Freni: rapporto torchio idraulico e volume

[Neo9686]

Ciao a tutti, oggi facevo una riflessione... Che differenza c'è tra due setup "pompa+pinza" con lo stesso rapporto di torchio idraulico ma con misure nettamente diverse? Mi spiego meglio con due numeri. Per il momento tengo da parte interasse e tubazioni e per semplicità calcolerò una sola pinza.

- Pompa 18mm / pinza 34mm x4 pistoni. Rapporto = 14,271

- Pompa 13mm / pinza 24,56mm x4 pistoni. Rapporto = 14,276

Ora, io do per scontato che la risposta alla leva o la frenata saranno completamente diverse nei due casi, potrei anche lanciarmi in congetture ma mi piacerebbe lasciare la parola a chi ne sa di più... Vi va?

Se ho fatto qualche grossolano errore di calcolo perdonatemi, sto un pò stanco

[Desmomaniaco]

il rapporto da te calcolato è corretto in quanto hai considerato la superficie della pompa (e non il suo diametro) e quella totale dei quattro pistoni,
tuttavia non tiene conto della forza (F) applicata alla leva.

dato che la seconda opzione ha diametri infriori a parità di forza applicata la pressione esercitata dalla pompa e dai pistoncini sarà notevolmente inferiore.

[Neo9686]

Grazie della risposta intanto.

Non sono sicuro di aver capito... Il rapporto che ho indicato, non è esattamente il rapporto di moltiplicazione della forza alla leva? Oppure non parli della pressione superficiale?

[DUCASBK]

Trovo spiegato in modo molto semplice il rapporto del torchio idraulico in questa paginetta web: LINK.

Concordo anche io con Desmomaniaco. Ha un senso parlare di rapporto di torchio idraulico andando ad analizzare la sua funzione rispetto ad una forza applicata da un lato o l'altro del sistema. In questo modo si ha cognizione se si sta moltiplicando o dividendo la forza applicata a seconda del tipo di utilizzo.

Ciao

Marco

[Desmomaniaco]

Il rapporto di leva è dato dalla distanza tra P (Potenza) e F (fulcro) in rapporto alla distanza tra F e R (resistenza). Nel nostro caso è una leva vantaggiosa perché la prima é molto maggiore della seconda.
Supponendo che le due leve siano uguali a parità di forza applicata si genera una determinata pressione nel circuito idraulico.
Questa pressione uguale su entrambe le pompe (supponiamo siano 30 bar) applica una forza
direttamente proporzionale alla superficie del pistone.
Nel caso di un pistoncino diametro 13 mm sarà di circa 40 kg.
Nel pistoncino diametro 18 mm sarà approssimativamente di 76 kg.
Stessa cosa per i pistoncini delle pinze.

[Neo9686]

Grazie ad entrambi. Marco, la pagina spiega molto bene il rapporto di torchio idraulico ma non risponde a tutta quella serie di parametri secondari (secondari per modo di dire) di un impianto frenante, almeno credo! Mi rendo conto che l'argomento è complesso e che io sono di coccio, quindi scusatemi fin d'ora

Allora. Nel tuo esempio Desmomaniaco indichi 30 bar di pressione, avendo indicato una pressione immagino che tu sia partito dal presupposto di voler produrre la stessa pressione all'interno dell'impianto anziché la stessa forza alla leva, ho inteso bene? Questo perché alla fine dei giochi in questo contesto ci interessa tenere questo parametro fisso e osservare il cambiamento alla leva? Avrebbe senso, e questo solleva il mio primo dubbio:

per la frenata (intesa come decelerazione della moto a parità di pastiglie e dischi), il parametro primario è la forza che le pastiglie imprimeranno al disco? Nella mia logica ristretta, ponendo di avere leva identica e tralasciando per un secondo la corsa della stessa (lo riprenderei in seguito) io imprimo una forza di 10 kg al pistone pompa e questa si moltiplica tramite il rapporto di torchio idraulico sui pistoni e quindi sulle pastiglie secondo il valore dello stesso, quindi in questo caso circa 142 kg in entrambi i casi. Dov'è che mi sono perso?

[Teobecks]

Non entro nel merito perchè non ci capisco molto, ma seguo con molto interesse...discussioni così tecniche fanno crescere chi come me non è un esperto in materia!

P.S. credo che ci siano altri due o tre forum di settore in tutto il Mondo dove ci si pone una domanda del genere e se ne cerca la risposta a questo livello tecnico! Grazie Ragazzi!

[Neo9686]

Vero... Ci sono pochi posti in cui fare una domanda simile... E non siamo nemmeno arrivati alla comprimibilità del fluido freni, al fatto che lo spostamento dei pistoncini sia trascurabile o effettivamente richiedano uno spostamento di fluido rilevante, oppure se sia consigliabile avere una pressione di impianto maggiore o minore in relazione della pastosità/spugnosità alla leva...

Argomento complesso ma molto molto interessante e soprattutto di interesse comune per non andare più a tentoni (e a "botte" di 500EUR a prova), per quanto possibile

[Desmoapriliato]

Quindi, fa più da discriminante nel nostro caso la distanza dal fulcro di leva (interasse??) che il diametro dei pistoncini/pistone della pompa.... ovvero, a parità di forza applicata si avrà una risultante diversa in base alla misura dell'interasse.... sbaglio??


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[Desmomaniaco]

Devi considerare leva e parte idraulica come due cose separate.
La prima più é lunga (vantaggiosa) e più pressione dai all'impianto a parità di forza applicata.
Quindi a parità di leva (attacchi e lunghezze equivalenti) e a parità di forza generi la stessa pressione nel fluido idraulico.
Da qui in poi conta la superficie su cui questa pressione si distribuisce.
Un bar è uguale ad un kg per cm2 quindi un pistone attuatore (pompa) più grande esercita una forza maggiore a parità di pressione per via della maggiore superficie.
Un rapporto di torchio equivalente ti dà solo un equivalenza tra corsa del pistone attuatore della pompa e quella dell'utilizzo (pistoncini pinze) per via di una equivalenza nel rapporto tra la portata della pompa e volume della camera da " riempire".

[Neo9686]

Oh, ecco, si entra nel vivo. Quindi il rapporto di torchio è effettivamente un rapporto volumetrico, da questo ne deriva che salendo di rapporto (pompa più piccola o pinze più grandi) oltre ad un aumento della moltiplicazione della forza abbiamo anche un aumento di corsa alla leva, in quanto il volume da spostare per raggiungere la stessa pressione sarà lo stesso.

Da qui mi viene da dire che il primo parametro per la parte idraulica sarà la pressione dell'impianto, se partiamo dal presupposto di lavorare sulla stessa moto con stessa leva e dischi...

[BRT_Prototipi]

Allora vediamo se ho capito bene , ( torchio idraulico = altalena) se il papà pesa cento kg e si trova a 10 cm dal fulcro la figlia che pesa 10 kg si troverà a un metro giusto?
dopo di ciò il papà si sposta a 20 cm da fulcro la filtra ora per bilanciare il tutto si troverà a due metri.
a livello di forze e pressocché identico il problema e più che altro costruttivo , nel senso che i pistoncini grandi potranno premere su un pasticca più grande

[Neo9686]

Credo che la differenza non sia li, perlomeno per le pastiglie attuali e le piste al momento disponibili sui dischi da 320/330... Il fatto è che se fosse solo un fattore matematico, avere una rapporto di torchio maggiore avrebbe solo vantaggi: maggiore potenza frenante totale a parità di forza alla leva e maggiore modulabili data dalla maggiore corsa. Purtroppo poi non finisce qui, perché avere una maggiore moltiplicazione della forza anche se più modulabile rende il tutto più "insensibile", "indiretto" se vogliamo, correggetemi se sbaglio. Subentra un senso di spugnosità o elasticità nell'impianto e la sensibilità viene meno nonostante la modulabilità maggiore. Qui subentrano scelte meccaniche come un disco più o meno grande, una leva più o meno lunga, un interasse maggiore o minore.... Tanti i punti da tenere in considerazione rispetto i gusti.

[Desmomaniaco]

Per quanto riguarda l'impianto di una moto, partendo da un braccio iniziale di P più o meno fisso (se mai può variare il braccio di R tra pompe radiali e assiali) maggiore è il diametro dei pistoncini e maggiore è la forza applicata dagli stessi.

Come detto il giusto rapporto tra corsa/leva e corsa/pistoncini è dato dal rapporto di riempimento di cui parlavamo in relazione al braccio di leva.

Chiaramente la pressione dei pistoncini non è l'unico parametro in gioco nella frenata.
Dipende anche dai vari coefficienti di atrito (disco/pastiglia) che variano anche notevolmente da moto a moto e, naturalmente, anche dal diametro dei dischi (oltre che dal loro numero )
...oltre che da parametri più piccoli come fattori ambientali e perdite di carico per deformazione...

Penso che gli impianti di produzione attuali siano dimensionati in rapporto al "fattore di contrasto" ovvero l'aderenza della gomma sull'asfalto. Avere un impianto che genera una eccessiva forza comprometterebbe la modulabilità, oltre ad essere più pesante.

Sarebbe interessante vedere qualche dato da un fornitore come brembo Racing sui calcoli che loro fanno in motoGp riguardo a questi rapporti...