47 ⋅α= 'PP −−+++= PPPPPP'P 3. I

3 .

I

3.1 REQUISITI DEL BANCO PROVA

Per il testing della sospensione si è reso necessario realizzare un banco dove fosse possibile alloggiare la sospensione e che permettesse di caricare la sospensione stessa con opportuni pesi.

La forza che deve essere in grado di sopportare è compresa tra 1800N e 2600N, forza che simula il peso statico delle masse sospese presenti sul veicolo. Questo valore, fornito tra le specifiche di progetto, è stato determinato tenendo conto, oltre che del carico, anche della geometria del telaio e della modalità di montaggio della sospensione sul veicolo: 1

P

P

P

P

P

P

'

P

=

+

+

+

−

−

'

P

P

=

α

⋅

Dove Pveicolo è il la percentuale del peso complessivo del veicolo che

grava direttamente sulla sospensione posteriore, P1 è il peso delle

sospensioni direttamente collegato alle ruote e α (α ≤ 1) è il fattore che tiene conto del montaggio della sospensione sul veicolo.

L’alloggio della sospensione è stato realizzato in modo tale che questa stia verticale rispetto al terreno: in questo caso il valore di α è uguale a 1 e il peso della porzione del banco che grava sulla sospensione è circa 26 kg.

3.2 DESCRIZIONE DEL BANCO PROVA

Il banco è costituito da tre piatti orizzontali in alluminio e quattro guide ad essi perpendicolari: il piano inferiore e quello intermedio sono fissi e collegati tra loro per mezzo di quattro cilindri cavi, e costituiscono, per così dire, la “base” del banco.

Guide per il piano superiore

Supporto per l’ancoraggio inferiore della sospensione

Figura 3.2 Particolare del banco prova: la “base”.

Il piatto superiore ha quattro perni, realizzati in acciaio rettificato, che scorrono nei cilindri cavi, i quali fungono, in questo modo, da guide. Questo sistema vincola il piano superiore a muoversi solo lungo l’asse verticale, garantendo così alla sospensione di lavorare correttamente. Per ridurre l’attrito tra guida e perno, inoltre, all’estremità superiore di ogni cilindro è stata allocata una boccola di delrin.

Il derlin è un materiale simile al teflon, ma con caratteristiche di resistenza meccanica superiori. Il suo coefficiente di attrito statico µ è di 0.08. La forza di attrito risulta:

n friction F

F =µ⋅

dove Fn è la forza normale alla superficie di contatto (si ricorda che, in

prima approssimazione, la forza di attrito statico è indipendente dalla estensione della superficie di contatto).

Se tra i perni del piatto superiore e le boccole in delrin non ci fosse gioco, la forza normale, e quindi quella di attrito, sarebbe nulla, tuttavia questa condizione è solo ideale. In realtà esiste una pur piccola differenza tra il diametro dei perni verticali e quello interno delle boccole, che non impedisce al banco di “inclinarsi” di alcuni gradi rispetto alla verticale, generando una frizione che si oppone al moto della sospensione.

I risultati del testing, e in particolare quelli relativi alla caratterizzazione corsa/peso della sospensione, hanno comunque dato un riscontro positivo a questo proposito, dal momento che è stato possibile valutare una isteresi di 7,2 kg, valore che risulta essere addirittura inferiore rispetto a quello previsto dalle specifiche (10-15 kg). Da ciò si deduce che gli inevitabili attriti del banco non hanno comunque influenzato in modo determinante le misurazioni effettuate sulla sospensione.

Il piatto superiore ha la funzione di offrire un piano di appoggio per i pesi con cui viene ad essere caricata la sospensione. I pesi utilizzati per le prove sono dei cilindri da 10 kg forati al centro.

Per assicurare che i pesi siano bilanciati, ossia centrati sul piatto, è stata sistemata un’asta perpendicolare al piano e avvitata nel centro del piatto stesso: in questo modo si offre una guida ai pesi e inoltre si assicura che il carico venga posizionato in sicurezza.

Per facilitare gli spostamenti del banco, lo stesso è stato dotato di 5 ruote. Quella centrale, in particolare, ha lo scopo di evitare che il piano di appoggio fletta: poiché la forza è concentrata in corrispondenza del supporto per l’ancoraggio inferiore della sospensione (figura 3.2), si è ritenuto opportuno offrire una reazione vincolare a tale forza.

Sotto al piano intermedio, infine, trova alloggio la pompa dell’olio per il pistone che regola il precarico, a vantaggio di una maggiore compattezza dell’intero sistema (figura 3.3).

Figura 3.3 Particolare del banco prova: alloggio della pompa dell’olio.

3.3 REALIZZAZIONE DEL BANCO PROVA

Per la realizzazione del banco sono stati utilizzati principalmente una fresa ed un tornio a controllo numerico8_.

Queste macchine sono state sufficienti per la quasi totalità delle operazioni; per alcune finiture, tuttavia, come ad esempio la smussatura dei piani, si è reso necessario l’utilizzo di macchine semiautomatiche, dotate piano di lavoro con corsa adeguata.

Nel seguito del capitolo sono esposte le fasi principali della realizzazione dei vari componenti, con la descrizione dei programmi macchina.

3.3.1 I PIANI

Per prima cosa si è proceduto a smussare gli spigoli dei piani per mezzo di una fresa a raggio concavo (figura 3.4). Questa operazione,

8 _{Il banco è stato realizzato presso l’officina della divisione tecnica della} Royal Tea s.r.l. di Fauglia (Pisa). Le macchine a controllo numerico cui si fa riferimento sono la fresa Bridgport 520 ed il tornio Gildmeister Graziano CTX310.

come già accennato, è stata realizzato con una fresa con controllo degli assi semiautomatico: la fresa Bridgport 520, infatti, dispone di un banco di lavoro con corsa 420 x 400 mm, non sufficiente per questo tipo di lavorazione, date le dimensioni dei piani (vedi figure 3.5a, 3.5b, 3.5c).

Figura 3.4 Realizzazione del banco prova: smussatura degli spigoli.

Figura 3.5a Realizzazione del banco prova: il piano inferiore. 500

500

54

b)

Figura 3.5b-c Realizzazione del banco prova: i piani intermedio e superiore. 500 500 26 54 260 20 c) 500 500 30 26

a) Tastatore b) Centratore

c) Posizionamento d) Foratura con centrino

e) Foratura da 8 mm f) Foratura da 22 mm

g) Lamatura con fresa rompitruciolo h) Sede ancoraggio inferiore della sospensione

Figura 3.6 Realizzazione del banco prova: particolari della realizzazione del piano inferiore.

Successivamente si è provveduto alla programmazione della fresa. Prima di avviare il programma è necessario posizionare con accortezza il piano sul banco di lavoro.

Questa operazione richiede l’utilizzo di un tastatore (figura 3.6a), che permette di sistemare le facce del piano in modo parallelo rispetto al banco di lavoro, e di un centratore, che permette di quotare la posizione dell’oggetto da lavorare rispetto agli assi della macchina, andando a determinare, in questo modo, l’origine degli assi stessi (figura 3.6b e 3.6c).

Per realizzare i fori si procede, per prima cosa, con una punta centrino, con la quale si realizza una prima piccola “incisione”: questa funge da “imbocco” per le punte successive con le quali realizzare i fori della dimensione desiderata (figura 3.6d, 3.6e e 3.6f).

I piatti in alluminio utilizzati non sono, in realtà, perfettamente piani, ma presentano una leggera imbarcatura. Fissare le guide verticali direttamente sulle facce dei piani avrebbe fatto sì che queste non fossero perfettamente parallele, con conseguenti ripercussioni negative sulla scorrevolezza del piatto superiore. Per ovviare a questo inconveniente (figura 3.7) si è proceduto a realizzare 4 lamature: si tratta di quattro tazze circolari, di diametro 54 mm e profonde 10 mm, sedi delle guide verticali, che garantiscono il parallelismo dei 4 cilindri (figura 3.6g).

Il piano inferiore presenta inoltre 4 fori per il fissaggio di tali cilindri per mezzo di viti (da 8 mm con testa svasata).

La realizzazione del piano intermedio ha previsto, oltre alle fasi esposte (ad eccezione dei due fori al centro, figura 3.6h, e di quelli per il fissaggio, sostituiti da 12 fori da 5 mm), anche una fase aggiuntiva, con la quale si è proceduto ad effettuare un ampio foro per permettere il passaggio della sospensione. Questa operazione è stata realizzata effettuando un foro, dapprima da 8 mm, quindi da 22 mm, attraverso il quale è stata fatta passare la fresa rompitruciolo da 18mm con la quale si è tagliato il piano. Successivamente si è proceduto con la finitura del taglio per mezzo di una fresa a doppia lama (figura 3.8).

a) Foratura con fresa rompitruciolo b) Finitura con fresa doppia lama Figura 3.8 Realizzazione del banco prova:

particolari della realizzazione del piano intermedio.

Per la realizzazione del piano superiore, infine, è stato sufficiente modificare il programma utilizzato per il piano inferiore: il diametro delle lamature è ora di 25 mm, e per l’ancoraggio della sospensione è stato sufficiente un solo foro al centro da 8 mm.

3.3.2 LE GUIDE

Le guide verticali sono state realizzate al tornio: ogni cilindro è stato ricavato da una barra di alluminio da 60 mm, tornita fino a ottenere un diametro esterno di 54 mm, e quindi forata con una punta da 26 mm per 300 mm di profondità.

Per ricavare una sede per la boccola in derlin, inoltre, la dimensione del foro è stata aumentata opportunamente (35 mm), per una profondità di 50 mm.

a) Tornitura cilindro b) Tornitura boccola Figura 3.9 Realizzazione del banco prova: particolari della realizzazione delle guide verticali.

La boccola è stata quindi inserita a pressione in testa al cilindro, senza necessitare di ulteriore fissaggi.

Figura 3.10 Realizzazione del banco prova: particolari delle guide verticali. 350 35 26 300 25 200 25 50

Per quanto riguarda i perni montati sotto al piano superiore, essendo di acciaio rettificato, non hanno necessitato di particolari lavorazioni. Sono stati ottenuti dal taglio a misura (200 mm) di una barra di 25 mm di diametro, smussati in testa per favorirne l’ingresso nella boccola, e quindi ripuliti dalle impurità superficiali con la tela abrasiva.

3.3.3 IL MONTAGGIO

Le figure 3.11 e 3.12 mostrano lo schema di montaggio del banco.