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TOLLERANZA LIMITATA
BUNGY
JUMPING
di Roberto Maurelli
 Migliorare le prestazioni con il
blueprinting
Come già ho avuto modo di spiegare in altre
occasioni, i componenti prodotti in serie non sono esattamente tutti
uguali.
I progettisti, ovviamente, fissano delle
dimensioni e delle geometrie ideali, ma la lavorazione industriale porta
a discostarsi da questi valori, anche se di solo pochi centesimi di
millimetro. Eppure anche queste lievi differenze possono determinare
perdite di rendimento non trascurabili. D’altronde la perfezione non è
di questo mondo!
Tuttavia, nel caso in cui si voglia
progettare un motore da corsa oppure qualora si voglia elaborare il
proprio propulsore di serie, il problema del contenimento dei costi
attraverso processi produttivi standardizzati diventa del tutto
secondario. Ecco, allora, che fanno la loro comparsa tecniche di
lavorazione molto più sofisticate e notevolmente più accurate, grazie
alle quali si otterranno tolleranze di lavorazione estremamente
ristrette. In questo modo tutte le componenti risulteranno pressoché
uguali fra di loro, con un rispetto inimmaginabile delle dimensioni e
della geometria ideali.
L’insieme di tutte le operazioni attraverso
cui invece, successivamente alla produzione, si riescono invece ad
ottenere i valori dimensionali e geometrici più vicini possibile a
quelli di riferimento, prendono il nome di “blueprinting”
In questo articolo ci occuperemo
essenzialmente degli scostamenti relativi alla dimensione delle camere
di combustione e della fasatura della distribuzione.
Per quanto riguarda il primo profilo, è
evidente che se un cilindro ha una camera di combustione più ampia, e
quindi un rapporto di compressione più elevato, il pistone che si muove
al suo interno sarà lievemente portato a “tirare” tutti gli altri.
Per evitare questo e altri spiacevoli
fenomeni, si deve procedere smontando tutti i componenti interessati
(pistoni, canne, bielle, bronzine, ecc.), sottoponendoli ad un’accurata
misurazione e, infine, sostituendo quelli che presentano tolleranze
troppo elevate. A questo punto non si dovranno installare componenti
speciali, ma potranno essere adottati gli stessi componenti di serie
montati dal costruttore, purché abbiano i requisiti dimensionali e
geometrici per essere correttamente accoppiati con quelli originari.
In un certo senso è come operare una
selezione dei componenti migliori, una sorta di eugenetica della
meccanica!
Ricostruito il motore si dovrà procedere ad
una nuova misurazione, accurata quanto la prima, volta a verificare il
volume delle camere di combustione, il gioco dei pistoni all’interno del
cilindro, la loro posizione al Punto Morto Superiore (PMS) e l’altezza
di squish.
Anche il blueprinting applicato alla
distribuzione può consentire una notevole riduzione delle perdite per
attrito totali. Esso consiste nel controllo delle molle delle valvole
che devono avere tutte lo stesso carico ed essere perfettamente
perpendicolari al piano di appoggio; nella verifica dell’allineamento
dei supporti degli alberi a camme; infine, nella corretta messa in fase
della distribuzione. Quest’ultima potrà essere effettuata facendo
riferimento ai segni praticati in fabbrica oppure, ove non corretti,
utilizzando un disco goniometrico ed un comparatore.
La fase del montaggio è importante tanto
quanto quella della misurazione: anche un corretto assemblaggio permette
di guadagnare qualcosa in termini di prestazioni. Ad esempio, un
serraggio non eseguito correttamente può causare delle distorsioni a
livello delle canne dei cilindri.
La tecnica più efficace è quella di eseguire
il montaggio interamente a mano, controllando e ricontrollando più volte
le singole operazioni in modo da sentire, ad esempio, se una vite non si
avvita correttamente. Inutile dire che per portare a termine nel miglior
modo questo duro compito, è fondamentale conservare la pulizia e la
lubrificazione di ogni organo mobile prima che venga rimontato nella sua
sede.
(R.M.)
 BUNGY JUMPING
Geometria e funzionamento delle molle
delle sospensioni
Immaginate un veicolo in cui la scocca sia collegata direttamente
alle ruote: ogni minimo dosso o avvallamento scavalcato dai pneumatici
trasmetterebbe immediatamente degli “scossoni” al telaio, con
conseguenti perdite di trazione e di confort di marcia. Chi possiede o,
comunque, ha mai guidato un kart sa benissimo di cosa sto parlando!
Fortunatamente le automobili sono tutte dotate di sospensioni, ossia
di organi che consentono alle ruote di assorbire le irregolarità del
fondo stradale (anche in ipotesi di terreno sconnesso) e di contrastare
i notevoli movimenti della scocca che si producono quando si forza
l’andatura (coricamento laterale in curva, cabrata e/o picchiata in
seguito a brusche frenate e/o accelerazioni, ecc.).
Nelle sospensioni gli ammortizzatori sono deputati, come dice il loro
stesso nome, ad assorbire le sconnessioni del manto stradale, mentre le
molle provvedono alla funzione elastica. Nel corso di questa breve
trattazione ci occuperemo essenzialmente di queste ultime.
Nelle vetture moderne i costruttori propendono per l’impiego di molle
elicoidali (così chiamate per la loro caratteristica forma “a spirale”);
le uniche variazioni possono riguardare esclusivamente il montaggio,
differente a seconda degli schemi di sospensione adottati (McPherson,
Multilink, ecc.).
Per quanto riguarda la geometria, una molla elicoidale si compone di
un filo (generalmente di acciaio) a sezione circolare avvolto, appunto,
a spirale. La distanza fra due spire consecutive viene detta “passo”.
Per quanto riguarda, invece, il funzionamento di questo componente,
va detto che le molle possono lavorare in compressione o in estensione.
La compressione avviene in seguito all’azione di una forza e determina
l’immagazzinamento da parte della molla di una certa quantità di energia
direttamente proporzionale all’intensità della forza stessa. Quando
questa forza cessa di agire, tutta l’energia accumulata viene restituita
nella fase di estensione, al termine della quale la molla tornerà ad
assumere l’altezza originaria.
Proviamo a fare un esempio. Un’auto percorre una curva ad una
velocità di 100 km/h; se la curva volge a destra, il peso del veicolo
tenderà a spostarsi sul lato sinistro per effetto della forza
centrifuga. Questo peso sarà assorbito principalmente dalle molle di
sinistra che subiranno così una certa compressione. Solo al termine
della curva, con il riallineamento della vettura, avrà luogo la fase di
estensione.
Fin qui l’argomento non presenta particolari difficoltà. La
situazione si complica se si considera che non tutte le molle hanno la
stessa rigidità, ossia la stessa capacità di sopportare carichi a parità
di deformazione. Una molla che si comprime di 1 millimetro sotto la
pressione di 200 Newton (circa 20 kg) è ovviamente più rigida di una che
subisce una deformazione di 1 millimetro sotto la spinta di “solo” 100
Newton (circa 10 kg). La relazione tra carico e deformazione è definita
costante elastica e si esprime in Newton al millimetro (N/mm). Nei
precedenti esempi, quindi, le molle presentavano una costante elastica
pari, rispettivamente, a 200 N/mm e a 100 N/mm.
A questo punto sorge spontanea una domanda: come si fa ad ottenere
una molla più rigida? La risposta non è univoca. Innanzitutto la
rigidità aumenta esponenzialmente al crescere del diametro del filo e al
diminuire del raggio di avvolgimento (ovvero il diametro delle spire).
Inoltre è possibile ottenere un modesto incremento di rigidità
diminuendo il numero delle spire.
Per quanto poi attiene ai processi di fabbricazione, molto importante
è la scelta del materiale da impiegare; solitamente, infatti, si
utilizza l’acciaio, ma il titanio consente di realizzare molle
notevolmente più leggere e più efficaci, anche se con costi di
produzione più elevati.
Anche il disegno riveste un’importanza decisiva. Oggi le molle più
diffuse presentano una forma particolare detta “a passo variabile”; come
si intuisce già dalla definizione si tratta di una molla in cui le prime
spire (quelle che sopportano carichi modesti) sono piuttosto
ravvicinate, mentre le ultime (che sopportano carichi molto elevati)
sono più distanziate, in modo da garantire maggiore rigidità. Soluzioni
ancora più raffinate, ma di impiego più raro, prevedono molle di forma
conica o biconica.
Per inciso, vorrei ricordare che montando delle molle più corte si
riduce l’assetto, e quindi il baricentro, della vettura. Questo ha
effetti positivi sulla dinamica del veicolo, ma non necessariamente
garantisce anche una maggiore rigidità dell’assetto. Assicuratevi quindi
che le nuove molle possano sopportare sollecitazioni maggiori rispetto a
quelle originali, altrimenti con un assetto ribassato potreste anche
trovarvi improvvisamente “a pacco”…
Roberto Maurelli |
