Riassunto analitico
Nell’ambito del motorsport, particolare attenzione è stata rivolta, negli ultimi anni, all’incremento dell’efficienza meccanica della trasmissione. Assieme alla potenza dissipata negli ingranamenti, dipendente dalle condizioni operative quali regime di rotazione e coppia in ingresso, la coppia di trascinamento, altresì detta drag torque, contribuisce notevolmente alla potenza totale dispersa. Quest’ultima si compone delle perdite per ventilazione, per sbattimento, per attrito nelle tenute e per attrito nei cuscinetti.
Nella seguente tesi ci si occupa di creare un modello di previsione dell’efficienza meccanica per la trasmissione di una odierna vettura di Formula Uno. Il cambio in oggetto è quello che monterà la monoposto della Scuderia Ferrari che correrà nella stagione 2019 del campionato di Formula Uno. Questo strumento non solo è importante nella fase progettuale della trasmissione, ma è utile per individuare eventuali anomalie nel momento in cui il cambio viene testato sui banchi prova dell’Azienda. Tale modello è stato costruito ad hoc per il particolare cambio analizzato e non ha dunque valenza generale. Tuttavia, può essere considerata generale e applicabile anche ad altri tipi di trasmissione la metodologia impiegata. Nella prima parte del seguente elaborato verranno passati in rassegna i modelli di previsione dei contributi alla perdita totale utilizzati per il calcolo dell’efficienza. Nella seconda parte verrà descritta la struttura del foglio di calcolo imbastito e verranno confrontati i risultati ottenuti con i dati ricavati da prove sperimentali dedicate e mirate alla validazione del modello.
L’analisi dell’errore commesso nella stima dell’efficienza mostrerà la bontà del calcolo eseguito, rendendo il modello predittivo e sufficientemente accurato per la previsione delle perdite di potenza al variare delle condizioni di funzionamento del sistema.
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Abstract
One of the main efforts in the design of a Formula One car transmission system is focused on the increasing of its efficiency. As well as the power lost in the gear meshing, affected by operating conditions, such as speed and load, the drag torque acts as a source of power loss. The total drag torque for any drive-train system, is made up of windage, oil churning, bearings and seals losses.
The aim of the following thesis is to develop an efficiency model for the transmission system that is going to equip the Ferrari car that will compete in the 2019 Formula One Championship. This tool is not only intended to play an important role during the design process but it can be deployed to detect some anomaly while testing the system at the test benches. It is of great importance to predict the transmission efficiency during the design phase in order to improve it while the system is being refined. This model was created "ad hoc" for a specific gearbox, therefore it is not of a general use. However, the methodology applied for its implementation can be followed for the analysis of other types of transmission systems. In the first part of this thesis, the theoretical and empirical models used in the efficiency calculation are presented. The second part reports the structure of the created model and the correlation with the experimental tests performed for its validation.
The final section of this thesis presents the error analysis performed to evaluate the uncertainty of the estimates made by the model. It reveals that the computation, varying the operating conditions, is predictive resulting in efficiency values very closed to the experimental ones.
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