SUSPENSIÓN AUTOMÓTRIZ.pptx

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DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS

AUTOMOTRICES II

SUSPENSIÓN AUTOMÓTRIZ


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INTRODUCCIÓNMovimiento periódico simple es aquel en cual un cuerpo se muevede una lado a otro sobre una trayectoria fija, regresando a cadaposición y velocidad después de un intervalo de tiempo definido.

Movimiento armónico simple es un movimiento periódico que tiene

lugar en ausencia de fricción y es producido por una fuerza derestitución que es directamente proporcional al desplazamientoy tiene una dirección opuesta a éste.

El periodo T, es el tiempo para realizar una oscilación completa.a frecuencia f , es el n!mero de oscilaciones completas por unidadde tiempo


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a medición de vi"raciones puede servir para varios propósitos# delos m$s utilizados son mantenimiento predictivo, análisis modal yseguridad industrial.

INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCIÓN


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INTRODUCCIÓN


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El elemento más importante en lasmediciones de vibración es eltransductor de vibración, com!nmentedel tipo piezoel%ctrico.

E&isten en diferentes tamaños y paradiferentes condiciones de operación.

De"en de cu"rir el rango de frecuencia deinterés.

'i(ación del transductor de vi"ración a la

estructura, puede ser por medio detornillo, cera o con base magnética. Esteaspecto tam"i%n es mu) importante, paraase*urar la calidad de las mediciones.

INTRODUCCIÓN


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Una medición típica de vibración es una se+al que contiene ormasde onda a varias recuencias.

INTRODUCCIÓN


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-ovimiento armónico

simple.

-ovimiento armónicoamorti*uado.

-ovimiento armónico

orzado.

INTRODUCCIÓN

F kx xc xm =++

0=+ kx xm

0=++ kx xc xm


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-OI-IENTO /R-ÓNICO 0I-1Eualquier movimiento que se repita a sí mismo a intervalos

regulares se denomina movimiento periódico o movimientoarmónico. 1ara dic2o movimiento, el desplazamiento de la part3culadesde el ori*en est$ dado como una unción del tiempo por

x(t) es el desplazamiento en el tiempo t.

x m es la amplitud del movimiento.

ω es la recuencia an*ular.

t es el tiempo.φ es el $n*ulo de ase.

x m, ω ) φ son constantes.

)+= φ ω t sen xt x m ()(


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-OI-IENTO /R-ÓNICO 0I-1E!erivando la ecuación del desplazamiento, se encuentran las

e&presiones para la velocidad ) aceleración4

)+−=

)+=

)+=

φ ω ω

φ ω ω

φ ω

t sen xt a

t xt v

t sen xt x

m

m

m

()(

(cos)(

()(

2


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-OI-IENTO /R-ÓNICO 0I-1E"uerza en M# $# %#

Utilizando la se*unda le) de Ne5ton para conocer la fuerza que debede actuar sobre la partícula para darle una determinada aceleración.

Esta es una fuerza restauradora proporcional al desplazamiento

pero de si*no contrario. De la le) de 6oo7e se tiene que1or lo tanto

&l sistema formado por un bloque y un resorte forma un

oscilador armónico simple lineal, la recuencia an*ular ' delmovimiento armónico simple del "loque est$ relacionado con laconstante del resorte k ) la masa m del "loque por la relación

Entonces el periodo del oscilador lineal es

xmam F 2ω −==

xk F −=2ω mk =

m

k n =ω

ω π τ 2=n


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( )φ ω += t x x nm sin

==n

nω

π τ

2 period

===π

ω

τ 2

1 n

n

n f natural

frequency

( ) =+= 202

0 xv x nm ω amplitude

( ) == −

n xv ω φ 001

tan phase angle

-OI-IENTO /R-ÓNICO 0I-1E


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O0CI/CIONE0 /-ORTI8U/D/0El amorti*uador contribuye a que la amplitud de la vibración

disminuya continuamente entre ciclo y ciclo de movimiento, laener*3a del sistema se disipa como ricción o calor.

&l mecanismo más com(n de disipación es la amortiguaciónviscosa, en el cual la uerza de amorti*uación es proporcional a lavelocidad4

Donde c es la constante de amorti*uamiento ) el si*no menos indicaque la uerza se opone al movimiento.

vc F −=


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O0CI/CIONE0 /-ORTI8U/D/0 /n$lisis con amorti*uamiento4

0ustitu)endo & 9 e:t ) dividiendo por e:t lleva ala ecuación caracter3stica4

El coeiciente de amorti*uamiento cr3tico sedeine por4

:ma F =∑ ( )0=++

=−+−kx xc xm

xm xc xk W st

δ

m

k

m

c

m

ck cm −

±−==++

22

220 λ λ λ

ncc m

m

k mc

m

k

m

cω 220

2

2

===−


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O0CI/CIONE0 /-ORTI8U/D/00o"reamorti*uamiento c ; cc.

/morti*uamiento critico c 9 cc.

0u"amorti*uamiento c < cc.

c=cc se conoce como actor deamorti*uamiento.

t t eC eC x 21 21 λ λ +=

( ) t net C C x ω −+= 21

( ) ( )t C t C e x d d t mc ω ω cossin 21

2 += −

2

1

−=

c

nd c

cω ω

2

2

4m

c

m

k d

−=ω )(cos)(

2/

φ ω +=

−

t e xt xd

mct

m


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/1IC/CIONE0Un oscilador amorti*uado tiene los si*uientes par$metros, masa de >?@ *,

constante de ri*idez de A? N=m ) constante de amorti*uamiento de B@ *=s.Cu$l es el periodo del movimiento

Cu$nto tarda en reducirse a la mitad de su valor inicial la amplitud de lasoscilaciones amorti*uadas

En un motor, un pistón oscila con movimiento armónico simple de acuerdo a laecuación4

Encontrar a el desplazamiento, la velocidad ) aceleración cuando t 9 F.G s, " larecuencia ) el periodo del movimiento.

[ ]rad t srad m x 92.1)/38.8(cos)12.6( +=


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/1IC/CIONE0ACTIVIDAD No. 4

Un auto con amorti*uamiento en mal estado, re"ota 2acia arri"a ) 2acia a"a(o con unperiodo de F.? s despu%s de *olpear en un "ac2e. El carro tiene una masa de F?@@7* ) es soportado por cuatro resortes, cu)as constantes de ri*idez son i*uales,determinar el valor de dic2a constante.

Un automóvil est$ montado so"re H resortes id%nticos, los cuales est$n a(ustados

para tener una recuencia de 6z. a Cu$l es la constante de ri*idez de cadaresorte si la masa del automóvil es de FH?@ 7* " Cu$l ser$ la recuencia deoscilación si ? pasa(eros que en promedio pesan B 7* cada uno, via(an en elautomóvil 0e considera que la car*a total se distri"u)e de manera uniorme.


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IJR/CIONE0 'ORK/D/0.Es cuando el movimiento es forzado a moverse debido a laaplicación de una fuerza e)terna. El movimiento se compone dedos partes, una parte transitoria ) una parte esta"le.

a ecuación que descri"e el movimiento es una ecuación dierencialde se*undo orden.

F kx xc xm =++


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:ma F =∑

( ) xm xk W t P st f m =+−+ δ ω sin

t P kx xm f m ω sin=+

xmt xk W f m st =−+− ω δ δ sin

t k kx xm f m ω δ sin=+

IJR/CIONE0 'ORK/D/0.Ocurren cuando un sistema esta sometido a una uerza periódica o a

un desplazamiento periódico de su soporte.


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[ ] t xt C t C

x x x

f mnn

particular ariacomplement

ω ω ω sincossin 21 ++=

+=

( ) ( )222 11 n f m

n f

m

f

mm k P mk P x

ω ω δ

ω ω ω −=−=−=

t k kx xm f m ω δ sin=+

t P kx xm f m ω sin=+

En ω f = ω n, la fuerza de

entrada está en resonanciacon el sistema.

t P t kxt xm f m f m f m f ω ω ω ω sinsinsin2 =+−

Substituyendo la solucin !articular en laecuacin de mo"imiento,

IJR/CIONE0 'ORK/D/0.


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( )[ ] ( ) ( )[ ]( ) ( )

( )2

222

1

2tan

21

1

n f

n f c

n f cn f

m

m

m

cc

cc

x

k P

x

ω ω

ω ω φ

ω ω ω ω δ

−=

+−== #actor de

am!li$cacin.

Diferencia de fase entre la fuerza y lares!uesta de estado estable.

t P kx xc xm f m ω sin=++ particular arycomplement x x x +=

IJR/CIONE0 'ORK/D/0.


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0I0TE-/ DE 0U01EN0IÓNlasificación de la suspensión seg(n su geometría

0e identiican tres *rupos principales4a De e(e r3*ido.

" 0emirr3*idos.

c Independientes.

De e(e oscilante. Jrazos tirados o arrastrados.

-c 12erson.

1aralelo*ramo deorma"le.

-ulti"razo. 6idroneum$tica o neum$tica.

Con(u*ada.


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0I0TE-/ DE 0U01EN0IÓNlasificación seg(n el tipo de control#

%*%+&%-. +$%-/$#Tienen ca"ida todos los sistemas de suspensión convencionales otradicionales, la caracter3stica principal es que, una vez que est$ninstalados en el ve23culo, los par$metros de la suspensión comoresistencia, altura, etc, no se pueden controlar desde uera.

Todos los muelles ) amorti*uadores tradicionales se consideran de estetipo.


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0I0TE-/ DE 0U01EN0IÓN%*%+&%-. $T-/$#0ur*e de"ido como respuesta a la necesidad para desarrollar ve23culos se*uros ) capaces de

com"inar *randes niveles de conort, control ) manio"ra"ilidad. Con capacidad de controlar elreparto de car*a entre el e(e delantero ) trasero, para permitir una me(or manio"ra"ilidad delve23culo.

Es capaz de almacenar, disipar e introducir ener*3a en el sistema, de orma que se a(ustacontinuamente a las condiciones cam"iantes de la carretera. 0e consi*ue ampliar lospar$metros de dise+o cam"iando las caracter3sticas de la suspensión de modo continuo.

Disponen de una computadora que indica a un dispositivo u"icado en cada rueda,e&actamente cuando, de que modo, a cuanta distancia ) a que velocidad de"e moverse.


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0I0TE-/ DE 0U01EN0IÓN+eriodo y frecuencia de la oscilación de la suspensión#


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0I0TE-/ DE 0U01EN0IÓN$+0-$-1&%#

En una suspensión, la masa suspendida oscila con movimiento armónicosimple de acuerdo a la ecuación4

Encontrar a el desplazamiento, la velocidad ) aceleración cuando t 9 F.G s," la recuencia natural ) el periodo del movimiento.

Un sistema masa L resorte M amorti*uador, con masa i*ual a F>@@ *,

constante de ri*idez de F?@ N=m ) constante de amorti*uamiento de F>? *=s.Determinar a el periodo del movimiento, " el tiempo en el que reduce suamplitud a dos tercios de su valor inicial ) c el n!mero de oscilaciones quese 2acen para la misma reducción de amplitud.

[ ]rad t srad m x 92.1)/38.8(cos)12.6( +=


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0I0TE-/ DE 0U01EN0IÓN0I-U/CIÓN4

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