Estudio de la causalidad para la oscilación lateral de vehículos pesados
Romero Navarrete José Antonio, Gómez Solís Juan Carlos, Ramírez Cano Oswualdo, Fortanell Romero Jesús Mateo, Hildebrand Robert,
Publicación técnica No.220
Resumen
El comportamiento dinámico de los vehículos pesados se caracteriza por los distintos modos en que las masas de estos equipos pueden vibrar, y que incluyen tanto desplazamientos lineales como angulares. Las angulares comprenden la oscilación de las distintas masas de los vehículos alrededor de sus ejes longitudinales, transversales y verticales. Mientras que las oscilaciones alrededor de los ejes vertical y transversal se asocian, respectivamente, con la estabilidad direccional y la transferencia longitudinal de carga durante el frenado; la oscilación alrededor del eje longitudinal, denominada en este trabajo oscilación lateral, se asocia con la tendencia a la volcadura de los vehículos pesados. De esta forma, la magnitud de la oscilación lateral representa la variable más importante para establecer la estabilidad lateral o tendencia a la volcadura de los vehículos pesados. La causalidad para la oscilación lateral de los vehículos se deriva de perturbaciones tanto externas como internas. Las externas provienen ya sea de las maniobras direccionales que los vehículos efectúan (durante su operación normal o en situaciones de emergencia), o por parte de las irregularidades presentes en los pavimentos.
Otras perturbaciones externas son las ráfagas, que se presentan bajo determinadas circunstancias. Las internas provienen de la vibración de los componentes del vehículo, incluyendo el tren motriz, las llantas y la carga misma. En este trabajo se presenta un estudio de la causalidad para las oscilaciones laterales de los transportes, incluyendo a las perturbaciones internas y externas a través de análisis teóricos y experimentales. Los análisis teóricos abarcan el estudio del efecto de la rugosidad de los pavimentos sobre los contenidos espectrales de la oscilación lateral del vehículo, mediante un modelo de simulación por computadora, yaw-roll.
Asimismo, se realiza un análisis de las perturbaciones de aceleración lateral, asociadas al trazo de un camino determinado, para lo cual se aplicó una metodología que evaluara el efecto del trazo carretero sobre la estabilidad lateral de los vehículos. El análisis experimental se realiza a escala completa, en campo, con un vehículo tipo autotanque, empleando como condiciones de prueba maniobras en eslalom en patio, y una conducción normal en carretera.
Los resultados de los análisis teóricos revelan una importante disparidad entre las perturbaciones derivadas de las maniobras direccionales y las provenientes de los pavimentos. Mientras que las frecuencias de excitación por maniobras son del orden de 0.1 Hz, las perturbaciones de parte de los caminos se distribuyen en un rango de entre 2 y 30 Hz. Los resultados para el análisis de los trazos carreteros revelan que los trazos pueden consistir en tramos circulares, implicando aceleraciones laterales de hasta 0.8 g para una velocidad de circulación de 70 km/h. Los resultados de campo demuestran, adicionalmente, la importancia que sobre la oscilación lateral del vehículo tiene el movimiento de la carga líquida transportada, aun para niveles altos de llenado (98 %).