante el ángulo de inclinación y vamos
incrementado el ángulo de deriva. Con neumáticos más anchos ocurre
exactamente los mismo como se puede comprobar con la siguiente gráfica:
NEUMÁTICO TRASERO
Fuerza lateral normalizada= Fl/Fz
Fz
Presión
Áng.
Der...
Ángulo de inclinación
En la conducción de una motocicleta la rueda delantera va a estar sometida a
altos ángulos de deriva e inclinación, sin embargo la rueda trasera solo estará
sometida a altos ángulos de inclinación y pequeños de deriva.
Por otro lado a velocidades bajas, la dirección de las motos funciona a base de
girar la rueda delantera hacia el lado que se quiere tomar la curva. La moto
sigue prácticamente vertical, el ángulo de inclinación es mínimo.
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Sin embargo a velocidades altas ocurre los contrario al tomar una curva
tenemos un ángulo de inclinación elevado y el de deriva es pequeño.
Para el cálculo de los elementos de la máquina de ensayo podemos tomar una
fuerza normalizada lateral bastante conservadora de 1.6.
Por otro lado el peso de una scooters suele variar entre los 80 kg y 170 kg la
más pesada. Si al peso de la scooter se le suma el peso de una persona
estimada en 100 kg, la suma total es de 270 kg.
El peso de la moto no es igual en el neumático delantero que en el trasero.
Normalmente sobre el neumático delantero suele recaer el 45% del peso total.
Por lo tanto aunque al neumático trasero soporte más carga, su ángulo de
deriva va a ser muy inferior al delantero cuando el ángulo de inclinación sea
elevado. Luego se toma como peso máximo:
270x0.45x1.2= 145.8 kg
Donde 1.2 es un coeficiente de seguridad.
Para estimar el momento producido en la dirección de la motocicleta, se han
vuelto a utilizar datos experimentales:
Ángulo de inclinación
Momento en Z
NEUMATICO
Ángulo de deriva
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Si se toma como referencia un momento máximo de 30 Nm , y le aplicamos un
coeficiente de 1.2 :
30 Nmx1,33 = 40 Nm
Luego ya se tiene el estado de carga pésima de la máquina durante el ensayo
del neumático.
También se ha definido como anteriormente se ha mencionado un coeficiente
general de mayoración de cargas cifrado en el valor 1,2, consistiendo el
proceso de cálculo en la comprobación de que en ningún caso se alcanza una
tensión de trabajo superior al 50% del límite elástico de los materiales
empleados.
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