Metodologia di simulazione strutturale per cuscinetti dei gruppi ruota di vetture da competizione = Structural simulation methodology for racing cars wheel bearings

I cuscinetti volventi sono componenti meccanici che rivestono un ruolo di fondamentale importanza in una vastissima gamma di applicazioni industriali e tecnologiche, tra cui l’industria automobilistica. A differenza dei cuscinetti presenti nelle automobili stradali che vengono progettati per funzionare in condizioni di guida stradale e per una lunga durata, quelli per applicazioni racing sono caratterizzati da esigenze del tutto differenti. Nelle auto da corsa, i cuscinetti devono garantire le massime prestazioni in condizioni di carico e temperatura molto intense, per questo la durata può non costituire la priorità, in quanto, spesso vengono sostituiti più volte in un intero campionato. A fronte di quanto detto, la progettazione dei cuscinetti e dei componenti con i quali si interfacciano, richiede l’utilizzo di tolleranze molto ristrette e materiali ad alte prestazioni, come per esempio la ceramica con cui spesso vengono costruiti gli elementi volventi, per garantire una riduzione dell’attrito e una maggiore resistenza nelle condizioni più estreme. Il presente lavoro è stato svolto nell’azienda Dallara Automobili, nel reparto Racing Structural Performance, che si occupa del calcolo strutturale di telai e componenti di vetture da corsa. In particolare, il lavoro è mirato allo studio e alla modellazione dei cuscinetti appartenenti al gruppo ruota attraverso l’utilizzo del metodo degli elementi finiti, con l’obiettivo di rappresentarne lo stato di sollecitazione nella maniera più semplice e fedele possibile. Questa metodologia nasce dall’esigenza di verificare la resistenza dei cuscinetti all’interno del gruppo ruota tenendo conto dell’influenza della rigidezza dei componenti presenti, delle condizioni in esercizio e dei principali aspetti progettuali che si attuano per garantire le loro massime prestazioni. Per tale motivo, il presente studio viene effettuato utilizzando l’intero gruppo ruota al fine di riprodurre in maniera accurata le condizioni operative dei cuscinetti. La metodologia di modellazione e di studio viene dapprima definita sul gruppo ruota di una vettura Formula 2 e successivamente viene messa in pratica su una vettura LMDh, un tipo di vettura utilizzato nel campionato endurance. Quest’ultima in particolare, rappresenta un caso studio di notevole interesse dal momento che, in questo tipo di competizione, le vetture devono affrontare svariate ore di corsa ininterrotta per molti chilometri, rendendo la resistenza e l’affidabilità parametri decisamente importanti. Per svolgere il lavoro ci si è avvalsi principalmente del pacchetto software HyperWorks di Altair, che include HyperMesh, OptiStruct, HyperView e HyperGraph.