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Studio agli elementi finiti del telaio di un kart da competizione

Informazioni tesi

  Autore: Alberto Benigni
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi di Firenze
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria industriale
  Relatore: Daniele Rosti
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 96

Il presente lavoro tratta la progettazione del telaio di un kart da competizione tramite analisi agli elementi finiti. Lo scopo principale e' quello di massimizzare il rapporto rigidezza/peso mantenendo un'elevata rigidezza torsionale. Lo studio del telaio e' sia di tipo statico che dinamico (analisi modale).

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Introduzione 13 Introduzione Il kart rappresenta la più semplice forma di automobilismo sportivo ed è, a causa di alcune caratteristiche costruttive, un veicolo unico nel panorama delle competizioni. In particolare, non essendo dotato né di differenziale posteriore né di sistema sospensivo, acquisisce un comportamento dinamico singolare, in generale molto diverso da quello che caratterizza i veicoli ordinari. Esso nasce oltre oceano verso la fine degli anni ’50 come mezzo per il puro divertimento, ed è stato sviluppato fino ai giorni nostri raggiungendo prestazioni impressionanti. Numerosi sono i fattori che hanno contribuito alla sua diffusione: al tempo le auto da corsa diventavano sempre più costose, il numero di partecipanti sempre più esiguo e il costo dei biglietti sempre più elevato; il kart ebbe il merito di sanare, almeno in parte, questa situazione, richiedendo delle spese molto contenute e un minore impegno di guida, pur dando sensazioni in pista molto vicine a quelle delle auto da corsa. Col passare degli anni è diventato il primo passo obbligatorio per i giovani che vogliono iniziare una carriera da pilota. Un kart della categoria 100cc Formula Supera è, infatti, in grado di girare a oltre 90 km/h di media su piste molto tortuose con tornanti di 8 – 10 m di raggio e di raggiungere velocità massime dell’ordine dei 130 km/h, con un motore monocilindrico a presa diretta raffreddato ad aria in grado di erogare quasi 30 CV. Nella categoria “regina”, cioè la 125 cc Formula C, con una potenza di oltre 45 CV, raffreddamento a liquido e cambio sequenziale a 6 marce, si superano agevolmente i 150 km/h. A prima vista la struttura di un kart può sembrare molto semplice, essa nasconde in realtà una raffinata ricerca nelle geometrie e nella realizzazione di molti dei suoi componenti, fra i quali il telaio. L’importanza della sua forma e della sua rigidezza derivano dall’assenza di ogni tipo di sistema di sospensione, del differenziale, della posizione asimmetrica di motore e pilota e del sistema frenante. Ad oggi, il livello di evoluzione tecnica nel settore dei kart da competizione ha comunque raggiunto una condizione di stallo: le differenti soluzioni proposte dalle case costruttrici sono molto simili fra loro e difficilmente si riesce ad intravedere la possibilità di un sostanziale miglioramento del veicolo e dei suoi sottosistemi. Sebbene questa sia una situazione imputabile ad un regolamento sportivo molto stringente, una delle maggiori cause che ha portato a questo stato di cose è da ricercarsi nel fatto che, attualmente, la capacità di incrementare le prestazioni del kart è molto legata all’esperienza diretta maturata durante le sessioni di prova su pista, condotte dalle scuderie sportive o direttamente dalle case costruttrici di tali veicoli. Nell’ambito di tali test, sono sperimentate le diverse soluzioni tecniche ritenute più idonee al miglioramento delle prestazioni globali del veicolo, realizzando appositamente dei nuovi prototipi fisici o apportando delle modifiche sulla base dei modelli esistenti. Risulta evidente come tale tipologia di lavoro comporti un notevole dispendio di risorse umane e materiali, legato alla necessità di dover specificare fisicamente su pista ogni nuova soluzione tecnica, senza che questa sia stata precedentemente valutata da uno strumento in grado di predirne con buona approssimazione il livello delle prestazioni. In buona sostanza, i risultati che un moderno kart può raggiungere sono strettamente dipendenti dall’intuito e dall’esperienza di quelle persone che guidano il processo di sviluppo dei prototipi fisici, fornendo delle indicazioni basate su parametro di giudizio soggettivi e senza il supporto di un metodo di valutazione preventiva che consenta di indirizzare il progetto verso direzioni oggettivamente migliori.

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