miércoles, 31 de marzo de 2010

Apuntes de física (2)

La geometría de la motocicleta


Una motocicleta puede describirse utilizando los siguientes parámetros geométricos:

d: distancia entre ejes (wheelbase)
dc: descentramiento de la horquilla (fork offset)
E: ángulo lanzamiento (caster angle)
Rd: Radio rueda delantera (front wheel radius)
Rt: Radio rueda trasera ( rear wheel radius)
td: radio sección circular generadora neumático delantero (front tire cross section radius)
tt: radio sección circular generadora neumático trasero (rear tire cross section radius)

Otros parámetros importantes pueden definirse en función de estas variables que se han enumerado, a saber:

Radio del círculo central del toro delantero:

pd = ( Rd - td)

Radio del círculo central del toro trasero:

pt = (Rt - tt)

Avance Normal:

an = Rd senE - dc

Avance Mecánico:

a = an/cosE = Rd tanE - d/cosE

Normalmente, los parámetros geométricos usados, medidos con la motocicleta en posición vertical y el ángulo de la dirección fijado en cero, son:

- la distancia entre ejes: d
- el ángulo de lanzamiento: E
- el avance mecánico o simplemente avance: a

El conjunto de estos parámetros es importante para definir la percepción de la manejabilidad de una motocicleta por parte del conductor. Y dada la fuerte interacción existente entre todos ellos, no resulta práctico tecnicamente el examinar los efectos producidos por uno solo de ellos independientemente del resto.
No obstante pueden realizarse ciertas consideraciones referidas a la influencia básica de algunos de ellos sobre el comportamiento dinámico de la moto que pueden ser bastante útiles.
Si tomamos como ejemplo la distancia entre ejes, en general puede afirmarse que un incremento en su dimensión, considerando que el resto de los parámetros permanece constante, revierte en:

- incremento desfavorable en la deformabilidad a flexión y torsión del chásis
- incremento desfavorable en el radio mínimo de curvatura
- incremento desfavorable en el par a aplicar sobre el manillar a la hora de girar
- reducción favorable en la transferencia de pesos entre ambos ejes durante las fases de aceleración y frenado, con la consiguiente reducción del movimiento de cabeceo generado por la tendencia del chásis a rotar alrededor del eje de la rueda trasera, fenómeno que explicaré más adelante.
- reducción favorable en el movimiento de cabeceo producido en carreteras con mal firme
- incremento favorable en la estabilidad direccional de la motocicleta.

Por otro lado, el avance y el ángulo de lanzamiento son especialmente importantes ya que definen las características geométricas de la dirección. Las propiedades de manejabilidad y estabilidad direccional de una moto dependen fundamentalmente de esos parámetros, además de otros.
El ángulo de lanzamiento (E) varía de acuerdo al tipo de motocicleta, pudiendo ir desde los 19º de una moto de speedway, pasando por los 21º-24º de una de competición, hasta los 27º-34º de una tourer o custom. Desde un punto de vista estructural, un ángulo muy pequeño causa un considerable estrés en la horquilla durante la frenada. Teniendo en cuenta la poca deformabilidad de la horquilla tanto a flexión como a torsión, valores bajos del ángulo de avance llevarán consecuentemente a producir peligrosas vibraciones en el tren delantero: oscilaciones del tren delantero alrededor del eje de la dirección.
El valor de este ángulo está intimamente ligado al valor del avance (a). En general, para conseguir un buen feeling en la manejabilidad de la motocicleta, un incremento en el lanzamiento debería ir acompañado de un incremento también en el avance.
El valor del avance depende igualmente del tipo de motocicleta y de su distancia entre ejes. Suele variar entre rangos que van desde los 75-90 mm en motos de competición, hasta los 90-100 mm en motos deportivas de calle y de sport turismo, hasta valores superiores a los 120 mm en grandes tourers.
En próximas entradas intentaré analizar más profundamente las interrelaciones entre estos parámetros y sus distintos efectos sobre la motocicleta.

2 comentarios:

madsundaysurvivor dijo...

Has conseguigo que esta noche cuando llegue a casa tenga revisar unas cuantas fichas.

Solo un apunte y una duda:
la distancia entre ejes"wheelbase" por mi tierra se le suele llamar "batalla" no se si es algo solo de la zona o es común en toda España.

una cosa que me he dado cuenta, que estaba en un error es sobre el avance, pensaba que en lugar de la distancia entre el cruce con el suelo de la vertical del eje de la rueda y la linea descenciente de la dirección, era con la linea desdente de la horquilla

Y la duda es ¿como influyen en la dirección las tijas de lanzamiento variable o no paralelo a la pipa de dirección? aparte de hacer complicado el cambio de dirección de la moto

lemon dijo...

Si, yo también he oido mucho lo de batalla, aunque siempre referido a distancia entre ejes de automovil. Sin embargo es cierto que se puede llamar también a la distancia entre ejes de una motocicleta. El tema del avance creo es bastante común confundirlo, a mí me sucedía con ese y otros términos que irán apareciendo, de ahí que me liara la manta a la cabeza y me haya puesto a estudair dinámica desde el principio. Pretendo preparar una bibliografía de todos los libros que he ido acumulando sobre dinámica de la moto y meterla como una entrada más.
Y sobre el tema de las tijas, las futuras entradas se centrarán en el desarrollo del concepto de avance y dirección de la motocicleta, con ejemplos y demás, a ver si puedo aclarar este asunto más en profundidad, ya que es dificil explicarlo en tres lineas.
Gracias por seguir el tema. Siempre me queda la impresión que resultará un rollo para la mayoría, aunque cuanto más te metes, más apasionante es el asunto.