6. Analisi dati e identificazione degli eventi dominanti
6.2. Eventi rumorosi sull’assale posteriore
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Figura 6.11: Eventi rumorosi identificati sull'assale posteriore.
Il grafico riportato mette in luce come le principali rumorosità registrate risiedono a una frequenza attorno al 7.7 kHz. Osservando la Figura 6.11 si nota la presenza di un numero limitato di eventi rumorosi caratterizzati da una frequenza prossima ai 16 kHz. Nello studio non si terrà conto di queste rumorosità poiché, come più volte specificato, l’utente medio non è in grado di udire rumori a frequenze molto alte.
Osservando la posizione delle occorrenze, si evidenzia come il livello dell’ampiezza sonora vada da un minimo di 70 ad un massimo di 88 dB, registrato sulla ruota sinistra.
Sul totale delle 1917 frenate eseguite a temperatura di 25°C, su entrambi i lati sono stati registrati degli eventi rumorosi, con una percentuale di occorrenze totale pari all’ 1%; essendo il valore al di sotto della soglia critica, significa che gli elementi del sistema hanno una bassa propensione a generare rumori durante il funzionamento a temperatura ambiente. Al contrario, durante il compimento delle frenate a bassa temperatura, i sistemi presentano una maggiore tendenza a vibrare. Sulla ruota sinistra si sono generate condizioni tali da portare il sistema a vibrare, con l’ottenimento di una percentuale di occorrenze del 4%. Viceversa, le frenate eseguite durante i cicli freddo non hanno indotto a vibrazione il lato opposto. Questa discordanza tra i lati ruota potrebbe essere giustificata da una differenza di usura sulle pastiglie, da una differenza di proprietà fisiche e composizioni chimiche delle pastiglie, oltre alle diverse condizioni termiche sviluppatesi durante il contatto. Va considerato, inoltre, che il fenomeno del fischio freno presenta una bassa ripetibilità e riproducibilità.
Il profilo di temperatura delle pastiglie, ottenuto dalla misura delle termocoppie, è evidente in Figura 6.12. La differenza tra le temperature registrate tra anteriore e posteriore è facilmente comprensibile; il ciclo, infatti, impone una temperatura d’inizio dell’applicazione frenante sulla pastiglia primaria, individuata in una delle pastiglie anteriori. Raggiunta tale temperatura, il banco applicherà una pressione direttamente in pinza, non preoccupandosi delle temperature delle altre pastiglie. Ne consegue che il profilo di temperature al posteriore sarà una conseguenza dell’applicazione frenante. La scelta di controllare l’assale anteriore, invece del posteriore, è dettata dal livello di stress termico maggiore al quale i pezzi sono sottoposti durante una frenata.
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Figura 6.12: Eventi rumorosi sull'assale posteriore della configurazione A.
Osservando con attenzione il grafico, è percepibile come i fenomeni acustici vengono registrati durante l’intera procedura, avendo inizio durante la fase calda, ripetendosi durante il freddo, per poi verificarsi anche durante il condizionamento per ottenimento del fenomeno di fading.
Definite le fasi, si procede con l’analisi delle condizioni operative alle quali si sono generati i fischi.
Il primo grafico a essere esaminato, in Figura 6.13, mostra le occorrenze in funzione della velocità del veicolo. Osservando attentamente la disposizione degli eventi rumore in funzione della frequenza, si evidenzia come la maggior parte degli eventi rumorosi si manifesti a basse velocità, con valori compresi tra un minimo di 1 km/h e un massimo di 10 km/h. Questa dimostrazione rappresenta un’ulteriore conferma di come i fischi freno si manifestino soprattutto durante le fasi di arresto delle vetture.
Figura 6.13: Occorrenze sull'assale posteriore, al variare di velocità e frequenza.
L’analisi prosegue con lo studio delle condizioni di carico che introducono il fenomeno vibratorio.
Le pressioni alle quali si manifestano i rumori spaziano in un intervallo molto ampio, con pressioni comprese tra 3 e 32 bar, di cui più del 32% delle occorrenze si manifestano a circa 12 bar. Le occorrenze a circa 9 kHz non vengono considerate in quanto rappresentano solo il 13% degli eventi rumorosi, su di un totale di 38 eventi registrati sull’assale.
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Figura 6.14: Occorrenze sull'assale posteriore, al variare di pressione e frequenza.
Mediante la rappresentazione delle occorrenze in funzione della decelerazione, mostrata in Figura 6.15, è osservabile un’intensificazione degli eventi rumorosi a decelerazione pari a zero, evidenziando come i fischi sono originati prevalentemente durante le applicazioni a velocità costante. Risulta che, infatti, solo una piccola percentuale delle rumorosità totali sia generata durante le manovre in decelerazione. Le massime decelerazioni che si generano durante i moduli caldo sono caratterizzate da valori prossimi allo 0.43 g.
Figura 6.15: Occorrenze sull'assale posteriore, al variare di decelerazione e frequenza.
Diversamente dall’anteriore, le misurazioni acustiche effettuate sull’assale posteriore dimostrano come gli eventi rumorosi si siano tutti registrati con temperature in pastiglia minori di 75°C.
In precedenza è stato dichiarato che la maggior parte delle occorrenze sono state registrati durante i cicli a freddo. Non si faccia, però, l’errore di confondere la temperatura ambiente con quella all’interno della pastiglia. Durante le fasi a freddo sono previste una serie di frenate con varie temperature iniziali delle pastiglie, le quali vanno da -5 a 50 °C; viceversa, la temperatura ambiente viene mantenuta costante a -12°C dall’impianto di condizionamento.
Ciò significa che alcuni degli eventi riportati sul grafico fanno riferimento ad applicazioni frenanti compiute in condizioni climatiche a freddo. Le alte frequenze si manifestano principalmente a temperature prossime allo 0°C, evidenziando una propensione alla generazione del fischio quando il materiale subisce un condizionamento climatico estremo.
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Figura 6.16: Occorrenze sull'assale posteriore, al variare di pressione e frequenza.
Identificata a un valore di 7.7 kHz la frequenza primaria dei fischi generati, si cercherà di adoperare le soluzioni più consone per attenuare o annullare tale rumorosità. La variazione della superficie d’attrito o della composizione chimica della mescola, variazioni geometriche o delle caratteristiche fisiche dell’antirumore, sono solo alcune delle possibili scelte da impiegare per minimizzare l’effetto vibratorio indotto durante il contatto tra rotore e statore. L’adozione di una soluzione rispetto ad altre è giustificabile dall’impatto economico che questa avrà sul costo del singolo componente e sul prezzo finale della vettura. Alcune delle soluzioni risultano maggiormente costose, altre necessitano di un dispendio minore di costo, in quanto meno invasive e complesse da realizzare. Si darà un chiarimento sulla precedente affermazione nel prossimo capitolo, col quale si mira a fornire gli elementi chiave sulle variazioni da testare e il motivo di tali scelte.
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