Las rótulas, también conocidas como juntas Heim o juntas de roseta, son un componente común en el que confiamos especialmente al fabricar brazos de suspensión , aunque sus usos pueden ser muy diversos. Si alguna vez ha trabajado con rótulas, probablemente nada de lo que abordaremos hoy le resulte interesante. Sin embargo, la forma en que se incorporan a una pieza merece cierta consideración y a menudo se pasa por alto y se malinterpreta incluso por fabricantes profesionales.
En este artículo: Ventajas de usar rótulas | Material/Construcción | Lubricación | Sistema métrico vs. imperial | La forma incorrecta de instalar rótulas | Una forma más inteligente y económica | Conclusión
Las ventajas de usar rótulas
Una ventaja de un extremo de barra sobre un buje de suspensión de caucho o uretano es que, en virtud de su construcción, ofrecen menor flexibilidad cuando se aplican cargas a través de la suspensión del automóvil y esto ofrece una alineación más consistente y un manejo más preciso y predecible.
La otra ventaja clave es que, gracias al cuerpo roscado de la rótula, es muy fácil realizar ajustes sutiles en la longitud de un brazo o componente de suspensión , lo que afecta a la alineación. Si se utiliza una rótula con rosca izquierda en un extremo del brazo de control de convergencia y una con rosca derecha en el otro, la longitud del brazo también se puede ajustar infinitamente sin necesidad de desmontar el componente. Tenga en cuenta que este artículo no pretende ser una guía completa sobre rótulas; sin embargo, hay algunos aspectos que vale la pena compartir, fruto de nuestra experiencia con ellas a lo largo de los años.
Material/Construcción
Lo primero que hay que tener en cuenta es que las rótulas están disponibles en una amplia gama de materiales y precios. Las rótulas más económicas pueden parecer atractivas si tienes un presupuesto ajustado, pero como siempre, la calidad es la adecuada. Es probable que encuentres rótulas fabricadas en cuatro materiales principales.
- Acero bajo en carbono
- Aluminio (como 7075 T6)
- Acero inoxidable
- Cromomolibdeno
Acero bajo en carbono: Las rótulas bajas en carbono son las más económicas gracias a su material; sin embargo, no son adecuadas para aplicaciones críticas. Me refiero a cualquier componente que soporte la suspensión o sus componentes relacionados.
Aluminio: Las rótulas de aleación 7075 T6 son excelentes para reducir peso y se han utilizado con éxito como brazos de suspensión. Sin embargo, su capacidad de carga es similar a la del acero bajo en carbono. Además, presentan baja elongación y no ceden ni se doblan bajo cargas elevadas, lo que las hace ineficaces para aplicaciones críticas.
Acero inoxidable: Las rótulas de acero inoxidable se pueden fabricar en materiales de baja o alta resistencia, por lo que es importante comprender lo que se compra. Si bien pueden parecer una opción atractiva, debido a su resistencia a la corrosión, esto no las convierte necesariamente en la mejor opción si la resistencia es importante.
Cromo-molibdeno: teniendo en cuenta todo lo anterior, para aplicaciones de misión crítica, un extremo de varilla de cromo-molibdeno suele ser la mejor opción.
Lubricación
Generalmente, para aplicaciones donde se espera movimiento, se prefiere la rótula revestida de teflón. Con este tipo de rótula , la bola se desliza sobre un revestimiento de teflón autolubricante. Esto elimina la necesidad de grasa, necesaria en rótulas de metal con metal. Las rótulas revestidas de teflón también permiten tolerancias más ajustadas y proporcionan menos movimiento. Además, al eliminar la grasa que atrae la suciedad y los residuos, se prolonga aún más la vida útil de la rótula.
Métrico vs. Imperial
Otro punto útil es que, si bien las rótulas están disponibles en sistemas métricos e imperiales, normalmente encontrarás una selección más amplia en sistemas imperiales y, además, suelen ser más económicas. Esta es una de esas raras situaciones en las que acepto combinar tornillos imperiales y métricos en mis proyectos. Aquí en Nueva Zelanda, donde se encuentra High Performance Academy , solemos usar tornillos métricos para la mayoría de nuestros trabajos, pero a menudo sigo eligiendo las rótulas imperiales por su accesibilidad y precio.
La forma incorrecta de instalar los extremos de la barra
Veamos un par de escenarios en los que el extremo de la varilla podría instalarse de tal manera que esté sujeto a flexión.
Para empezar, si consideramos una suspensión de doble horquilla con una varilla de empuje fijada a la horquilla inferior, como se muestra, tenemos una carga de flexión aplicada en el extremo exterior de la varilla de la horquilla inferior.
Esto se puede solucionar fácilmente conectando la varilla de empuje al montante de la suspensión en lugar del brazo oscilante inferior. Es un cambio relativamente sutil que tiene un impacto muy importante en las fuerzas a las que se someterá la rótula. A continuación, consideremos el diseño de un brazo oscilante superior para la suspensión.
En este caso, puede ser tentador instalar la rótula como se muestra, ya que esto permite ajustar la inclinación de forma rápida y sencilla. A primera vista, podría parecer que esto es cierto, ya que, a simple vista, la rótula parece trabajar en compresión y tensión. Sin embargo, también debemos considerar la reacción del par de frenado que se produce cuando el conductor frena.
Para reducir la velocidad del vehículo, el sistema de frenos genera un par de frenado que ralentiza la rotación de las ruedas y, a su vez, reduce la velocidad del vehículo. Sin embargo, los brazos de suspensión que sujetan el montante o cubo deben proporcionar un par de frenado igual y opuesto; de lo contrario, el cubo o montante rotaría al aplicar los frenos. Con esto en mente, podemos observar que esta reacción del par de frenado aplica una carga de flexión en el extremo exterior de la barra. No es lo ideal.
Una forma más inteligente, con menos peso
La mejor solución es usar un rodamiento esférico encapsulado en el punto exterior en lugar de la rótula, como se muestra arriba. Sin embargo, la desventaja es que esto compromete la facilidad de ajuste que ofrecería la rótula. Otro aspecto sutil se relaciona con la integración de las rótulas con el brazo de suspensión.
En nuestros ejemplos anteriores, podemos ver lo que sigue siendo un diseño de horquilla relativamente común.
Si pasamos por alto la reacción del par de frenado por un momento, descubriremos que la fuerza se aplica en una línea que corre entre el centro de cada extremo de la varilla, que no está directamente alineada con la estructura de la horquilla.
Claro que hay muchos coches que circulan con bastante éxito con rótulas instaladas de forma que estén sujetas a cargas de flexión, y muchos argumentarán que si la rótula es lo suficientemente grande, aguantará perfectamente. Si bien esto puede ser cierto, en nuestra opinión, no es un argumento válido, ya que se sigue utilizando un componente que contradice su diseño. Si el componente está correctamente diseñado y se evitan las cargas de flexión, se pueden utilizar rótulas más pequeñas y, por lo tanto, más ligeras, lo que, en última instancia, se traduce en un ahorro de peso y una mejora del rendimiento.
Conclusión
En la fabricación de equipos de automovilismo , nuestra principal batalla siempre es la siguiente: resistencia vs. peso. Depende de usted determinar dónde desea equilibrar las cosas en ambos extremos de la balanza, teniendo en cuenta que el peso adicional se acumula rápidamente en numerosos componentes. Repetir las tareas es muy costoso y requiere mucho tiempo, por lo que todos queremos asegurarnos de hacer todo lo posible para que el trabajo sea satisfactorio la primera vez.
En definitiva, comprender la correcta integración de una rótula no es difícil cuando se comprenden los fundamentos, y lograrlo correctamente permitirá diseñar componentes seguros y resistentes sin sacrificar peso. Si desea aprender más sobre este y otros temas fundamentales de fabricación en deportes de motor, comience a aprender aquí.
