Perdón por los errores de traducción, ya que el texto origianl no estaba en español, no soy muy bueno traduciendo
Introducción
Las razones básicas de hacerle modificaciones al chasis, es para hacer que los movimientos del chasis sean predecibles, Aceleración lateral, frenado, aceleración y fuerzas centrifugas, todo ejerce tremendo estrés en el coche.
Chasis, carrocería y otros partes rígidas del coche, tienden a torcerse y ceder.
Por lo tanto, una construcción apropiada de un chasis, es una serie de pasos de perfeccionamiento en el mismo, haciendo rígido lo que antes era flexible, asegurando normales y movimientos libres para todos los elementos de la suspensión, los cuales pueden cambiar su geometría para adecuarse a todas las teorías y principios.
Acá se presentaran todos los principios que los coches de competición deben adecuarse.
Aceleración lateral y trasferencia de peso
Aceleración lateral son las fuerzas laterales que un coche genera en una curva.
Es una medida de la máxima cantidad de fuerza generada en la curva que el coche puede generar.
Esta aceleración lateral esta relacionada a la fuerza centrifuga, que es un termino al que todos estamos acostumbrados.
La diferencia en la aceleración lateral se expresa mediante el termino G de las fuerzas, mientras las fuerzas centrifugas se miden o expresan en kilos de fuerza.
La aceleración lateral depende de 2 cosas: velocidad y el radio de giro.
La formula para averiguar la aceleración es LA=V*2/R. O en otras palabras, el cuadrado de la velocidad (expresada en pies por segundo) dividido por el radio de giro (expresado en pies)
Véase el diagrama que explica y ejemplifica el como poder calcular en cualquier camino con su coche.
La fuerza centrifuga es la aceleración lateral multiplicado por el total del peso del coche.
Ahora, un ejemplo de como la aceleración lateral los afecta. Digamos, por ejemplo, un coche cualquier de carreras es probado y encontraron en una curva .97 Gs. Donde una G es igual al peso del coche, lo que significa que la suspensión está tan bien diseñada y ajustada que puede doblar lo suficientemente fuerte para soportar las fuerzas laterales equivalente al 97% de peso total del coche y todavía mantener el contacto de las ruedas en la pista. El .97g es una pequeña realidad para un coche preparado de calle. Como se pueden imaginar hay mucha mas Gs de aceleración lateral que un coche puede producir en una mayor ‘volanteada’, mayor la fuerza de ‘doblada’ del coche. Un coche recién salido de fábrica puede doblar en un promedio alrededor de los .55g, y los mejores coches de competición de Detroit puede doblar alrededor de .74g.
Una vez que el coeficiente de aceleración lateral de un coche en particular es sabido, el peso actual que es transferido desde el punto mas interno hacia las ruedas de afuera durante el punto maximo de curva, puede ser calculado.
Hay 3 grandes factores que afectan la transferencia de peso: el peso del coche, el centro de gravedad y el ancho del eje. La formula para encontrar la cantidad de transferencia de peso es la siguiente:
Transferencia = [ (W) (CGH) (LFC) ] / [ TW ]
En otras palabras, la cantidad de peso tranferido en kilogramos es igual al peso del coche (expresado en libras) multiplicado por el centro de gravedad (expresado en pulgadas) multiplicado por el coeficiente de fuerza lateral (expresado en g) todo esto dividido por el ancho del eje (expresado en pulgadas)
Volviendo a estos 3 grandes factores de transferencia de peso, que es lo que esto significa? Cuando se está doblando se trata de cortar la lo maximo posible la transferencia de peso del lado interno a las ruedas externas. Imagínese lo que sería que un coche pudiese doblar una curva sin tener transferencia de peso durante toda la curva; esto sería como manejar sobre una pista totalmente derecha y con las 4 gomas totalmente pegadas al asfalto.
Entonces, jugando con los diferentes números sacados de las formulas matematicas de arriba, la tranferencia de peso puede ser reducida bajando el centro de gravedad, reduciendo el peso total del coche, o incrementando el ancho de los ejes.
Bajando el centro de gravedad puede ser realizado bajando cada peso significativo del coche (por ejemplo bajando lo maximo posible el motor del coche, cambiando la posición inicial de la batería a un lugar mas bajo, bajar el tanque de combustible, radiadores, etc ) Otro metodo de evitar transferencia de peso es ensanchar lo maximo posible, lo que sería la distancia entre la parte izquierda y derecha de las tuedas.
Esto trabaja porque se separa la base que soporta el centro de gravedad.
La trasferencia de peso tiene que ser absorbida o tomada por el sistema de suspensión, de otra manera esta sería tranferida al contacto de la rueda con el suelo, lo que significaría perdida de adherencia.
La manera que este peso es dividido entre el sistema de suspensión delantero y el trasero es conocido como ‘distribución de cupla de rotación’, lo que se discutirá en un par de capítulos a seguir.
Esta transeferncia de peso que hemos visto ocurre y es manejada a través del chasis de torción. Lo que se explicará a continuación.
Como calcular la
aceleración lateral
1. Lo único que se necesita es trazado, una cinta métrica y un cronometro.
2. Medir el radio de giro que el coche estará hacienda en el trazado. En nuestro diagrama de arriba el radio ‘R’ y ‘X’ es el punto centro del ancho del coche y ‘Z’ es el punto de inicio y el punto final del recorrido.
3. Obtener la distancia que el coche estará recorriendo (la circunferencia del circulo) multiplicando el radio por 6.28. Esto mantiene las medidas en pies.
4. Tiempo en el que el coche utiliza para transitar desde el punto Z (salida, al punto Z final). Asegúrese que el coche esté girando al maximo y que la velocidad sea constante. Estos dos factores son fundamentales para obtener un buen resultado.
5. Dividir la distancia que el coche viajo por el número de segundos que demoró en hacer el recorrido. Esto va a ser la velocidad del coche en pies por segundo (ellos tienen la velocidad de millas, ojo)
6. Hay que hacer la raíz cuadrada de la velocidad y dividirla por el radio de circulo (también en pies) Luego dividir ese número por 32.2 . La respuesta va a ser la aceleración lateral expresada en g.
Centro de gravedad
Encontrar la altura del centro de gravedad puede llevarse acabo de varias meneras, y ninguna de ellas es fácilmente realizada si no se pone un poco de trabajo. El metodo que se dispone acá es el mas sencillo. Para realizarlo van a necesitar una juego de bloques o tacos, de por lo menos 60cm de alto, los cuales tienen que poder soportar el peso del coche, y 4 juego de cubiertas.
Sobre todas las cosas, esté seguro de utilizar una superfice totalmente plana y nivelada cuando realice esto.
Primer, encuentre la ubicación del centro de gravedad sobre la base de la rueda (en otras palabras la distancia detrás de la linea central de las donde las ruedas delanteras están ubicadas). Para hacer esto, 1- pese el peso total de la parte frontal y de la parte trasera 2- agregue los dos pesos por el peso total del coche 3- divida el peso total por el peso trasero. El resultado es el porcentaje. 4-multiplique ese porcentaje por la base de las ruedas y eso le dará la distancia detrás de la linea central donde el centro de gravedad se encuentra.
A este punto, dibuje todo esto a escala en papel de grafico, y luego vuelva al coche para los proximos pasos.
Levante la parte trasera del coche sobre tacos por los menos 60cm y pese la parte delantera, y la parte trasera una vez más (recuerde de restar el peso de los tacos que esté utilizando del peso trasero.
Si todo se ha hecho correctamente, para este punto el nuevo peso delantero va a ser mas pesado y el nuevo peso trasero va a ser mas liviano de la primera medición.
Ahora con el coche en el aire, dibuje una nueva base de ruedas imaginaria, paralela a la antigua cuando el coche todavía estaba en el suelo. Para hacer esto use la formula de la
Hipotenusa del triangulo (a*2 + b*2 = c*2) Vea el diagrama para mejor explicación.
Esta nueva base de las ruedas es mas corta que la base original (por ejemplo, si el coche tenía una base de ruedas original de 100 pulgadas y la altura de los tacos lo levantaron 25 pulgadas, entonces la nueva base de las ruedas es 96,5 pulgadas)
Ahora, olvidándose que el coche está en el aire, recalcule la distancia del centro de gravedad el cual se encuentra detrás del eje delantero usando el nuevo juego de pesos para la parte frontal y para la parte trasera, y la nueva medición de la base de ruedas (utilice los mismo pasos utilizados arriba para hacer las operaciones)
Volviendo al dibujo a escala. Dibuje, el auto sobre los tacos y ahora dibuje en la hipotetica nueva base de ruedas basado en la hipotenusa del triangulo. En la parte superior de la base de las ruedas (de la verdadera base de ruedas) dibuje una linea perpendicular a la base de las ruedas al punto donde el verdadero centro de gravedad posar por el.
Después dibuje una linea perpendicular a la nueva base de ruedas que pase por el nuevo centro de gravedad. Extienda estas dos lineas hasta que se crucen entre sí. Mida la distancia desde este punto de intersección a la linea original de las base de las ruedas, conviertalo del dibujo a escala a la medida actual, y va a encontrar la altura del centro de gravedad. Solo como guia la medida actual debería caer alrededor de los 32,5 y los 45cm.
Encontrando la altura del centro de gravidad
1.Haga un dibujo a escala indicando la base de las ruedas y el centro de las mismas (escala sugerida 1 pulgada = 58 Pulgadas)
2.Encontrar la distancia del centro de gravidad detras del eje delantero y marcalo.
3.Elevar las ruedas traceras y hacer un Nuevo dibujo. Haga una nuevo pesaje y marque esto en el dibujo. A, B y C están marcados en el dibujo mostrando como la hipotenusa del triangulo se forma. El resultado de la nueva base de las ruedas va a ser 113,3 pulgadas.
4.Usando la redistribución del peso de 1822 libras (frontales) y 1478 libras (traseras) se eucntra que el nuevo centro de gravedad está al 44,8% de la distancia detrás del eje delantero, en una distancia de 113,3 pulgadas. Extienda las dos lineas de los centros de gravedad hasta que se crucen. Mida la distancia sobre la original (arriba) base de las ruedas donde cae el punto de intersección, convierta esto de la escala al tamaño real y va a encontrar el centro de gravidad del peso de su coche. En este caso lo obtenido fue 14,5 pulgadas, un muy bajo centro de gravedad para un coche de fabrica.
Las lineas se extienden desde el braso a hasta el punto de intersección (el centro instantáneo). Una tercera línea es estendida desde CI (centro instantáneo)hasta el centro de la rueda. Donde la tercera línea cruza el centro del coche es centro de rotación.
El efecto de la fuerza centrifuga durante el doblaje en la masa total del coche atraves del centro de gravedad. Esta fuerza es experimentada como alanceo ("lean" o "sway”) pero mas comunmente conocida en carreras o dinamica de vehículos como rotación “roll”. El efecto de la fuerza centrifuga en el centro de gravedad es totalmente en la velocidad. A mayor altura del centro de gravedad, la menor velocidad al que el auto va a alcanzar el máximo de rotación.
Cuando el cuerpo rota, como cualquier cosa en modo circular, este debe tener un punto central sobre el que se rota. En el coche esto es conocido como centro de rotación.
En cualquier coche hay dos centros de rotación, frente y trasero, y ellos son determinados totalmente independiente uno del otro. Pero cuando el coche está doblando, la suspensión delantera y trasera están interconectadas a través del chasis y las dos experimentan rotación en el mismo momento. Por lo tanto una línea imaginaria llamada eje de rotación conecta los centros frontal y trasero.
Centros de rotación están determinados completamente por la geometría del sistema de suspensión. El diseño de los coches de pasajeros de hoy en día, el centro de rotación frontal está un poquito por debajo del centro de rotación trasero. Con este diseño incorporado, el sistema de suspension delantero está manejando más del “dentro-fuera” transferencia de peso, habilitando al eje trasero solido a mantener mayor de su peso mejor distribuido para una mejor tracción delantera.
Antes de describir exactamente como determinar el centro de rotación de un coche, vamos a examinar las ventajas principales y sus desventajas de ambas, un bajo y un alto centro de rotación, y porqué cualquiera de los dos diseños está comprometido.
La cantidad de rotación de chasis desde una cierta altura del centro de rotación depende en la influencia entre el centro de rotación y la altura del centro de gravedad. A mayor centro de gravedad y menor centro de rotación, mayor cantidad de cuerpo de rotación hay (porque la mayor diferencia entre los dos puntos). A mayor cetro de rotación y menor centro de gravedad, menor cantidad de cuerpo de rotación hay (porque no hay mucha diferencia entre el centro de rotación y el centro de gravedad).
Si hay un alto centro de rotación por lo tanto un pequeño cuerpo de rotación y transferencia de pesos, se va a poder usar espirales más suaves para controlar el cuerpo en rotación. Esto es una de las razones porque el tren trasero de un coche de calle tiene resortes más suaves que los del tren delantero. La mayor desventaja de un alto centro de rotación es que la fuerza lateral en el coche durante el doblaje, en vez de aplicarse como cuerpo de rotación se aplica en sí mismo, en términos de fuerza lateral en la banda de rodamiento de la rueda, creando inestabilidad durante el doblaje. En otras palabras, con un alto punto de rotación, el peso está empujando a la cubierta de costado creando desgaste.
Con un bajo centro de rotación, el peso es transformado en una manera circular, o en otras palabras, es tomado de la parte superior de la rueda interna y fuerza hacia abajo en la parte superior de la rueda externa. La ventaja de una bajo centro de rotación es menos desgaste de cubiertas, pero la mayor desventaja es que hay mayor transferencia de peso y mayor cuerpo de rotación para controlar y esta es la razón por la barra anti vuelco delantera o barra estabilizadora.
Para encontrar el centro de rotación en una diseño de suspensión delantera independiente dibuje a escala de su coche incluyendo los marcos del chasis y los brazos superiores e inferiores los puntos de montaje y las ruedas. Mida la distancia de los marcos para encontrar el centro del coche y haga una línea vertical. Extienda una línea entre amobos brazos inferiores y superiores derecho e izaquierdo. En el punto donde estas dos líneas se cruzan marcar el punto. Este es llamado centro instantáneo. Luego dibuje una línea punteada desde el centro instantáneo hasta el centro de la banda de rodamiento de la rueda. Donde esta línea punteada cruza el centro del coche es el centro de rotación.
Para mover el centro de rotación frontal arriba o abajo, altere el angulo de los brazos. Alargando los brazos superiores o acortando los inferiores no cambia la altura del centro de rodamiento pero el alargar los brazos ayuda a limitar la cantidad que el centro de rodamiento se mueve hacia arriba o abajo la línea central del coche mientras las ruedas se mueven arriba y abajo. Este principio de movimiento del centro de rodamiento y la ubicación interactúan muy de cerca con el arco de la curva durante el doblaje porque las mismas cosas controlan ambas, brazos superior e inferior largo y ángulo.
Conociendo la ubicación del centro de rotación, el arco de la curva de la rueda puede ser dibujada. Utilizando una compas, en la escala del dibujo, donde el centro de rodamiento fue encontrado, pinche con la punta del compas y dibuje un arco hasta el centro de la rueda. La rueda va a seguir este arco durante todo el recorrido por la función del centro de rodamiento como el punto de pivot de las ruedas.
Encontrando el centro de rotación en el tren trasero con un eje solido (el cual también es nombrado “eje vivo”, "Hotchkiss drive" cuando este está suspendido por hojas de suspensión o "positive link" cuando este está suspendido por resortes) no es mucho problema.
En coches con un eje trasero solido y hojas de suspensión, el punto de rodamiento está ubicado en la mitad entre la línea central del eje y el punto de montura del ojo de suspensión. Para bajar el centro de rodamiento, solo mueva la posición del punto de montura de la amortiguación (lo cual mueve el chasis hacia arriba).
En coches con un eje trasero solido y espirales, ya sea con el anclaje Watts o barra Panhard tiene que ser usada para encontrar el punto trasero. Donde la barra Panhard cursa la línea central del coche, o donde el centro del anclaje Watts pivotea, es el centro de rotación. Para bajar el centro de rotación elevar el chasis del coche más alto en la suspensión. Esto hace cambiar la ubicación de la barra Panhard para hacerla correr paralela con el suelo una vez más, o cambios similares en el anclaje Watts.
Con la suspensión trasera del Corvette, el centro de rodamiento está determinada muy similar a la suspensión delantera con una desigual longitud de las brazos aquí el eje y la comba de control son los dos soportes laterales para la localización de la suspensión, por lo que se considera como la A - brazos líneas se extienden a partir de la localización de dos brazos a su punto de intersección. Luego, una tercera línea se extiende desde el punto de intersección de la línea central del neumático. En caso de que la tercera línea cruza la línea central del vehículo es el rollo de centro (marcado con una X) en la contabilidad de existencias Corvette rollo de la parte trasera centro de la altura es de 26 pulgadas, en la primera lista centro es 3 1 / 4 pulgadas de alto y el centro de gravedad es 16 1 / 2 pulgadas.
