Caratterizzazione e modellazione di un impianto di lubrificazione per la trasmissione di una vettura da F.1

Questa tesi si prefigge lo scopo di studiare il comportamento del sistema di lubrificazione presente sulla vettura di Formula 1 Ferrari SF-16H, e fornire al progettista uno strumento che possa coadiuvare la progettazione prevedendo, entro certi vincoli, l’effetto che determinati parametri progettuali possono avere sul sistema. I cambiamenti di layout sulla trasmissione della vettura in oggetto rispetto a quella dell’anno precedente hanno incrementato le oscillazioni di portata di lubrificante lungo ogni giro di pista, rendendo il sistema soggetto a temporanee mancanze di lubrificazione o improvvisi aumenti di pressione dovuti a picchi di portata. Questi eventi possono portare ad un danneggiamento degli organi atti alla trasmissione di potenza, agli elementi rotanti o alla rete di distribuzione dell’olio stesso; conoscerne e prevederne quindi il comportamento risulta essenziale per non incorrere in questo tipo di situazioni e per minimizzare le perdite di efficienza dovute alla lubrificazione. I principali elementi che concorrono a determinare il profilo di portata sui vari circuiti sono le pompe e la configurazione geometrica sia dell’housing contenente la trasmissione che dei pescanti attraverso cui le pompe aspirano olio. Per raggiungere quindi l’obiettivo si è dapprima proceduto ad un analisi della configurazione fisica dell’impianto attualmente presente in vettura e delle condizioni in cui si trova a lavorare, per poi studiare quali fossero le possibili variabili agenti sul sistema. Allo scopo di generare uno strumento di calcolo pratico si è poi passati alla definizione della struttura funzionale e fisica di uno strumento, sviluppato in ambiente MATLAB, che permetta di ricevere in input una serie di dati sia progettuali che provenienti dalla telemetria, e mostrare in modo rapido ed attendibile come il sistema evolve nel tempo sui differenti circuiti restituendo l’andamento della portata in ogni istante. Allo scopo di determinare l’effettiva bontà delle ipotesi fatte nella fase di analisi, e per acquisire le curve necessarie alla modellazione del sistema, si definisce una campagna sperimentale basata su due configurazioni di test differenti che coinvolgono inizialmente le sole pompe, testate su un banco statico, e successivamente l’intera trasmissione, installata su un banco dinamico. Anche la fase di definizione e progettazione della campagna sperimentale è stata portata avanti nell’ottica di fornire degli strumenti riutilizzabili per le stagioni successive e che ottimizzassero la rapidità di prova garantendo una struttura modulabile e flessibile rispetto alle numerose variabili testate. La descrizione del processo che ha portato alla campagna sperimentale cosi come è stata realizzata è descritto nel capitolo 3. Il capitolo successivo presenta i risultati della sperimentazione evidenziando ciò che è emerso a valle delle prove effettuate e riporta un confronto tra il modello generato tramite MATLAB e le acquisizioni effettuate nel corso di precedenti test allo scopo di determinarne la validità. Nell’ultima parte della trattazione sono infine proposti due interventi effettuati sul sistema. In un primo caso viene effettuata una lavorazione su una delle pompe allo scopo di validare le considerazioni fatte in seguito alla campagna sperimentale, mentre nel secondo caso l’intervento è atto a eliminare uno degli effetti negativi riscontrati sul sistema attuale, oltre ad aumentare di una quantità non trascurabile l’efficienza della trasmissione nel suo complesso. Unitamente alla descrizione delle due soluzioni già realizzate vengono riportate delle proposte volte sia ad incrementare le capacità predittive del modello che a migliorare la struttura dell’impianto di lubrificazione. Va infine precisato che, per via dell’orientamento agonistico dell’azienda presso cui è stato svolto il lavoro in oggetto, ci si è dovuti attenere a rigidi criteri di risevatezza che si riflettono nell’impossibilità di riportare in modo completo tutti i dati utilizzati o i valori di riferimento.