VIBRACIONES MECÁNICAS EN ELPUESTO DE CONDUCCIÓN DE LOS

TRACTORES AGRÍCOLASParte 2.- El asiento en los tractores y sus sistemas de

suspensión

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El asiento es otroelemento esencial en eltractor, al ser el órganode enlace entre elhombre y la máquina.Los usuarios demandanun mayor confort en elpuesto de conducción,para lo cual resultadecisivo, junto a losneumáticos y lossistemas de suspensión.

LUIS MÁRQUEZ

p

ara aislar el conductor de lostractores agrícolas de las vi-braciones nocivas que reci-be como consecuencia del

movimiento del tractor, en primerlugar se encuentran los neumáti-cos por su gran dimensión y flexi-bilidad (baja presión de inflado), pe-ro su efecto filtrante es insuficien-te. A esto le siguen las suspensio-nes primarias y las suspensionesde cabina, que solo están presen-tes en una minoría de los tractoresen uso. Por ello, es el asiento el quetiene que conseguir que la vibra-

ción recibida por el conductor estédentro de límites aceptables paraque no afecten a su salud.

El asiento es, por tanto, unelemento esencial en el tractor, yaque al ser el órgano de enlace en-tre el hombre y la máquina, debe,

por una parte, proporcionar una po-sición confortable conforme a loque exige el trabajo, y, por otra,proteger al hombre de las vibracio-nes y sus efectos. Debe existir unacorrelación entre el vehículo y elasiento que se debe utilizar.

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articulación regulacion ballestadel peso

articulacion

regulacióndel peso

FIGURA 1 - ASIENTOS CON SUSPENSIÓN COMPACTA

FIGURA 2.- ASIENTOS CON SUSPENSIÓN NORMAL

I Características delasiento adecuado

Un asiento debe disponer deuna fijación rígida, un sistema desuspensión adaptado al tipo de ve-hículo y unas dimensiones adecua-das, para situarlo en un entornoamplio que facilite la conduccióny haga accesible a las regulacio-nes, que permiten ajustarlo a losdiferentes tipos de conductores(ajuste en altura y desplazamien-to antero-posterior, rigidez de lasuspensión, inclinación del sillín ydel respaldo, y adaptación al pesodel ocupante).

• Tipos de suspensionesCualquier suspensión de

asiento comprende una parte fija,que es la que une el asiento a labase de la cabina del tractor, unaparte móvil, unida a la parte fija porun mecanismo de guía adaptadoal recorrido de la suspensión y alespacio disponible, y un conjuntode resortes y amortiguadores queson los componentes esencialesde la suspensión.

Se puede establecer dos ca-tegorías: asientos con sistemas desuspensión compacta y de sus-pensión normal. En estos últimosse puede sustituir el sistema me-cánico de suspensión por un sis-tema neumático.

Las suspensiones mecánicas

Se basan en el empleo de re-sortes que pueden actuar a trac-ción o a compresión, barras de tor-sión metálicas o con elastómeros,ballestas, etc.

La cinemática de los mecanis-mos que lo componen se adaptaa la rigidez que se exige en la sus-pensión, al espacio disponible, ala reducción de movimiento segúnel eje longitudinal, y también alcoste de las diferentes soluciones.

En los asientos con suspen-sión compacta la carrera de la mis-ma queda limitada a 3-4 cm. Sue-len utilizar una articulación en laparte delantera y un muelle situa-do en el respaldo o una ballesta

debajo del asiento, y no suelen in-corporar amortiguadores. Suelenpermitir la inclinación del respaldoy el ajuste en función del peso delocupante. Son los asientos que seutilizan en las segadoras de cés-ped autopropulsadas y mini -trac-tores.

En los asientos de suspensióncon recorrido normal, este recorri-

do es superior a 4-5 cm, despla-zándose sillín y respaldo con unmovimiento casi vertical comoconsecuencia de una suspensióndiseñada con articulaciones del ti-po paralelogramo deformable, ti-jera o brazo oscilante. Los resor-tes que ejercen las fuerzas sobreel mecanismo se pueden situar enel respaldo o bajo el sillín.

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1 Cámara de aire

2 Distribuidor para ajuste de peso

y altura

3 Mando eléctrico del compresor

4 Compresor

5 entrada eléctrica

6 Mecanismo de tijera

FIGURA 3.- ESQUEMA DE LA SUSPENSIÓN NEUMÁTICA DEL ASIENTO

Venta Autoconfort

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Las suspensiones neumáticasEn estos asientos se sustitu-

yen los resortes mecánicos por uncolchón neumático que aumentao disminuye su altura modificandoel contenido de aire (Figura 3). Pa-ra ellos se necesita utilizar un com-presor, que se controla medianteun distribuidor pilotado (3), el cualpermanece cerrado cuando el col-chón neumático está a la mitad desu recorrido, lo que correspondecon la posición media de funcio-namiento del asiento.Tiene la ven-taja respecto a la suspensión me-cánica que se puede automatizarla regulación en peso, actuado so-bre el mando correspondiente, osolo por sentarse sobre el asien-to. Tiene como desventaja la ne-cesidad de incluir un pequeñocompresor, que se suele situar pordebajo del asiento, pero cada vezes más frecuente la utilización de

suspensiones neumáticas en losasientos de los tractores de gamamedia y alta.

I

Principios defuncionamiento de lasuspensión del asiento

El conjunto del conductor sen-tado en el asiento con suspensiónse corresponde con el esquemade la Figura 4. El conductor y laparte suspendida del asiento serepresenta mediante la masa (U,entre la parte fija y la parte móvilse incluye un resorte (K) y unamortiguador (C).

Si la base en la que se apoyael sistema de suspensión se so-mete a un movimiento sinuosidaddel tipo:

A = Ao x sen (cut)

Donde vv es la pulsación (cu =27/T = 211 x f) expresada en rad/s,con T igual al periodo en segundosde la oscilación sinuosidad y f lafrecuencia, la masa del conjuntoque forman el conductor y la par-te suspendida del asiento se des-plaza, en régimen permanente, se-gún otra función de tipo sinusoidal:

X= X0 x sen (cut - cp)

Siendo cp el ángulo de desfa-se entre la excitación y la respues-ta del sistema.

Cuando el coeficiente deamortiguación es nulo, la frecuen-cia propia de oscilación del siste-ma (frecuencia de resonancia) seobtiene de la expresión:

f n = 1 / 27( x V K / M

Siendo: K la rigidez del resor-te (N/m) y C el coeficiente deamortiguación (N.s/m)

En la Figura 4 se observa queal modificar la frecuencia de exci-tación la amplitud de respuesta delsistema alcanza un valor máximo,que corresponde a la frecuenciade resonancia (f r ) del sistema, quees tanto mayor a medida que lohace la rigidez del resorte y se re-duce la masa suspendida.

Cuando la frecuencia de vibra-ción en la excitación es superior aV2 veces la frecuencia de resonan-cia (frecuencia de corte = f 0 ) latransmisibilidad se hace menor de1, y la suspensión del asiento ac-

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2$

3

0.5

FIGURA 4.- RESPUESTA DE UN SISTEMA CONDUCTOR-ASIENTO

Amortiguaciónreducida

00

o

05

Zona deatenuación

2

400

g 300

200

loo

4Frecuenciareducida

Zona de amplificación

túa como atenuadora de la vibra-ción producida en la base.

En consecuencia, la suspen-sión solo produce reducción de lasvibraciones en un intervalo de fre-cuencias, lo que equivale a decirque cada suspensión se caracte-riza por lo que se define como fre-cuencia de corte (y que es aque-lla por encima de la cual actúa co-mo reductora de las vibraciones.Por debajo de esta frecuencia am-plifica las vibraciones que le llegan.Así, la suspensión del asiento de-

be elegirse de manera que su fre-cuencia de corte esté por debajode la frecuencia dominante en elpiso de la cabina.

Hasta ahora se ha considera-do que la amortiguación de la sus-pensión era nula. En el caso deque la amortiguación tomara valo-res crecientes, la transmisibilidaddel movimiento a la parte suspen-dida se modifica para las diferen-

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tes frecuencias de excitación co-mo se indica en la Figura 5 en la

que se presenta la transmisibilidadabsoluta en ordenadas (X0/A0 ) enfunción de la frecuencia reducida(f/fc), para diferentes valores delcoeficiente de amortiguación l =C12 V K/M).

Se observa que la amplitudmáxima se obtiene a una frecuen-cia de resonancia:

La suspensión del

asiento debe

elegirse de manera

que su frecuencia

de corte esté por

debajo de la

dominante en el

piso de la cabina

f r = f n V (1 — 2)

y que el efecto amplificadorse reduce a medida que aumentael coeficiente de amortiguación,mientras que aumenta en la zonade atenuación (frecuencia mayorque la de corte).

Una suspensión de asiento si-gue las mismas leyes físicas, porlo que su frecuencia de corte debesea inferior a la frecuencia domi-nante de excitación considerandoel peso del conductor más ligero.•

FIGURA 5 - TRANSMISIBILIDAD ABSOLUTADE UNA SUSPENSIÓN PARADIFERENTES VALORES DE

AMORTIGUACIÓN

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