Suspensão Elastomérica

Alguns chamam a suspensão dos trailers Karmann Ghia de Barra de torção. é também um tipo de mola, onde os impactos são absorvidos torcendo a barra de aço reta sobre seu eixo longitudinal. Essas molas podem ser encontradas nas suspensões traseiras dos VW Fusca e VW Kombi.

Outros a chamam de suspensão elastomérica que consiste em dois tubos quadrados que exercem força em quatro tubos de borracha que preenchem os espaços entre os tubos quadrados. Na figura abaixo, produzida por Matheus Silveira, é mostrado na parte superior como funciona o sistema de balança do trailer e as três imagens abaixo ilustram o funcionamento da torção.

Esse tipo de suspensão é bem dura e não amortece muito. Dentro do tubo não mais que 1cm, mas acaba dando uma movimentação maior na ponta da balança.

Há quem diga que uma vantagem desta suspensão é que quando uma roda “cai”, a outra também abaixa promovento uma uniformidade no molejo do conjunto, não “torcendo” o trailer.

A seguir um ótimo trabalho desenvolvido para este tipo de Suspensão. Feito pelos alunos: Luiz Antonio Vasques Hellmeister (UNESP), Roberto Deganutti (UNESP), Victor Hellmeister (UNESP) e Adilson Renofio (UNESP). Retirado de PDF na internet e em anexo neste artigo.

Modelagem eletrônica aplicada ao desenvolvimento de suspensão
elastomérica para uso rodoviário.

Resumo: Este trabalho teve como objetivo aplicar o programa de computação gráfica
SolidEdge  na modelagem eletrônica, como ferramenta de aprendizagem e desenvolvimento
de uma suspensão automotiva elastomérica, com base em pesquisa bibliográfica e  de
mercado. Devido ao pequeno número de componentes, a simplicidade, a durabilidade e baixa
exigência de manutenção é que se optou pelo uso deste dispositivo, como parte integrante de
um projeto global de desenvolvimento de uma carreta rodoviária.
Palavras chave: Modelagem eletrônica, SolidEdge V17, Suspensão,Elastomérica.

1. Introdução

Ferro (1982) salienta a importância do desenho na construção do objeto, do produto e da
mercadoria, dilacerando conceitos mais profundos como a separação entre trabalho e trabalho,
trabalho e instrumento, atividade feita acéfala e finalidade funcional, revelando assim como a
separação entre trabalhador e sua força de trabalho, como manifestações de uma relação de
produção específica.
Mais precisamente quando diz: ”No seu interior, inversamente é como enganosa relação que
a separação se manifesta, do mesmo modo como no interior do espaço posto em perspectiva,
continente obtido por vazios e distâncias, os corpos isolados se fecham em si mesmos, unidos
somente no olhar que dispõe do espetáculo. É figurando relações que o desenho revela a
separação:… A ligação que o desenho propõe é a ligação do separado”…French & Vierck (1985) apresentam denso trabalho sobre a expressão gráfica, salientando a
importância do desenho como método de comunicação usado em todas as áreas da industria
técnica.
Salientam ainda a importância da expressão gráfica frente a comunicação verbal,que apesar de
muito desenvolvida, se mostra inadequada por exemplo para descrever o tamanho, a forma e a
relação de objetos sólidos,Giesecke  et al. (2002) apresentam extenso trabalho sobre comunicação gráfica e salientam
que uma nova idéia deve existir na cabeça do engenheiro ou projetista antes de se tornar
realidade e que o processo de projeto é um esforço excitante e desafiador, durante o qual o
engenheiro-projetista usa o desenho como meio para criar, registrar, analisar e comunicar
conceitos e idéias, exigindo que se comuniquem de forma rápida e precisa, seja através de um
esboço à mão livre até projetos assistidos por computador.
Venditti (2003) diz que o desenho técnico tem sido parte integrante da  industria como
organização produtiva desde a sua concepção, pois o desenho técnico é o elo de ligação entre
o departamento de projetos e a produção, salienta ainda a necessidade de comunicação rápida
e precisa, onde os computadores e seu poder de processamento, tem se tornado cada vez mais,
uma ferramenta para os profissionais, aumentarem a sua capacidade de produção, conceberem
projetos através de representação em três dimensões, possibilitando diferentes formas de visão
e concepção de projetos e diminuindo a possibilidade de erros por incoerências, aumentando a
capacidade do projetista, melhorando a qualidade do projeto e a qualidade de comunicação e
criando um banco de dados preciso e confiável para a produção.
A modelagem eletrônica obtida através dos recursos da computação gráfica, particularmente
com o uso do programa SolidEdge V17, disponível nos laboratórios de informática da
UNESP, possibilita esta integração tão desejada, concepção, projeto e análise sem a
necessidade da construção ou prototipagem do objeto, sendo esta análise efetuada
virtualmente, inclusive com a análise de tensões nos materiais através de elementos finitos.

2. Suspensão Elastomérica

Nos Estados Unidos existem vários fabricantes desses tipos de suspensões, normalmente
utilizadas em trailers e carretas com capacidade de carga até 4 toneladas (4t). Devido à
dificuldade em importar dispositivos prontos, optou-se por projetar um modelo que pudesse
ser fabricado e comercializado no Brasil.
A suspensão elastomérica parte do princípio da bucha automotiva de borracha, usada para
absorver choques entre o tubo interior e o exterior, anulando grande parte  dos impactos
produzidos pela parte interna, os quais deixam de ser transmitidos para a parte externa. O
inverso também é verdadeiro. XIII SIMPEP – Bauru, SP, Brasil, 06 a 08 de novembro de 2006
A bucha elastomérica serve apenas para pequenas movimentações, vibrações e absorção de
impactos. (figura3 e 4)
Podemos observar também que a resistência a movimentos de torção existe nas buchas, mas é
reduzido e limitado à pressão de montagem das mesmas.

Na suspensão elastomérica, a resistência à torção tem que ser muito mais elevada do que as
buchas, porém as resistências radial, cônica e axial, devem ser mantidas. Nesse tipo de
suspensão, a necessidade de absorção de tensões se dá, em sua grande maioria, no sentido de
torção, necessitando de algumas modificações conceituais em relação à simples bucha de
borracha. A principal modificação é o travamento no sentido de torção, ou seja, é
praticamente impossível o eixo interno girar além do permitido pela compressão da própria
borracha, sendo exatamente nesse ponto que a borracha faz o papel da suspensão.
Para tanto são utilizados dois perfilados quadrados em aço, um de seção maior e o outro de
seção menor, permitindo a sua posição a 45º internamente ao tubo de seção maior. Nos
espaços vazios que sobram nos cantos do conjunto, são instalados quatro cordões de borracha,
os quais farão o papel de molas e amortecedores. A montagem do conjunto deve ser feita sob
pressão, para que ao mínimo movimento do braço a borracha possa reagir instantaneamente
com a reação ao movimento. O esquema a seguir ilustra a explicação do texto.

A suspensão elastomérica se caracteriza pela inexistência de molas, amortecedores, buchas e
barras estabilizadoras, proporcionando estabilidade, rodar silencioso, sendo independente por
roda, sem necessidade de manutenção e com grande resistência a impactos.
Estes dispositivos são aplicados em trailers e carretas rodoviárias e são indisponíveis no
mercado brasileiro. Tais suspensões podem ser adquiridas no exterior, na forma de kits e em
catálogos. Na figura 8 observa-se um conjunto genérico vendido por catálogo.

Nos Estados Unidos, o numero de fabricantes é grande, graças ao enorme mercado de trailers
e similares. Mas todos seguem praticamente o mesmo projeto:

3. Material e Método

O dimensionamento da suspensão foi feito a partir das medidas de cordões de borracha
disponíveis no mercado. O que melhor se adaptou ao projeto foi o de 1” de diâmetro.
Inicialmente foram realizados ensaios de compressão para se  avaliar a curva carga x
deformação do cordão de borracha de 1” de diâmetro (25,4mm), com o auxílio de uma
máquina universal de ensaios.
A figura 12 apresenta a curva carga x deformação, do cordão de borracha, onde a escala de
deformação é de 1 mm e a escala da carga é de 30 kgf para  cada 1 mm, sendo que o
comprimento da amostra ensaiada era de 100 mm.

Com base na curva carga x deformação do cordão de borracha, obtida no ensaio de
compressão, na máquina universal de ensaios do laboratório de materiais de construção civil
da FEB-Bauru (Amsler 300 kN), dimensionou-se o comprimento total necessário para o bom
desempenho de cada braço da suspensão, que é de 300 mm.
Escolhido o diâmetro e o comprimento do cordão de borracha, estudou-se o melhor perfil
metálico, para acomodação do braço, constituído de um tubo de seção quadrada, com
espessura de parede adequada ao nível de solicitação da suspensão (4,6mm)
A carreta foi projetada para 500kg de peso bruto total (PBT), sendo que no engate, a carga
máxima é de 50kgf. Portanto, cada conjunto de suspensão deve suportar 225kgf de carga
estática.
Segundo recomendação do Profº Dawilson Lucato
1
, a relação entre carga estática e dinâmica
é de 6:1, totalizando uma carga de 1350kgf (choque) sobre o braço de alavanca de 0,25m,
equivalente ao momento de 337,50 kgf.m, sendo absorvido por um braço de reação de 25mm
(tubo quadrado interno) que descarrega nos quatro cordões de borracha uma força de
compressão de 1125kgf a cada 100mm de borracha (valor demarcado no gráfico pela reta
azul).
Todos os elementos metálicos do conjunto da suspensão foram dimensionados segundo
cálculos básicos de resistência dos materiais. O ponto de maior esforço está na tensão de
cisalhamento do tubo quadrado interno, que é de 2250kgf/cm².
Segundo Timoshenko (1971) e Nash (1971), a tensão máxima admissível de cisalhamento
para o aço de baixo carbono estrutural é de 3160kg/cm², o que nos dá um  coeficiente de
segurança de 1.4.
O dimensionamento de todas as peças contou com o importante auxilio do programa de
desenho Solid Edge.
As chapas de 4,6mm foram dobradas  numa maquina de corte e vinco, pertencente à empresa
metalúrgica Quessada, no município de Bauru.
As soldas foram feitas com uma máquina de solda tipo MIG, de corrente continua com fluxo
de gás argônio.
Abaixo podemos observar nas figuras 13 a 16 os desenhos preliminares no Solid Edge, e a
posterior confecção das peças reais.

4.Conclusões

A produção e utilização dessa suspensão é plenamente viável, graças ao seu baixo custo,
leveza, pequenas dimensões, manutenção praticamente nula e sua robustez.
O desenho técnico e a modelagem eletrônica com o software Solid Edge v17 foi o elo de
ligação entre a idealização, o projeto e a produção do conjunto. O computador como
ferramenta de projeto, estabelece comunicação rápida e precisa para que os profissionais
aumentem sua capacidade de produção, e qualidade do projeto, diminuindo a possibilidade de
erros por incoerências.
5. Bibliografia
FERRO, S. O Canteiro e o Desenho Projeto Editores Associados São Paulo. 111 p. 2 ed 1982
FRENCH, T.E. e VIERCK, C.J. Desenho Técnico e Tecnologia Gráfica Editora Globo S.A., R.J. Brasil, 1093
p 1985
GIESECKE, F.E.;MITCHEL, A.; SPENCER, H.C.; HIL, I.L.; DYGDON, J.T.;NOVAK, J.E.; LOCKHART,S.
Comunicação Gráfica Moderna. 534 p. Bookman. Porto Alegre. 2002
NASH, W. A. Resistência dos Materiais Editora McGraw Hill do Brasil LTDA, Rio de Janeiro 1971.
TIMOSHENKO, S. P.  Resistência dos Materiais Ao Livro Técnico S/A. Rio de Janeiro 1971.
VENDITTI, M.V.R. Desenho Técnico sem Prancheta com Auto CAD 2002 Visual Books 204p. Florianópolis –
SC. 2003