El shimmy en las motos

Fenómeno de Shimmy de la motocicleta

Las motocicletas están diseñadas y construidas para ser intrínsecamente estables sobre dos ruedas en línea. El efecto giroscópico de las ruedas y el motor crea esta estabilidad. Todas las llantas, incluso las llantas de motocicleta, se desviarán lateralmente en respuesta a las variaciones en las superficies de las carreteras que pueden variar desde grietas y costuras hasta grandes colinas onduladas. Cuando se produce esta desviación lateral, el neumático normalmente responderá con un movimiento controlado o amortiguado. Hay momentos en que el neumático comenzará a vibrar u oscilar. Esta condición de oscilación lateral o rotacional no deseada del neumático delantero o trasero puede convertirse en una vibración similar a la de un “vibración” con graves consecuencias. Las bicicletas, motocicletas, automóviles, camiones, autobuses e incluso los aviones pueden exhibir una vibración vibratoria; sin embargo, la dinámica de las motocicletas las hace más susceptibles a la pérdida de control y colisión debido al zigzagueo.

"Bamboleo de alta velocidad", "vibración", "golpe de tanque" y "movimiento de la cola" son términos que describen el mismo fenómeno que ocurre donde se encuentran la llanta y el pavimento. En esta discusión, la atención se centrará en el fenómeno de zigzagueo que se produce al andar en una ruta recta o casi recta sin frenadas ni aceleraciones bruscas. Shimmy es un término que se origina en un movimiento de baile, y al igual que el baile, cuando se produce un shimmy en una motocicleta, la llanta ya no rueda en línea recta y la trayectoria de contacto de la llanta se mueve de un lado a otro mientras rueda, lo que hace que la motocicleta agitar. Por lo general, esta vibración se inicia solo dentro de un rango de velocidad específico y se extinguirá a medida que aumente o disminuya la velocidad.

Rara vez encuentras una carretera perfectamente parecida a un cristal por la que andar; las motocicletas están diseñadas para absorber los baches de la carretera de manera controlada. Como se ilustra en el siguiente diagrama, la motocicleta toma entradas del suelo como puntos de excitación, luego absorbe y amortigua rápidamente el movimiento como se ve en las flechas azules. En este ejemplo, la región inestable representa el área donde una motocicleta puede desarrollar una gran oscilación.

En motocicletas que tienen buenas características de manejo, la región inestable es muy pequeña o inexistente. Sin embargo, cuando la motocicleta posee una condición que desencadena la autoexcitación del zigzagueo, esta región inestable es grande, perceptible y puede causar una pérdida de control. Cuando una motocicleta pasa por encima de un bache, una colina o un movimiento ondulatorio en el pavimento mientras se encuentra dentro del rango de velocidad crítico, la excitación externa menor puede iniciar la oscilación vibratoria, que aumentará en magnitud y permanecerá hasta que la motocicleta acelere o disminuya la velocidad. como lo muestran las líneas rojas en el diagrama.

Factores externos e internos que contribuyen a Shimmy

Para que ocurra el zigzagueo en una motocicleta, debe ser iniciado por un factor externo (condiciones ambientales o de la carretera), y luego permitir que empeore por factores internos.

Factores externos

• Superficie de la carretera: A velocidades críticas, varias costuras de la carretera espaciadas uniformemente pueden impartir una frecuencia armónica en la motocicleta que, cuando se combina con un defecto de la motocicleta, puede iniciar la oscilación. Otros objetos instantáneos experimentados en la carretera, como baches, escombros e incluso ranuras longitudinales o irregularidades en el pavimento que pueden parecer visualmente menores, pueden ser suficientes para iniciar una oscilación si existen otras condiciones defectuosas.
• Entorno: Un viento cruzado repentino o el viento de vehículos más grandes puede hacer que la motocicleta se desvíe y posiblemente cause un cambio repentino en el parche de contacto, lo que resulta en fuerzas laterales ejercidas sobre la llanta que pueden ser suficientes para provocar una oscilación.

Factores internos

• Neumáticos: los neumáticos defectuosos pueden influir en la activación de un bamboleo y pueden ser la fuente de los factores externos e internos que provocan un bamboleo. La construcción, el almacenamiento, la edad, la presión y el montaje de los neumáticos se tienen en cuenta al evaluar el zigzagueo.
• Ruedas: muchas motocicletas están equipadas con ruedas de radios de alambre, las ruedas de radios de alambre ensambladas o mantenidas incorrectamente pueden estar descentradas o mal centradas. Tanto las ruedas de alambre como las ruedas de aluminio se pueden deformar, lo que permite que se desarrolle una oscilación. El equilibrio inadecuado de las ruedas y los neumáticos, o la falta de pesos en las ruedas para equilibrar un neumático provocarán una vibración de baja amplitud que se encuentra en todas las velocidades de desplazamiento (a diferencia del zigzagueo), y suele ser una vibración molesta e inofensiva.
• Holguras en el vehículo: La holgura o "luz" es el movimiento relativo entre los componentes físicos que componen todas las motocicletas. Los fabricantes diseñan en el espacio o la tolerancia entre las piezas para facilitar el montaje y diseñan cierta flexibilidad entre los componentes, como el uso de bujes para reducir la vibración de pequeña amplitud que mejora la comodidad del conductor. La flexibilidad entre los componentes de una motocicleta actúa como un movimiento de deslizamiento libre o similar a un resorte que puede contribuir directamente al movimiento de oscilación, siempre que sea iniciado por un factor externo.
• Montaje del vehículo: La fabricación o el servicio de montaje de varias áreas de la motocicleta pueden convertirse en un factor interno en el fenómeno del zigzagueo. Los sistemas de componentes, como los cojinetes del cabezal de dirección, que si no se ensamblan y aprietan correctamente, pueden estar demasiado apretados o demasiado flojos y convertirse en la causa raíz del zigzagueo.
• Diseño del vehículo: la geometría y la cinemática de la motocicleta pueden ser un defecto no físico en la resistencia de la motocicleta al zigzagueo. Uno de los componentes clave es la medida del recorrido de la rueda delantera, que es la distancia entre el eje y el eje de dirección proyectado sobre el suelo. Muchos cambios pueden influir en el camino, como subir o bajar la suspensión o instalar un tamaño de rueda diferente por razones estéticas. Incluso cambiar la posición de las horquillas dentro de los árboles triples para lograr una mejora en la capacidad de giro de la motocicleta puede hacer que el camino se convierta en una región inestable.
• Aerodinámica: mientras viaja a velocidades más altas o con viento en contra, la motocicleta puede experimentar elevación aerodinámica, aligerando las fuerzas a través de la suspensión y el parche de contacto, cambiando el recorrido efectivo de la dirección, lo que permite que el manejo de la motocicleta se vuelva inestable y oscilante.

La vibración requiere una entrada y una condición o defecto dentro de la motocicleta para iniciar una vibración de gran magnitud. Las condiciones externas e internas que se requieren para iniciar el movimiento de oscilación que ocurre dentro de un rango de velocidad a veces pueden ser difíciles de replicar debido a que la región inestable del movimiento de oscilación es única para cada motocicleta individual.

Ejemplo

Imagine a un motociclista montando su vehículo en las suaves curvas de una carretera de montaña. Después de que un mecánico conocido y de buena reputación afinara su motocicleta, el motociclista nota que el movimiento de la dirección es un poco más pesado de lo normal, pero asume que no pasa nada porque el mecánico reemplazó los cojinetes de la dirección y debería haberlos instalado correctamente. Mientras se inclina en giros amplios, la bicicleta responde con un movimiento brusco o con muescas a la contradirección del conductor. Cuando salen de la esquina y comienzan a viajar en línea recta, pasan por encima de algunos montíulos en el camino.

En esta ocasión, los montículos provocan un ligero deslizamiento lateral (un cambio instantáneo en la fuerza lateral). Esto hace que la rueda delantera comience a girar de lado a lado, las manos del ciclista golpean el tanque en ambos lados, la fuerza y ​​la velocidad de la oscilación de la dirección hacen que el motociclista pierda el control sobre el manillar. El movimiento de ida y vuelta hace que el motociclista no pueda volver a agarrarse del manillar antes de llegar a la siguiente curva de la carretera. La única opción es apretar el freno trasero y esperar que la motocicleta se estabilice antes de la curva, pero en cambio, la llanta delantera falla y tanto el conductor como la motocicleta se salen de la carretera.

Este es el caso de cojinetes de dirección demasiado apretados. Los montículos en el camino no eran una condición poco común, pero causaron una excitación que, combinada con la velocidad específica y con una condición interna que permite que la oscilación se intensifique, resultó en un accidente importante inesperado. Se requiere un movimiento suave y fluido para que la motocicleta gire correctamente. Se descubrió que los cojinetes de dirección demasiado apretados causaron asperezas y puntos pegajosos en el movimiento de la dirección, la falta de fluidez permitió que la llanta saltara lateralmente causando una condición inestable. Finalmente, el técnico del taller no siguió el procedimiento de servicio especificado para apretar los cojinetes del cabezal de dirección después del reemplazo.

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