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TVK - Tor Vergata Karting - Studio delle prestazioni del Kart al variare dell’assetto telaistico

Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Corso di Laurea e Dipartimento di Ingegneria Meccanica

 
 

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Studio delle prestazioni del Kart al variare dell’assetto telaistico


TVK Ricerca Meccanica Strutturale


Teoria e pratica, analisi delle prestazioni e sviluppo del telaio: questo in sintesi lo “Studio delle prestazioni del kart al variare dell’ assetto telaistico”, lavoro di tesi svolto nell’ambito di una collaborazione tra il Gruppo di Ricerca Tor Vergata Karting, e il Centro Italia Kart s.r.l.
Condotto e realizzato su diversi kartodromi e con l’ausilio della telemetria e della tecnologia FEM, tale studio conferma l’utilità di un approccio tecnico-scientifico nella messa a punto e nella realizzazione di un moderno go kart da competizione.


Un moderno kart da competizione durante la percorrenza di una curva


Il lavoro di tesi è stato articolato in una prima fase introduttiva di descrizione della teoria dell’assetto, dove viene illustrata nel dettaglio la teoria alla base del funzionamento del kart, le variabili di assetto, e le caratteristiche tecniche fondamentali, e si forniscono nozioni conoscitive sul veicolo in un linguaggio idoneo anche per i “non-addetti ai lavori”. Nella seconda parte del lavoro, viene presentata l’implementazione di un foglio di calcolo che consente la valutazione dei trasferimenti di carico sulle singole ruote al variare della velocità di percorrenza della curva e al variare della distribuzione delle masse (pilota, motore, marmitta, serbatoio, radiatore, scocca, ecc.) sul veicolo.
E' inoltre possibile cogliere la variazione dell’entità dei trasferimenti di carico in funzione dei principali parametri di assetto (angolo di sterzata, pressione di gonfiaggio dei pneumatici, rigidezza torsionale del telaio).
Si è poi proseguiti con l’analisi sperimentale delle reazioni del telaio al variare delle regolazioni di assetto, analisi condotta in pista mediante valutazione dei dati di telemetria, bilance di pesatura e, soprattutto, delle impressioni del pilota.
Grazie all’analisi dei dati di telemetria (in particolare accelerazione laterale, longitudinale e giri motore) è stata possibile la determinazione del miglior assetto possibile per il dato circuito, determinazione eseguita confrontando le velocità massime raggiunte nei diversi segmenti di tracciato, il numero di giri motore e i tempi intermedi.


Uno screenshot dei dati di telemetria


Varie sono state le valutazioni effettuate. Ad esempio, si è apprezzato come, a seguito di una modifica di assetto (ad esempio l’aggiunta di una barra sedile, o la riduzione di una carreggiata), le accelerazioni laterali massime vadano ad aumentare fino ad un valore limite, oltre il quale il pneumatico non sopporti l’aumentato carico laterale e il telaio cominci a “pompare”, ossia a saltellare per effetto di una gomma a terra che tende ad “attaccare-staccare”, mettendo in crisi la struttura.
Oppure come, all’ adottare di un assale più morbido in condizioni di grande aderenza, il telaio riesca a “scorrere” sulla gomma, fornendo quindi dei valori di accelerazione laterale molto più continui e stabili, per tutto il tratto di percorrenza curva, come risulta dai dati di telemetria.
O ancora notare come, ad un aumento dell’angolo di camber, risulta una maggiore “scorrevolezza” del mezzo in rettilineo (che ha permesso di raggiungere una maggiore velocità in fondo a questo), un maggior appoggio sui curvoni veloci, ma una ridotta impronta a terra e un conseguente peggior inserimento nei tornanti stretti.
Si è proseguito poi ad un’analisi di bilanciamento del mezzo in condizione statica, al variare delle regolazioni di assetto. Mediante l’ utilizzo di 4 bilance di pesatura collocate in corrispondenza delle singole ruote, si è proceduto alla rilevazione della distribuzione dei pesi al variare degli angoli caratteristici, della posizione del baricentro, della dimensione delle carreggiate e di altri parametri di set-up, mettendo in luce come il kart sia un veicolo estremamente sensibile, in termini di bilanciamento, anche alla minima variazione di assetto.


La pesatura del kart


Oltre alla rilevazione delle prestazioni del telaio in fase di set-up, si è voluto infine procedere all’analisi delle prestazioni del telaio da un punto di vista progettuale, mediante la modellazione ad elementi finiti e la successiva analisi strutturale.
Il modello è stato riprodotto in ambiente Femap 9.0, con risolutore Nastran, e rappresentato tramite elementi Beam, che riproducono il traliccio di tubi, ed elementi Mass, in grado questi ultimi di rappresentare la distribuzione di masse a bordo.
Grazie al supporto tecnico del Centro Italia Kart s.r.l. è stato possibile disporre di un telaio della Maranello su banco di riscontro, e tramite strumenti di misura, poter riprodurre fedelmente le sue reali dimensioni geometriche nel modello “virtuale”.


Un telaio al banco durante i rilievi



Lo stesso modello ricostruito al FEM


Tale analisi ha consentito la valutazione delle caratteristiche torsionali e flessionali del telaio, in modo tale da prevederne le caratteristiche di risposta alle sollecitazioni e consentire quindi la valutazione di modifiche strutturali volte ad incrementarne la performance, prima di passare alla fase costruttiva.





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