Tenute a basso attrito

Il programma Beyond Zero del Gruppo SKF ha un importante impatto sulle attività della RFT.
In una vettura, le tenute olio e grasso montate sia sul cuscinetto sia su alberi rotanti sono in numero elevato e le nuove sfide che si presentano richiedono che le tenute, oltre ad adempiere alla loro funzione primaria, offrano il minor attrito possibile.
   Per quantificare l’effetto delle tenute sul consumo di carburante di una vettura, la RFT, insieme alla SKF Car Corner, ha commissionato al Politecnico di Torino uno studio relativo all’assorbimento di energia in un ciclo urbano di una vettura Fiat Punto 1.3 Turbodiesel Multijet dovuto alle tenute.
   La prima attività è stata quella di individuare tutte le tenute presenti nella vettura e di determinare la coppia d’attrito esercitata da ognuna di esse in condizioni di velocità e lubrificazione costante. L’attività è stata condotta nella Testing Room della RFT a Villanova d’Asti, testando tutte le tenute su uno speciale banco di prova per determinarne la coppia d’attrito.
   Il dipartimento di Meccanica del Politecnico di Torino ha utilizzato tutte le informazioni ottenute per verificare i valori di energia assorbita, applicando i dati relativi a motore, cambio e trasmissione, simulando un ciclo urbano secondo le normative EUDC (Extra Urban Driving Cycle) e NEDC (New European Driving Cycle).
   Nel modello matematico sono stati considerati molti fattori inerenti alla guida sia cittadina sia extra-urbana, con il
controllo della posizione della farfalla dell’acceleratore, la frenata, l’innesco e il disinnesco della frizione, per simulare nel modo più realistico l’utilizzo della vettura da parte di un guidatore medio, in un ciclo standard definito.
   Definito il ciclo e definiti i parametri di cui sopra, il modello matematico, conoscendo le curve di consumo specifico del motore, i rendimenti della trasmissione e i consumi reali della vettura, come definito dal costruttore, ha calcolato la coppia assorbita dalle tenute nei quattro sottogruppi considerati e precisamente il motore, il cambio di velocità, il differenziale e le ruote, determinando la quota parte di consumo per ciascuno di essi.
   Per il primo calcolo sono state considerate curve di coppia costanti per ciascuna guarnizione di tenuta, salvo che per i seal montati sui cuscinetti mozzo ruota, dove si aveva a disposizione un’importante banca dati sulle curve di coppia d’attrito a diverse velocità di rotazione, correlando così in modo più preciso la coppia d’attrito del seal con la velocità della vettura nelle diverse fasi del ciclo considerato.

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Il programma Beyond Zero del Gruppo SKF ha un importante impatto sulle attività della RFT.
In una vettura, le tenute olio e grasso montate sia sul cuscinetto sia su alberi rotanti sono in numero elevato e le nuove sfide che si presentano richiedono che le tenute, oltre ad adempiere alla loro funzione primaria, offrano il minor attrito possibile.
   Per quantificare l’effetto delle tenute sul consumo di carburante di una vettura, la RFT, insieme alla SKF Car Corner, ha commissionato al Politecnico di Torino uno studio relativo all’assorbimento di energia in un ciclo urbano di una vettura Fiat Punto 1.3 Turbodiesel Multijet dovuto alle tenute.
   La prima attività è stata quella di individuare tutte le tenute presenti nella vettura e di determinare la coppia d’attrito esercitata da ognuna di esse in condizioni di velocità e lubrificazione costante. L’attività è stata condotta nella Testing Room della RFT a Villanova d’Asti, testando tutte le tenute su uno speciale banco di prova per determinarne la coppia d’attrito.
   Il dipartimento di Meccanica del Politecnico di Torino ha utilizzato tutte le informazioni ottenute per verificare i valori di energia assorbita, applicando i dati relativi a motore, cambio e trasmissione, simulando un ciclo urbano secondo le normative EUDC (Extra Urban Driving Cycle) e NEDC (New European Driving Cycle).
   Nel modello matematico sono stati considerati molti fattori inerenti alla guida sia cittadina sia extra-urbana, con il
controllo della posizione della farfalla dell’acceleratore, la frenata, l’innesco e il disinnesco della frizione, per simulare nel modo più realistico l’utilizzo della vettura da parte di un guidatore medio, in un ciclo standard definito.
   Definito il ciclo e definiti i parametri di cui sopra, il modello matematico, conoscendo le curve di consumo specifico del motore, i rendimenti della trasmissione e i consumi reali della vettura, come definito dal costruttore, ha calcolato la coppia assorbita dalle tenute nei quattro sottogruppi considerati e precisamente il motore, il cambio di velocità, il differenziale e le ruote, determinando la quota parte di consumo per ciascuno di essi.
   Per il primo calcolo sono state considerate curve di coppia costanti per ciascuna guarnizione di tenuta, salvo che per i seal montati sui cuscinetti mozzo ruota, dove si aveva a disposizione un’importante banca dati sulle curve di coppia d’attrito a diverse velocità di rotazione, correlando così in modo più preciso la coppia d’attrito del seal con la velocità della vettura nelle diverse fasi del ciclo considerato.

Per motivi di tempo e di calcolo,non è ancora stato possibile considerare per tutte le altre tenute un ciclo di coppia d’attrito in funzione della velocità, tenendo conto della coppia di partenza, che per i primi secondi di rotazione della guarnizione risulta essere molto più alta e quindi con effetti non trascurabili nella marcia cittadina, che prevede continue fermate e partenze.
   È risultato così un dato molto importante e decisamente superiore alle aspettative, perché in una vettura del segmento B il contributo dovuto alle tenute è risultato essere dell’1,7% , sul consumo totale del veicolo , dando quindi un ulteriore impulso all’attività in corso d’opera per sviluppare mescole in grado di ridurre significativamente l’attrito. I primi risultati significativi, si sono ottenuti studiando una mescola a base FKM (Fluoro elastomero), in grado di ridurre del 20% il valore della coppia d’attrito per un anello di tenuta olio motore.

Anelli di tenuta prodotti con questa nuova mescola sono in fase di omologazione presso importanti produttori europei di motori, i quali, grazie anche alla presentazione di studi articolati come quello congiunto SKF e Politecnico di Torino, possono apprezzare l’importanza di questa attività, finora vista solo come mirata al miglioramento delle prestazioni del seal in termini di riduzione della temperatura e incremento della vita utile.
   Un utilissimo banco prova per verificare la bontà delle nuove soluzioni è risultato essere l’impegno della SKF nelle attività Racing, infatti le guarnizioni di tenuta con la nuova mescola in elastomero FKM equipaggiano già da un anno le vettura della Scuderia Ferrari in F.1, con ottimi risultati in termini di ricerca della massima prestazione.
   Analoghi studi, con prove di omologazione, sono in corso per nuove mescole in NBR per applicazioni cuscinetti mozzo ruota, con possibilità di essere introdotti nel mercato a partire dal 2007, con importanti effetti sulla coppia resistente.