Un limite imposto dalla sollecitazione di fatica

Rubrica: Curiosità tecnica da corsa

Titolo o argomento: La sollecitazione di fatica impone limiti ben calcolati

A parte rarissimi casi, gli alberi a gomito dei motori automobilistici sono sempre in un sol pezzo. Vengono realizzati mediante fucinatura se sono in acciaio legato, oppure vengono ottenuti per fusione se sono in ghisa a grafite sferoidale. Quest’ultima soluzione è la più economica ed è adatta esclusivamente a motori che devono sopportare sollecitazioni di lieve entità infatti ha un buon rapporto resistenza/costo ma dei valori di carico unitario di rottura e di snervamento inferiori tra il 20% ed il 50%. Per tale ragione non è impiegato per alberi a gomito che devono oltrepassare gli 8000 giri/min.
E’ interessante notare che nei motori di F1 di qualche anno fa (nei quali si viaggiava mediamente a 16.000 giri/min), dove l’uso di acciai alto legati è d’obbligo, era tuttavia necessario provvedere alla sostituzione dell’albero motore e delle bielle dopo ogni gran premio in quanto considerando che:

• per regolamento un gran premio non può superare le 2 ore di durata (ovvero 7200 secondi),
• i propulsori siano costantemente al massimo regime di rotazione (vi ricordo che l’esempio si riferisce a motori e regolamenti di qualche anno fa) di 16.000 giri/min (ovvero 267 giri/s),

allora il numero di cicli accumulati dall’albero motore e dalle bielle in un gran premio varrà:

n_c= 1.920.000

E dato che il limite del ginocchio della curva di fatica (in questo caso) vale 2.000.000 di cicli, abbiamo 1.920.000 < 2.000.000 cioè i cicli che possono essere effettuati da alberi e bielle in acciaio alto legato, sono sufficienti a coprire la distanza di un solo gran premio. Si nota come l’elevata resistenza meccanica degli acciai al Nichel Cromo Molibdeno, sia comunque fortemente limitata di fronte alle elevate sollecitazioni cui possono essere sottoposti.

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