Estudio Vibraciones Amortiguación Bicicleta

1. OBJETIVOS:
El objetivo de este trabajo es realizar mediciones reales, viendo así las dificultades que esto conlleva.
Para la realización de nuestro trabajo hemos elegido como modelo la amortiguación delantera de una bicicleta de montaña, de la cual vamos a calcular los parámetros fundamentales (Ksuspensión, Kneumático, C, M1, M2), comprobarlos y simular el comportamiento de la bicicleta antecualquier situación. Dentro del gran abanico de situaciones que se pueden dar a lo largo de la vida de una bicicleta, hemos simulado la suspensión delantera de nuestra bicicleta ante:
* un escalón,
* un camino de grava
* un terreno irregular.

2. PROCESO:
Como ya hemos citado, vamos a realizar nuestro trabajo sobre la amortiguación delantera de una bicicleta, por lo que elprimer paso será establecer un modelo que cumpla los requisitos de este sistema. Además, queremos comparar los resultados obtenidos con los que se darían en una bicicleta sin suspensión, por lo que también tendremos que establecer un modelo para este caso.
Una vez establecidos los modelos, pasaremos a la determinación experimental de los parámetros necesarios para los cálculos y su posteriorsimulación.

3. MODELO:
La modelizamos con dos grados de libertad:
* la masa no suspendida de la bicicleta: M1 (rueda + parte horquilla).
* la masa suspendida: M2 (chasis + parte del peso del conductor, teniendo en cuenta que dicho peso se reparte entre la rueda delantera y la trasera, siendo esta la que carga con la mayor parte del peso al encontrarse más cerca del punto de apoyo: el sillín).* entre la rueda y el suelo simulamos la rigidez del neumático con un muelle (Kneum ) y un amortiguamiento (C1).
* entre la rueda y el chasis, es decir, la suspensión de la bici en sí la simulamos con un muelle (Ksusp ) y un amortiguador (C2).
Al contrario que en la mayoría de los sistemas que hemos visto en clase, este no tiene una fuerza vibratoria que excite el sistema, sino quees el desplazamiento del suelo el que varía (x0).

4.
DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE LA SUSPENSIÓN
5.1. Procedimiento experimental
En primer lugar, vamos a describir el proceso utilizado para determinar las rigideces de la suspensión y el neumático. La siguiente fotografía muestra la disposición de la rueda delantera sobre una báscula, que nos permitirá medir la reacción sobre elsuelo y con ello la fuerza aplicada sobre cada uno de los elementos elásticos (ya que están montados en serie).

En las siguientes fotografías podemos apreciar en detalle la forma de obtener la deformación estática de la suspensión de la bicicleta. Consiste en una goma colocada alrededor de la horquilla junto al retén, que se desplaza sobre la barra sin deslizar. Este elemento, al aplicar pesosobre el manillar, nos permitirá medir el máximo desplazamiento alcanzado por la suspensión.

Como los muelles de la suspensión están precargados, es decir, presentan una deformación inicial en su propio montaje. A medida que comencemos a aplicar carga sobre ellos no sufrirán deformación hasta alcanzar dicho valor de precarga, por lo que nos vemos obligados a tomar dos medidas de deformación paradeterminar correctamente el valor de la rigidez.
Comenzamos aplicando peso sobre el manillar hasta que la báscula nos proporciona un valor de 40kg. Una vez retirado el peso medimos la deformación alcanzada por la horquilla. En éste caso 16mm.
A continuación, aplicamos un peso de 55kg y realizamos el mismo proceso de medida, obteniendo un valor de 31mm.
Estos datos serían suficientes paradeterminar la rigidez de la suspensión, pero debemos considerar que la horquilla no está sometida completamente a éste reacción que medimos en la báscula, ya que presenta un cierto ángulo sobre el plano del suelo. Para determinarlo utilizamos un programa para el sistema operativo Android llamado “Bubble level”.

El citado ángulo es aproximadamente 20º.

Por último, para determinar la rigidez del...