Simulando la Ducati, primeros pasos

Ya tengo bastante avanzado el modelo matlab/simulink de la Ducati y he corrido las primeras simulaciones calculando la estática sin piloto, con piloto y el comportamiento dinámico ante una deceleración provocada en una frenada.

El aspecto del modelo es el siguiente, un poco descolocado, pero como aun está en desarrollo, hasta que no lo acabe no lo ordenaré un poquillo.

Las primeras impresiones cuando he corrido la simulación han sido muy gratas, ya que siguen con una muy buena precisión los valores reales dados por la especificación técnica de la moto y de las medidas realizadas en el circuito de Alcañiz. Solamente han sido necesarios unos retoques sobre las constantes de amortiguación y los coeficientes de penetración aerodinámicos para ajustar el modelo.

La cantidad de datos e información que obtenemos al explotar este modelo es impresionante, podemos conocer en cualquier instante entre otras muchas cosas:

- La posición del c.d.g. de cada elemento
- La posición del c.d.g. total del conjunto moto-piloto
- La carga que soporta cada rueda
- Cuanto están de comprimidas las horquillas y el amortiguador y sus velocidades
- La batalla
- El lanzamiento y avance de las horquillas
- El empuje aerodinámico que se opone al avance y el que provoca la compresión de la horquilla
- La fuerza de frenado en cada rueda según una ley de reparto del/tras y el par de reacción provocado sobre el basculante y horquilla pudiendo analizar el efecto de hundimiento y squat.
- Los esfuerzos sobre cada uno de los componentes

Este último punto es muy interesante, puesto que son los datos de entrada al pasar a analizar cada componente por separado en elementos finitos.
Como ejemplo, muestro un análisis del chasis, evaluando su rigidez a flexión bajo un esfuerzo de frenada con los datos obtenidos en una deceleración en Alcañiz de 1G. Este dato también es interesante para introducirlo como un complemento más al modelo con el fin de acercarlo lo más posible a la realidad.

En el siguiente video muestro una simulación de 25 segundos en la que se aprecia la moto "colgada" y seguidamente liberada dejandola caer por efecto de la gravedad hasta que llega a la posición de equilibrio y reposo. De aqui he validado la geometría, el SAG de las suspensiones y el reparto de masas de la moto aislada y de la moto con el piloto, que soy yo en talla y peso, je, je.
Posteriormente, en el segundo 5, la moto pasa a condiciones medidas al final de la recta de detrás de Alcañiz, observando en las gráficas la compresión de la horquilla, amortiguador y batalla, todo ello en mm.





A continuación muestro las medidas realizadas por telemetría en ese punto del circuito. Si entramos en detalle se puede observar que el resultado de la simulación es bastante bueno, a espera de continuas evoluciones que vayan puliendo varios aspectos.

Ambas gráficas son comparables a partir del segundo 15 de la simulación, donde se introducen las condiciones de frenada.
Se aprecia el hundimiento de la horquilla hasta los 20mm provocado por la aerodinámica, para luego pasar a la frenada, donde llegamos a valores de 90mm. La simulación copia bastante bien lo que sucede realmente en la pista.

Continuo trabajando en el tema y atacando otros aspectos como la aceleración y el paso por curva.

Ciao

Escrito por Ivan Martinez.

Ya está preparada la geometría

Ya tengo todos los puntos geométricos necesarios para comenzar a correr la primera simulación en Matlab.

El único componente en el que se ha entrado en detalle estructural es el chasis, ya que se cálculará en elementos finitos para conocer su rigidez e implimentarla en el modelo dinámico. El resto de componentes han sido esbozados, prestando especial atención en la geometría de los puntos donde se simularán los pares cinemáticos, que son los datos necesarios para modelarlos posteriormente como sólidos rígidos.

También he introducido un maniqui virtual con mis características de masa y estatura para estimar donde se encuentra el centro de gravedad que influirá en el cálculo. En la foto anterior el c.d.g. es mostrado como un punto rosa.

Para intentar ajustar al máximo y minimizar los errores creados por las incertidumbres, voy a realizar una primera simulación en la que se "colgará" la moto hasta liberar de carga las suspensiones, y se dejará caer por el efecto de la gravedad, hasta que disminuyan las oscilaciones amortiguantes provocadas por las suspensiones y quede la moto en equilibrio.

Estas son las condiciones iniciales con la suspensión descargada, es decir, "moto colgada".


 

 

A partir de aqui, podré medir la geometría de la moto en reposo, con carga de piloto y sin él, ver el reparto del peso en la rueda delantera y trasera, medir el sag y compararlo con el obtenido en la telemetría con el registro de los sensores de horquilla y amortiguador. También se verificará que se cumple el ángulo de lanzamiento y la batalla dada en la ficha técnica de la moto.

Una vez el modelo esté ajustado en este aspecto estático, pasaré el primer estudio dinámico, la frenada.

Escrito por Iván Martínez

Echando unas cuentas

Como ya he comentado en anteriores entradas, a inicios de año empecé a crear un modelo matemático en Matlab con el objetivo de simular el comportamiento dinámico de una motocicleta deportiva. Por razones de tiempo lo dejé un poco de lado, pero ahora he vuelto a retomar el asunto a ver si consigo llenar ese vacio que me va a crear el no poder rodar en moto.

Aunque aun no he creado una linea robusta de trabajo, en primer lugar querría construir un modelo básico que simulara el comportamiento en frenada, aceleración y paso por curva a velocidad constante.

Para afrontar el problema, me he planteado como base del modelo construir fisicogeometricamente la estructura básica de la Ducati 1098, consistente en el chasis, horquillas, basculante y sistema de suspensión y progresividad. Una vez construido un modelo 3D con estos datos, podría obtener las masas, centros de gravedad y momentos de inercia de esta estructura básica para correrlas en el modelo y compararlo con diferentes situaciones reales registradas en el sistema de telemetría cuando he rodado en circuito, velocidades, aceleraciones, posición de horquilla, amortiguador...

Las diferencias encontradas entre el modelo teórico y el real me ayudarán para ajustar-correlar el modelo con diferentes hipótesis a estudiar.

Aunque aqui sería largo describir el modelo y las variables que entran en juego, por ejemplo, en la frenada metiendo como parametros de entrada la deceleración longitudinal medida y el reparto de frenada delantera y trasera, el modelo sería capaz de darme los parámetros geométricos fundamentales de la moto, los esfuerzos en todos los componentes, la posición de horquilla y basculante, su capacidad de amortiguación. En aceleración se tendrán en cuenta el efecto squat y antisquat de la geometría del basculante y la cadena de transmisión, efectos aerodinámicos...

Con los esfuerzos medidos en los pares cinemáticos en todas las situaciones se pueda aislar cada elemento y estudiarlo independientemente por elementos finitos para optimizar por ejemplo la rigidez del chasis con el menor peso y situando el centro de gravedad donde más convenga según el comportamiento dinámico que tenga la moto. Este es el objetivo del estudio, simular matemáticamente la dinámica de la moto y diseñar su chasis desde un punto de vista ingenieril y no "intuitivo" creando prototipos reales que alargan la convergencia hacia una buena solución técnica. Me da la sensación de que los constructores actuales de chasis en competición van más por este lado explotando la experiencia que ya poseen ... espero equivocarme.

Bueno, basta de rollos.

El modelo matlab/simulink lo tengo bastante avanzado pero aun no tengo la geometría de la moto, para ello he empezado a diseñarme el chasis en Catia V5. Como base tengo las cotas fundamentales, las que son usadas en taller para reparaciones en bancada. El resto de cotas se han sacado a base de calibre, aprovechando que tengo la Ducati desnuda, pues eso, a medir. A falta de un material en condiciones, escaneados, brazo faro... el resultado ha sido bastante bueno.

Ahi muestro el chasis que ya he acabado en un renderizado. Belleza absoluta y a mi parecer gran criterio técnico el que muestra Ducati en sus chasis..... FORZA DUCATI !!!!!

Por favor Ducati, nunca pierdas tu identidad, el chasis tubular, el bicilindrico en L, la distribución desmodrómica,....

A medida que vaya avanzando en el tema iré publicando cosillas. Hay muchas cosas que hacer antes, pero con el 3D ya acabado del chasis, tengo ganas de meterlo a calcular en Abaqus y ver la rigidez a torsión, dato que luego me valdrá para meterlo en el modelo Matlab, simulado como un muelle torsional.

Quien sabe, dependiendo de la motivación se podría llegar a diseñar una Moto2 y si hay alguno por ahi con dinero sin saber donde gastarlo, esto es una buena manera de fundirlo y correr el CEV ... Arguiñano, ¿andas por ahi?

Escrito por Iván Martínez

Hombre, el único animal que tropieza dos veces con la misma... ¿clavícula?

Pues si, 206 huesos tiene el cuerpo humano y me tengo que volver a partir la clavícula izquierda que me operaron hace unos pocos meses.

Este es el triste aspecto actual y la decepción que me llevé al ver esto cuando salí ayer de la clínica de rayos, esperaba encontrarme algo más bonito pasado ya un mes desde la operación.

El pasado 14 de mayo rodando en Alcañiz, a pocas vueltas de terminar la última tanda, imbécil de mi, se me tuvo que calentar la cabeza y antes de entrar en la última curva del circuito, esa rápida de izquierdas que tanto me gusta, iba supercolado y tuve que agarrar el freno muy fuerte e intentar meter la moto como fuera ya que me estaba metiendo por dentro con otro y no podía salir recto porque me lo comía. Esta frenada a 200 km/h provocó topes de horquilla y rebotes por todos los lados que me hicieron caer y dar vueltas de campana como un auténtico pelele hasta parar en la grava.

Sin comentarios....

De aqui no recuerdo más, cuando abro los ojos me encuentro desnudo en la camilla del hospital del circuito, con vias y tubos por todos los lados y una estructura en la cabeza que me impedía moverla, estos momentos acojonan bastante y me digo a mi mismo - Iván... la que has preparado-, siento en el hombro una sensación familiar, ya que tengo la experiencia de la fractura de clavícula de Portimao y casi sin escuchar el diagnóstico del traumatólogo podría asegurar que me he vuelto a partir la misma clavícula izquierda.

La mala suerte es que esta clavícula ya fue "reparada" con una placa y siete tornillos y al llevarse este nuevo golpe me preparó una avería de 4 fracturas, una placa para arriba, un tornillo por aqui, otro por alla.... ñaaa, esto duele.

Asi estuve casi 3 semanas hasta que decidieron operarme los responsables de mi caso en la Federación Castellano Manchega de Motociclismo... se ve que a ellos no les dolía.

El informe del traumatólo despues de la operación: " Extracción de material, se comprueba que existe un foco de pseudoartrosis en una fractura que se ha convertido en 4 fragmentos, se realiza limpieza del foco pseudoartrósico y reducción de la fractura actual y osteosintesis con nueva placa atornillada de clavícula conformada Syntes".

El médico me regala la placa antigua para hacerme un llavero y me aconseja que tenga mucho cuidado porque lo que tengo ahi dentro es un puzzle de huesos, que me lo tome con mucha calma y no haga tonterias si no quiero que me opere otra vez. Tiene que crecer mucho hueso y para ello tengo que inyectarme un medicamento todos los dias durante seis meses. De no hacerlo posiblemente tenga que abrir para meterme hueso de la cadera. El medicamento no es precisamente barato pero con este planteamiento resulta evidente que tengo que intentarlo.

Dejando de un lado el tema médico, que bastante ya he pasado, y centrandonos en el tema moto.
Ese fin de semana pintaba genial, y así fue hasta el último momento, el de la caida. Conseguí, no con mucho esfuerzo, convencer a un apasionado y loco del motor, de todo lo que tenga ruedas, mi jefe Oscar, que lleva trabajando en la puesta a punto motor toda la vida.

Que mejor panorama se podía plantear, encuentro finalmente un compañero para las rodadas con el que compartir gastos, que puede ayudarme mucho con su experiencia en la puesta a punto del motor y con unas sensaciones muy parecidas en el ámbito del motor y competición.
Tengo que darle las gracias y perdir disculpas de que en un evento tan especial como era este lo fastidiara yo con mi caida y tuviera que atender las motos, mi material y a mi mismo como si fuera un niño.

Guardaré especialmente los recuerdos de esta rodada porque quizás, no lo digo con rotundidad, pero creo que serán los últimos que tenga corriendo en un circuito con mi preciada Ducati que me ha dado muy buenos momentos. Esta decisión que no es fija y me duele en el alma, se deben a motivos de salud, familiares y laborales.

Ahi quedan esas imágenes y las sensaciones pasadas en mi mente. Muy dificil encontrar algo que sustituya este mundo.

De momento esta retirada me está haciendo pensar en otros aspectos de la moto, no quiero perder el vínculo con este mundo, y quiero colaborar de una u otra forma en competición asistiendo en algún equipo en la puesta a punto o trabajando en la concepción de chasis.

A inicios de año tenía en mente la elaboración de un modelo matemático que simule el comportamiento dinámico del chasis y correlarlo con ensayos en pista..... pero esto ya es otra historia que contaré en próximas entradas.

Ciao.

Escrito por Iván Martínez.

Empezamos la temporada con Motorland en Alcañiz

El pasado fin de semana empecé a rodar una vez pasado un largo invierno de recuperación.

Tenía cierta desconfianza después de la fractura de clavicula y tendón del dedo de la mano izquierda causa de la caida del año pasado en Portimao

http://desmopassione.blogspot.com/2010/10/cronica-de-la-rodada-en-portimao.html

pero realmente me sorprendió lo bien que aguanté, solamente sufría unas ligeras molestias, nada importante, incluso llegando a picar mejores tiempos que el año pasado en esta misma pista.

Cuando tenga un rato haré una crónica más detallada y con un análisis del trazado incluyendo los registros de la telemetría... de momento ahi van unas fotos con los nuevos colores de "la pelirroja":

Tengo que agradecer la ayuda de Rubén, que me acompaño en esta rodada y estuvo atento en todo momento de mi, de que la moto estuviera en condiciones, presiones, calentadores.... así da gusto rodar, este está fichado en el equipo, ¿ok?.

Muchas gracias tio...

Teniendola siempre en condiones para salir a pista...

A continuación registro de una vuelta a Motorland con % apertura de gas, velocidades trasera y delantera y finalmente cálculo de derrapaje de rueda trasera en fase de aceleración expresada en %.

 

Embrague antirebote ... bendito embrague

Uno de los sistemas mecánicos más efectivos y utilizados en el motociclismo de competición es el embrague antirebote o también llamado antibloqueo.

El mecánismo, situado en el mismo emplazamiento que el convencional, consiste en un sistema de rampas a 45º sobre el tambor del embrague que permiten el deslizamiento de los discos en determinadas condiciones críticas de pilotaje, y funcionamiento normal en sentido de la transmisión de potencia del motor a la rueda trasera.

Esta solución técnica nos permite tener un embrague transmisor de par total en aceleración, mientras que en las retenciones bruscas, cuando toda la carga de la masa pasa a la rueda delantera y perdemos adherencia en la rueda motriz, hace desacoplar parcialmente la transmisión, evitando que la rueda bloquee y empiece a dar botes de un lado para otro, efecto que hace bastante molesta la labor de meter la moto en la curva, ¿nunca lo has sufrido?... no has frenado lo suficientemente fuerte.

He encontrado unos esquemas simples que ayudan a entender básicamente el funcionamiento.

En fase de aceleración, la potencia del motor es transmitida a través del embrague y caja de cambios a la rueda, ya que en ese sentido las rampas del embrague están opuestas, y digamoslo así, bloquea el sistema, por un efecto "anzuelo". Los discos de embrague forman paquete al ser presionados por el plato de empuje y transmiten todo el par motor.

Cuando después de una larga recta, donde al final nos encontramos una de esas curvas lentas en la que echas el ancla y empiezas a bajar marchas como un poseso es cuando nos empezamos a acordar del bendito embrague porque la rueda trasera no hay quien la sujete.

En este momento, donde la adherencia de la rueda trasera es muy baja debido a la transferencia de carga al tren delantero, el par que es capaz de transmitir la rueda es muy bajo, mientras que el par resistente del motor, al que obligamos a girar, en relación al primero es alto.

Este balance de pares, en sentido opuesto al normal, es decir, de la rueda al motor, hace entrar en funcionamiento las rampas del sistema venciendo la resistencia del muelle regulador de par. Estas rampas harán separar lo suficiente los discos de embrague venciendo la resistencia de este muelle hasta que se produzca un equilibrio de fuerzas en el sistema, haciendo patinar lo suficiente el embrague para que no bloquee la rueda trasera. Gracias antirebote por facilitarme la tarea que mi mano izquierda no ha sabido hacer.



Dejo un link que muestra de forma muy gráfica el funcionamiento:

http://www.motorpasionmoto.com/tecnologia/funcionamiento-embrague-antirebote

A continuación muestro por pasos la sustitución del embrague convencional de mi Ducati 1098 por uno antirebote de 4 muelles.

Este es el aspecto del embrague convencional, con 6 muelles de presión.

Se desmontan los muelles y el plato de presión, dejando acceso a los discos.

 Se retira todo el paquete de discos conductores y conducidos, y pasamos a desmontar la tuerca central que fija el tambor del embrague.



Una vez desmontado el tambor, ya se tiene acceso a los tornillos de fijación de la campana... a sacarla.

Debido al desgaste de los discos de fricción esta zona tiene bastante polvo que es conveniente limpiar, "semos profesionales, ¿no?"

Preparamos el embrague nuevo, midiendo con un calibre el alojamiento del paquete para calcular posteriormente lo que yo llamo empaquetamiento.

Empezamos a montar el sistema nuevo, tórica al final del eje del primario de la caja de cambios y casquillo de separación.

Pasamos a montar la campana aligerada apretando los tornillos a su par de forma regular y aplicando fijatornillos.

Ahora toca montar la parte conducida del tambor. Ojo!!!, antes de esta pieza va una arandela concava de amortiguación a la que se me ha olvidado hacer fotos. Se aprecian las rampas, que son de las lisas, sin bolas. No se que tal se portarán estas, pero los embragues de bolas de acero dan bastante guerra y hay que engrasarlos cada dos por tres y me da la sensación de que son menos fiables.



Siguiente pieza, la parte del tambor conductor



Y el muelle de regulación de par antes de la tuerca final que fija el conjunto a un par de 185Nm. Con la rigidez de este muelle y empaquetado de discos pondremos a punto el embrague para configurarlo a nuestro gusto de pilotaje y su capacidad de retención.

Antes de montar el paquete de discos lo mediremos con un calibre. El empaquetado del que hablaba antes será la diferencia entre este valor y el del alojamiento que medimos anteriormente.

Este valor debe estar comprendido entre 1mm y 1.5mm.

 Esta verificación puede ser realizada también con una medida anterior y posterior al montaje de los discos a través de la ventana de inspección del plato de presión.
Cuidado con el orden de los discos porque no es el mismo que el original, hay que meter en primer lugar un disco conductor de fricción entre otras precauciones.

Ahora ya solo queda montar el plato de presión con su varilla de accionamiento y a correr!!!!

Espero que os guste... ciao a tutti.

Escrito por Iván Martínez.