[caribdis]

Creo que ya comprendo por que Jeffa obtiene los torques teóricos que obtiene, no es muy intuitivo, pero al usar un brazo. menor que el que va en la mecha, obtiene más desmultiplicación cuando la pala está a una banda que cuando está en crujía.

https://jefa.com/steering/products/trans...t.htm#wide

Es debido a que la palanca real es la distancia mínimz  entre el eje y el vector fuerza, que está en la biela de unión:

   

[Tehani]

Con esta idea, Jeffa está tomando el pelo a la gente.
Cualquiera que tenga una mínima idea de mecánica se dará cuenta de que es un tremendo (colosal?) engaño.
Están tratando el caso de la biela como si fuera un sistema de poleas de distintos diámetros, y eso es una falsedad porque la fuerza que produce y se obtiene del par aplicado en ambos ejes es únicamente la componente tangencial en el punto de aplicación. Es decir, hay pérdida de fuerza, y mucha.
Es el mismo planteamiento que un sistema de pistón, biela y manivela en un motor de explosión. ¿Verdad que en las zonas próximas a los puntos muertos superior e inferior, la fuerza del pistón se desperdicia casi entera?. Pues lo mismo aquí.

Par (M) = Fuerza x Distancia.
Las distancias son los radios de giro, determinados por las longitudes de las dos bielas.
Las Fuerzas útiles son las componentes tangenciales a la circunferencia de giro de las manivelas (cigüeñales) en los puntos de unión a la biela.

[Tehani]

Jeffa, indica que los ángulos máximos son 36 y 65 grados.
Entonces, en estos puntos extremos, el par (torque) útil de salida será:
M2 = M1 • cos 36 • cos 65 = 0.34 M1

Es decir, sólo se aprovecha el 34% del par motor. Un verdadero desastre.
Lo que pasa es que el timón suele trabajar con ángulos mucho más pequeños, y así, la gente engañada se siente feliz porque en condiciones normales no lo nota.

Total, lo que dice esta gente sólo se cumple cuando las dos manivelas se encuentran paralelas y el timón a la vía. Sólo en este caso es aplicable directamente la ley de la palanca. (Qué listos son...)

La sopa de ajo ya está inventada y se llama sector y guardines. Esto es lo más parecido, por no decir lo mismo que un sistema de poleas.

[caribdis]

Bien!!

Quería oír algo así!

Yo tengo la duda de si es una ingeniosidad real o una baladronada. Me extrañaría esto último en una marca danesa que debe mantener su reputación.

Piensa una cosa, si solo se aprovecha el 34%, donde va el resto de la fuerza?

Partiendo de un torque fijo desde la rueda, vamos a ponernos en el ejemplo del bevel box BRG10-67

https://jefasteering.com/product/brg10-6...box-45-60/

De un torque de 40,5 KgfM pasa a 40,5*5=202,5 KgfM por ser los engranajes 5:1 Una fuerza de 202,5/0,13=1.557 Kgf en un brazo de 130 mm

Si el brazo de la mecha es de 200 mm y el del engranaje es de 130 mm la fuerza transmitida (vamos a suponer que la biela está tangente a ambos ejes) debiera ser 1.557 Kgf que producirán en la mecha un torque de 1.557*0,2=311 KgfM

De acuerdo?

311/202=1,54 que es aproximadamente lo que le llama "ventaja mecánica" Jeffa para el timón a la vía y es directamente la relación entre los radios 300/200=1.54

Y la "ventaja mecánica" para los ángulos máximos a cada banda dice que es 2,91, que es la relación entre las distancias mínimas desde los centros al vector fuerza. En el dibujo que adjunto son 160 mm y 55 mm, 160/55=2,91




Es bastante contraintuitivo que la fuerza que se transmite aumente a ángulos altos, pero date cuenta que la energía del par que aplicas a la derecha, si no consideras ningún rozamiento se va a transmitir a la izquierda integramente y la relación con que se transmite, a diferencia de si fuera transmisión por cadena, varía según el ángulo.

Creo que puede ayudar a entenderlo el efecto de cuando colocas un puntal, con muy poca fuerza lateral consigues un gran empuje. Algo así, las abrazaderas de palanca funcionan con ese sistema:

[caribdis]

A ver si con este ejemplo se entiende mejor, hay compactadores de basura que funcionan así:

   

Cuanto más abierto es el ángulo, mayor es la presión Q sobre el taco de madera.

Si en vez de la fuerza P tenemos un torque fijo en A, el problema es igual.

Estos problemas se suelen resolver por el método del trabajo virtual. 

[caribdis]

Solimar, otro fabricante de timonerías, usa el mismo concepto, actuador de menor brazo que el brazo que va en la mecha.

https://www.solimar.it/wp-cont.../SOLIMA...07-650.pdf

[josefu]

   

Mi antiguo Dufour 38 funcionaba igual, en mi caso el pedestal era Withlock (que lo compró Lewmar después)

Le tuve que cambiar los rodamientos y seguí esta web como guía:
https://cghost.org/steering-pedestal-repairs/

[gypsylyon]

Esp tiene una explicación matemática muy sencilla. Se llama teorema del coseno. El coseno (cosθ) se usa para encontrar la componente adyacente al ángulo. En el caso de las bielas cuando el angulo es de 90° el coseno es 0, es decir mínima fuerza y cuando es 0° el coseno es 1 o sea máxima fuerza. En ambos casos abramos de fuerza que hay que aplicar, no resultante. Esto se utiliza , por ejemplo , en el cálculo de la sección de los obenques y/o la longitud de las crucetas.
En fuerza resultante es al revés, con angulo de 90° no hay pérdida de fuerza y con 0° se pierde totalmente ( no conseguiremos que un coche avance si o empujamos porvel costado).

[caribdis]

Esp tiene una explicación matemática muy sencilla. Se llama teorema del coseno. El coseno (cosθ) se usa para encontrar la componente adyacente al ángulo. En el caso de las bielas cuando el angulo es de 90° el coseno es 0, es decir mínima fuerza y cuando es 0° el coseno es 1 o sea máxima fuerza. En ambos casos abramos de fuerza que hay que aplicar, no resultante. Esto se utiliza , por ejemplo , en el cálculo de la sección de los obenques y/o la longitud de las crucetas.
En fuerza resultante es al revés, con angulo de 90° no hay pérdida de fuerza y con 0° se pierde totalmente ( no conseguiremos que un coche avance si o empujamos porvel costado).

No es asi. En el ejemplo del coche, no se mueve porque aparece una fuerza de reacción lateral que se opone y anula a la fuerza que nosotros realizamos.

Aquí partimos de un torque dado, un par, realizado moviendo la rueda. Nada se opone a ese giro, nuestra fuerza se va a transmitir completa al sector de la mecha a través de la biela. Cuando la biela está a 90° del brazo es cuando la fuerza que se transmite es mínima, y es máxima al aproximarse a los 180°, si la dejaramos llegar hasta ahí. Podría romper el brazo incluso. Conozco un accidente muy desgraciado en un garaje en el que el conductor murió aplastado por la puerta de su coche, que estaba en cuesta y lo cogió entre la puerta abierta casi completamente y la pared, cayendo el coche hacia atrás, claro.

Ese efecto es absolutamente cotidiano en el juego entre pistón, biela y cigüeñal. En el punto alto de la biela se consigue una fuerza poderosisima con un torque relativamente bajo.

[gypsylyon]

Por ejemplo:

https://dcb.ingenieria.unam.mx/wp-conten...Fuerza.pdf

https://sanfrancisco.utn.edu.ar/document...A1tica.pdf

[caribdis]

Por ejemplo:

https://dcb.ingenieria.unam.mx/wp-conten...Fuerza.pdf

https://sanfrancisco.utn.edu.ar/document...A1tica.pdf

A ver Gyp, tu has estudiado alguna vez mecánica vectorial? Yo creo que si, vamos a refrescar, lo que dices de la descomposición de fuerzas está claro que es asi.

Pero como se analizan las fuerzas? Si un sistema está en equilibrio, en cualquier particula las fuerzas se equilibran.

En este caso tomamos el elemento clave, el brazo del actuador y vemos que fuerzas actúan sobre él, deben estar equilibradas.

   

Sabemos que sobre el eje O actúa un momento, (un par, un torque, es lo mismo), de 40,5 KgfM...que más fuerzas actúan sobre este brazo? Otra fuerza que actúa sobre el extremo A del brazo que obligatoriamente tiene la dirección de la biela. No hay más fuerzas, el momento y la fuerza, se deben equilibrar, no?

 Pues la fuerza debe producir un momento igual y contrario al que tenemos de partida, fuerza F por distancia al eje O debe ser igual a 40,5 

En el ejemplo de la imagen M=100 Kgf x 60 cm x cos 60°

Vemos entonces que cuando la biela está a 90° del brazo es cuando la fuerza que compensa al momento de partida es menor, y que debe ser enorme cuando en vez de 90° es casi 180°, la fuerza por la distancia al eje debe seguir siendo igual a 40,5..

   

Esta ingeniosidad que nos aumenta la fuerza que ejercemos sobre el timón es también peligrosa, porque si la fuerza viene del lado contrario, por ejemplo cuando es el piloto automatico el que actúa sobre la mecha, si los angulos se acercan mucho a 180°, la fuerza que debe ejercer simplemente para mover la rueda, puede ser brutal...por eso cascan pilotos, bielas, lo que sea..

Y continuando con la ingeniería, igual que sobre un elemento rígido de un sistema, las fuerzas y los momentos deben equilibrarse, sobre cualquier punto de ese sólido también,  y esa es la manera fundamental de analizar las fuerzas en resistencia de materiales, cortando un sólido en cualquier punto y analizando las fuerzas y momentos que actúan en esa sección, que también deben estar en equilibrio.

Un saludo!

[caribdis]

A ver si se visualiza. En que ángulo biela/brazo se ejerce más fuerza?

https://youtube.com/shorts/vXO3fddEzdo?s...5PhN2XfZNH

[Rayito]

Una pregunta. Entonces esta asimetría indica la fuerza que ejerce la rueda en el timón es mucho mayor que la que pueda ejercer el timón sobre la pala? Mi física está muy oxidada.
Ahora bien, también en el caso de un sobreesfuerzo en la pala, lo más robable es que se dañen las conexiones ya que supongo que no habrá una pieza fusible (nadie quiere quedarse sin gobierno)

[caribdis]

Una pregunta. Entonces esta asimetría indica  la fuerza que ejerce la rueda en el timón es mucho mayor que la que pueda ejercer el timón sobre la pala? Mi física está muy oxidada.
Ahora bien, también en el caso de un sobreesfuerzo en la pala, lo más robable es que se dañen las conexiones ya que supongo que no habrá una pieza fusible (nadie quiere quedarse sin gobierno)

Vamos a ver, el cálculo de Jeffa lo explica:

https://jefasteering.com/product/brg10-5...box-30-48/

Escogiendo un engranaje de salida máxima 40,5 KgfM se podría hacer una fuerza en la pala de hasta 591, mientras que lo que piden las Iso del marcado CE son que se resista un torque de 394 que ya cuenta con un factor de seguridad de 1,5.

La fuerza que debe resistir el timón se puede calcular con la velocidad máxima que puede alcanzar el barco, el coeficiente de sustentación del perfil utilizado y la superficie de la pala. 

La ISO 12215 parte 8 se dedica a los timones, y calcula la fuerza según la eslora en flotación, coeficientes que dependen de la categoría de diseño, el desplazamiento, la configuración del timón y el área.

Para el Pelicano, por poner un ejemplo, son unos 1.500 Kgf aplicados a 16 cm por popa del eje de la mecha, que da un torque de 240 KgfM.

40,5 KgfM si los debes proporcionar con una rueda de 0,8 m de diametro, son 101 kgs colgados del rádio maximo de la rueda, es mucha fuerza, necesita al menos otra desmultiplicación 2:1.

No es fácil romper una transmisión bien calculada, es más fácil quedarse corto o largo con la desmultiplicación, y ya comentamos que con demasiada desmultiplicación hacemos trabajar de más al piloto, a no ser que dispongamos de un embrague.

[Martin Iut]

Seguir con lo de las fuerzas, que mola mogollón!

Pero para no perder las evoluciones...

Cerrando la bañera.








Y empezando a pegar el salón...






Este es el rollo que quiere.


Ánimos!