CUESTIÓN DE DETALLE, LA SUSPENSIÓN EN EL EJE DELANTERO DEL TRACTOR AGRÍCOLA (Parte I)

¿Llevas suspensión en tu tractor? Si la respuesta es afirmativa eres de los privilegiados ya que todavía somos mayoría los que no llevamos más que la amortiguación de los neumáticos y el asiento de muelles.

Pero también es cierto que cada vez se venden más tractores con suspensión en el eje delantero que unidos a la suspensión neumática en asientos, los silent blocks en cabina (repasar Vibraciones en el tractor) y la “virguería” de la suspensión en cabina hacen de esta especificación la estrella de las ferias.
En este artículo (2 partes) repasaré las suspensiones del eje delantero porque, cuestión de detalle, ¡en absoluto son todas iguales!.

SUSPENSIÓN DEL EJE DELANTERO

La importancia de la suspensión en el eje direccional sobrepasa la componente de comodidad para situarse en la componente de seguridad.

Con las velocidades crecientes en los tractores agrícolas se llega frecuentemente al “salto del tractor” haciendo incluso peligroso la conducción a esa velocidad. Por ello se está dotando de amortiguación en el eje delantero a la mayoría de los tractores de alta especificación.

Un sistema de suspensión consta de unos resortes, normalmente muelles metálicos pero también de goma o incluso magnéticos, y los amortiguadores. Hasta cierto punto el concepto es sencillo, un sistema elástico con amortiguación que funciona transformando la energía cinética en calor. Al considerar la suspensión como sistema mecánico medianamente complejo cuyo diseño depende del comportamiento que se exige: comodidad, sencillez, economía o prestaciones.

Poderosos, y preciosos, Man y Hanomag Barreiros con ballesta

Eje delantero suspendido: Si bien hay muchos diseños, los elementos empleados y el montaje de los mismos difiere sustancialmente. Quizá el más frecuente es acoplar el eje delantero al cuerpo del tractor mediante uno o dos cilindros hidráulicos. El circuito hidráulico está equipado con uno o más acumuladores de gas que son los que absorben los golpes variando el volumen de gas en la cámara. Se puede optar por dos cilindros o por un cilindro que se puede colocar lateralmente o centralizado formando un cuadrilátero articulado.

Durante el trabajo ¿si o no?: Es habitual que durante las operaciones de trabajo en tracción o con pala cargadora, se pueda bloquear la suspensión y así tener mayor control de la máquina.

Suspensión en contrapesos delanteros: Quizá también te pueda interesar si colocas suspensión en los contrapesos delanteros o no, aquí puedes consultarlo

Modelos de suspensión mecánica

La división más genérica para clasificar los modelos de suspensión que se encuentran en el mercado, es hacerla según la unión entre ambas ruedas del mismo eje.

Si las ruedas permanecen unidas de tal forma que el movimiento de una se transmite a la otra estamos ante el tipo denominado de suspensión dependiente. Si las ruedas en cambio no están unidas dinámicamente es un tipo de suspensión independiente.

Suspensión dependiente:

Es el modelo utilizado en las primeras suspensiones, un eje rígido al cual, en ambos extremos, se montan las ruedas. Se trata de un sistema con un diseño más sencillo por lo que cuenta con una fabricación más económica.

El propio diseño acarrea las consecuencias:

• Todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. Efectivamente si una rueda se eleva, se extiende su inclinación al eje y en consecuencia a la otra rueda. Como el eje se fija directamente al bastidor, la inclinación se transmite en cierta forma al resto del vehículo.
• Un “hándicap” para el sistema: El peso de la masa no suspendida es considerable ya que se le suma al peso del eje rígido el peso del grupo cónico diferencial que en las oscilaciones sube y baja al integrarse como componente del eje rígido.

En automóviles, en ruedas directrices, casi ningún fabricante lo utiliza ya pero hay excepciones como algún 4*4 con motor longitudinal, un ejemplo el Jeep Wrangler. En tractores es la más utilizada.

Suspensión independiente:

En contraposición al sistema de eje rígido, el movimiento de una rueda no se transmite a la otra. La carrocería resulta menos afectada. Se trata pues de un sistema más complejo que el dependiente por lo que requiere de un esfuerzo de ingeniería extra tanto en el desarrollo como en la fabricación.

Eje delantero con suspensión independiente (Dana)

En automóviles y desde hace ya bastantes años es el sistema utilizado en casi todas las ruedas directrices ya que permite un mejor contacto de las ruedas con el suelo cuando se produce el giro. Hay muchos diseños, pero el más utilizado es la denominada McPherson o alguna variante de la McPherson.

En tractores que optan por la suspensión independiente hay que pagar un sobrecoste pero tiene innegables ventajas. La existencia de dos semiejes independientes, y la unión del cuerpo del tractor con la rueda se realiza a través de un paralelogramo articulado y un cilindro hidráulico o alguna de sus variantes (McPherson de triángulo, paralelogramo deformable)

Suspensión de paralelogramo deformable (también se la conoce por trapecio articulado o triángulos superpuestos): Es, junto con la McPherson, la más utilizada en el mundo del automóvil. El paralelogramo se constituye por un brazo superior y otro inferior (ambos en forma de “A” mayúscula) que se unen al chasis a través de unos pivotes y se unen a la rueda a través de la mangueta que está articulada con los brazos a través de rótulas esféricas.

Los elementos elásticos pueden ser de resorte helicoidal, hidráulico o neumáticos mientras que el amortiguador suele ser hidráulico.

Geométricamente esta disposición permite que la mangueta en su desplazamiento vertical lo haga prácticamente recto. El ángulo de caída que el diseñador quiera dar es fácil de conseguir modificando la diferencia de longitud entre ambos brazos.

En otros casos se puede optar por la suspensión neumática que tiene mejor rendimiento a bajas temperaturas ya que en estas condiciones la viscosidad del aceite reduce la capacidad de absorber las oscilaciones.

Cuerpo de tractor Fendt con suspensión independiente

Suspensiones Multibrazo o Multilink: Una suspensión multibrazo se basa en el mismo concepto que las de paralelogramo deformable pero va un poco “más allá”. La diferencia fundamental es que la mangueta no solo se soporta por los brazos transversales sino también por otros longitudinales u oblicuos.

La ventaja es que se pueden controlar mucho más exactamente los ángulos (convergencia y caída) durante el recorrido de la suspensión y también tienen menos peso no suspendido.

Curiosidad: El Ballestón

¿No te sorprende que tractores de 1940 e incluso anteriores ya llevasen suspensión en el eje delantero, simple tracción, y luego se eliminase? Un sistema sencillo, básico, con una ballesta, normalmente transversal. Te sorprenderá quizá saber que el sistema se ha usado, y mantenido hasta nuestros días en automóviles (Fiat y Seat Ritmo, Málaga, Marbella, Panda o…, algunos Smart, el Volvo XC 90…o ¡el Chevrolet Corvette!)

La ballesta actúa a la vez de brazo y de resorte y se ha utilizado tanto en suspensión independiente como dependiente. En tractores la ballesta siempre es una multihoja de acero pero en automóviles también se opta por la fibra de vidrio

“¿El Corvette? ¡venga ya!: Pues si, el superdeportivo Corvette. Un auténtico “pura sangre”; Un V8 de 7 litros, más de 500 CV y 630 Nm; ruedas casi de F1; la “repera en frenos”; control de tracción; control de estabilidad y una suspensión… ¿con ballesta?

Efectivamente, una ballesta. Pero ¿por qué?

En primer lugar el comportamiento de la ballesta puede calificarse de “estratosférico”. En segundo lugar, la ballesta sustituye al sistema de muelles con una ventaja, aligera mucho el peso (es de material compuesto); Y con otra ventaja, ofrece mayor rigidez. Y una ventaja más, se coloca bajo todo el conjunto y así se bajan el centro de gravedad del eje trasero; además actúa de barra estabilizadora.

El resto del sistema “casi” convencional, doble trapecio transversal pero con amortiguador “magnético”

Ver vídeo suspensión doble trapecio

Bibliografía:

• Mecánica del Vehículo. E. Águeda Casado et al. Editorial Paraninfo. ISBN 978-84-283-3585-0
• Carraro DriveTech
• Dana Incorporate
• Sistemas de suspensión adaptativa para la tecnología agrícola: Freudenberg Sealing Technologies
• ZF Parts