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6. Analisi dati e identificazione degli eventi dominanti

6.1. Eventi rumorosi sull’assale anteriore

Come specificato nel capitolo precedente, la configurazione dell’assale anteriore prevede l’uso di:

 pinze freno flottanti in ghisa a singolo pistoncino, con organo di spinta del diametro di 60mm;

 dischi in ghisa ad alto tenore di carbonio, provenienti da un singolo lotto di fonderia;

 pastiglie con superficie di contatto pari a 58 cm2, proveniente dallo stesso lotto per minimizzare la variabilità. Il materiale d’attrito con cui è realizzata la mescola è quello di serie della vettura, su cui viene realizzato uno smusso radiale a J. Il taglio viene effettuato solo ad ingresso disco, rendendo la superficie di contatto asimmetrica;

 antirumori multistrato, denominato come Config. A.

Il disco in ghisa ad alto tenore di carbonio presenta una percentuale superiore al 3.5%; questa fornisce al disco una durezza superficiale molto elevata e un’alta rigidezza. Il motivo per cui vengono utilizzati dischi in ghisa è stato discusso in precedenza. Il disco, grazie alla struttura sferoidale, presenterà elevate caratteristiche smorzanti ma una maggior fragilità. In aggiunta a ciò, la ghisa fornisce allo stesso una temperatura di fusione superiore ai 1300°C.

La vettura presenta un dispositivo antirumore costituito da uno spessore multistrato realizzato con materiali diversi. Lo strato in acciaio inox galvanizzato viene interposto tra due spessori in gomma rivestita e un adesivo in materiale acrilico. Caratteristica degli antirumori è avere un fattore di smorzamento variabile con la temperatura e con la frequenza. Questa tipologia si contraddistingue per un fattore di smorzamento funzione della temperatura e della frequenza.

Figura 6.3: Fattore di smorzamento dello shim Config. A.

Dal grafico in Figura 6.3 è evidente la grande capacità di smorzamento delle alte frequenze, a temperature superiori ai 100°C. Inoltre, garantisce un buon smorzamento anche a basse temperature.

Il risultato della prova, relativo all’assale anteriore della vettura, viene dunque riportato sulla Figura 6.4:

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Figura 6.4: Eventi rumorosi sull'assale anteriore.

Attraverso la rappresentazione delle occorrenze in funzione della frequenza, è possibile identificare le principali frequenze rumorose presenti sull’assale anteriore, raggruppate attorno a 1.7, 2.7 e 9.5 kHz. Osservando la figura, salta all’occhio la presenza di un numero molto limitato di eventi rumorosi caratterizzati da una frequenza prossima ai 6.7 kHz. Al contrario, un’intensiva presenza si registra attorno alle altre frequenze, per cui è ragionevole ricercare una soluzione per intervenire sulle frequenze più critiche.

Come specificato in precedenza, il ciclo è caratterizzato da una serie di applicazioni frenanti durante le quali sono fatte variare le condizioni operative. Su un totale di 1917 frenate a caldo, solo lo 0.4%

sono risultati eventi rumorosi; da questo dato si deduce come il sistema risponda bene nel funzionamento a temperatura ambiente. Differente è stata risposta del sistema durante l’esecuzione di cicli a freddo; su un ciclo basato su 470 frenate, si è registrato una percentuale di occorrenze pari al 10,21%. Ciò induce a pensare che i fenomeni vibratori autoeccitanti che portano al rumore si manifestano più facilmente durante le condizioni operative a freddo. Osservando il profilo di temperatura in Figura 6.5, si ottiene la conferma di ciò appena descritto:

Figura 6.5: Eventi rumorosi in funzione del profilo di temperatura della configurazione A.

Da un’attenta analisi del grafico è evidente come le frequenze 2.7 e 9.5 kHz si sviluppino principalmente durante le frenate imposte nel ciclo a freddo; diversamente, la maggior parte degli eventi rumorosi caratterizzati da una frequenza prossima a 1.7 kHz si generano dopo il condizionamento della pastiglia subito dal fenomeno del fading.

Da un’attenta analisi delle condizioni operative, mostrate in Figura 6.6, è evidente che, tutte le occorrenze a frequenza minori di 7 kHz vengono prodotte con velocità comprese tra i 0 e 10 km/h;

la bassa velocità conferma come il sistema, durante le fasi di arresto, tenda ad entrare in risonanza

90 producendo un fischio sgradevole. Fanno eccezione gli eventi che si manifestano a una velocità di 30 km/h per gli eventi alle frequenze di 9.5 kHz.

Figura 6.6: Occorrenze sull'assale anteriore, al variare di velocità e frequenza.

Osservando il grafico, in Figura 6.7, concernente le pressioni in gioco è possibile trarre le seguenti considerazioni: gli eventi rumorosi alle alte frequenze (9.5 kHz) sono indotti da pressioni prossime ai 20 bar che, in concomitanza alla condizione di marcia a velocità costante di 30 km/h, rappresentano una condizione di guida insolita. Ciò si traduce in una situazione inconsueta da riprodurre durante un normale uso su strada.

Figura 6.7: Occorrenze sull'assale anteriore, al variare di pressione e frequenza.

Per quanto riguarda le basse frequenze, tuttavia, il discorso è diverso; gli eventi rumorosi alla frequenza primaria di 1.7 Hz, si generano a pressioni che vanno da 0 a 15 bar coprendo un intero range operativo. Le rumorosità si presentano sia durante la marcia a velocità costante che durante i moduli in decelerazione. Ne consegue che le vibrazioni che portano al fischio si potrebbero originare durante un normale utilizzo su strada. Stesse considerazioni sono valide per le occorrenze prodotte a 2.7 kHz, le quali si generano a basse pressioni.

Analizzando la rappresentazione delle occorrenze in funzione della decelerazione, mostrata in Figura 6.8, è evidente come la maggioranza degli eventi rumore si manifesta durante i moduli in decelerazione, con una percentuale vicina al 96.5%. Solo 3 frenate, infatti, sono state registrate durante applicazioni frenanti eseguite in decelerazione.

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Figura 6.8: Occorrenze sull'assale anteriore, al variare di decelerazione e frequenza.

Come accennato, l’insorgere delle varie tipologie di fischi è funzione delle condizioni climatiche.

Le rumorosità alle medie e alte frequenze si sviluppano principalmente a temperature prossime allo 0°C, confermando che tali frequenze si manifestano principalmente durante i cicli freddi. Viceversa, gli eventi rumorosi a bassa frequenza 2.7 kHz si manifestano con temperature in pastiglia che vanno da un minimo di -4 °C a un massimo di 50 °C.

L’altra bassa frequenza rumorosa è l’1.7 kHz che presenta un range di temperatura più ampio; tali eventi rumorosi tendono a originarsi prevalentemente a caldo, con temperature in pastiglia comprese tra 150°C e 275°C, quindi in situazioni che più si avvicinano ad un utilizzo normale del veicolo su strada.

Figura 6.9: Occorrenze sull'assale anteriore, al variare di temperatura e frequenza.

Dall’analisi, dunque, risulta che le frequenze principali sulle quali si dovrà agire sono le basse frequenze, poiché rappresentano una situazione più fastidiosa per il guidatore e i passeggeri rispetto a quella caratterizzata da eventi rumore alle alte frequenze.

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