miércoles, 14 de marzo de 2018

CUESTIÓN DE DETALLE, LA SUSPENSIÓN EN EL EJE DELANTERO DEL TRACTOR AGRÍCOLA (Parte I)

¿Llevas suspensión en tu tractor? Si la respuesta es afirmativa eres de los privilegiados ya que todavía somos mayoría los que no llevamos más que la amortiguación de los neumáticos y el asiento de muelles.
Pero también es cierto que cada vez se venden más tractores con suspensión en el eje delantero que unidos a la suspensión neumática en asientos, los silent blocks en cabina (repasar Vibraciones en el tractor) y la “virguería” de la suspensión en cabina hacen de esta especificación la estrella de las ferias.
En este artículo (2 partes) repasaré las suspensiones del eje delantero porque, cuestión de detalle, ¡en absoluto son todas iguales!.

SUSPENSIÓN DEL EJE DELANTERO
La importancia de la suspensión en el eje direccional sobrepasa la componente de comodidad para situarse en la componente de seguridad.
Con las velocidades crecientes en los tractores agrícolas se llega frecuentemente al “salto del tractor” haciendo incluso peligroso la conducción a esa velocidad. Por ello se está dotando de amortiguación en el eje delantero a la mayoría de los tractores de alta especificación.
Un sistema de suspensión consta de unos resortes, normalmente muelles metálicos pero también de goma o incluso magnéticos, y los amortiguadores. Hasta cierto punto el concepto es sencillo, un sistema elástico con amortiguación que funciona transformando la energía cinética en calor. Al considerar la suspensión como sistema mecánico medianamente complejo cuyo diseño depende del comportamiento que se exige: comodidad, sencillez, economía o prestaciones.
Poderosos, y preciosos, Man y Hanomag Barreiros con ballesta

Eje delantero suspendido: Si bien hay muchos diseños, los elementos empleados y el montaje de los mismos difiere sustancialmente. Quizá el más frecuente es acoplar el eje delantero al cuerpo del tractor mediante uno o dos cilindros hidráulicos. El circuito hidráulico está equipado con uno o más acumuladores de gas que son los que absorben los golpes variando el volumen de gas en la cámara. Se puede optar por dos cilindros o por un cilindro que se puede colocar lateralmente o centralizado formando un cuadrilátero articulado.
Durante el trabajo ¿si o no?: Es habitual que durante las operaciones de trabajo en tracción o con pala cargadora, se pueda bloquear la suspensión y así tener mayor control de la máquina.
Suspensión en contrapesos delanteros: Quizá también te pueda interesar si colocas suspensión en los contrapesos delanteros o no, aquí puedes consultarlo

Modelos de suspensión mecánica
La división más genérica para clasificar los modelos de suspensión que se encuentran en el mercado, es hacerla según la unión entre ambas ruedas del mismo eje.
Si las ruedas permanecen unidas de tal forma que el movimiento de una se transmite a la otra estamos ante el tipo denominado de suspensión dependiente. Si las ruedas en cambio no están unidas dinámicamente es un tipo de suspensión independiente.
Suspensión dependiente:

Es el modelo utilizado en las primeras suspensiones, un eje rígido al cual, en ambos extremos, se montan las ruedas. Se trata de un sistema con un diseño más sencillo por lo que cuenta con una fabricación más económica.
El propio diseño acarrea las consecuencias:
  • Todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. Efectivamente si una rueda se eleva, se extiende su inclinación al eje y en consecuencia a la otra rueda. Como el eje se fija directamente al bastidor, la inclinación se transmite en cierta forma al resto del vehículo.
  • Un “hándicap” para el sistema: El peso de la masa no suspendida es considerable ya que se le suma al peso del eje rígido el peso del grupo cónico diferencial que en las oscilaciones sube y baja al integrarse como componente del eje rígido.
En automóviles, en ruedas directrices, casi ningún fabricante lo utiliza ya pero hay excepciones como algún 4*4 con motor longitudinal, un ejemplo el Jeep Wrangler. En tractores es la más utilizada.
Suspensión independiente:
En contraposición al sistema de eje rígido, el movimiento de una rueda no se transmite a la otra. La carrocería resulta menos afectada. Se trata pues de un sistema más complejo que el dependiente por lo que requiere de un esfuerzo de ingeniería extra tanto en el desarrollo como en la fabricación.
Eje delantero con suspensión independiente (Dana)
En automóviles y desde hace ya bastantes años es el sistema utilizado en casi todas las ruedas directrices ya que permite un mejor contacto de las ruedas con el suelo cuando se produce el giro. Hay muchos diseños, pero el más utilizado es la denominada McPherson o alguna variante de la McPherson.
En tractores que optan por la suspensión independiente hay que pagar un sobrecoste pero tiene innegables ventajas. La existencia de dos semiejes independientes, y la unión del cuerpo del tractor con la rueda se realiza a través de un paralelogramo articulado y un cilindro hidráulico o alguna de sus variantes (McPherson de triángulo, paralelogramo deformable)
Suspensión de paralelogramo deformable (también se la conoce por trapecio articulado o triángulos superpuestos): Es, junto con la McPherson, la más utilizada en el mundo del automóvil. El paralelogramo se constituye por un brazo superior y otro inferior (ambos en forma de “A” mayúscula) que se unen al chasis a través de unos pivotes y se unen a la rueda a través de la mangueta que está articulada con los brazos a través de rótulas esféricas.
Los elementos elásticos pueden ser de resorte helicoidal, hidráulico o neumáticos mientras que el amortiguador suele ser hidráulico.
Geométricamente esta disposición permite que la mangueta en su desplazamiento vertical lo haga prácticamente recto. El ángulo de caída que el diseñador quiera dar es fácil de conseguir modificando la diferencia de longitud entre ambos brazos.
En otros casos se puede optar por la suspensión neumática que tiene mejor rendimiento a bajas temperaturas ya que en estas condiciones la viscosidad del aceite reduce la capacidad de absorber las oscilaciones.
Cuerpo de tractor Fendt con suspensión independiente

Suspensiones Multibrazo o Multilink: Una suspensión multibrazo se basa en el mismo concepto que las de paralelogramo deformable pero va un poco “más allá”. La diferencia fundamental es que la mangueta no solo se soporta por los brazos transversales sino también por otros longitudinales u oblicuos.
La ventaja es que se pueden controlar mucho más exactamente los ángulos (convergencia y caída) durante el recorrido de la suspensión y también tienen menos peso no suspendido.
Curiosidad: El Ballestón
¿No te sorprende que tractores de 1940 e incluso anteriores ya llevasen suspensión en el eje delantero, simple tracción, y luego se eliminase? Un sistema sencillo, básico, con una ballesta, normalmente transversal. Te sorprenderá quizá saber que el sistema se ha usado, y mantenido hasta nuestros días en automóviles (Fiat y Seat Ritmo, Málaga, Marbella, Panda o…, algunos Smart, el Volvo XC 90…o ¡el Chevrolet Corvette!)
La ballesta actúa a la vez de brazo y de resorte y se ha utilizado tanto en suspensión independiente como dependiente. En tractores la ballesta siempre es una multihoja de acero pero en automóviles también se opta por la fibra de vidrio
“¿El Corvette? ¡venga ya!: Pues si, el superdeportivo Corvette. Un auténtico “pura sangre”; Un V8 de 7 litros, más de 500 CV y 630 Nm; ruedas casi de F1; la “repera en frenos”; control de tracción; control de estabilidad y una suspensión… ¿con ballesta?
Efectivamente, una ballesta. Pero ¿por qué?
En primer lugar el comportamiento de la ballesta puede calificarse de “estratosférico”. En segundo lugar, la ballesta sustituye al sistema de muelles con una ventaja, aligera mucho el peso (es de material compuesto); Y con otra ventaja, ofrece mayor rigidez. Y una ventaja más, se coloca bajo todo el conjunto y así se bajan el centro de gravedad del eje trasero; además actúa de barra estabilizadora.
El resto del sistema “casi” convencional, doble trapecio transversal pero con amortiguador “magnético”

Ver vídeo suspensión doble trapecio
Bibliografía:

10 comentarios:

  1. ¡Qué buena entrada! Si que me está gustando y la leeré muy detenidamente. ¡Aquí está la vena de profe de nuevo! Gracias.

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    1. Bueno, bueno, tampoco te pases que es algo descriptivo. De verdad que estuve tentado de tirar de algo que recordarás con bastante menos alegría: la modelización del sistema de suspensión con ecuaciones diferenciales... ¿qué, algún recuerdo lejano? :)

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  2. Como se te ha podido pasar mencionar a los barreiros: https://goo.gl/images/fjTazv :-) :-)
    La verdad es que es un tema que va mas allá de la simple comodidad, la estabilidad que aporta en carretera, la mejora de tracción, y la salud del tractorista a medio y largo plazo también; amigos que hacen muchísimas horas de tractor lo confirman llevando sus manos a la espalda (embutida en una faja).
    Sobre lo de cuando desconectarla, no hay unanimidad de opinión, con pala frontal si que es aconsejado para que el tractor tenga mas estabilidad, pero el resto del tiempo ... Unos amigos que tienen unos NH T6 dicen que salvo ese supuesto no les han dicho de ningún otro momento en que sea necesario desconectarla. En la serie arion de claas los manuales recomiendan desconectarla en labores de tiro, sin embargo los técnicos afirman que en absoluto, los argumentos son: ¿para que está la suspensión si no es para usarla?, y por otra parte la cantidad de horas acumuladas en modelos iguales o similares sin sufrir desgastes o averías. Eso sí, para prevenirlas hay que engrasar, y tela la de engrasadores que llevan las independientes, aunque por lo visto están apareciendo modelos con mantenimiento simplificado.
    Gran articulo, ahora a esperar la segunda parte, que con estas lluvias hay tiempo de leer, pues ya está soldado todo lo soldable, arreglado lo arreglable y engrasado lo engrasable.

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    1. "Mea culpa" por haber puesto la foto del Man y no del Barreiros. Si te digo la verdad estuve buscando una foto del Barreiros donde se viese el ballestón pero no la encontré. Ahora la modifico con la foto que me envías. Es lo menos que se puede hacer por la enorme contribución al desarrollo de la ingeniería española que hizo Barreiros.
      Sobre el tema de desconectar la suspensión pues efectivamente no hay unanimidad salvo en que si vas a trabajar con pala la desconectes. Yo particularmente recomiendo desconectarla durante los trabajos de tracción pero simplemente para evitar que "sufran los componentes" y porque a esas velocidades yo no he notado un cambio importante en el comportamiento del tractor (pero eso lo dice alguien que apenas ha trabajado media hora con tractores con suspensión)
      Una vez más aciertas con el tema de los engrasadores. Yo estoy cansado de decir a los fabricantes que por favor los pinten con un punto amarillo o rojo para que así no se nos olvide saber donde están los engrasadores y se vaya "a lo seguro". Es algo que aprendí en el ejército y desde entonces copio la idea (imagina engrasar un tanque si no te dicen donde están los engrasadores)
      Me he "descojonado" con tu comentario sobre "el tiempo de fragua" y es que justo antes de leer tu comentario estaba pensando lo mismo: "¿qué hacer hoy?" y es que las golondrinas están cambiadas, repasados todos los engrasadores, repintado y vuelto a pintar los desconchones, limpios y relimpios los cristales de la cabina...

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  3. En terrenos arenosos con cultivador clavado y si no se pone contrapeso en el Tripuntal, da engaño en la bomba electrónica quedando el terreno muy mal nivelado.
    Salu2.

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    1. ¿Si el apero cuenta con ruedas de control o rodillo trasero se produce el mismo defecto?

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    2. Si Roberto, pero yo cuento mi experiencia quizás J.D. Al llevar unas cadenas no se produzca ese efecto pero no lo sé.
      Algún ingeniero que conozca Helio podría explicar esto.
      Salu2.

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    3. Yo no os puedo ayudar. Apenas he manejado tractores con suspensión (además de lo poco que he manejado solo ha sido con suspensión dependiente)
      Yo supongo que trabajar con suspensión y sobre todo en terreno arenoso estará enviando información contradictoria constántemente al control de profundidad. Por otra parte llevando ruedas de control también supongo que desaparecerá bastante esa "lectura errónea".
      En cualquier caso, mi consejo, como ya he dicho, sería trabajar en tracción sin suspensión porque trabajar a 6-8 km/h la suspensión apenas contribuye al confort del tractorista y sin embargo si modifica la profundidad de trabajo u obliga al control a estar constántemente corrigiendo lecturas.
      A ver si algún fabricante nos lee y nos deja hacer una prueba.
      Saludos a ambos

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    4. Por fin me he acordado de responder.
      Veamos; después de probar de distintas formas, he llegado a una conclusión. La suspensión delantera no es que engañe al elevador, el problema viene de poner el control de esfuerzo en una sensibilidad alta, es entonces cuando comienza el ciclo de subir, bajar, subir, bajar... y claro, con la suspensión activa ese movimiento se aprecia mucho mas. Un buen contrapeso es una solución al asentar el morro, pero yo creo que si el terreno es uniforme la mejor es jugar con los controles del elevador, poner una sensibilidad baja, para que solo reaccione al llegar a una zona pesada, y subir el de posición, que parece que a la nueva generación se nos está olvidando arar, mi tío con su Ebro 160E primero, y después con el NH TL90 siempre estaba atento a llevar la mano derecha al control para igualar la labor.

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