El agitador de 7 postes es un equipo de prueba que se utiliza para realizar análisis técnicos en autos de carrera. Al aplicar fuerzas de vibración, el agitador puede emular cargas inclinadas, transferencia de carga lateral, transferencia de peso longitudinal y carga aerodinámica sensible a la altura de manejo para emular pistas de carreras específicas.
El agitador de 7 postes se utiliza para muchos vehículos en diferentes condiciones de conducción. Las versiones anteriores eran el agitador de 5 postes y el agitador de 4 postes. Los fabricantes de vehículos suelen utilizar el agitador de 4 postes para investigar chirridos y traqueteos. Esta tecnología se utilizó por primera vez en la Fórmula 1 a finales de los años 1990, y ahora también se utiliza en otras series como NASCAR y la Indy Racing League . Los equipos de NASCAR con equipos de 7 postes incluyen Hendrick Motorsports , Richard Childress Racing , Chip Ganassi Racing , Furniture Row Racing y Roush Fenway Racing . En este vídeo se muestra el coche conducido por Jeff Gordon sobre una plataforma de 7 postes.
Los diseñadores de vehículos utilizan los resultados de las pruebas en el agitador de 7 postes para ajustar las tasas de resorte, las válvulas de choque y la relación de dirección para adaptarse mejor a las condiciones de una pista emulada específica. [1]
Los fabricantes normalmente no utilizan una plataforma de 7 postes para los coches de carretera porque estos vehículos normalmente no están sujetos a los mismos efectos aerodinámicos que un coche de carreras que circula a altas velocidades. Sin embargo, la empresa alemana de suspensiones KW suspensions es una de las pocas empresas que utiliza un equipo de 7 postes para el desarrollo de sus componentes de suspensión de carretera.
El agitador de 7 postes aplica fuerzas sobre un vehículo y registra las fuerzas que el vehículo devuelve al sistema. El 7 postes aplica sustentación , carga aerodinámica , fuerzas de irregularidad del camino y transferencia de carga debido al frenado, la aceleración y las curvas. Los componentes de la suspensión y del tren motriz del vehículo responden a estas fuerzas, a las oscilaciones de frecuencia del chasis y la suspensión (menos de 30 Hz) y a las vibraciones de los neumáticos, el motor, la transmisión y el eje motriz a frecuencias más altas. Las fuerzas aplicadas se calculan a partir de un modelo de la pista de carreras, el peso del automóvil y del conductor, la presión de los neumáticos, las RPM del motor y las RPM de la línea motriz. Las fuerzas que quieren los ingenieros de pruebas se aplican al automóvil mediante el uso de cuatro actuadores hidráulicos principales capaces de generar 25 kilonewtons (5600 lb f ) de fuerza con una velocidad máxima superior a 1 metro por segundo (3,3 pies/s) que actuar sobre los neumáticos. Si bien los actuadores son capaces de producir frecuencias de hasta 500 Hz, esto no es necesario ya que la elasticidad del caucho y el aire de los neumáticos absorberán la mayoría de las entradas por encima de 50 Hz. Los tres postes restantes se conocen como actuadores del aerocargador y son responsables de la masa suspendida del vehículo. Las fuerzas que representan estos tres actuadores son cargas inerciales que provienen de entrar en una curva o cargas y descargas aerodinámicas en forma de carga aerodinámica o sustentación de un ala. Estas fuerzas son pequeñas en los coches de carretera donde las velocidades normalmente no superan los 140 kilómetros por hora (90 mph), pero son significativas en un coche de carreras donde las velocidades pueden superar los 300 kilómetros por hora (190 mph). [2]
Los parámetros muy básicos que deben inicializarse son las fuerzas verticales de entrada al vehículo desde la superficie de la carretera. Los conductores e ingenieros quieren observar cómo reacciona el automóvil en pistas específicas, ya que el automóvil responderá de manera diferente en el triple óvalo del Talladega Superspeedway, donde las velocidades pueden acercarse a los 320 kilómetros por hora (200 mph) que en el Bristol Motor Speedway , donde las curvas están inclinadas. 24 a 30 grados. Estos datos son extremadamente difíciles de recopilar y reunir porque la superficie de la carretera es muy irregular. Una vez que se carga una pista de carreras en la computadora de prueba, el vehículo se puede cargar en el poste 7; en ausencia de datos reales de la pista, se pueden usar ondas sinusoidales barridas. [3] Se eliminan otras variables utilizando lastre para el peso del conductor y el peso del combustible en el tanque. La temperatura del laboratorio de pruebas está altamente regulada a una temperatura estándar de 21 °C (70 °F). Una vez que se pone en marcha la unidad, los transductores en forma de acelerómetros y galgas extensométricas convierten el movimiento mecánico del vehículo en una señal eléctrica. Esta señal se envía a un procesador que convierte y amplifica la señal y la envía a la computadora.
También es de particular interés para el ingeniero la fuerza entre el neumático y la carretera. Esto es de interés para el diseñador de automóviles porque refleja el agarre que tiene el neumático sobre la superficie de la carretera. Esto es más difícil de probar porque la frecuencia de muestreo debe ser al menos cinco veces mayor que la frecuencia más alta. [ cita necesaria ] En este caso, la frecuencia entrante es de 100 Hz, por lo que la frecuencia de muestreo debe ser de al menos 500 Hz.
En el análisis de vibraciones, como en todos los problemas de ingeniería, los datos de salida deben examinarse de forma metódica. Al realizar pruebas en el agitador de 7 postes, todas las variables están interrelacionadas y pueden analizarse mientras se pueden cuantificar los efectos de la instalación real. La curva de la fuerza de amortiguación se puede extraer de los datos para comprender cómo la rigidez de la instalación y otras variables afectan la fuerza de amortiguación. Es necesario verificar algunas tendencias aparentemente sin importancia para que los ingenieros puedan estar seguros de que la tendencia no continuará o de que se espera que se produzca.
La ruta de análisis en este caso es: