Semiassi 10 o 24 cave

Da RoverRaidPedia.

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Benché non essendo né esperto di metallurgia, Vi propongo tuttavia alcuni elementi di riflessione in risposta alle vostre domande. E’ un argomento che soddisfa molto curiosità: quello della resistenza dei semiassi sulle nostre macchine favorite... Questa resistenza dipende da molti fattori, di cui quattro mi sembrano sufficientemente oggettivi per alimentare un dibattito di fondo:

1°) la qualità dell'acciaio utilizzata (metallo di base e trattamento termico che forma un insieme) 2°) la dimensione degli alberi e la qualità della loro lavorazione 3°) il tipo di trasmissione (4x4 permanente o no e soprattutto tipo di differenziale) 4°) le caratteristiche del veicolo (ripartizione del peso, altezza del centro di gravità, posizione e raggio sotto carico dei pneumatici).

Alcuni diranno: ha dimenticato il motore, i pneumatici ed il modo di guidare! Questi fattori sono in effetto importanti, ma poco troppo aleatori, in particolare nel modo in cui si combinano.

È infatti impossibile quantificarli tanto rinviano ai comportamenti individuali: tutti abbiamo visto un semiasse rompersi su macchine la cui coppia motrice era pietosa, o ancora su macchine fornite di pneumatici di bicicletta, allora che altre macchine tipo V8 ed ai pneumatici deliranti passavano senza problemi con trasmissioni quasi d'origine... Sulla qualità degli acciai, non c'è, dal mio punto di vista, grande cosa a raschiare. Non essendo lo scopo dell'opinione di redigere una tesi sull'argomento, si può dire, trascurando ciò che riguarda la resistenza alle scosse ed all'usura. Gli acciai nobili correnti si valgono poco vicino a tutti del punto di vista della resistenza meccanica. Per sapere ne di più, si possono consultare le norme 25,.35,.42 CD 4,.35,.45 SCD 6,.20 NCD 2 (elenco non restrittivo) che caratterizzano gli acciai di solito utilizzati per gli alberi. Globalmente e secondo le procedure AFNOR, quest'acciai inscatolano una costrizione dell'ordine di 750 Mpa (7.500 atmosfere) ne limite d'elasticità allo 0,2% di deformazione residua e circa 1.000 ad 1.100 Mpa alla rottura al primo carico. Il limite d'elasticità è la costrizione, espressa in Méga Pascal, o in bar (benché quest'unità non sia più legale) oltre alla quale un pezzo d'acciaio sottoposto ad uno sforzo non riprende più le sue dimensioni iniziali. È ciò che avviene quando si smontano i propri semiassi e che si constata, ô sorpresa, che sono attorcigliati. Il loro limite elastico è stato superato ma la costrizione di rottura non è stata raggiunta. In realtà questi poveri semiassi sono condannati; si romperanno più tardi, può essere semplicemente montando un marciapiede.... Di qui una prima conclusione: un controllo regolare dei semiassi, in particolare alla parte posteriore, cosa che prende soltanto alcuni minuti, può evitare molti disinganni. Perché questa cifra strana dello 0,2% di deformazione? Gli acciai nobili sono così fatti che il passaggio delle deformazione réversibile (fase elastica poiché si dicono in resistenza materiali) alle deformazione irreversibili (fase di plastica) è impossibile misurare precisamente. Si è dunque fissati un compromesso: si misura la costrizione che arriva ad una deformazione permanente (dunque irreversibile) dello 0,2%. Si potrebbe approfondire maggiormente la questione, ma quello rischia di girare al litigio di esperti: raffronto tra le norme europee ed americane, scelta delle sfumature in funzione della sensibilità degli industriali, precisione con la quale le acciaierie lavorano (che rinvia al profilo della loro clientela) ecc.. Ciò che ci permette di passare al punto seguente. Occorre avere due cose in testa quando si affronta la questione dei dimensionamenti: la resistenza alla torsione di un albero è proporzionale al cubo del suo raggio (fate il calcolo, ogni millimetro in + o in - pesa molto). Le sezioni motricità e ricevitori (differentemente si dice le parti scanalate) si caratterizzano da ciò che si chiamano dei fenomeni di concentrazione di costrizioni, causate dall'effetto di tacca. Si ha la stessa cosa su un albero che riceve una chiave, una gola, infine tutto ciò che fa variare la sua sezione più o meno brutalmente. Per fare semplice, si può dire che queste concentrazioni di costrizioni dipendono principalmente dalla relazione tra il raggio di collegamento che collega il lato ed il fondo della gola (o della scanalatura) e la profondità di questa stessa gola (o scanalatura). Il calcolo di quest'affare è molto delicato in pratica; quando si esaminano si utilizzavano prima della generalizzazione degli elaboratori di calcoli digitale, ci si fa timore: le curve sono molto rigide... Della stessa vena, il numero ed il profilo delle scanalature sono ovviamente determinanti: occorre che la pressione di contatto tra le scanalature del planetario e quelle dell'albero resta compatibile con la durezza superficiale dell'acciaio. Le scanalature devono tuttavia essere sufficientemente spesse, pur essendo le meno profonde il possibile, non più "per stendersi" sotto lo sforzo. In meccanica anche, tutto è affare di compromesso... Questi sforzi si sviluppano ovviamente nelle tre dimensioni ed al centro di profili particolarmente complessi. Per calcolarli precisamente, occorre ricorrere a metodi digitali detti "agli elementi finiti", cosa che non dispensa di provare la validità del risultato con prove di resistenza e di durata accurate.... Arriva tuttavia, anche senza elaboratore, molto rapidamente alla conclusione che le scanalature in U degli alberi a 10 scanalature, più profonde poiché meno numerose, sono molto più sfavorevoli delle scanalature in V delle 24 scanalature... Per finirne con le buone notizie, la sezione motrice (misurata in fondo di scanalature) degli alberi 10 scanalature misura 26 mm di diametro allora che quella delle 24 scanalature misura 29 mm (parlo di ciò che conosco, è da dire del Land 90 2,5 TD e 300 Tdi). Dunque si constata che uno 24 scanalature sono circa 60% più resistenti che uno 10 scanalature, e ciò a sfumatura d'acciaio uguale... Conclusione di tappa: se si resta su acciai nobili correnti, le cui forchette di resistenza sono dunque relativamente ristrette, si raschieranno penosamente 10 al 15% di resistenza giocando soltanto sulla coppia metallo di base/trattamento. In pratica, rimarrebbe da vedere chi può fare il lavoro, come lo fa ed a quale prezzo. Ma, con un buono dimensionamento, si raschiano il 60% di colpo... È ovvio che la gente di Solihull, quando si sono decisi di reagire sulla questione dei semiassi, cosa che ha preso un certo tempo, hanno fatto questo tipo di calcolo quando hanno generalizzato le 24 scanalature sullo Land diesel nel 1993... In ciò che riguarda la qualità della lavorazione, dovrò essere un poco sgradevole con i nostri amici di Solihull è che la resistenza degli alberi e soprattutto la loro durata, dipende abbastanza strettamente dalla rugosità della loro superficie. Riassumerò questa prima parte dicendo che non occorre fare si illusione e oltre a misura sulla qualità degli acciai, il passaggio da 10 a 24 scanalature che hanno regolate il 90% dei problemi. Per il 10% restante, ci si può girare verso gli alberi detti rinforzati che presentano delle sezioni correnti poco più forti e sono soprattutto fatti meglio. Da non sottovalutare, sono i differenziali; La durata di vita è lungi dall'essere un dato secondario; prendiamo il caso del Torsen (stesso principio d'ingranaggio a coppia ruota/vite più o meno reversibile, a parte che l'ingranaggio è disposto differentemente). Il loro coefficiente di blocco è un pelo più elevato ma la pendenza della coppia tollerata è molto più importante (può andare fino all'infinito su alcune applicazioni) ciò che sembra molto seducente. Solo piccoli problemi: l'usura, molto rapida e molto inferiore alla durata di vita del veicolo ed il prezzo. È ciò che riserva il loro impiego ad utenti per che il bilancio di fine mese non è un problema... Risulta che gli ultimi due parametri da osservare riflettono un settore di mercato molto preciso per il quale questo tipo di differenziale risponde ad una domanda reale pur restando di un prezzo, di un peso e di un'ostruzione più che ragionevoli. Penso che True Trac occupi quasi lo stesso ragionamento. La totalità è di sapere a quale impiego questo segmento corrisponde per il 4x4. Per fare semplice, il coefficiente di blocco misura l'efficacia con la quale il meccanismo può rendere solidali i due semiassi di uno stesso assale. Per i fanatici di matematica, questo coefficiente vale (T1-T2)/(T1+T2) con T1 = coppia su semiassi destra e T2 = coppia su semiassi sinistro (con qui T1>T2 per evitare i segni -). La pendenza della coppia è una dimensione completamente diversa; misura in qualche tipo la sensibilità del differenziale agli squilibri delle coppie. Vale T1/T2. Se fai principalmente una guida rapida su tracciato (poco importa che questi tracciati siano che scivolano o aderenti) e nel fango o la sabbia, sei dentro nei valori caratteristici del differenziale (debole pendenza di coppia).

Su un 4x4, eccetto a mettere le due ruote dello stesso assale su terreni completamente diversi, la pendenza della coppia riflette grosso modo il peso che porta ogni ruota, dunque l'importanza degli Twist. A partire dal momento in cui una ruota del ponte prima si libero del suolo, cosa che è molto frequente su terreno aderente, la pendenza della coppia diventa infinita poiché T2 è diventato nullo ( non una coppia da passare su una ruota che non tocca più il suolo). Si esce completamente dalle possibilità del differenziale e quest'ultimo stacca, più o meno rapidamente, ma stacca. Sei dunque ripassato in 4x2 senza renderne ti conto. A notare, per l'esempio, che Detroit Locker è concepito per una pendenze di coppia molto elevate per non dire infinite (in tempo normale, è bloccato). Ciò che non so, e che nessuno non ha potuto dirmi fino a questo giorni,è come reagisce con pendenze di coppia molto deboli ? Il fatto di superare ostacoli sul solo ponte posteriore pone tuttavia un problema: la pendenza della coppia di questo ponte può, per tutto un mucchio di buone ragioni che non esporrò nei dettagli qui, restare nella curva di risposta del differenziale. Quest'ultimo dunque "si irrigidirà" e rendere solidali i due semiassi ad altezza del suo coefficiente di blocco, che può raggiungere 50%. Questo può bastare a passare e con una certa libertà. Ma le verifiche che ho effettuato con i blocchi comandati (tipo ARB ecc..) è che hanno mostrato che, su un trial che mobilita il solo blocco posteriore, anche uno 24 scanalature genuine iniziavano a “salire in spirale” e ciò a partire da una pendenza di 20°, cosa che è abbastanza debole. Ed ancora non mettendo molto più gas che necessario (dunque a velocità quasi costante). Anche se True Trac presenta un coefficiente di blocco più debole di un differenziale a blocco comandato, non occorre dimenticare che le 10 scanalature resistono ad una coppia molto meno elevata. Conclusione: si è male... Per esempio, (ancora una parte delle conclusioni dei miei calcoli diaboliche): si può molto facilmente esplodere un semiassi (sempre in 24 scanalature genuine, anche i due blocchi impegnati) quando si accelera per fare il “bello” allora che il veicolo ha già una ruota nell'aria. Per situare l’ idee, su terreno ben aderente, con una ruota anteriore decollata ad 80 cm del suolo e veicolo tirato su 40 °questa basta per inviare i tre quarti della coppia motrice in prima corta, i due blocchi impegnati (quando la metà appena basta) a passare per rompere i semiassi.

Dunque attenti ai gas Al passaggio, piccolo colpo d'occhio a quelli che pensano che tutte queste trasmissioni sprecano il lavoro: riassumendo, cattiva traiettoria + cattivo dosaggio dei gas = si rompe. Ti inviti anche ad osservare come prendere i rotatori o le curve strette su strada: essendo in pieno nella curva di risposta dei differenziali (sono stati precisamente concepiti per quest'impiego) delle accelerazioni sostenute possono causare un blocco parziale dei differenziali, in particolare la parte posteriore. Questa sensazione molto piacevole al pilota ha tuttavia un prezzo: la stanchezza degli semiassi. Stessa punizione in fuoristrada in caso d'abuso del blocco centrale. Ciò che induce a parlare della stanchezza. È una diversità della fisica: si produce quando si fa lavorare la materia un colpo in un senso, un colpo nell'altro (stessa cosa quando si piega molte volte un filo di ferro). Per fare semplice, prendiamo una parte che si rompe sotto una costrizione di dieci atmosfere al primo carico. Ci si può credere al riparo della rottura. Bah non, si romperà verso il millionesimo carico. Questa cifra di uno milione può sembrare una pazzia, ma si può arrivare prima di essere centenario se non si fa attenzione (giocare nei rotatori è dunque da raccomandare a quelli che vogliono invecchiare rapidamente...).

Ho tentato di spiegarvi che rimane pieno di diversi tracciati da esplorare, semplici e non costose, in particolare quella dell'osservazione della condotta e del comportamento della macchina. Se non solleciti troppo la tua macchina e se il tuo terreno di gioco non è troppo hard, alcune precauzioni possono ridurre quasi a nulla il rischio di rottura. Occorre tuttavia essere motivato, poiché il piacere di superare può prendere un colpo se lo censura sempre pensando alla rottura. Ma se, per te, avere il piede pesante e superare trucchi che si montano difficilmente a piedi ed a quattro gambe fa parte del gioco, occorre prevedere altra cosa... Poiché se le rotture continuano nonostante tutto, ciò significa che il tuo livello d'esigenza resta superiore alle capacità della tua macchina. Si può pensare che arriverà un momento in cui il bilancio mobilitato in riparazione avrebbe potuto permetti altre scelte tecniche, più sicuri e più adattati a ciò che tu ricerche. Sono stato un poco lungo, anche molto lungo, ma penso che quest'argomento che appassiona lo meritava. E cosa non si farebbe per vedere evolvere i nostri vecchi cubi nelle zone peggiori? È sempre magico, soprattutto quando si riesce a passare senza troppo massacrarli.


Per ciò, gradirli non bastano sempre; occorre conoscerli nei loro minimi dettagli... e come diceva mio padre: che la rottura dei semi assi o differenziale è limite oltre il quale l'incompetenza del pilota diventa visibile, non quella della meccanica.

L'esperienza mostra che è per primo il “pilota” che occorre preparare. Ma generalmente, si ha affare ad adulti e nulla è più difficile di fare cambiare le loro certezze contro il poco di umiltà necessaria e indispensabile ad una preparazione di base.

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