Distancia entre ejes

Tanto en vehículos de carretera como ferroviarios , la distancia entre ejes es la distancia horizontal entre los centros de las ruedas delanteras y traseras. Para vehículos de carretera con más de dos ejes (por ejemplo, algunos camiones y autobuses), la distancia entre ejes es la distancia entre el eje de dirección (delantero) y el punto medio del grupo de ejes motrices. En el caso de un camión o autobús de tres ejes, la distancia entre ejes sería la distancia entre el eje de dirección y un punto medio entre los dos ejes traseros. ^{[ 1 ]}

La distancia entre ejes de un vehículo es igual a la distancia entre sus ruedas delanteras y traseras. En equilibrio, el par total de las fuerzas que actúan sobre el vehículo es cero. Por lo tanto, la distancia entre ejes se relaciona con la fuerza sobre cada par de neumáticos mediante la siguiente fórmula:

${\displaystyle F_{f}={d_{r} \over L}mg}$

${\displaystyle F_{r}={d_{f} \over L}mg}$

dónde${\displaystyle F_{f}}$es la fuerza sobre los neumáticos delanteros,${\displaystyle F_{r}}$es la fuerza sobre los neumáticos traseros,${\displaystyle L}$es la distancia entre ejes,${\displaystyle d_{r}}$es la distancia desde el centro de masa (CM) hasta las ruedas traseras,${\displaystyle d_{f}}$es la distancia desde el centro de masa hasta las ruedas delanteras (${\displaystyle d_{f}}$+${\displaystyle d_{r}}$=${\displaystyle L}$),${\displaystyle m}$es la masa del vehículo, y${\displaystyle g}$es la constante gravitatoria . Por ejemplo, cuando un camión está cargado, su centro de gravedad se desplaza hacia atrás y la fuerza sobre los neumáticos traseros aumenta. El vehículo, entonces, bajará de altura. La cantidad que desciende el vehículo dependerá de fuerzas opuestas, como el tamaño de los neumáticos, la presión de los neumáticos y la rigidez de la suspensión . Si el vehículo está acelerando o desacelerando, se aplica un par adicional a los neumáticos traseros o delanteros , respectivamente. La ecuación que relaciona la distancia entre ejes, la altura del centro de masa sobre el suelo y la fuerza sobre cada par de neumáticos se convierte en:

${\displaystyle F_{f}={d_{r} \over L}mg-{h_{cm} \over L}ma}$

${\displaystyle F_{r}={d_{f} \over L}mg+{h_{cm} \over L}ma}$

dónde${\displaystyle F_{f}}$es la fuerza sobre los neumáticos delanteros,${\displaystyle F_{r}}$es la fuerza sobre los neumáticos traseros,${\displaystyle d_{r}}$es la distancia desde el CM hasta las ruedas traseras,${\displaystyle d_{f}}$es la distancia desde el CM hasta las ruedas delanteras,${\displaystyle L}$es la distancia entre ejes,${\displaystyle m}$es la masa del vehículo,${\displaystyle g}$es la aceleración de la gravedad (aprox. 9,8  m/s² ⁾ ,${\displaystyle h_{cm}}$es la altura del CM sobre el suelo,${\displaystyle a}$es la aceleración (o desaceleración si el valor es negativo). Así, como es experiencia común, cuando el vehículo acelera, la parte trasera suele bajar y la delantera subir, dependiendo de la suspensión. De igual modo, al frenar, la parte delantera baja y la trasera sube. ^{[ 2 ]}

Debido al efecto que la distancia entre ejes tiene en la distribución del peso del vehículo, las dimensiones de la distancia entre ejes son cruciales para el equilibrio y la dirección. Por ejemplo, un automóvil con una carga de peso mucho mayor en la parte trasera tiende a subvirar debido a la falta de carga (fuerza) en los neumáticos delanteros y, por lo tanto, a la falta de agarre ( fricción ) de estos. Por eso es crucial, al remolcar una caravana de un solo eje, distribuir el peso de la caravana de manera que el empuje hacia abajo en el gancho de remolque sea de aproximadamente 100 libras fuerza (400 N). Del mismo modo, un automóvil puede sobrevirar o incluso "derrapar" si hay demasiada fuerza en los neumáticos delanteros y no la suficiente en los traseros. Además, al girar, se aplica un par lateral a los neumáticos que imparte una fuerza de giro que depende de la longitud de las distancias de los neumáticos al CM. Por lo tanto, en un automóvil con una distancia entre ejes corta ("SWB"), el brazo de palanca corto desde el centro de masas hasta la rueda trasera dará como resultado una mayor fuerza lateral sobre el neumático trasero, lo que significa una mayor aceleración y menos tiempo para que el conductor se ajuste y evite un trompo o algo peor.

La distancia entre ejes constituye la base de uno de los sistemas de clasificación de tamaño de vehículos más comunes .

En los vehículos ferroviarios, la distancia entre ejes sigue un concepto similar. Sin embargo, debido a que las ruedas pueden ser de diferentes tamaños (por ejemplo, en una locomotora de vapor ), la medida se toma entre los puntos donde las ruedas tocan la parte superior del riel, en lugar de entre los centros de los bujes de las ruedas.

En los vehículos donde los ejes están montados dentro del bastidor (principalmente en las locomotoras de vapor), la distancia entre ejes es la distancia entre los ejes delantero y trasero.

En los vehículos donde los ejes de las ruedas están montados sobre bogies (en inglés americano: trucks) , se pueden distinguir tres medidas de distancia entre ejes:

• la distancia entre los puntos de pivote del bogie delantero y el bogie trasero;
• la distancia entre los ejes de las ruedas delanteras y traseras del vehículo;
• la distancia entre los juegos de ruedas delanteros y traseros de cada bogie.

La distancia entre ejes afecta la capacidad del vehículo ferroviario para tomar curvas. Los vehículos con menor distancia entre ejes pueden tomar curvas más cerradas. En algunas locomotoras con mayor distancia entre ejes, las ruedas interiores pueden carecer de pestañas para poder tomar curvas.

La distancia entre ejes también afecta la carga que el vehículo ejerce sobre la vía, la infraestructura ferroviaria y los puentes. En igualdad de condiciones, un vehículo con menor distancia entre ejes representa una carga más concentrada sobre la vía que uno con mayor distancia entre ejes. Dado que las líneas ferroviarias están diseñadas para soportar una carga máxima predeterminada por unidad de longitud (toneladas por metro o libras por pie), la distancia entre ejes de los vehículos ferroviarios se diseña en función de su peso bruto previsto. Cuanto mayor sea el peso bruto, mayor deberá ser la distancia entre ejes.