Automotive e Automotive alternativo

24 febbraio 20225 novembre 2022

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma – Parte 5b: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Boccia di sterzo

Rubrica: Meccanica Off Limits

Titolo o argomento: La mia follia di utilizzo tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico della prestazione pura, breve, intensa…

Questo articolo segue da:
Vedi i “link correlati” riportati in basso.

Nella cascata di componenti che vanno da ogni singolo giunto sull’assale anteriore, riversando fino alla relativa ruota, il primo organo che troviamo è la boccia di sterzo. Sostiene il gravoso carico di tutto il gruppo mozzo-ruota, permette la rotazione della ruota stessa attorno all’asse (quasi) verticale e si lascia attraversare internamente dal semiasse affinché venga trasmesso il moto. Trattasi di un organo all’apparenza molto semplice (che pare richiamare un calice) ma che è in realtà assai elaborato e la cui importanza è da non sottovalutare assolutamente.

Una guarnizione in carta si interpone tra la boccia e l’assale per impedire all’olio del differenziale anteriore (che bagna anche i semiassi) di fuoriuscire dal sistema giunto. Due pin (come sono solito chiamarli), uno superiore e uno inferiore, assicurano il vincolo di rotazione della boccia nella scatola mediato da due specifici cuscinetti a rulli conici. Opportuni spessori (regolabili) permettono la registrazione della stretta dei pin sulla boccia evitando così che sia troppo cedevole o troppo tenace (si verificherà poi ad assemblaggio parziale con un dinamometro). Un opportuno grasso a bassa densità (che sostituisce l’olio, impiegato nelle versioni di un tempo, che trafilava facilmente) offre molteplici funzioni e permette una più efficace lubrificazione del giunto omocinetico del semiasse che naturalmente attraversa la boccia internamente, la lubrificazione dei cuscinetti a rulli conici e la lubrificazione della stessa boccia di sterzo lungo la sua corsa a contatto con il generoso paraolio posteriore impegnato nella tenuta interna del lubrificante e in quella esterna di polvere e detriti.

Nell’ultima foto è possibile notare la presenza del piccolo paraolio, sul retro della boccia di sterzo, il quale avviluppa il passaggio del semiasse ed assicura che l’olio del differenziale non entri in contatto con il grasso della boccia stessa. Questo elemento, per quanto possa sembrare trascurabile, riveste un ruolo prioritario per evitare miscugli deleteri.

Un’orchestra di componenti che, per la miglior performance, ricevono un primo incipit dal maestro che regola e assembla ogni elemento in virtù della funzione e del risultato atteso, e poi vengono accompagnati da un utilizzatore che beneficerà di una qualità tanto maggiore quanto più il maestro sarà stato accurato e l’utilizzatore stesso consapevole ed equilibrato.

Continua…

Link correlati

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma

Parte 1: Intro
Parte 2: Analisi delle cause del guasto
Parte 3: Smontaggio dell’assieme
Parte 4: Smontaggio speciale delle parti danneggiate
Parte 5a: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Distinta materiali
Parte 5b: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Boccia di sterzo
Parte 5c: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Fusello
Parte 5d: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Mozzo e cuscinetti
Parte 5e: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Assale
Parte 6: Analisi della componentistica al banco
Parte 7: Conclusioni
Parte 8: Curiosità
Parte 9: Sicurezza

23 febbraio 20225 novembre 2022

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma – Parte 5a: Assemblaggio del nuovo assieme a regola d’arte – Distinta materiali

Rubrica: Meccanica Off Limits

Titolo o argomento: La mia follia di utilizzo tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico della prestazione pura, breve, intensa…

Questo articolo segue da:
Vedi i “link correlati” riportati in basso.

Ora l’assale anteriore è libero, opportunamente protetto e messo in sicurezza (tra i vari obiettivi c’era anche quello di simulare le difficoltà di effettuare una simile operazione all’aperto, ad esempio durante un viaggio, ma rivedremo meglio questi dettagli nella parte 9 di questa serie di articoli). E’ pertanto pronto ad ospitare un nuovo assieme finale di trasmissione che va dal differenziale anteriore alla relativa ruota destra.

Delle precedenti parti si salvano solo la boccia di sterzo, la relativa scatola che la ospita, la componentistica che permette l’assemblaggio della boccia di sterzo, la pinza freno e la ruota completa (oltre a mezzo semiasse, lato differenziale, che però finirà esposto in una teca tecnica assieme alla sua metà, lato ruota, devastata e alle altre parti di interesse che abbracciano diversi stati di usura meritevoli di attenzioni; rivedremo meglio il tutto nella parte 6 di questa serie di articoli). Lo smeriglio non ha raggiunto il sistema di sterzo e così, in questa sede, è stato sufficiente (si fa per dire) pulire le parti e sostituire quelle soggette a normale usura. Oltre, naturalmente, a parti quali guarnizioni, paraoli e materiale di consumo specializzato come ad esempio i vari tipi di grasso (con caratteristiche tecniche dedicate destinati alla boccia di sterzo, ai cuscinetti della boccia, ai paraoli), lubrificanti e frenafiletti (nei gradi di bloccaggio indicati dalla casa).

Nelle foto che seguono possiamo osservare l’affascinante distinta di base dei materiali necessari a dare il via all’assemblaggio in più fasi che ha richiesto notevole cura di innumerevoli dettagli. Le parti sono tutte rigorosamente originali per una terna non trascurabile di motivi: per esser coperti della garanzia prevista dal costruttore, per non alterare il grado di affidabilità del veicolo (specie nel nostro caso in cui lo mettiamo sotto stress quotidianamente per lavoro e con circa 45.000-50.000 km percorsi ogni anno abbiamo bisogno di ampi intervalli utili tra una sosta per manutenzione e l’altra) ed avere di conseguenza un comportamento più che mai omogeneo ed aderente a quello che conosciamo da anni e per godere di una qualità costruttiva maggiore delle parti (geometrie simili non significano stessi materiali, parti che si assomigliano possono avere comportamenti molto differenti specie durante le sollecitazioni più intense).

La concatenazione di problemi che possono emergere da un minimo dettaglio è ormai limpida nell’esposizione dei fenomeni illustrati nei primi quattro articoli di questa serie. Un componente che fallisce il suo funzionamento può comportare una serie di conseguenze rilevanti che possono influenzare pesantemente un lavoro (in questa serie di articoli si fa riferimento ad un veicolo che viene impiegato costantemente per lavoro). Risparmiare poche decine, centinaia di euro può voler dire problemi, perfettamente evitabili, per migliaia e migliaia d’euro (specie se l’imprevisto si verifica durante una situazione d’emergenza in cui i tempi di consegna dei ricambi si allungano o addirittura si verificano delle indisponibilità prolungate anche solo di piccole parti).

Troviamo così in laboratorio un nuovo semiasse completo (costruito da un marchio partner di Land Rover e montato di primo impianto sui Defender td4, i Puma), un nuovo portamozzo (l’originale resiste a sollecitazioni molto maggiori di quelli after market; abbiamo raccolto dati su veicoli impiegati nelle competizioni osservando diversi tipi di rotture nell’impiego agonistico), nuova componentistica al contorno del portamozzo come l’anello reggispinta (parte color oro, facilmente riconoscibile, che regge la spinta del semiasse), l’anello che protegge da polvere e detriti la boccia di sterzo e la relativa scatola, le viti specifiche, il cuscinetto a rullini, le guarnizioni ed i paraoli. Arrivando infine al nuovo mozzo completo dei relativi cuscinetti (anch’essi costruiti da un partner di Land Rover) e track da riportare in sede per interferenza, il freno a disco ventilato dalle generose dimensioni (quasi un prodotto da competizione, le pinze dispongono addirittura di 4 pistoncini ognuna ricordando moltissimo la seconda legge della dinamica e numerose considerazioni che vedremo nella parte 8 di questa serie di articoli), per finire l’opera con una nuova flangia di trasmissione, ovvero quell’organo tenace e compatto che trasmette il moto (la corposa coppia motrice) dal semiasse alla ruota.

Un lavoro tanto affascinante (per chi ama le costruzioni meccaniche) quanto impegnativo, un lavoro dove ogni singolo passo ha un suo preciso motivo e viene operato tanto meglio quanto maggiore è la propria esperienza in ambito meccanico, un lavoro per appasionati virali : )

Continua…

Link correlati

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma

23 ottobre 20215 novembre 2022

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma – Parte 4: Smontaggio speciale delle parti danneggiate

Rubrica: Meccanica Off Limits

Titolo o argomento: La mia follia di utilizzo tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico della prestazione pura, breve, intensa…

Questo articolo segue da:
Vedi i “link correlati” riportati in basso.

Ora viene il bello. L’unità che trasmette il moto alla ruota anteriore destra è finalmente separata dal ponte anteriore e si trova sul banco pronta per un’attenta analisi e una possibilità di intervento molto più articolata. Se si osserva attentamente la prima foto (in basso) si evince che il portamozzo non ha più sezione circolare bensì ovale. Sotto l’azione intensa del calore estremo, che ha sviluppato temperature da fonderia, e della sollecitazione meccanica, il portamozzo ha subito una deformazione non trascurabile. Trattandosi di un pezzo da sostituire il problema non si porrebbe se non fosse che lo smontaggio del mozzo passa per un dado che, ovviamente, non può essere svitato lungo una sezione ellittica.

Dado e rondella

Con punte in acciaio super rapido (hss), quelle al cobalto per intenderci, ho rudemente praticato tre fori su tre vertici del dado così da indurre un importante indebolimento dello stesso. In tal modo esso ha ceduto aprendosi sotto una ridotta azione meccanica, come si può notare nella seconda foto (in basso). Se il dado, piuttosto “tenero” (appositamente siffatto per garantire un’ottima tenuta al serraggio controllato) non ha opposto particolare resistenza all’estrazione, la stessa cosa non può dirsi della rondella, decisamente più tenace e nettamente più dura da penetrare. Forarla in modo corretto è stato possibile solo con punte di alta qualità e, anche quando l’ho suddivisa in due semilune, le difficoltà non sono mancate. La semiluna inferiore era infatti bloccata a causa della deformazione del portamozzo (terza foto in basso nella quale si vede in posizione superiore perché il gruppo del mozzo è ribaltato sul banco), inoltre i fori operati avevano generato delle bave posteriormente che ingranavano leggermente sul cuscinetto. Per non parlare dello smeriglio (aspirato e campionato, sarà visibile nelle foto del seguito di questa rubrica) finito praticamente in ogni interstizio possibile immaginabile che rendeva oltremodo difficoltosa ogni operazione che coinvolgeva la separazione per scorrimento di due parti.

Cuscinetto esterno

Mi riferisco in particolar modo agli anelli interni dei due cuscinetti e, ancor di più, all’anello interno del cuscinetto esterno, ovvero quello dei due gravemente sollecitato e completamente distrutto. Questo era invaso di smeriglio (inteso nella forma gergale come polvere di metallo prodotta dall’abrasione marcata di un organo meccanico, non come corindone, il minerale impiegato nelle officine di rettifica ad esempio per il ripristino delle sedi valvole) proveniente dal semiasse spezzato in prossimità della flangia di trasmissione. L’infiltrazione di questa polvere metallica era tale nel cuscinetto che ho dovuto ricorrere ad un estrattore per la sua rimozione anche se, in questo tipo di mozzo, in una ordinaria manutenzione, i cuscinetti si possono tranquillamente inserire e rimuovere a mano.

Fusione e completa rottura

Sono a mio avviso fantastiche le tre foto finali (in basso) che mostrano alcune particolari curiosità. La gabbia a rulli è completamente devastata e fuorisede. Poco male, era immaginabile, ma i rulli praticamente fusi in un sol pezzo destano una certa impressione. Ma non solo, se si pensa che l’anello esterno del cuscinetto va inserito nella sua sede all’interno del mozzo con un apposito utensile preformato e spinto sotto l’azione del martello, vederlo libero di ruotare e abraso (così come è abrasa la relativa sede nel mozzo, vedi il secondo articolo di questa rubrica, link correlati in basso), lascia intendere che razza di sollecitazione estrema si sia generata quando lo smeriglio ha distrutto il cuscinetto, inchiodando i rulli, fondendoli, saldandoli all’anello esterno e costringendo quest’ultimo ad iniziare a muoversi ruotando all’interno del mozzo… Un disastro. Più probabilmente la ragione per cui sul manuale d’uso e manutenzione è segnalato di arrestare immediatamente il mezzo non appena si verifica un guasto importante. E pensare che dopo 50 km riuscivo ancora a camminare (naturalmente ad una velocità che rasenta il passo d’uomo) portando a destinazione le persone a bordo ed il carico. Super : )

Analisi

Andiamo ora a vedere da vicino tutte le parti prese singolarmente cercando di catturare più dettagli possibili (e di ricordarmi che mai più compirò una prodezza simile pur conservando la consapevolezza che, se dovesse presentarsi una questione d’emergenza inderogabile, potrei anche osare un pelino, magari non così tanto).

Continua…

Link correlati

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma

20 ottobre 20215 novembre 2022

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma – Parte 3: Smontaggio dell’assieme

Rubrica: Meccanica Off Limits

Titolo o argomento: La mia follia di utilizzo tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico della prestazione pura, breve, intensa…

Questo articolo segue da:
Vedi i “link correlati” riportati in basso.

Trattandosi di una rottura “particolare”, conseguente ad una sollecitazione estrema, ho preferito non adottare la sequenza di smontaggio suggerita dalla casa madre, ovvero quella che passa per la rimozione del dado centrale da 52mm che fissa il mozzo per proseguire poi con tutta la successione di parti che arrivano fino al ponte (semiasse, cuscinetti, mozzo, disco freno, scatola boccia, boccia di sterzo…). Se l’avessi fatto avrei rischiato di perdere la possibilità di osservare numerosi dettagli. Così ho cercato un metodo atipico per rimuovere l’intero assieme al fine di portarlo sul banco per l’analisi approfondita di ogni passaggio, di ogni componente, di ogni indizio. Trattasi di un metodo errato di smontaggio che personalmente non riutilizzerei una seconda volta ma che è stato necessario per questo studio (e per vagliare le possibili soluzioni adottabili in casi estremi in giro per il mondo). In sostanza ho rimosso in un’unica soluzione l’intero assieme che si interpone tra il ponte anteriore e la ruota anteriore destra (vedi foto in basso). Anche la generosa pinza freno a 4 pistoncini ho provveduto a rimuoverla senza scollegarla dall’impianto adottando un semplice ma tortuoso stratagemma. Insomma nulla è stato condotto in modo ordinario… tipico mio : )

Una procedura di smontaggio atipica ma necessaria

Al di là delle mie scelte, anche volendo adottare la procedura standard di smontaggio, non avrei potuto. Come è possibile osservare dalle foto del precedente articolo di questa rubrica (vedi “link correlati” in basso) la fusione del semiasse spezzato ha prodotto una scenografica colata “lavica” sul portamozzo; quando questa si è raffreddata ne è conseguita una saldatura del semiasse sul portamozzo. Ne deriva che era a dir poco impossibile rimuovere il semiasse dalla sua sede e, di conseguenza, anche il mozzo con il disco. Ma non solo. Anche il cuscinetto esterno, investito dalla nube di smeriglio ad alta temperatura, era letteralmente saldato, con le gabbie a rulli distrutte, i rulli deformati (alcuni dei quali fusi tra loro, come vedremo nei prossimi articoli di questa rubrica, vedi i “link correlati” in basso) e l’anello esterno abraso.

L’inizio di un lavoro ostile

Una volta ottenuto sul banco l’assieme che costituisce il finale della catena cinematica della trasmissione è stato possibile osservare con maggior dettaglio numerosi elementi. La sezione circolare del corpo del portamozzo era divenuta ovale e non permetteva lo svitamento del dado. Il portamozzo non permetteva quindi né lo svitamento del dado, né l’estrazione del semiasse, bloccando di conseguenza l’intero lavoro di ripristino. Scopriremo poi che anche la rondella posta dietro il dado non poteva essere rimossa normalmente. Quindi il problema esterno coinvolgeva il bloccaggio del semiasse, del dado, della rondella, con l’impossibilità di smontare correttamente l’assieme.

Continua…

Link correlati

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma

19 ottobre 20215 novembre 2022

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma – Parte 2: Analisi delle cause del guasto

Rubrica: Meccanica Off Limits

Titolo o argomento: La mia follia di utilizzo tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico della prestazione pura, breve, intensa…

Questo articolo segue da:
Vedi i “link correlati” riportati in basso.

Percorro tanti, tantissimi chilometri all’anno, ultimamente circa 45.000. Li percorro a modo mio, in un modo che è figlio non solo delle esigenze lavorative bensì anche della passione per il Motorsport, dello studio teorico approfondito, di numerose analisi tecniche e casi di studio effettuati nei miei laboratori in oltre 20 anni con ogni tipo di veicolo e motore.

Quando affermo “con ogni tipo di veicolo e motore” intendo con auto, moto, motori 2 tempi, 4 tempi, benzina, diesel, aspirati, sovralimentati, motori in linea, motori a V, trazioni anteriori, posteriori, integrali, veicoli con 10.000 km, con 100.000 km, 300.000 km, 500.000 km e oltre, veicoli acquistati nuovi, usati… Ma anche nelle più svariate condizioni, situazioni, tipologie di percorso, ovvero condizioni di freddo consistente o di caldo torrido, strada, sterrato e pista, veicolo perfettamente funzionante, veicolo con danni conseguenti a rotture per il normale utilizzo o per utilizzo intensivo controllato (tipo endurance), per difettosità di un organo o per impiego severo in condizioni a rapida usura (tipo racing), condizioni quindi che si verificano sporadicamente e che sono brevi ma intense.

Quasi 50.000 km a bordo di un Defender Old Style…
…in poco più di un anno

Con il Land Rover Defender 110 td4 2.4 Puma ho percorso la bellezza di 45.000 chilometri in poco più di un anno. Ho voluto fare una follia per passione, per gusto, per divertimento, per provare, per vedere cosa succede, per analizzare la meccanica se vogliamo e per raccogliere dati che non trovo altrove. Insomma per vivere in prima persona il “veicolo delle costruzioni in scala 1:1 per eterni giovani cresciuti”. Ho risolto l’unico fattore che costituiva per me un problema, quello della rumorosità, con un metodo matematico sottrattivo: anziché silenziare l’abitacolo del veicolo, opera perlopiù impossibile, mi sono procurato dei tappi per le orecchie professionali che tagliano nettamente solo il range di frequenze che mi danno fastidio, ovvero quelle della trasmissione e del rotolamento delle gomme tassellate specifiche per i percorsi sterrati che affronto per raggiungere i miei clienti.

Il livello di comfort che stimola

Sono talmente abituato a guidare un Defender che mi è impossibile scendere e non trovo gusto nel guidare veicoli ordinari, ad eccezione di quelli per la pista che rappresentano la mia prima natura. Con questo non voglio sostenere che il Defender old style sia un veicolo comodo. Assolutamente. Ma non è nemmeno scomodo. Trattasi secondo me di un veicolo particolare fatto appositamente per chi ritiene che un eccesso di comodità intorpidisca la mente, il fisico e le abitudini dell’Uomo. Io vivo “scomodo” da una vita intera, da quando son nato. E’ anche il fatto di non avere nelle mie abitudini un agio considerevole che mi ha portato a sviluppare capacità specializzate utili a realizzare i miei sogni. Non sento la fatica, non mi lamento, vado avanti, salto i pasti, studio continuamente, abbino sforzi fisici a impegno mentale. Non so come, non so perché, il Defender sembra progettato, costruito, aggiornato nei suoi 70 anni di storia esattamente come io avrei voluto il mio veicolo personale dei sogni: un grande gioco delle costruzioni di vera meccanica pura che richiede un impegno nella sua cura paragonabile ad esercizi di allenamento per quanto si è studiato.

Momenti racing intensi

Così a centinaia o migliaia di chilometri in tranquillità (relativamente alla mia persona) mi capita sovente di alternare momenti sportivi, brevi ma agonistici, che stressano il mezzo a dovere. Nel mio caso l’Amore per la tecnica di guida mi porta a cercare delle esasperazioni che mettono sotto stress in particolar modo la trasmissione. Immaginate che ogni tanto io possa dimenticarmi di stare a bordo di un fuoristrada specializzato nel fuoristrada, nel carico e nel traino (definito dagli appassionati “La Regina”) e che adotti quella trazione integrale come si dovrebbe fare invece su un’Alfa Romeo 155 V6 TI DTM. I più appassionati avranno già inteso. La frenata, l’ingresso curva, il trasferimento di carico, l’anticipo di apertura del gas rispetto ad una trazione posteriore e poi giù a fondo per aumentare la presa a terra, grazie alla trazione integrale, con il telaio che va correttamente impostato per prevenire il sottosterzo.

Non si usa così un Defender, è vero. E infatti il 98% della strada lo percorro a velocità da ciclista che gira rotondo, con un carico sul gas esiguo, gustandomi il viaggio, la sua prestanza fisica ed i lavori che mi aiuta a completare tranquillamente, con forza notevole e affidabilità, ovunque vada, come un collega fidato. Ma il richiamo della pista, sapete, ogni tanto…

Un colpo secco

Questa volta mi trovavo a percorrere una curva in discesa verso sinistra mentre, dopo aver fatto scorrere il telaio, stavo aprendo il gas con moderato anticipo, e azione vigorosa, in fase di precoppia ma… proprio nell’istante in cui il carico si era trasferito sull’anteriore destra, un colpo secco, un rumore metallico netto senza rintocchi ed il telaio allarga la traiettoria come in un marcato improvviso, inaspettato, sottosterzo che ti porta ad alzare il piede e correggere. Si era letteralmente spezzato il semiasse anteriore destro (dove e come lo vedremo nel seguito di questa rubrica).

La cosa migliore da fare in questi casi, passata l’adrenalina del momento, è accostare qualche decina di metri dopo e chiamare un carro attrezzi (caricando non trainando, assolutamente). Si dice che chi ha il pane non ha i denti. Io ho un amico che poteva venirmi a prendere con il camion a costo zero e invece ho ascoltato la mia impertinente curiosità ed ho proseguito, come nulla fosse, il mio percorso con il giro di tutti i clienti: circa 50 chilometri o poco più.

Fusione del semiasse

Quando sono tornato ai miei laboratori ho constatato quanto è possibile evincere anche dalle foto sotto: il semiasse destro si è spezzato per torsione in prossimità della flangia che trasmette il moto al mozzo ruota (alcuni diranno che si possa spezzare solo per torsione e, invece, vedremo in seguito come si possa spezzare anche per sollecitazione di taglio). Nulla di più sarebbe accaduto se mi fossi fermato e fatto trasportare in sede (sottolineo nuovamente, non per traino ovviamente). Il proseguimento della marcia, invece, ha indotto le due parti di semiasse separate dalla rottura a generare un attrito reciproco talmente elevato da portare l’organo stesso alla temperatura di fusione, ben oltre i 1.000 gradi centigradi. Rilasciando tra l’altro una colata di metallo fuso spettacolare (spettacolare per gli amanti della Meccanica). L’elevato chilometraggio percorso con questo danno non ha risparmiato di esporre in vetrina tutti i fenomeni della Fisica coinvolti.

Il cedimento del cuscinetto ruota esterno

Si può pensare che una volta spezzato il semiasse, anche se portato a fusione, null’altro possa ormai accadere. La ruota parrebbe libera di girare come una comune ruota libera di una trazione unicamente anteriore o posteriore non motrice. Ma non è così. Una serie di conseguenze fisiche, meccaniche, si susseguono inesorabilmente. Non si è generata solo la fusione delle parti per via dell’enorme attrito che ha indotto temperature da fonderia; si è generata anche una “nuvola” di smeriglio (polvere di metallo) che ha invaso l’intera cavità che si interpone tra il mozzo ed il portamozzo. In questa cavità, ahimé, risiedono i due cuscinetti ruota (che vedremo meglio nelle parti 3, 4, 5 e 6 di questa rubrica) il primo dei quali, quello esterno, ha fatto da scudo al secondo sorbendosi tutta la nuvola di smeriglio. Questo vuol dire che i rulli si sono inchiodati ma la cassa del cuscinetto voleva comunque girare sottoposta al carico della ruota ed al mio proseguire la marcia. La gabbia a rulli è collassata, lo smeriglio fuso ha surriscaldato i rulli che si sono deformati più facilmente sotto il carico (alcuni si sono persino fusi tra loro), il cuscinetto ha ceduto appoggiandosi come meglio poteva sul portamozzo, la ruota anteriore destra si è trovata senza vincolo di sostegno ed è andata fuori campanatura portando il disco freno a strusciare in modo anomalo contro la pinza.

Inizio di un’analisi più approfondita

Il resoconto è impressionante, dell’assieme del finale della trasmissione sulla ruota anteriore destra, si salvano solo la scatola porta boccia (impiegata per sterzare la ruota sotto il comando della relativa asta), la boccia (del sistema di sterzo) e poche altre minuterie. Flangia, mozzo, disco, portamozzo, un cuscinetto ed il semiasse sono a dir poco provati. I paraoli, le viti, le sicurezze hanno tenuto magistralmente (con riferimento a soli organi e parti rigorosamente originali). Il veicolo è stato in grado, sotto sollecitazioni mastodontiche, di portarmi a destinazione. Che bestia… Impressionante.

Continua…

Link correlati

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma

5 ottobre 20215 novembre 2022

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma – Parte 1: Intro

Rubrica: Meccanica Off Limits

Titolo o argomento: La mia follia di utilizzo tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico della prestazione pura, breve, intensa…

Negli ultimi giorni ho lavorato così tanto sulla trasmissione del mio personale Defender 110 td4 che alla fine uno dei miei guanti ha accusato un crampo ed è rimasto bloccato : )
Ironia a parte, mi rivolgo ai profani, seppur notevolmente appassionati: Immaginereste mai che solamente sulla parte finale della catena cinematica, che nella trazione integrale si occupa di trasmettere il moto dal motore alle quattro ruote, vi siano decine, centinaia di componenti e un’infinità di nozioni specializzate di cui tener conto per l’esecuzione ottima di un lavoro di riparazione o di manutenzione?

Il solo sistema mozzo, portamozzo, semiasse, giunto, e relativa scatola, che collega una singola ruota al ponte (nella fattispecie quello anteriore) è un assieme costituito da decine di parti ognuna delle quali necessita non solo di attrezzature speciali ma, ancor prima, di decine di nozioni di meccanica avanzata per esser: smontate, assemblate, controllate, regolate, riparate e, persino, analizzate a ritroso per comprendere le cause di una rottura. Quest’ultima può avvenire per utilizzo severo in condizioni gravose o per utilizzo errato, per errata manutenzione, per errato assemblaggio, per impiego di parti scadenti…

Trattasi del “gioco” di costruzioni per noi maschietti più vero, concreto, utilizzabile in prima persona, realmente funzionante, in scala 1:1, nonché tra i più sfiziosi che si possano immaginare. Meccanica pura. Meccanica intensa. Meccanica ovunque. Artigianato, Arti meccaniche, Materiali, Suoni, Odori caratteristici, Senso di solidità, Applicazioni pratiche, trasformazione di una varietà di affascinanti parti meccaniche specializzate in un assieme funzionante, dalle prestazioni strabilianti, da utilizzare in prima persona per lavoro, per passione, o perché no, per entrambi.

Nella serie di articoli che seguiranno tratterò in maniera approfondita, e corredata di numerose foto specialistiche (inedite) scattate nei nostri laboratori, un immenso lavoro di riparazione della parte finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma. Nello specifico tutto ciò che si incontra dal differenziale anteriore, a partire dal semiasse destro, fino a raggiungere la ruota anteriore destra. Tutto fino all’ultima vite, rondella, paraolio, boccola, cuscinetto, sede, registro, spessore, anello di arresto, flangia, dado, guarnizione, giunto, snodo, testina, coperchio, protezione, mozzo, portamozzo, coppa, piastra, scatola…

Verranno trattate in particolar modo le tematiche inerenti la causa della rottura, le conseguenze della rottura, la mia follia di utilizzo volta a calibrarmi tra l’estremo conservativo dell’endurance e quello agonistico sollecitato della competizione breve ma intensa; come si sono logorate le parti, come sono state rimosse le parti, nonché una breve intro sulla ricostruzione ove i segreti, naturalmente, resteranno segreti.

Continua…

Link correlati

Meccanica Off Limits – Riparazione del finale della catena cinematica della trasmissione del Land Rover Defender 110 2.4 td4 Puma

12 marzo 202030 aprile 2020

Non parlare con carisma di cose che non conosci…

Rubrica: Così è la vita

Titolo o argomento: Chi ha studiato a fondo è più mite, imparziale ed equilibrato, chi non conosce e non capisce troppo facilmente beffeggia

…potresti generare danni nelle persone che ti seguono.

Alcuni giorni fa ho letto un post di un conoscente. Parlava delle vetture elettriche, della Tesla Motors, dell’inquinamento, dalla CO2, del metano, delle vetture ibride, delle celle agli ioni di litio…
Il discorso era presentato bene ed i principi enunciati si basavano su buone intenzioni ma per un tecnico del settore era immediato accorgersi degli enormi sfondoni presenti, delle immense lacune sul tema da parte di chi ha scritto e delle continue ed enormi inesattezze di fisica riportate nel testo.

Non parlare con carisma di cose che non consoci… rischi che la gente che ti segue ti creda, rischi di diffondere pensieri errati. L’energia che spendi nel rendere virale una castroneria è minima; l’energia che occorre per andare poi a spiegare a tutti gli enormi errori, perché si è caduto in tali errori e come sia realmente la verità, è enorme. Diffondere disinformazione, anche se si era partiti da buoni propositi, non fa altro che alimentare rabbia, malumori, confusione e la disinformazione stessa.

Non parlare con carisma di cose che non conosci. Impara cosa vuol dire:

“Dimostrare le tesi sostenute”;

“Studiare al di fuori di internet su testi professionali”;

“Studiare al di fuori di internet su atti di convegni di ricercatori accreditati”;

“Studiare al di fuori di internet su tesi di laurea e dottorati di ricerca”;

“Studiare al di fuori di internet presso centri di ricerca con veri ricercatori”;

“Studiare al di fuori di internet realizzando vere prove pratiche con veri strumenti professionali”;

“Realizzare veramente le cose che si dicono, in modo pratico (e quindi dedicando ad esse la maggior parte del proprio tempo) per verificarle nella vita reale”;

“Studiare presso un corso di Laurea perfettamente aderente alle proprie materie di interesse”;

“Andare oltre i normali piani di studi per alimentare costruttivamente la voglia di conoscere tali materie”;

“Realizzare progetti che coniugano tutto l’insieme di conoscenze maturate”.

Sicuramente non iscriversi a scienze politiche, economia, ecc., per poi dare giudizi a forfé di Ingegneria Meccanica. Perché magari se ti sei iscritto a scienze politiche (tanto per fare un esempio) sai bene come parlare alle folle, quali riferimenti storici richiamare per avvalorare le tue tesi e tanti ti seguono affascinati dalla tua esposizione, ma potresti aggrovigliarti tra gli strafalcioni inerenti altre materie senza nemmeno accorgertene danneggiando così quelli che volevi in principio aiutare. Al contrario, se vieni da Ingegneria (in questo caso Meccanica, Meccatronica, Aerospaziale…), potresti avere un modo complesso di parlare, pochi che ti seguono, ma avere le informazioni corrette da divulgare con rigore scientifico.

Non parlare con carisma di cose che non conosci. Per favore.

Link correlati

Life quality

Immagine tratta da una ricerca sul web. Se siete i proprietari del diritto d’autore dell’immagine, potete chiederne la rimozione o indicarci il copyright da specificare. Image taken from research on the web. If you own the copyright of the image, you can request its removal or indicate the copyright to be specified.

19 marzo 2018

eBike: galleria fotografica Ralph DTE EBK SuperLight

Il prototipo ripreso nelle foto riportate in basso è stato da noi realizzato e largamente testato, ai fini della ricerca in campo tecnico e tecnologico, a cavallo tra il 2012 ed il 2014. Ora che questo modello, per noi, è considerato obsoleto possiamo mostrarvene qualche scorcio (nonostante tutto solo qualche scorcio). E’ dotato di una tecnologia oltre 10 anni avanti rispetto a quella delle attuali biciclette elettriche che potete trovare in commercio e ci è stato decisamente utile, assieme agli altri modelli che abbiamo realizzato in parallelo in quegli anni, per arrivare alle evoluzioni che stiamo prototipando e costruendo con notevole impegno da allora grazie a tecnologie strettamente derivate da quelle aeronautiche e aerospaziali. Per i nuovi modelli non occorrerà la pazienza che c’è voluta per arrivare a mostrarvi queste foto. Qui eravamo agli inizi…

Foto 1

Termina il rettilineo, la spinta del powertrain è intensa, inizia la frenata con la bici già un pelino inclinata, pronta a proiettarsi dove lo sguardo è rivolto… la sospensione affonda decisa, fluida, lineare.

Foto 2

Lo sguardo al centro curva, la bici disegnerà la traiettoria di conseguenza. La pressione sul freno anteriore raggiunge il suo picco, la presa a terra è notevole nonostante la gomma di piccola sezione dal compound medio duro.

Foto 3

L’inclinazione aumenta, ormai siamo quasi dentro… la pressione sul freno anteriore c’è ancora ma viene modulata a decrescere. Ormai vedo il punto di corda.

Foto 4

Un altro angolo offre una diversa prospettiva della sequenza…

Foto 5

La curva è già iniziata da un pezzo ma è in questa fase che si vede il risultato di ogni dettaglio che è stato costruito prima, istante per istante. Frenando troppo presto si perde velocità, frenando troppo tardi si allunga la traiettoria e non si riesce più a chiudere la curva. Sbagliando l’intensità della frenata si può perdere stabilità…

Foto 6

Lo sforzo fisico per tenerla in assetto non è trascurabile. Il fondo è stato spazzato prima di iniziare i test per liberarlo dagli aghi caduti dalla pianta. Piccole cose che incidono anche solo sulla concentrazione.

Foto 7

Ancora una nuova prospettiva. Al giro successivo ogni singolo dettaglio della dinamica si fa più esasperato. I limiti sono imposti dalla fisica e la difficoltà consiste nell’individuarli, percepirli, avvicinarli e viverli senza superarli.

Foto 8

Un piede leggermente fuori dal pedale aiuta a bilanciare un ingresso a velocità sostenuta. Velocità che non si dice 🙂

Foto 9

Al contrario di quanto si tende a pensare solitamente, la bicicletta è decisamente più stabile di una moto e permette di fare cose che è difficile replicare su una moto di tipo stradale. La ciclistica però deve essere curata nei minimi dettagli, angoli, misure e bilanciamenti devono rispettare un preciso range di valori, così come le componenti installate a bordo devono essere idonee per tali utilizzi.

Foto 10

La sicurezza attiva è data dall’allenamento e da una preparazione minuziosa di telaio, sospensioni, freni, gomme, e tutto l’hardware necessario. La sicurezza passiva è data dall’utilizzo di un valido casco da moto (viste le velocità raggiungibili con il powertrain ibrido) e un’armatura che protegga gli arti, il busto, la schiena, le appendici…

Foto 11

La strumentazione di fisica e diagnostica è installata in ogni punto della bici e persino addosso a me nello zaino. In totale pochi etti che non disturbano in alcun modo la guida. Il manubrio funge da consolle, il telaio fa da passacavi, ingloba hardware ed ogni profilo è un valido ancoraggio per fascettare sensori e tutta la meccatronica necessaria. In questa fase della curva il freno anteriore è ormai tutto rilasciato e il gas è parzializzato in precoppia mentre il telaio scorre lungo la traiettoria fluente e naturale, privo di squilibri.

Foto 12

Sulla corda della curva in visione del punto di uscita che raserà il perimetro per lasciar scorrere la bici e non perdere velocità. L’angolo di piega raggiunto, di circa 45°, è contenuto dall’uso di una gomma all’anteriore con compound medio duro. La morbida permette di osare di più ma si deteriora molto velocemente. La medio dura invece offre una notevole stabilità, velocità e durata riuscendo a mantenere temperature stabili anche nelle condizioni più gravose di uso intenso.

Foto 13

Scorcio dell’istante prima della proiezione fuori dalla curva. L’anteriore è estremamente solido e il posteriore tende leggermente al sovrasterzo per accompagnare l’invito dentro la curva.

Foto 14

Dettaglio del freno anteriore pinzato fino al centro curva. L’anteriore rimane stabile. Per ottenere questo effetto, che permette velocità di percorrenza maggiori, ci sono voluti tanti, tanti test 🙂

Foto 15

Rilascio del freno anteriore e inizio della fase di apertura del gas.

Foto 16

Una scarica di coppia all’uscita di curva proietta l’anteriore in cabrata anche con rapporti lunghi con i quali solitamente si faticherebbe a pedalare se non con la bici abbondantemente lanciata.

Foto 17

Un briefing per lo scambio dati tramite wi-fi 🙂

Attenzione!!

Conduciamo i nostri test in apposite aree chiuse al traffico, in pista, in montagna… Mai su strada. Ad ogni test è presente, oltre al personale tecnico, il personale di sicurezza e controllo ed il personale di soccorso. La tecnologia impiegata per portare le biciclette a certi limiti non è di tipo ordinario, non è possibile guidare in sicurezza a velocità notevolmente elevate normali biciclette acquistate nei tradizionali negozi di biciclette o nei supermercati. Realizziamo appositamente tutta la componentistica necessaria a tali fini ed ogni manovra è possibile, a monte, grazie ad appositi progetti e studi di soluzioni, geometrie, materiali, setting. I piloti che effettuano le manovre visibili in queste foto (e nelle foto e video dei futuri articoli che vi proporremo) hanno decenni di esperienza in specialità quali il Cross Country, l’Enduro, il Down Hill rigorosamente combinate ad altrettanti anni di esperienza nella guida in pista di moto da gran premio.

Il servizio di assistenza tecnica specializzata al pubblico

Attraverso il nostro sito web berardi-store.eu puoi contattarci se hai bisogno di assistenza tecnica specializzata per la riparazione, la manutenzione e la cura delle biciclette elettriche di tutte le marche. Ricorda però: non forniamo informazioni per l’elaborazione di simili veicoli nel rispetto del codice stradale, non effettuiamo elaborazioni su nessun tipo di bicicletta, non forniamo informazioni di carattere progettuale. Si fornisce particolare supporto tecnico solo a piloti professionisti iscritti a regolari competizioni agonistiche con veicoli elettrici, ibridi o a combustione interna (per maggiori info visita la nostra pagina STUDIO).

Link correlati

In preparazione…

23 dicembre 2016

Diagnosi anomalia e intervento di ripristino su un pacco batterie agli Ioni di Litio ad elevate prestazioni per impiego nel settore Automotive & Motorsport. Parte 3 – Soluzione definitiva

Rubrica: Strumenti per il Lab

Titolo o argomento: Rilievo e correzione di anomalie (quando possibile)

Questo articolo segue da:
Vedi i “link correlati” riportati in basso.

Con la scheda di carica dedicata per le singole celle Li-Poly, connessa all’alimentatore da laboratorio, è stato possibile raggiungere una piena carica dei due banchi di celle che risultavano fuori tensione. Empiricamente è possibile rendersi conto che le celle riescono a sopportare “qualche” maltrattamento “oltre i limiti” se il periodo di tempo non è prolungato, se la situazione non si ripete un numero eccessivo di volte e se il pacco batterie non viene utilizzato durante la situazione anomala. L’operazione di ripristino è stata condotta con la strumentazione dedicata in modo preciso e monitorato verificando non solo le tensioni ma la quantità di cariche effettivamente introducibili nelle celle che hanno subito lo stress da sottotensione. Una volta raggiunte le 10 tensioni massime equalizzate, con uno sbilanciamento contenuto in pochi millivolt, è stato di nuovo possibile utilizzare il pacco batterie, scaricarlo e ricaricarlo con il normale caricatore avendo l’accortezza di monitorare tutti i passaggi dei diversi stati di utilizzo e verificare che ogni cosa fosse tornata al proprio posto.

Ora che la condizione per il pacco è fuori dalla situazione di pericolo risulta opportuno segnalare al costruttore della scheda BMS il consumo anomalo che l’elettronica esercita sulla 7a e 10a fila di celle, problema che però si verifica esclusivamente lasciando acceso il sistema a pacco inutilizzato. Seguiranno numerosi test per controllare che le celle non abbiano subito una sorta di trauma irreversibile e vadano repentinamente a scaricarsi di nuovo nei settori incriminati.

Durante la fase di carica, se nella serie c’è una cella degradata, ovvero con capacità ridotta, c’è il pericolo che al raggiungimento della carica completa essa sarà soggetta a sovraccarica per tutto il tempo impiegato dalle altre celle a raggiungere anch’esse lo stato di carica completa. Il risultato è un possibile aumento di temperatura e pressione che può danneggiare la cella “traumatizzata”. Durante la scarica, la cella più degradata sarà soggetta ad una profondità di scarica maggiore e tenderà a fallire prima delle altre (fonte ENEA).

La capacità (espressa in Ah, Ampere Ora) è il parametro di riferimento dello stato di attività della cella. Una sua variazione rispetto ai dati di targa offre importanti informazioni riguardo la reale disponibilità di energia ed allo stato di invecchiamento delle celle. Le capacità delle celle che costituiscono un pacco batterie dovrebbero essere simili, questo per evitare un comportamento non uniforme che comporterebbe una distribuzione non omogenea della tensione in ogni cella con diminuzione complessiva delle prestazioni del pacco.

Ci sono molte cause di disequalizzazione delle celle. Uno dei fattori principali è connesso con il principio generale che non tutte le celle sono realmente uguali. Ciò accade per via delle inevitabili tolleranze di produzione. Altri fattori sono la distribuzione di temperatura all’interno del pacco ed il diverso invecchiamento delle celle oppure anomalie che possono verificarsi in seguito ad errori di funzionamento dell’elettronica (come nel caso riportato in questa serie di articoli) che, se protratti nel tempo, possono lasciare segni permamenti. Il tutto si traduce in variazioni nell’impedenza interna, che è il parametro secondo il quale le celle si comportano durante i processi di carica e scarica.

Quando una cella è danneggiata oltre un certo limite, deve essere sostituita l’intera batteria oppure deve essere rimossa la fila di celle in serie che presentano l’anomalia andando così a ridurre la tensione massima raggiungibile. In alternativa le conseguenze sarebbero estremamente costose. La sostituzione della singola cella non risolverebbe il problema poiché le caratteristiche di una cella “fresca” sarebbero abbastanza differenti da quelle delle celle invecchiate e ciò aumenterebbe le possibilità di rottura.

Mediante l’equalizzazione passiva ogni cella (o gruppo di celle in parallelo) ha in parallelo la serie di un resistore e un elemento di commutazione (interruttore). Gli interruttori vengono comandati da una logica di controllo che chiude selettivamente le batterie che hanno raggiunto la carica completa sulle rispettive resistenze: l’intera corrente di carica bypassa le celle completamente cariche e l’energia ad essa associata viene dissipata sulle resistenze, fino a che le celle più deboli, che continuano a caricarsi, raggiungono anch’esse lo stato di carica completa.

I principali fattori di rischio per le batterie, di qualunque tipo esse siano, sono la sovraccarica o la scarica troppo profonda. Il primo fattore può portare alla distruzione della batteria, mentre il secondo può condurre ad una riduzione permanente della capacità massima immagazzinabile ed è proprio questo il parametro che nel nostro caso dobbiamo tenere sotto controllo per sapere se l’anomalia è stata tollerata o se si sono superati i limiti oltre i quali è avvenuto un cambiamento chimico completo e irreversibile.

Link correlati

Diagnosi anomalia e intervento di ripristino su un pacco batterie Li-Ion. Parte 1 – Rilievo dati
Diagnosi anomalia e intervento di ripristino su un pacco batterie Li-Ion. Parte 2 – Soluzione provvisoria
Diagnosi anomalia e intervento di ripristino su un pacco batterie Li-Ion. Parte 3 – Soluzione definitiva