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4.3. Elementos elásticos

Se emplean elementos elásticos para absorber picos de energía que se producen en algunas transmisiones de movimiento y constituyen la suspensión. En la actualidad, se utilizan tres tipos de elementos elásticos:
  • Ballestas
  • Muelles helicoidales
  • Barras de torsión

Actividad

BALLESTAS

Imagen 13. mecanicavirtual. ©
Están constituidas por un conjunto de hojas (1) de acero especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan.
La hoja superior, llamada maestra, va curvada en sus extremos, formando unos ojos sobre los que se montan unos casquillos (3) para su acoplamiento al soporte del bastidor, por medio de pernos o bulones.
El número de hojas y su espesor está en función del esfuerzo que esté previsto que soporten. Todas las hojas se unen en el centro mediante un tornillo pasante con tuerca, llamado capuchino (4).
 
La suspensión por ballestas suele emplearse en vehículos dotados de puentes delantero y trasero rígidos.
 
La ballesta presenta una curvatura, que tiende a ponerse recta al subir la rueda con las desigualdades del terreno, aumentando su longitud por lo que, su unión al chasis deberá disponer de un sistema que permita absorber este alargamiento.
 
Generalmente, este dispositivo se coloca en la parte trasera de la ballesta y realiza la unión al chasis por medio de un tornillo pasante.
 
Además, en el ojo de la ballesta, se coloca un casquillo elástico, llamado silentblock, formado por dos manguitos de acero unidos entre sí por un casquillo de caucho, que se interpone a presión entre ambos, actúa como articulación para pequeños movimientos, sin generar ruidos ni requerir engrase
 

Imagen 14. refugio4x4. © Imagen 15. automotriz. ©

Actividad

MUELLES HELICOIDALES

Son de varilla de acero de diámetro entre 10 y 15 mm, enrollado en forma de hélice. Sus espiras extremas se hacen planas para obtener un buen asiento, tanto en la zona superior como en la inferior. El diámetro del muelle varía en función de la carga que ha de soportar.
La flexibilidad del muelle depende del diámetro de la varilla utilizada, del número de espiras, del ángulo de inclinación de las mismas, del diámetro del muelle y de la calidad del acero empleado para su construcción.

En la figura se ven tres tipos de muelles que trabajan a tracción, compresión y torsión.

Imagen 16.autor. Lic.
Imagen 17.autor. Lic. Imagen 18.autor. Lic.

 

Imagen 19.ngcars. ©
 		Imagen 20.elreca. ©

Actividad

BARRAS DE TORSIÓN

Con el desarrollo de nuevos materiales se ha conseguido sustituir las ballestas y los muelles helicoidales por las barras de torsión.

Vídeo“Barra de torsión”. 16 s. . youtube. ©

Su funcionamiento se basa en que si a una varilla de acero elástico, sujeta por uno de sus extremos, se le aplica por el otro un esfuerzo de torsión, la varilla tenderá a retorcerse, volviendo a su forma primitiva, debido a su elasticidad, cuando cese el esfuerzo de torsión.

Imagen 21. autorepair. ©
 		Imagen 22. autorepair. ©
Este vídeo muestra el efecto que se consigue al instalar una barra de torsión 

  Vídeo“Suspensión con y sin barra de torsión”. 1:46 s. youtube-Demco. ©

Reflexión

El esquema del dibujo, muestra un sistema de suspensión tradicional. 

Imagen 23. elreca. ©

Sabrías identificar de qué color esta pintada la barra estabilizadora.

Objetivos

La suspensión se complementa con los amortiguadores que se encargan de absorber las oscilaciones de los muelles, evitando su transmisión a la carrocería, cuando el vehículo encuentra un bache, la rueda comprime o alarga el muelle, recogiendo éste la energía producida en la oscilación, pero, al no tener capacidad de absorción, devuelve la energía inmediatamente, rebotando sobre la carrocería, que es el único elemento móvil del sistema.

Este rebote en forma de oscilaciones es el que tiene que frenar el amortiguador, recogiendo en primer lugar el efecto de compresión y luego de extensión del muelle, actuando de freno en ambos sentidos.

Los amortiguadores se pueden clasificar en diferentes tipos:

  • Según su sentido de trabajo:
    • Amortiguadores de simple efecto: sólo amortiguan en un sentido.
    • Amortiguadores de doble efecto: amortiguan en extensión y compresión.
  • Según el fluido de amortiguación:
    • Amortiguadores de gas.
    • Amortiguadores hidráulicos.
Imagen 24. CESVIMAP. ©
 		Imagen 25.CESVIMAP. ©

Constitución y funcionamiento de un amortiguador telescópico de doble efecto.

Los amortiguadores más utilizados son los de doble efecto, hidráulicos y telescópicos, se componen de dos tubos concéntricos (8 y 5), sellados por el extremo superior con un retén (2), a través del cual pasa el vástago (9), terminado en el extremo de fuerza por el anillo (1), que se une al bastidor, y que lleva un tercer tubo abierto (3), denominado cubrebarros. El vástago (9) termina en el pistón (4), con orificios calibrados y válvulas dentro del tubo interior (8). En el extremo éste (8) se encuentran las válvulas de amortiguación (6) en compresión. El amortiguador se une por (7) al eje o rueda.

Los elementos más importantes son:

• El pistón (4), que sirve para controlar los esfuerzos de frenado en extensión.
• Las válvulas (6), que sirven para controlar los esfuerzos de frenado en compresión.
• El retén (2), que sirve para evitar la fuga del aceite.
Su funcionamiento es el siguiente: cuando el amortiguador se comprime, parte del aceite que se encuentra en la cámara intermedia (6) pasa a la cámara superior (1), a través de las válvulas (5) situadas en el pistón. El resto del aceite pasa a la cámara inferior (4), a través de las válvulas (7), que limitan el paso de aceite, amortiguando la compresión.
 
Cuando se produce el efecto de expansión, el aceite pasa de la cámara superior y de la cámara inferior a la cámara intermedia, a través de las válvulas (5) y (7). El paso por las válvulas (5) provoca el efecto de amortiguación en expansión.
 
La diferencia que existe con respecto a los amortiguadores de simple efecto consiste en que estos últimos sólo amortiguan en un sentido; es decir, cuando se produce el efecto de expansión o compresión (depende del sentido de amortiguación), el aceite situado en las cámaras no circula a través de los pasos calibrados; por tanto, no amortiguan en uno de los sentidos.

Cuestionario

Pregunta 1. Función principal de los elementos elásticos:
¿Cuál es la función principal de los elementos elásticos en un sistema de transmisión de movimiento o suspensión?
A. Aumentar la velocidad de rotación del sistema
B. Transmitir el movimiento de forma rígida entre dos ejes
C. Absorber los picos de energía y las vibraciones generadas por la transmisión o el terreno
D. Proporcionar un punto de apoyo fijo e inamovible

Pregunta 2. Propiedad de un material elástico:
La propiedad que permite a un material deformarse bajo una fuerza y volver a su forma original al cesar esa fuerza se denomina:
A. Elasticidad
B. Resiliencia
C. Tenacidad
D. Plasticidad

Pregunta 3. Ballesta:
¿Qué tipo de elemento elástico está formado por un conjunto de hojas (láminas) de acero, unidas mediante abrazaderas, y se utiliza principalmente en vehículos pesados?
A. Muelle helicoidal
B. Barra de torsión
C. Amortiguador hidráulico
D. Ballesta

Pregunta 4. Acción de los muelles helicoidales:
Los muelles helicoidales almacenan energía principalmente por la acción de:
A. Deslizamiento entre las espiras
B. Torsión longitudinal de la varilla
C. Compresión o tracción axial de la varilla
D. Flexión de las espiras

Pregunta 5. Deformación de la barra de torsión:
Una barra de torsión funciona basándose en la deformación de un vástago de acero sometido a un esfuerzo de:
A. Cizallamiento
B. Flexión
C. Torsión (giro)
D. Tracción

Pregunta 6. Elemento elástico más común en turismos modernos:
El elemento elástico más común en la suspensión de turismos modernos que trabaja a compresión es:
A. El silentblock
B. La barra de torsión
C. El muelle helicoidal
D. La ballesta

Pregunta 7. Función del silentblock:
El silentblock es un casquillo elástico de caucho que se interpone entre piezas metálicas en uniones de elementos elásticos. Su función principal es:
A. Aumentar la rigidez de la suspensión
B. Actuar como articulación para pequeños movimientos, sin generar ruidos ni requerir engrase
C. Lubricar las uniones
D. Reemplazar completamente al muelle

Pregunta 8. Desventaja de las ballestas:
¿Cuál de las siguientes es una desventaja de las ballestas, especialmente en comparación con los muelles helicoidales?
A. Funcionan solo a tracción
B. Mayor facilidad para soportar grandes cargas
C. Mayor peso no suspendido y menor confort de marcha
D. Menor coste de fabricación

Pregunta 9. Muelle helicoidal de tracción/extensión:
Un muelle helicoidal diseñado para trabajar estirándose (alargando su longitud inicial) cuando se le aplica una fuerza se denomina muelle de:
A. Extensión o tracción
B. Compresión
C. Torsión
D. Flexión

Pregunta 10. Elemento que disipa energía en la suspensión:
En el contexto de la suspensión de un vehículo, ¿qué elemento se utiliza para disipar la energía almacenada por el elemento elástico (muelle, ballesta o barra de torsión), controlando sus oscilaciones?
A. La rótula
B. El silentblock
C. El amortiguador
D. El neumático

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