Top Banner
TREBALL DE RECERCA DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ Enric Pou Robert Carlos Peñafiel González Dirigit per Josep Serra i Grimal 2n de Batxillerat, B IES Ramon Turró i Darder Malgrat de Mar, a 13 de gener de 2012 Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 1
79

DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

Jan 27, 2023

Download

Documents

Khang Minh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

TREBALL DE RECERCA

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DECOMPETICIÓ

Enric Pou RobertCarlos Peñafiel González

Dirigit per Josep Serra i Grimal

2n de Batxillerat, BIES Ramon Turró i Darder

Malgrat de Mar, a 13 de gener de 2012

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 1

Page 2: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

AGRAÏMENTS

En primer lloc, agrair al consell escolar de l'IES Ramon Turró i Darder per haver-nosdonat l’oportunitat de realitzar aquest treball en acceptar la nostra proposta, i en especiala Josep Serra i Grimal, per orientar-nos i ajudar-nos sobretot a l’hora d’aprendre asoldar, sense el qual no hagués estat possible realitzar aquest projecte. Agraïm també lacol·laboració de les nostres famílies, que ens han donat suport constant i l’empentanecessària per seguir endavant en front dels problemes que ens han sorgit, a mésd’ajudar-nos tant a arrencar el nostre projecte i a continuar-lo en tot el possible, com esel cas de Jaume Pou, oncle de l'Enric, qui ens ha proporcionat contactes indispensablesdel món del motor, els quals també han aportat tot el possible a la nostra iniciativa.

Cal esmentar també els establiments que han col·laborat en el nostre projecte:“Mecànica Martí”, per facilitar-nos la matèria prima a preu de fàbrica, a “FerreteriesCastellà” per haver-nos regalat algunes peces i ser el nostre proveïdor de peces deconfiança, a “Cycle Station Center”, en especial a Juan Izquierdo per aconseguir-nos unmotor i diverses peces a un preu immillorable, i a la Sara, la seva filla, per fer-nosconèixer-lo i aguantar els nostres maldecaps. A en Ruben, propietari de “Retro CarsCompetición” per haver-nos proporcionat soldadora i un joc de pneumàtics Bridgestonede la millor qualitat, a Joan Rubí, pare de l'Alba Rubí, una gran promesa del kartingcatalà, per haver-nos proporcionat material de mostra d’aquest món, a en Xevi, perhaver-nos regalat un volant, al pare d’en Carlos, per haver aguantat també més d’unmaldecap i haver-nos proporcionat diverses peces, també a JF Motos per haver-nosregalat algunes bateries, i sobretot als nostres amics, per ajudar-nos en aquesta aventurade la qual no sabíem el final. Finalment agrair als avis de l'Enric per deixar-nos un llocper treballar i suportar-nos durant tant de temps fent remor i ocupant un lloc al taller decasa seva, no hagués estat possible sense ells.

Per haver-nos ajudat a realitzar aquest somni, un altre cop, GRÀCIES A TOTS!!!

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 2

Page 3: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

ÍNDEX Pàgines0. Introducció....................................................................................................................11. El xassís.....................................................................................................................2-6

1.1 Introducció......................................................................................................21.2 Característiques..............................................................................................31.3 Història del xassís...........................................................................................4

2. Aplicació en els esports de motor............................................................................7-112.1 Automobilisme en asfalt (on road) ................................................................7

2.1.1 Fórmula 1.........................................................................................72.1.2 Altres esdeveniments on road..........................................................8

2.2 Automobilisme fora d’asfalt..........................................................................102.3 Motociclisme.................................................................................................11

3. El bressol de la competició: el karting...................................................................12-193.1 Història..........................................................................................................123.2 Materials........................................................................................................153.3 Plànols i models.............................................................................................173.4 Competicions.................................................................................................19

4. Pràctica: .................................................................................................................20-404.1 Introducció al disseny ...................................................................................204.2 Disseny virtual...............................................................................................204.3 Esbós en 2D...................................................................................................224.4 2D CAD.........................................................................................................254.5 Esbós 3D........................................................................................................274.6 3D CAD.........................................................................................................284.7 Anàlisi de propietats......................................................................................334.8 Característiques del motor.............................................................................364.9 El perquè del nostre xassís.............................................................................39

5. Construcció: ..........................................................................................................41-645.1 Estructura principal........................................................................................415.2 Elements auxiliars..........................................................................................45

5.2.1 Grup motor......................................................................................455.2.1.1 Bancada del motor............................................................465.2.1.2 Instal·lació elèctrica i de bombeig del carburant.............49

5.2.2 Transmissió.....................................................................................525.2.2.1 Eix posterior.....................................................................525.2.2.2 Caixa de canvis................................................................55

5.2.3 Element de comandament...............................................................565.2.3.1 Sistema de direcció..........................................................565.2.3.2 Sistema de frenada...........................................................615.2.3.3 Pedalera............................................................................62

5.3 Resultat final..................................................................................................656. Tests de conducció.................................................................................................66-70

6.1 Acceleració........................................................................................666.2 Frenada..............................................................................................676.3 Fregament de les rodes......................................................................696.4 Càlcul de velocitat màxima en una corba..........................................70

7.Conclusions..................................................................................................................738.Bibliografia...................................................................................................................749.Annexos........................................................................................................................75

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 3

Page 4: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

INTRODUCCIÓ

Aquest projecte s’ha dut a terme per Enric Pou Robert i Carlos Peñafiel González,ambdós estudiants de 2n de Batxillerat Tecnològic de l’IES Ramon Turró i Darder.

En una empresa, la creació de nous productes suposa un repte constant, doncs lacompetència els empeny a evolucionar-se i a renovar-se contínuament per tal desobreviure al món comercial. Això comporta que una sèrie de factors econòmics,industrials, humanístics i demés estiguin involucrats en la producció d’un nou producte.

Centrant-nos concretament en la part tecnològica, la intenció del nostre treball derecerca és mostrar tot el procés industrial que s’ha de dur a terme en la producció d’unvehicle automòbil, des que neix com una idea fins que es fa realitat físicament demanera artesanal, peça per peça i es comprova el seu correcte funcionament. Aquestprocés, es caracteritza també per incorporar diferents àmbits científics paulatinamentdurant el seu transcurs, començant pel dibuix tècnic industrial en la part de disseny, iaplicant coneixements tant físics com mecànics en l’apartat d’anàlisi de propietats, quea la vegada impliquen la matemàtica de manera irremeiable.

D’un principi, en aquest projecte, s’exposen al lector les característiques tècniques deltipus de vehicle que es pretén construir, se l’introdueix en l’àmbit automobilístic delkarting i s’expliquen els càlculs que s’han utilitzat per aconseguir un xassís, iconsegüentment un vehicle completament funcional que satisfaci les expectatives d’unmodel de producció en sèrie.

Donada la complexitat del treball, l’hem dividit en dues parts: una primera part teòrica,on principalment s’introdueix la història de l’automòbil i del karting, entre altresaspectes, i una segona part on es mostra el seguiment de la construcció del vehicle deprincipi a fi, fragmentat en les diverses parts o grups que conformen el vehicle i, tambéles anàlisis i assajos pertinents en referència a les característiques tècniques i motriusdel mateix. També consta d’un glossari a les últimes pàgines on es troben definits totsels tecnicismes que es troben subratllats, en negreta i amb un asterisc durant tota lamemòria escrita.

Hem intentat explicar-ho tot de la manera més senzilla possible, perquè pugui ser llegitper qualsevol tipus de lector, amb un registre estàndard, expressant cada apartat amb lamàxima claredat, a fi que el lector pugui crear-se una idea aproximada del que ésendinsar-se totalment en el disseny, càlculs, estudis i problemes típics del l'apassionantmón de l’automoció.

"El que mereix ser fet mereix que es faci bé." Enzo Ferrari

1

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 4

Page 5: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

1. EL XASSÍS

Per començar, cal dir que el xassís dóna suport i suspensió a la massa total del vehicle,carrega amb els esforços estàtics i dinàmics i, no només això ja que, a més a més,subjecta el sistema de direcció, el motor i el sistema de frens. Així mateix, serveixperquè es transmeti el parell*, sense el qual no podria moure’s . No només subjecta elsautomòbils sinó que li aporta rigidesa i li dóna forma a cadascun d’ells, és l’equivalent al’esquelet en un ésser humà.

1.1 INTRODUCCIÓ

En la majoria dels casos, quan s’observa un vehicle, es desconeixen per completcadascuna de les seves parts. Es pensa que el més important de tot ell és el motor, peraixò se li sol realitzar un manteniment periòdic. No obstant això, hi ha moltes parts d’unvehicle que durant tota la vida útil d’aquest passen desapercebudes per complet i, encanvi, en són de vital importància. Estem parlant, com no, de la carrosseria i el xassís.

Qualsevol vehicle necessita una estructura on acoblar tots els components mecànics,elèctrics, interiors de confort, etc, i que, a la vegada, aporti resistència suficient persuportar els esforços que pugui estar sotmès, inclòs un accident en el qual, deformant-sede manera programada, haurà de preservar intacte l’habitacle interior per protegir laintegritat dels seus ocupants.

En l’actualitat, les tècniques de disseny, càlcul i fabricació de carrosseries hanevolucionat de tal manera que són capaços d’assumir, a més de totes aquestes funcions,les de formar una veritable estructura resistent, sobre la qual es munten tots els elementsmecànics. Aquest tipus de carrosseries se les anomena autoportants. No obstant això, elxassís és present en vehicles de càrrega i també com a reforç en els cotxes decompetició tipus kartcross, Fórmula SAE, etc. Es tracta d’un marc metàl·lic conegutcom a bastidor sobre el qual es munten tots els components del vehicle, com lacarrosseria.

Quant al comportament mecànic, cal dir que el xassís és més rígid que la carrosseria, jaque interessa, en el moment de xoc, que la carrosseria es deformi el màxim possible perno transmetre l’energia de la col·lisió als passatgers, però també interessa que el xassíssigui en part flexible per a no alterar les característiques de la conducció.

2

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 5

Page 6: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

1.2 CARACTERÍSTIQUES

Els xassissos són diferents però tots ells comparteixen les mateixes característiques, jaque són totalment durs i rígids i donen suport a tots els òrgans mecànics, poden rodarsense carrosseria i adaptar-se a diversos tipus d’aquesta i, fins i tot, allargar-se oescurçar-se segons els interessos del client.

Però aquests només formen l’esquelet del vehicle, així que per fer-lo, estèticamentparlant, bonic se li ha de col·locar una carrosseria, que és la carcassa del vehicle,formada per planxes metàl·liques unides entre sí, l'interior de la qual es destina per alshabitacles dels passatgers o mercaderies.

Existeixen tres tipus de carrosseria: la carrosseria amb xassís independent, la carrosseriaamb xassís plataforma i la carrosseria autoportant o compacta. La primera, és el sistemamés antic i senzill dels utilitzats en automòbils i va ser emprat fins l’aparició del’autoportant o compacta. La segona, es tracta d’un xassís alleugerit que porta el pis unitper soldadura, aquest tipus de carrosseria és utilitzat en petites furgonetes i en vehiclesde turisme destinats a circular per camins en mal estat. I la tercera, és la carrosseriaadoptada per la majoria dels fabricants d’automòbils actuals, està formada per un grannombre de peces de planxa unides entre si mitjançant punts de soldadura d’arc elèctric oper cargols.

Tot i això, les seves característiques són bastant diferents. La carrosseria de xassísindependent té el seu propi pis, és un element independent que es munta i desmunta delxassís completament, va cargolat a través d’unions elàstiques i té una dificultat perobtenir sistemes amb centre de gravetat baixos. La carrosseria de xassís plataforma estàdotada de les següents característiques: la plataforma és un xassís alleugerit que suportaals òrgans mecànics i al pis i que pot rodar sense carrosseria, que és independent is’uneix a la plataforma per mitjà de cargols o soldadura. Finalment la carrosseriaautoportant o compacta està formada per un nombre molt elevat de peces i suporta totsels conjunts mecànics i s’autoporta a sí mateixa.

Tot i que el xassís és l’element que evita en més quantitat un possible trencament odeformació del vehicle a l’hora de patir un accident, la carrosseria també hi juga unpaper important, ja que és un element de seguretat passiva que en cas de col·lisióabsorbeix la major quantitat d’energia possible transformant-la amb la deformació d’ellamateixa però tenint sempre en compte unes zones especifiques. Aquestes zones són lesanomenades “zones de dissipació de desacceleracions” i són els llocs on la deformacióha de tenir uns valors correctes. Es tracta de la zona central, que està formada perl’habitacle del passatger i ha de ser una part indeformable i la més rígida del vehicle; i lazona frontal i anterior, que ha de ser fàcilment deformable per protegir la zona central,transformant així l’energia cinètica de la col·lisió en energia de deformació. Per aquestsmotius el disseny de totes les carrosseries es basa en dissipar desacceleracions superiorsa les que pot suportar el cos humà.

3

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 6

Page 7: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

1.3 HISTÒRIA DEL XASSÍS

Al llarg del temps, l’automòbil ha anat evolucionant, i amb ell, el xassís i tots elscomponents que el formen, des de les nostàlgiques rodes de fusta dels carruatges, finsals més sofisticats pneumàtics de competició amb llantes de fibra de carboni, quejuntament amb altres elements, com els motors, abans de vapor, han permès que laconducció d’aquests vehicles sigui avui en dia, segura i precisa.

El primer pas van ser els vehicles propulsats a vapor. Es creu que els intents inicials deproduir-los es van dur a terme a la Xina, a finals del segle XVII, però els registresdocumentals més antics sobre l’ús d’aquesta força motriu daten de 1769, quanl’escriptor i inventor francès Nicholas-Joseph Cugnot va presentar el primer vehiclepropulsat a vapor. Era un tricicle d’unes 4,5 tones, amb rodes de fusta i llantes de ferro,el motor estava muntat sobre els cigonyals de les rodes d’un carro per transportarcanons. El seu prototip es va estavellar i una segona màquina va quedar destruïda l’any1771, però la idea seria represa i desenvolupada a Anglaterra en els anys següents.

Els primers exemples de xassís es remunten al’antiguitat, on es fabricaren els primers carrosde cavalls com a transport de persones, transportde mercaderies o fins i tot, per a llaurar la terradels conreus. Fins a la creació dels primerscotxes de combustió interna, la reialesa es moviaamb carruatges d’aquest tipus.

L’any 1886, Karl Benz (pare de Mercedes-Benz) crea el primer automòbil a benzina, elPatent-Motorwagen, a partir del qual es vancrear fàbriques on es muntaven vehicles ambdissenys similars, així de la mà de GottliebDaimler va néixer Daimler-Christler, i de la deWilhelm Maybach va néixer la luxosa marcaMaybach, actualment la marca superior deMercedes.

Els primers models de xassís desprès de laSegona Guerra Mundial eren només detipus llarguer *, degut a la seva simplicitata l’hora de construir-lo.

4

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 7

Page 8: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Al 1934 Auto Union, actualment conegutcom Audi, va crear el primer xassís tipusescala o carrosseria de xassís independent,que originalment constava de travessersd’acer longitudinals i transversals, queformaven una estructura molt sòlida iresistent. Aquest sistema actualment és utilitzat en lafabricació de camions, autocars, cotxes ambcarrosseria de fibra, i cotxes 4x4 com podenser el Nissan Patrol o el Mitsubishi Montero,degut a la seva versatilitat a l’horad’aconseguir alts nivells de robustesa i desuportar grans esforços estàtics i dinàmics.

A finals del mateix any, Mercedes-Benzva crear un altre xassís similar a l’anteriorperò amb tubs de secció quadrada.L’evolució d’aquest model de xassís vaderivar en una estructura amb forma decreu que va ser tot un èxit fins eldescobriment de noves estructures.

Aquest revolucionari xassís en forma de"X" reunia una sèrie d’importantsavantatges enfront del clàssic xassísd’escala, com és l'extremada resistència ala torsió, el reduït pes i el seu baix cost.

Mercedes-Benz el va mantenir des de l’any1936 fins 1955, quan les sèries "Pontó" esvan presentar com els primers"Autoportants" de la marca. Aquest tipus dexassís va ser una referència per a moltsfabricants com Chevrolet , que el va utilitzaren molts dels seus mítics Impala, com el 61de la fotografia superior.

“El Mercedes 170V, dotat de xassís X”

5

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 8

Page 9: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Anys després, al 1952 , van sortir al mercat dos cotxes revolucionaris, amb un nou tipusde xassís, el Lotus Mk6 (imatge de baix a la dreta) i el Mercedes 300 SL (fotografia desota a l’esquerra). Aquest nou tipus anomenat cintra* va ser molt popular, ja quepermetia al vehicle tenir portes, cosa que abans era impossible degut a la forma que elxassís donava al vehicle.

L’any 1952 es va fabricar també el Lotus 25, conegut com el primer vehicle amb unaestructura anomenada monocasc * o autoportant , on la carrosseria del cotxe i el xassíseren una sola peça, i assolia totes les funcions d’aquest, és a dir, subjectar tots elselements mecànics del vehicle i donar-li forma i rigidesa.

En els cotxes de carrer actuals, els tipus d’estructura més utilitzats són la carrosseria dexassís independent i l’autoportant, ja que confereixen una gran resistència a tot tipusd’esforç, a més de ser lleugeres, flexibles i alhora assequibles de construir.

A la competició, on l’afany perobtenir el màxim rendimentsupera, en molts dels casos, laseguretat de l’habitacle,s’utilitzen altres tipus de xassíscom el multi-tubular i elmonocasc.

6

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 9

Page 10: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

2. APLICACIÓ EN ELS ESPORTS DE MOTOR

2.1 AUTOMOBILISME EN ASFALT ( ON ROAD)

2.1.1 FÓRMULA 1

La Fórmula 1, sovint abreujada com F1 i també anomenada la «categoria reina del’automobilisme» o «la màxima categoria de l’automobilisme», és la competènciaautomobilística més popular a nivell internacional. Els automòbils utilitzats sónmonoplaces amb l’última tecnologia disponible, que són estudiades el màxim possibleper enginyers que cerquen noves millores cada any. Algunes d’aquestes milloresdesenvolupades a la Fórmula 1 s’han acabat utilitzant en automòbils comercials, com elfre de disc o el turbocompressor*.

El xassís utilitzat en aquests monoplaces és el monocasc, que amb la seva granlleugeresa i flexibilitat és el tipus que més s’adapta a les necessitats d’un vehicle decompetició.

Durant els anys, aquests monoplaces han variat els seus materials de construcció, ja ques’ha passat de l’alumini i el ferro a utilitzar fibres de vidre i de carboni, aquesta últimaés la més utilitzada en l’actualitat en el mundial de Fórmula 1.

Al principi s’utilitzaven estructures monocasc fetes d’alumini, com és el cas del Lotus79 John Player Special Mark IV, amb el que Mario Andretti va aconseguir guanyar elmundial de F1 de 1978, i Lotus el mundial de constructors.

7

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 10

Page 11: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

En l’actualitat, en canvi, s’utilitza la fibra de carboni * com a component principal delmonocasc. Consta d’un laminat exterior d’alta densitat i una estructura interior debresca d’abella, molt resistent però lleugera. La construcció del monocasc és un delstreballs més durs per als enginyers i tècnics, ja que el monocasc s’elabora a partir decentenars de peces de fibra de carboni que han de ser unides amb uns adhesius especialsmolt forts, com poden ser resines epòxid* o de polièster.

2.1.2 ALTRES ESDEVENIMENTS ON ROAD

Fora de la categoria reina, la Fórmula 1, hi ha moltes altres competicions en el món del’automoció que suposen tot un repte per a pilots i enginyers a l’hora de crear màquinesrealment competitives i alhora que puguin ser conduïdes.

Per exemple, existeix el campionat Alemany de Turismes, o DTM (DeutscheTourenwagen Meisterschaft fins el 1996, que va desaparèixer, per renéixer al 2000 coma Deutsche Tourenwagen Masters, abreujat DTM), una de les categories de turismesmés importants del món i una de les sèries d’automobilisme internacional més populars,al costat de la Fórmula 1 i la NASCAR Cup series.

8

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 11

Page 12: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Els vehicles utilitzats a la DTM són automòbils de turisme, l’aparença dels quals simulala d’automòbils de carrer, com ara el Mercedes-Benz Classe C, l’Audi A4 i l’OpelVectra, encara que la seva mecànica és totalment diferent, ja que poden arribar aaconseguir velocitats de gairebé300 km/h. La carrosseria esmodifica per millorarl’aerodinàmica, amb l’ajut detúnels de vent. A més a més elxassís autoportant de sèrie esreforça, i se’n rebaixa lasuspensió per a que tot el conjuntquedi aproximadament a 5centímetres del terra. També, totl’interior del habitacle es buida is’alleugera al màxim,s’enrigideix i s’instal·la nomésun seient per al conductor, ja que en aquest tipus de curses no s’utilitza copilot.

El túnel de vent proporciona dadesaerodinàmiques sense la necessitatde fer proves constantment. És unaeina de recerca desenvolupada perajudar en l’estudi dels efectes delmoviment de l’aire al voltantd’objectes sòlids (aerodinàmica).

Amb aquesta eina es simulen lescondicions que experimentarà elvehicle en una situació real.En un túnel de vent, l’objecte o

model, es manté estàtic mentre es propulsa un flux d’aire o gas al voltant d'ell. Tambés’utilitza per estudiar els fenòmens que es manifesten quan l’aire envolta objectes comavions, naus espacials, míssils, automòbils, edificis o ponts. Una altra de les icones més rellevants en el món de l’automobilisme és la competició deresistència que se celebra des del 1923 a França. S’anomena “Les 24 hores de Le Mans”(24 Heures du Mans) i es troba fora de qualsevol campionat mundial d’aquesta

categoria. Es disputauna vegada a l’any almes de juny en elcircuit de la Sarthe, aprop del poble de LeMans.

“Fotografia de les 24hores de Le Mans de2011, dues màquinesperfectes lluitant perla victòria”

9

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 12

Page 13: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

La competició es realitza en un circuit semi-permanent que, en la seva actualconfiguració, és de 13,650 m de llarg, i utilitza, en la seva majoria seccions de carreteraque romanen obertes al públic la resta de l’any, on al voltant de 50 vehiclescompeteixen simultàniament en diferentsclasses i categories, des de prototips dedicatsfins a cotxes de sèrie. El vencedor global ésaquell vehicle que cobreixi la major distànciaen les 24 hores contínues que dural’esdeveniment.

“A la dreta, el Ferrari 330P4 de xassísmultitubular amb reforç d’alumini, que vaguanyar les 24 hores de Le Mans al 1967,amb un triplet al podi.”

2.2 AUTOMOBILISME FORA D’ASFALT

Fora de les competicions de velocitat s’hi troben les competicions off-road, que secelebren fora de pistes asfaltades, com el ral·li o l’autocròs , o fins i tot, sense unrecorregut establert com el ral·li raid.En un ral·li, s’utilitzen automòbils de fabricació en sèrie modificats, més o menys,

depenent de la categoria en quèes vulgui participar. El ventall demodificacions és amplíssim, jaque van des del grup N , onnomés es pot variar la suspensió,l’escapament, la caixa de canvis ifer una reducció de pes al’habitacle, fins a la categoriaWorld Rally Car (foto al’esquerra), la menys restrictiva,en què l’únic que sol quedar delvehicle inicial és el xassís, ja quela resta són peces millorades.

L’autocròs de Divisió 4, o kartcrós és la disciplina amb la que molts campions s’haniniciat als ral·lis des de ben joves. Les curses es disputen en circuits tancats de sorraamb alguns desnivells que proporcionen un espectacle per al públic. Els vehiclesutilitzats són monoplaces de xassístubular de mida petita amb gàbiaprotectora antibolcada moguts per unmotor de motocicleta de grancilindrada a la part posterior. Sónvehicles de tracció posterior ques’han creat a fi d’aconseguir unaextraordinària relació potència/pes queels proporciona una granacceleració en terreny sec i unaespectacular velocitat en el pas per corba.

10

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 13

Page 14: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

El Dakar, és el ral·li més important que existeix, és una competició anual de raiddisputada durant les primeres setmanes de gener. Es considera el ral·li més dur del món.Hi participen automòbils, camions, motocicletes i quads sobre un terreny que variaconsiderablement, travessant zones de sorra, roques, fang i vegetació sense una rutaestablerta, amb l’ajut d’un navegador GPS. Algunes grans marques competeixen enaquesta categoria amb fins publicitaris (equips oficials) i per provar noves tecnologiesque després s’aplicaran als cotxes de fabricació en sèrie. Dins la categoria d’automòbils, existeixen dues sub-categories: la T1, on corren cotxestotalment creats per a la competició, i la T2, on tenen lloc els cotxes de sèrie modificats.

“El McRae 4x2, un buggy de tipus multi-tubular fabricat per a la categoria T1”2.3 MOTOCICLISME

Tot i que existeixen múltiples categories de motociclisme, com el Motocròs, elSupermotard, el Raid o el Trial, el motociclisme de velocitat és el que més s’hadesenvolupat durant la història i, avui dia, és el que inverteix més en avenços permillorar temporada rere temporada. Juntament amb la F1, és un dels esportseconòmicament més rendibles.

El Campionat Mundial de Motociclisme és el principal certamen d’aquesta modalitat.Actualment consta de tres categories: 125cc (motos de 2 temps, de fins a 125cc imonocilindrics), Moto2 (motos de 4 temps, de fins a 600cc i fins a 4 cilindres) iMotoGP (motos de 4 temps de fins a 800cc de cilindrada amb nombre lliure decilindres).

Aquestes motocicletes utilitzen estructures multi-tubulars d’acer o alumini i mixtes(amb fibra de carboni), que tenen més importància que en els automòbils, ja que les

motos en agafar un revolt depenen molt del xassís, jaque en funció de la seva flexibilitat i duresa esbellugarà més o menys, o es comportarà d’unaforma o d’una altra, fent canviar així, l’estil deconducció. Una moto molt rígida pot tenir un

comportament molt nerviós en pista però molt precísi estable, o pot ser més flexible i aparentar més suavitati docilitat, però inestable i difícil de maniobrar.”A l’esquerra, Nicky Hayden amb la DucatiDesmosedici GP9 de xassís de fibra.”

11

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 14

Page 15: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

3. EL BRESSOL DE LA COMPETICIÓ: ELKARTING

3.1 HISTÒRIA

El karting va néixer l’any 1951 en una base d’aviació dels Estats Units, durant un capde setmana de permís dels soldats allà destinats, per l’avorriment que els produïa el fetd’estar fora de servei. Alguns d’ells van prendre la decisió de fabricar alguna cosa queels pogués fer gaudir de les pistes d’aviació que tenien. Amb uns quants tubs decalefacció soldats, rodes de cuesd’avió velles, un motor detallagespa i el volant d’un anticavió en desús en van tenir prouper fabricar-se un go-kart*. Aixínaixia el karting, amb aparellsmolt rudimentaris que amb proufeines arribaven als 50 km/h.

Al 1956, Art Ingels, un californià apassionat delscotxes, va construir un kart amb un motor detallagespa de la West Bend Company, unacompanyia establerta a West Bend, Wisconsin.Amb aquesta creació, Ingels va ser considerat elpare del karting , ja que els posteriors models dexassís es basaven en el disseny que ell va crear enun principi.

“A la fotografia superior, Ingels posant a punt elseu vehicle per rodar a la pista. A l’esquerra,publicitat de venda del Caretta”

Molt aviat el karting va anar guanyantadeptes en altres parts dels Estats Units i vancomençar les primeres competicions, on elsgo-karts van anar superant poc a poc aquells50km/h i es van incorporar millorestècniques. La febre del karting va arrasarfins al punt que tres anys després del seubaptisme a Califòrnia ja es comptava ambmés de 300 marques diferents fabricants dekarts a Nord Amèrica, i en poc temps es vaconvertir en una nova disciplinaautomobilística.

12

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 15

Page 16: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Durant els anys 60 es van introduir a Europa a través de França i Anglaterra, i per allàon passava la “febre del karting” s’anaven creant noves federacions nacionals quefomentaven aquest nou esport. Més tard tot aquest procés federatiu es va globalitzaramb la creació a càrrec de la Federació Internacional d'Automobilisme de la ComissióInternacional de Karting (CIK) l’any 1962.

“Logotips de la FIA, ,CIK, FCA i la RFEA, respectivament”

Els 70 van ser primordials per al naixement del karting a Espanya, que va arribar de lamà de Jorge Fonts i d’altres joves apassionats, per a convertir-se en una autèntica escolaper a l’esport de l’automobilisme, les virtuts formatives de les quals encara s’elogienavui. Pel karting van passar pilots com Fernando Alonso, Michael Schumacher o JaumeAlguersuari, que començaren així a rebre les seves classes pràctiques en els campionatsinfantils, i progressaren fins a donar el salt a categories superiors de monoplaces com laFórmula Renault o les World Series.

Des d’aquell 1956 l’evolució del karting ha anat en constant augment, tot i que lareglamentació no ha canviat molt, els xassissos han anat guanyant en estabilitat icapacitat de frenada. Aquells primers tubs de calefacció soldats han donat pas a les méssofisticades estructures i als sistemes de frenada més moderns. Actualment un kart de lamàxima categoria pot aconseguir velocitats superiors als 250 km/h (SuperKart), peròamb una seguretat comparable a la d’un F1.

Al principi aquesta disciplina va fer les delícies de tots els amants del bricolatge que vanpoder esprémer el seu enginy i la seva creativitat, però aviat alguns constructors vancomençar a produir petites sèries de xassissos. Si al principi els motors de tallagespesMcCulloch, amb només 9 cv, feien gaudir als pilots, aviat van quedar desbancats per lesmarques Montesa, Parilla, Rotax i Comet.

« Exemplar de 1966, un Comet Kart 66-Komet K77 de la casa Comet »

13

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 16

Page 17: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Els sempre entusiastes italians, quan es tracta d’esports mecànics, van ser els primers aespecialitzar-se en la construcció del xassís. D’aquesta manera, la casa Tecno va crear,en els anys 60, el famós model Puma, que va ser el prototip de tots els altres modelscreats des de llavors. Amb més de 2.000 xassissos fabricats el 1965, els germansPederzanni, creadors de Tecno, dirigien també els seus passos cap a l’automobilisme enles Fórmules 2.000 i 3.000, abans que els problemes econòmics paralitzessin un projecteper a la Fórmula 1. Des d’aquesta època, els italians van ser els reis, la gran majoria dematerial provenia d’aquest país, tot i que els motors austríacs Rotax van obtenir gransèxits durant diversos anys.

Des d’ençà, els mètodes de disseny i producció de karts van anar evolucionant a mesuraque l’esport guanyava cada vegada més adeptes, i van sorgir models cada vegada mésversàtils a pista. A més a més, es van modificar parts com l’eix de transmissió o lesbieletes de la direcció, així com els compostos dels pneumàtics, millores que mésendavant van originar un mercat de peces de producció exclusiva per al karting, queproporcionava nous elements de reglatge amb els quals es podia adaptar el vehicle al’estil de conducció del pilot. Per exemple, un dels reglatges és l’eix de transmissió, quedepenent del compost metàl·lic del qual està fet o de la seva secció, és més o menysflexible que es tradueix en un comportament més sec i directe a les rodes a un altre querequereix molta anticipació i transferència de pesos.

“A la

imatge s’observa un kart amb un xassís Intrepid de model actual i motor Rotax, ons’evidencien els canvis quant a disseny aerodinàmic (millora de l’efecte sòl i de latracció) i del bloc motor (més petit), a part de la flexibilitat del mateix, s’incorporenradiadors amb líquid refrigerant per evitar el reescalfament del vehicle”

14

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 17

Page 18: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

3.2 MATERIALS

Com ja hem dit abans, un kart depèn dels materials del qual estigui format, especialmentsi se’n vol fer un ús competitiu més enllà dels fins lúdics, on un segon és molt de tempsperdut a causa d’un mal reglatge, per això, és una part crucial en el funcionament delmateix.

Els materials utilitzats són el ferro o l’acer al carboni, aquest últim el més utilitzatactualment.

Característiques mecàniques i tecnològiques de l’acer

L’acer és el material resultant de l’aliatge entre ferro i un percentatge de carboni, segonsel qual el podem classificar com a acer tou, dur, acer salvatge, etc.

“Representació del vinclament* d’una biga d’acer en patir una força F en aquest sentit”

Aquestes són les principals característiques mecàniques i tecnològiques de l’acer, a partir de les quals els fabricants d’aquests vehicles han fet la tria per als seus models segons la resistència i la flexibilitat a aconseguir:

-La seva densitat mitjana és de 7.850 kg/m³.

-En funció de la temperatura de l’acer es pot contraure, dilatar o fondre.

-El punt de fusió de l’acer depèn del tipus d’aliatge i els percentatges d’elementsamb el qual s’alia. El del seu component principal, el ferro, és d’aproximadament1510°C en estat pur (sense aliar), però l’acer presenta freqüentment temperatures defusió al voltant de 1375ºC, i en general la temperatura necessària per la fusióaugmenta a mesura que es fon (excepte els aliatges eutèctics* que fonen de cop).D’altra banda l’acer fon a 1650ºC.

-El seu punt d’ebullició és de voltant de 3000°C.

-És un material molt tenaç, especialment en algun dels aliatges utilitzats per fabricareines.

-Relativament dúctil* i mal·leable*.

15

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 18

Page 19: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

-Permet una bona mecanització a màquines i eines abans de rebre un tractamenttèrmic.

-Algunes composicions i formes de l’acer mantenen major memòria, i es deformenal sobrepassar el seu límit elàstic*.

-La duresa dels acers varia entre la del ferro i la que es pot aconseguir mitjançant elseu aliatge o altres procediments tèrmics o químics entre els quals potser el mésconegut sigui el tremp*, aplicable a acers amb alt contingut en carboni, que permetconservar un nucli tenaç en la peça cosa que evita fractures fràgils

“Representació d’un assaig Rockwell que determina la duresa a través d’una peça punxeguda ques’aixafa contra el material, on hi deixa una empremta amb la que desprès es mesura la duresa”

-Es pot soldar amb facilitat.

-La corrosió és la desavantatge dels acers ja que el ferro es rovella amb moltafacilitat incrementant el seu volum i provocant esquerdes superficials quepossibiliten el progrés de l’oxidació fins que consumeix la peça per complet. Perevitar això cal proveir-se d’acer inoxidable (aliat amb crom).

-Té una alta conductivitat elèctrica.

-S’utilitza per a la fabricació d’imants permanents artificials, ja que una peça d’acerimantada no perd la seva imantació si no se l’escalfa fins a certa temperatura

-Un augment de la temperatura en un element d’acer provoca un augment en lalongitud del mateix.

-El coeficient de dilatació, que per l’acer val aproximadament 1,2•10 -5.

16

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 19

Page 20: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Fases de l’aliatge de ferro - carboni

-Austenita (ferro-ɣ. dur)-Ferrita (ferro-α. tou)-Cementita (carbur de ferro. Fe 3 C)-Perlita (88% ferrita, 12% cementita)-Ledeburita (ferrita - cementita eutèctica, 4,3% carboni)-Bainita-Martensita

“Diverses barres corrugades de diferents categories d’acer, tous mitjans i durs”

3.3 PLÀNOLS I MODELS

Actualment, els karts que es fan servir depenen de la categoria a la qual competeixen, obé si són de lloguer canvien en funció del públic al qual estan destinats. Bàsicament espoden distingir dos tipus de kart: el kart de lloguer i el kart de competició

Karts de lloguer

Si arriba el cap de setmana i vols desfogar-te sense cap pretensió més que passar unabona estona, has de llogar un kart. Els kartings que disposen de karts per al lloguer fantandes de 10 o 15 minuts, amb vehicles limitats i assequibles per a tothom, tot i així,proporcionen bones sensacions al volant sense arribar a exigir tant d’esforç físico-mental com els de competició. Solen estar propulsats per motors de 4 temps, de 150cc a250cc, més durs i fàcils de mantenir que els 2 temps de competició, però també menyspotents, cosa que els fa molt més progressius al tacte del gas.

17

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 20

Page 21: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“Un GT2 Proline de la casa Sodi, propulsat per un motor de 4 temps.S’observa una estètica semblant alsde competició però molt mésreforçada i enfocada a la protecciódel conductor, a causa de lesmúltiples topades i de lainexperiència dels conductors dekarts de lloguer, mancats dellicència en molts dels casos”

Karts de competició

Són els utilitzats per la gent que s’hi dedica, o bé com a hobby, que busquen anar mésenllà i sentir el veritable plaer de la competició amb tot el que això comporta(concentració, rapidesa, reflexos, etc,). Aquests utilitzen motors de 2 temps enlloc delspesats i resistents 4 temps, i conseqüentment desenvolupen molta més potència, encaraque també més consum i manteniment. Són més lleugers, molt més directes a l’hora deser conduïts, i tenen un tacte agressiu en el gas i una acceleració i frenada increïbles,que juntament amb neumàtics de compost tou (que proporcionen una excel·lent tracció)fan que aquests vehicles siguin unes màquines realment àgils en pista.

“Model de competició Maranello, senseproteccions laterals ni frontals adiferència del de lloguer, amb radiador ifrens de disc davanters. A la imatgeinferior, plànol de kart estàndard decompetició amb les seves respectivesvistes”

18

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 21

Page 22: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

3.4 COMPETICIONS

Dintre de l’automobilisme, en concret el karting, té la seva pròpia divisió (irespectives subdivisions) a la RFEA, la CIK/FIA. Internacionalment, existeixendiverses categories:

*Atenent als canvis que es van efectuar en les categories al 2007- KF1 substitueix a l’anterior FA (Formula A)- KF2 substitueix a l’anterior ICA (Intercontinental A)- KF3 substitueix a l’anterior ICA-Júnior (ICA-J)- KF4 és l’anomenada categoria "Bàsica"

Totes aquestes categories utilitzen motors de 125cc de 2 temps automàtics d’encesaelectrònica, monocilíndrics, i refrigerats per aigua o aire. Cada categoria amb diversesespecificacions tècniques (silenciadors, carburadors, límit de revolucions, etc.).

- KZ1 substitueix a l’anterior Super-ICC- KZ2 substitueix a l’anterior ICC (Intercontinental C)

Aquestes dues últimes categories també utilitzen motors de 125 cc. de 2 temps,monocilíndrics, però amb caixa de canvis, i sempre refrigerats per aigua.

Quant a competicions nacionals, la RFEA va establir l’any 2008 els següentscampionats i trofeus d’Espanya de karting:

-Copa d'Espanya Aleví (entre 8 i 11 anys)-Copa d'Espanya Cadet (entre 11 i 13 anys)-Campionat d'Espanya KF3 (entre 13 i 15 anys)-Campionat d'Espanya KF2 (a partir de 15 anys)-Campionat d'Espanya KZ2 (a partir de 15 anys)

A Catalunya, els clubs de karting organitzen trofeus, com per exemple el CampionatFórmula Catalunya Karting que realitza cada any el Kart Club Vallès.

“Cursa al Kartòdrom Catalunya del campionat celebrat al Kart Club Vallès”

19

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 22

Page 23: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

4. PRÀCTICA

4.1 INTRODUCCIÓ AL DISSENY:

Els programes informàtics de disseny es poden classificar principalment en tres gransblocs: CAD (Computer Aided Design), que és el sistema que permet dibuixar, tant en3D com en 2D; CAE (Computer Aided Engineering) sistema que permet analitzar detotes les formes possibles la peça creada; i CAM (Computer Aided Manufacturing)sistema que et diu com i amb quines màquines es pot construir la peça creada de formafàcil i rapida. Hi ha tants programes com combinacions possibles d’aquests tres sistemesde disseny.

Abans de la creació d’un vehicle s’ha de tenir en compte tots els components queformaran part de l’estructura general. Però hi ha una secció més importat que la podríemanomenar interna o també xassís, del qual s’ha de fer un estudi detallat sobre comcol·locar tots els components per tal que els suporti.

Els primers passos a l’hora de confeccionar el xassís és el reconeixement de tots elsobjectes que el formaran i fer-ne un esbós. Més tard quan l’esborrany és definitiu espassa a mà en forma de plànol a escala i acotat. El següent pas és passar-ho a suportinformàtic i fer una vista de l’objecte en tres dimensions i després fer l’alçat, planta iperfil.

4.2 DISSENY VIRTUAL:

Després dels plànols fets a mà vam passar el nostre xassís al camp de la informàtica. Elprimer programa que vam utilitzar va ser el CATIA (Computer Aided ThreeDimensional Interactive Application), de la companyia Dassault Systems. Aquestprograma està considerat uns dels millors que hi ha al mercat, ja que et permet reproduiri crear objectes en 3D i poder moure’ls en un espai donat, fins i tot poder calcular lesforces que actuen sobre l’objecte i simular accidents per veure el seu comportament;però després de molt investigar i llegir manuals vam poder comprovar que aquestprograma era massa complex per crear un simple plànol en 2D.

20

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 23

Page 24: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

El següent programa en caure a les nostres mans va ser Google Sketchup, però eramassa simple i “brut”, raó per la que vam descobrir l'Inventor 2011, un programa queajuntava la creació en 3D amb la creació de plànols, i per si això era poc, ens era moltmés fàcil d’utilitzar i més intuïtiu.

“Google SketchUp”

“Autodesk Inventor 2011”

21

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 24

Page 25: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

4.3 ESBÓS 2D:

Els nostres primers esbossos eren bàsicament per donar una primera idea de les mesuresi de la forma del que seria el nostre futur xassís.

“Primera idea de xassís. La vam descartar per l’enorme quantitat de tub quenecessitàvem i el pes que això comportava.”

22

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 25

Page 26: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“Esbós de la segona idea de xassís. Com es pot observar vam optimitzar l’estructura iara es necessitava menys tubs, per tant pesava menys, i complia amb les nostresnecessitats, ja que l’estructura s’assemblava més a la d’un kart i a més a més lesmodificacions fetes permetien adaptar totes les peces al seu lloc.”

23

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 26

Page 27: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“Plànol final del xassís. Està acotat i es pot observar l’angle de soldadura (líniavermella).”

24

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 27

Page 28: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

4.4 2D CAD:

Després de dibuixar els plànols a mà i fer diversos canvis vam crear-ne un que eraadequat i el passàrem a ordinador:

25

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 28

Page 29: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

26

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 29

Page 30: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“Planta, alçat, perfil i vista isomètrica del xassís del nostre kart.”4.5 ESBÓS 3D:

Aplicant els coneixements donats al crèdit de dibuix tècnic vam ser capaços de crear unesbós en 3D en vista isomètrica a partir dels plànols en 2D creats anteriorment.

27

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 30

Page 31: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

4.6 3D CAD:

Un cop obert l’Autodesk Inventor 2011, vam seleccionar la funció de creació en 3D ivam dibuixar, en 2D, el xassís del kart en el eix XY.

Seguidament vam canviar la vista i, sobre l’eix XZ, vam dibuixar dos quadrats,l’exterior de 3cm i el de l’interior de 2,85cm, formant així una secció de 1,5mm. Un copcol·locat el quadrat en el centre de la línea de l’eix XY, dibuixat en el pas anterior,aplicàrem la funció “sweep” o “barrido” tal i com s’observa en la impressió de pantallade sota. Per aplicar aquesta funció havíem de seleccionar l’àrea que quedava entre elsdos quadrats i la línea que perfilava el xassís per així indicar per on s’ha d’aplicarl’anomenada funció.

28

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 31

Page 32: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“Detall del tub on s’observa la secció d’aquest després de haver aplicat la funció“barrido”.”

“Impressió de pantalla, on s’observa una part del xassís, tot just després d’haveraplicat la funció de “barrido”.”

29

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 32

Page 33: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Li vam aplicar color de ferro i continuàrem fent la resta del xassís en 3D. Aplicàrem elmateix procediment per crear la línia que suporta les tensions laterals: dibuixant-laprimer en 2D en el eix XY, creant els quadrats amb la secció corresponent en el centrede la línia en el eix XZ i aplicant la funció “barrido”.

“Resultat de la barra central després de la funció “barrido”.”

30

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 33

Page 34: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Un cop creada la barra central, passàrem a crear les barres que suportarien el motoraplicant el mateix procediment que en els altres cops.

“Resultat del suport del motor.”

31

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 34

Page 35: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Per acabar només ens faltava fer la barra que suporta les tensions laterals entre el suportdel motor i la barra oposada.

“Resultat final del nostre xassís en 3D.”

32

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 35

Page 36: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

4.7 ANALISI DE PROPIETATS:

El xassís en si pesa aproximadament uns 4,2kg, més el pes del motor amb la bancada(40kg), el conductor (70kg) i amb les altres peces com el volant, la cadira, el tubd’escapament, els pedals, les rodes, el dipòsit amb gasolina, cadenes, coixinets,cargols...se li ha d’afegir un 15kg més. En total el kart pesa: 130kg aproximadament.

Esforç unitari del xassís del kart en un frenada brusca:

En un frenada brusca es podria arribar a passar de 110km/h a 40km/h en 20 metres, alfinal d’una llarga recta degut a una corba amb un radi petit.

Per calcular la força G* que suportaria el pilot s’ha d’aplicar la següent fórmula:

Força G =81,9

óAcceleraci N

Velocitat inicial = 110km/h o 30,5 m/sVelocitat final = 40km/h o 11,1 m/sDistància inicial = 0 metresDistància final = 20 metres

Ff

PS’aplica la fórmula adequada del moviment rectilini uniformement accelerat.

V² = Vo² + 2 · a · (X – Xo)11,1² = 30,5² + 2 · a · (20-0)123,43 = 930,25 + 40a123,43 – 930,25 = 40a

a =40

82,806= -20,17m/s²

Força G =81,9

17,20 = 2,06 G

Ff=m·aFf=130·(-20,17)Ff=2622,1NLa força de fricció resultant és la sumade la força de fricció de les pastilles defre contra el disc de fre i de les rodescontra el terra.

En aquest cas el pilot suporta fins a 2,06 G de força: el seu pes es multiplica per 2,06.Per exemple, un pilot que pesa 70 kg i està sotmès a un desacceleració de 2,06G licorrespondrien 144,2kg, és a dir, que en aquell moment el pilot sent com si el seu cosvolgués sortir cap enfora de la corba com si l’estiguessin estirant amb un forçaequivalent a 144,2kg. En aquell moment, la part anterior del kart aguantaria 204,2kg ipatiria una petit compressió.______________________________________________________________________

Àrea del tub del xassís = 0,8775 cm²

²75,87²1

²100²·8775,0 mm

cm

mmcm

σ = ²75,87

1,2622

mm

N= 29,88 N/mm²

33

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 36

Page 37: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Tenint en compte que el límit elàstic del ferro és 130 N/mm², el nostre tub suportarial’esforç provocat per la frenada sense deformar-se ni trencar-se.

Allargament unitari del xassís del kart en una acceleració forta:

Les acceleracions fortes es donen en els avançaments, al principi d’una recta, la sortidad’una corba o al començament de la cursa a la graella de sortida, on es pot arribar apassar dels 0km/h als 100km/h en 5,2 segons.

Per calcular la força G que suportaria l’estructura s’ha d’aplicar la següent fórmula:

Força G =81,9

óAcceleraci

NVelocitat inicial = 0 km/hVelocitat final = 100 km/h o 27,7 m/s FTemps inicial = 0 segonsTemps final = 5,2 segons PS’aplica la fórmula adequada del moviment rectilini uniformement accelerat.

V=Vo + a (t-to)27,7 = 0 + a (5,2 – 0)27,7=5,2a

a =2,5

7,27 =5,3m/s²

La μ emprada és de 0,023(demostrat al’apartat 6.3 del treball).N=m·9,81 = 1275,3NF-Ff=m·aF= (130·5,3)+(1275,3·0,023)F=718,33N

Força G =81,9

3,5 = 0,53G

En aquesta acceleració el pilot suporta 0,53 G de força, és a dir, que pesa 0,53 vegadesmés del normal. Per exemple, un pilot que pesa 70kg i està sotmès a una acceleració de0,53 G li correspondrien 107,1 kg((0,53 · 70) + 70). En aquell moment el pilot sentiriauna compressió al pit com si l’estiguessin prement-lo amb 37,1kg. Llavors, la partanterior del kart aguantaria 167,1kg i patiria un petit allargament.______________________________________________________________________Llargada inicial del kart = 1560mm

Primer de tot calculem l’esforç unitari que pateix el tub:

2

2/18,8

75,87

33,718

A

FmmN

mm

N

Tenint en compte que el límit elàstic del ferro és 130 N/mm², el nostre tub suportarial’esforç provocat per l’acceleració sense deformar-se ni trencar-se.La llei de Hooke afirma l’existència de la relació constant entre l’esforç unitari ( ) il’allargament (ε):

K

34

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 37

Page 38: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

La relació entre aquestes magnituds s’anomena mòdul d’elasticitat o mòdul deYoung(E)

E

Sabem que el mòdul elàstic del ferro equival a 207·10³ N/mm². Per als allargamentdeguts a una força exterior s’ha d’aplicar la següent fórmula:

mmmmNmm

mmN

EA

LP06169,0

/10·207·75,87

1560·33,718

·

·232

On: δ= allargament total(mm) / P= força emprada(N) / L= longitud(mm) / A= àrea deltub(mm²) / E= mòdul d’elasticitat(N/mm²).

Tal i com es pot observar, l’allargament final serà de 0,06169mm, cosa que és gairebéinsignificant i el xassís podrà suportar perfectament.

Dilatació tèrmica:

Com que el kart està dotat d’un motor d’explosió, i la bancada d’aquest és de ferro, hihaurà una dilatació tèrmica.

Temperatura òptima del motor = 95ºC Coeficient de dilatació lineal del ferro (α) = 610·12 1º CLlargada inicial de la planxa de la bancada del motor = 400mmTemperatura ambient = 20ºC

S’aplica la fórmula de la dilatació tèrmica

Lo

L= α · ΔT

)2095·(10·12400

6 L

400·75·10·12 6L

ΔL = 0,36mm

La planxa de la bancada del motor s’allargarà 0,36mm, cosa que és insignificant i queno portarà problemes.

4.8 CARACTERÍSTIQUES DEL MOTOR:

Per tenir un resultat teòric de la velocitat i del moment final que pot arribar a assolir elmotor en el nostre kart, hem creat aquest apartat on es mostra tot el procedimentd’aquests càlculs.

35

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 38

Page 39: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

FITXA TÈCNICA DE LA MOTO:

MOTOR: CAGIVA ROADSTERCILINDRADA: 125ccTIPUS: 2 tempsANY: 1997DIÀMETRE PISTÓ: 56mmCARRERA: 50,6mmRELACIÓ DE COMPRESSIÓ: 11,7:1CONSUM: 25km/lMÀXIMA POTÈNCIA: 14,81cv a 7500rpm

Per calcular el màxim parell a 7500rpm, primer hem de passar el cavalls a watts.

Wcv

Wcv 10900

1

736·81,14

Després calculem la velocitat angular del motor.

sradsegonsvolta

radvoltes/39,785

60

min1·

1

min

7500

Mitjançant la fórmula de la potència calculem el moment.

·····

MrFvFt

dF

t

WP

On: P=Potència(W) / W=Treball(J) / t=temps(s) / F=Força(N) / d=distància(m) /v=velocitat(m/s) / =Velocitat angular(rad/s) / r=radi(m) / M=Parell(Nm)

Per tant tenim que:

P= M·

Substituïm a la fórmula:

10900W=M·785,39rad/sM=13,88Nm

Un cop calculat totes les característiques tècniques del motor procedim a calcular lavelocitat màxima del kart a partir de la relació de transmissió del propulsor contant quetenim un pinyó d’atac de 16 dents i una corona de 48 dents.

36

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 39

Page 40: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

TRANSMISSIÓ:

Relació primària del kart: z= 16/48 = 1:3

RELACIÓ DEL CANVI:

MARXA RELACIÓ ENTRE LES DENTS1 Z= 11/30 = 1:2,7272 Z= 14/26 = 1:1,8573 Z= 17/23 = 1:1,3524 Z= 21/23 = 1:1,0955 Z= 23/22 = 1:0,9566 Z= 22/19 = 1:0,863

En el cas de les motos, per esbrinar la relació total de transmissió, hem de calcular laconstant, que és el resultat de la multiplicació entre el denominador de la relacióprimària del kart i el denominador de la relació entre les dents de la primera marxa:

K = 3·2,727 = 8,181

Un cop tenim la constat de la relació, l’hem de multiplicar per cadascú delsdenominadors de la relació entre les dents de cada marxa.

MARXA RELACIÓ TOTAL DE TRANSMISSIÓ1 2,727·8,181=22,312 1,857·8,181=15,193 1,352·8,181=11,064 1,095·8,181=8,965 0,956·8,181=7,826 0,863·8,181=7,06

Ara que ja sabem la relació total de transmissió de cada marxa, només ens falta saber elperímetre de les rodes posteriors. Es tracten de les rodes YJL de la marca Bridgestone.Segons el fabricant, tenen un diàmetre de 273mm. Per calcular el perímetre s’had’utilitzar la següent fórmula:

P= ·d = · 0,273m= 0,857m

On: P=Perímetre(m) / d=diàmetre(m)

Un cop que tenim el perímetre ja tenim totes les incògnites per calcular les velocitatscorresponents a cada marxa. Per fer-ho hem d’utilitzar aquesta fórmula:

37

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 40

Page 41: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

60·1000·

·

RC

RPV

On: V=velocitat(km/h) / P=perímetre(m) / R=règim del motor(rpm) / RC=relació totalde transmissió.

Substituïm les dades de cada marxa a la fórmula i elaborem una taula:

MARXA VELOCITAT A 7500rpm1 60·

1000·31,22

7500·857,0V =17,286km/h

2 60·1000·19,15

7500·857,0V =25,388km/h

3 60·1000·06,11

7500·857,0V =34,868km/h

4 60·1000·96,8

7500·857,0V =43,041km/h

5 60·1000·82,7

7500·857,0V =49,316km/h

6 60·1000·06,7

7500·857,0V =54,625km/h

38

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 41

Page 42: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

4.9 EL PERQUÈ DEL NOSTRE XASSÍS:

L’estructura del nostre xassís és d’aquesta forma ja que, segons els materials quehavíem d’utilitzar i els components extres que havíem d’afegir, vam haver de fer unespetites modificacions a l’hora del crear els plànols.

La principal característica que es pot veure a simple vista és que la secció del tub ésquadrada i està soldada i no rodona i doblegada, ja que segons els càlculs de pes elquadrat pesava menys que el rodó i era tres vegades més barat d’aconseguir i no ens erapossible tenir a mà una tecnologia que permetés doblegar un tub correctament. Amb lasecció quadrada, tot i que disminuïa la resistència a la torsió, s’augmentava la robustesadel conjunt i era més fàcil de manipular i de soldar.

El principal problema va ser el motor de motocicleta que teníem, que era més gran ipesava més comparat amb el d’un kart. Per això la part anterior de l’estructura conté dossuports bastant més separats del normal i, com que havíem d’afegir el pedal del’embragatge, vam haver d’allargar un 20 centímetres la part frontal.

Bàsicament adaptàrem l’estructura segons els materials que teníem perquè quedessin elmàxim de repartides amb el mínim de tub possible.

CÀLCUL DEL PES DEL XASSÍS EN LES DIFERENTS VERSIONS

- Primera idea de xassís (pag. 22):

· Càlcul del pes del xassís amb el tub de secció rodona amb un gruix de 3 mil·límetres:

DENSITAT DEL FERRO: 7,8g/cm²

LLARGADA DE TUB: 828cm

Diàmetre: 3cmÀrea de la circumferència gran = π · 1,5² = 2,25π cm²Àrea de la circumferència petita = π · 1,2² = 1,44π cm²

Resta de les àrees = 2,25π – 1,44π = 0,81π cm²

Volum del tub = 0,81π · 828 = 2107cm³

Massa del tub = 7,8 · 2107 = 16434,6 g --> 16,4346 kg

39

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 42

Page 43: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

- Idea final de xassís (pag. 24):

· Càlcul del pes del xassís amb el tub de secció rodona amb un gruix de 3 mil·límetres:

DENSITAT DEL FERRO: 7,8g/cm²

LLARGADA DE TUB: 613cm

Diàmetre: 3cm

Àrea de la circumferència gran = π · 1,5² = 2,25π cm²Àrea de la circumferència petita = π · 1,2² = 1,44π cm²

Resta de les àrees = 2,25π – 1,44π = 0,81π cm²

Volum del tub = 0,81π · 613 = 1559,895cm³

Massa del tub = 7,8 · 1559,895 = 12167,181g --> 12,167 kg

· Càlcul del pes del xassís amb el tub de secció quadrada amb un gruix de 1,5mil·límetres:

DENSITAT DEL FERRO: 7,8g/cm²

LLARGADA DE TUB: 613cm

Diàmetre: 3cmÀrea del quadrat gran = 3² = 9cm²Àrea del quadrat petit = 2,85² = 8,1225cm²

Resta de les àrees = 9 – 8,1225 = 0,8775 cm²

Volum del tub = 0,8775 · 613 = 537,9075 cm³

Massa del tub = 7,8 · 537,9075 = 4195,69g --> 4,195 kg

Conclusió dels càlculs de pes: Com es pot observar tant el pes com la llargada del tubde la primera idea del xassís eren massa grans, així que el vam descartar. Un copdescartat teníem dubtes a l’hora de dibuixar la versió del xassís final amb la seccióquadrada o rodona, però amb aquests càlculs els vam aclarir. El tub de secció quadradapesava molt menys que el de rodona, ja que el ferrer que ens el subministrava, el mínimgruix que ens podia aconseguir en el tub rodó era de 3 mil·límetres de paret, per això, elpes, surt bastant més elevat en aquest.

40

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 43

Page 44: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

5.CONSTRUCCIÓ:

5.1 ESTRUCTURA PRINCIPAL:

Com en tot els vehicles, l’estructura principal és el xassís, que, com ja hem dit enapartats anteriors, és l’element que subjecta tots els altres i per tant, el més important.

Després de fer els corresponents plànols i modelar l’estructura en 3D, vam començar aconstruir-lo. Com a matèria primera ens vam decantar per ferro estàndard, catalogat F1al nostre proveïdor. Partint d’una peça inicial de 7 metres de llargària, i seguint elsrespectius plànols, vam començar a tallar les diverses peces que formen el xassís.

”A l’esquerra de la imatge es veu la barra de ferro utilitzada.”

41

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 44

Page 45: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Per fer-ho ens vam ajudar d’una serra automàtica UNIZ B1 80, lenta però eficaç, que esmostra a la següent imatge.

Mitjançant la serra i la polidora de banda vertical vam anar aconseguint els anglesdesitjats, i eliminant els extrems afilats de cada una de les peces tallades, que a poc apoc, van anar prenent forma, tal i com es mostra a les següents imatges.

“Enllestint les primeres peces”

42

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 45

Page 46: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Després d’hores de treball el xassís estava presentat, llest per puntejar amb soldadura iportar-lo al taller. Tot seguit es mostra l’evolució (ordenat d’esquerra a dreta i de dalt abaix):

43

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 46

Page 47: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Un cop presentada la forma del xassís, vam puntejar-lo amb la soldadora Minarc MIGde fil constant.

“Puntejant les unions de l’estructura principal”

“A la fotografia de l’esquerra es veul’estructura principal amb les puntejades. A lafotografia de la dreta es veu el xassís acabat,on s’observen afegides les barres transversalsa la part inferior i unes petites peces serviranper subjectar la planxa central.”

44

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 47

Page 48: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

5.2 ELEMENTS AUXILIARS:

Dintre d’aquest grup es troben els diferents conjunts secundaris que formen la resta delvehicle. Està constituït per: grup motor, transmissió i els elements de comandament.

5.2.1 GRUP MOTOR

El grup motor consta dels diferents elements que fan que el motor funcioni, és a dir, quesigui capaç d’arrencar, mantenir-se estable, i aturar-se mitjançant la instal·lació elèctricaadequada. El motor també ha d’estar subjecte al xassís per aguantar les vibracions i hade tenir un mecanisme capaç d’efectuar la tensada de la cadena.

“Diferents vistes del motor d’una Cagiva Roadster 125cc del 1997, utilitzat com apropulsor pel nostre kart”

Aprofitant el col·lector del tub d’escapament original, ja que utilitzar-lo sencer eraimpossible al ser de dues sortides, vam adaptar-hi un tub de 49cc d’una Derbi Atlantis.Això va suposar un problema ja que la compressió era major, el que comportava unamajor acceleració i un baix rendiment a altes rpm’s. Més endavant vam optimitzar elrendiment buidant en part el tub per aconseguir estabilitzar la relació velocitat-força delvehicle, que juntament amb un canvi del pinyó d’atac va millorar el funcionament de totel conjunt.

“A l’esquerra, tub original de dues sortides. A la dreta, tub d’única sortida de 49cc,adaptat al col·lector”

45

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 48

Page 49: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

També vam modificar l’admissió de l’aire del motor, on vam canviar l’original, un detipus airbox molt restrictiu, per un d’artesanal, que proporcionava un millor pas del’aire, que es tradueix en més rendiment, i alhora filtrava les impureses.

“A l’esquerra, airbox de sèrie. A la dreta, el filtre artesanal d’alt flux d’aire”

5.2.1.1 BANCADA DEL MOTOR:

Per tal de subjectar el motor al xassís, havíem de dissenyar una estructura que s’adaptésperfectament als suports del motor i que, alhora, el fixés a l’estructura principal. Per tald’aconseguir el resultat final, vam haver de millorar la primera versió de la bancada ialleugerir-la.

La primera versió d’aquesta bancada constava d’un passamà de 400x250x10mm per ferla base de l’estructura i de dos passamans de 500x30x6mm i 500x20x6mm, perconstruir unes peces en forma de “L” per tal de fixar els suports originals del motor ambla base.

“Tallant el passamà a mesura, i llimant-lo per a soldar-lo amb la forma ideal”

46

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 49

Page 50: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Després d’aconseguir les mesures desitjades vam presentar les peces i posteriorment lesvam soldar, tal i com es pot veure a les següents fotografies:

Un cop soldades, vam cargolar-les al suport del motor i un cop fet les vam soldar a labase de la bancada, com es pot observar a continuació:

“A l’esquerra, soldant les “L” a la base. A dalt, resultat final de la fixació”

Més endavant ens vam adonar que la bancada pesava massa i era molt complicat fixar labase al xassís. Per aquests motius vam decidir dissenyar-ne una altra aprofitant elsmaterials que ja teníem. A la versió final vam tallar la part central de la base, ja que eraun pes innecessari, i vam aprofitar els extrems. Amb el ferro sobrant vam construir unsistema de guies entre el xassís i la bancada i vam dissenyar un mecanisme que funcionacom a tensor de cadena. Si es necessita tensar la cadena, només cal afluixar els cargolsque subjecten el motor al xassís i desplaçar-lo per les guies fins assolir la tensiódesitjada (aproximadament 4mm de joc), ja que una cadena molt tensa malmet tota latransmissió, i una molt flonja doblega les dents del pinyó i la corona, i fa que el vehiclesigui molt més brusc.

47

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 50

Page 51: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“A l’esquerra ,l’Enric tallant amb la radial l’antiga base per crear el nou suport per almotor. A la dreta es poden observar les dues bases de la bancada que premen el xassís,cosa que provoca la immobilització del bloc del motor. A més a més, també s’hi veu elpassamà (encerclat en vermell) que s’utilitza com a tensor de la cadena a partir d’uncargol (que no figura a la imatge) que uneix la bancada amb el xassís.”

Per finalitzar, amb el nou disseny es podia aprofitar la barra roscada de mètric 14mmque uneix el suport original del motor amb la bancada, per adjuntar-hi un recolzamentper al tub d’escapament, un tensor de cadena fet de nylon situat a la part baixa d’unapeça en forma de “L” de la bancada del motor i un protecció de coure per no desgastarla rosca del cargol per allà on passa la cadena; tal i com es veu a continuació:

“Suport per al tub d’escapament.”

“Protecció de coure per la barraroscada de la bancada (encerclat envermell) i tensor de nylon per la cadena(encerclat en blau).”

48

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 51

Page 52: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

5.2.1.2 INSTAL·LACIÓ ELÈCTRICA I DEL BOMBEIG DEL CARBURANT

Per aconseguir el funcionament del motor, calia seguir l’esquema original del motor(manual de Cagiva) i observar l’essencial perquè funcionés, negligint les llums, elsintermitents i diverses instal·lacions auxiliars que no feien falta en el nostre vehicle,recordem que un kart no té llums de cap tipus. Una vegada tot muntat, el corrent fluïapel circuit tret de la capsa de l’encesa (CDI*) que tenia un dels transistors cremats peruna sobretensió deguda a una soldadura de la bancada del motor que es va utilitzaraquest com a massa. Per aquest motiu no donava pas de corrent a la bobina ni, per tant,a la bugia, el que feia que fos impossible l’arrencada. Un cop detectat el problema, unabotiga alemanya d’Ebay ens va vendre una unitat exactament igual, que, un copreemplaçada, va fer que arranqués a la primera.

Les següents imatges mostren tant el diagrama elèctric, com el detall dels diferentselements que formen la instal·lació i el quadre d’indicadors i la instal·lació de la unitatde bombeig amb els elements corresponents.

*Sistema d’encesa electrònic:7-Caixa de fusibles9-Regulador10-Motor de arranca11-Telerruptor de arranca12-Bateria17-Centraleta de control dearranca18-Alternador19-Centraleta electrònica20-Bobina27-Bujia

49

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 52

Page 53: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Aprofitant el cable captador de punt mort i el “display” del quadre digital de la moto,vam fer una pantalla que indiqués la posició neutre del canvi de marxes, i el contacte.Tota la instal·lació elèctrica comunica amb la caixa d’empalmaments, situada sota elvolant, que concentra tots els cables i relés que formen la part elèctrica del nostrevehicle.

“A l’esquerra, detall del regulador i el relè elèctric de la instal·lació per a l’arrencada.A la dreta, s’observa el display situat a sota del volant, així com la caixa deconnexions, entre el display i el dipòsit.”

“D’esquerra a dreta, detall de la bateria i els seus borns de connexió, subjectada alxassís per una reixa; i detall del quadre d’arrencada, on s’observa la clau, que obre otanca el circuit, la palanca que talla la corrent de la bugia (aturada del motor), i elbotó que activa el relè i arrenca el motor.”

Una vegada enllestida la instal·lació, vam observar que la gasolina només podia entraral carburador per acció de la gravetat, el que ens obligava a situar el dipòsit més amuntd’aquest. Aquest sistema, tret que efectiu, era incòmode i alhora perillós, ja que oposavauna forta resistència aerodinàmica i exigia uns suports molt resistents. Més tard, vamproposar-nos foradar el càrter, ja que molts motors d’aquest tipus succionen el carburantaprofitant el buit generat per la pujada del pistó des del punt mort inferior fins al puntmort superior. Com a opció final, i més correcta, ens vam decantar per la utilitzaciód’una bomba de gasolina de la marca Airtek, emprada en els Patrol de Nissan, que eracapaç d’enviar el carburant des del dipòsit fins al carburador, i retornar el sobrant aaquest, a més de poder reomplir-lo d’una manera molt més còmoda i ràpida.

Perquè la gasolina arribés al carburador de manera constant vam haver de dissenyar elsegüent circuit. Primerament el carburant surt del dipòsit, passa pel filtre i després per la

50

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 53

Page 54: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

bomba de gasolina. Un cop allà s’envia a un distribuïdor de fluid, que té forma de “T”,on es bifurca retornant una part del carburant al dipòsit i l’altre anant a parar a la cubetadel carburador on, passa per una vàlvula antiretorn per evitar la baixada del fluid peracció de la gravetat cap al punt més baix de la instal·lació un cop es talla el correntelèctric. A les següent fotos es mostra la instal·lació:

“A l’esquerra, detall del tap del dipòsit on es veu el tub de retorn de carburat (dreta),el tub que evita el buit (mig) i el de sortida de fluid (esquerra). A la dreta, s’observa lapeça distribuïdora en forma de “T” que divideix la gasolina entre el carburador i eldipòsit.”

“A la fotografia s’observa el filtre delcarburant (a l’esquerra) i la bomba degasolina (al mig), que està cargolada alpassamà de reforç del seient, aprofitantla mateixa estructura.”

51

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 54

Page 55: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

5.2.2 TRANSMISSIÓ

Entenem com a transmissió del nostre vehicle tot allò relacionat en transmetre la forçamotor i la frenada a les rodes, subdividint aquest grup en: l’eix posterior, on s’hi trobaelements com el disc i la pastilla de fre, la corona, el pinyó, la cadena i les rodes; i en elsistema del canvi de marxes, comprés de la palanca de canvi i dels engranatges internsdel motor.

5.2.2.1 EIX POSTERIOR

Mitjançant l’eix posterior obtenim la sortida de potència del motor amb la qual el nostrevehicle és capaç de moure’s. El motor tèrmic origina un moviment cinètic lineal que,mitjançant el cigonyal, es transforma en rotatori. Amb aquesta sortida, i mitjançant unacadena (a més d’elements auxiliars com la caixa de marxes i l’embragatge, que fa que latransmissió sigui progressiva), aconseguim que el moviment es transmeti a les rodes i,per tant, que el vehicle es mogui.

El primer que vam fer va ser dibuixar, amb el programa “Autodesk Inventor” , elsplànols corresponents per poder enviar-los al ferrer i que ell ens pogués plasmar lesnostres idees correctament. Així que, seguint els mateixos passos que vam seguir percrear els plànols del xassís, començarem dibuixant les peces en 3D per després passar-les a 2D. Un cop enllestit els plànols de l’eix posterior els vam donar al ferrer, que vahaver d’encarregar una barra de 1100mm de llargada amb un diàmetre exterior de34mm i un gruix de 3mm. Però el diàmetre dels coixinets que teníem era de 30mm, aixíque varem haver de rebaixar el diàmetre de la barra fins aconseguir el gruix adequat finsa 125mm des de cada extrem, per tal que els extrem rebaixats topessin amb els coixinetsi quedés la barra sense cap possibilitat de escapar-se.

“Plànol de l’eix posterior creat amb l’Autodesk Inventor”

52

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 55

Page 56: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Al cargolar el coixinet (que tenia forma d’omega), havíem d’anar en compte de noaixafar el tub del xassís, ja que s’havia de collar a una gran pressió per evitar qualsevoltipus de moviment. Per evitar que s’aixafés vam tallar un tub de coure, del diàmetreadient, amb la mesura del diàmetre interior del tub del xassís, d’aquesta formapreveníem la deformació d’aquest en cargolar-ho.

“A l’esquerra, imatge on s’observa el tub de coure emprat per evitar el vinclament deltub. A la dreta, fotografia on es veu el coixinet en forma d’omega i l’eix posteriorrebaixat a 125mm dels extrems.”

Un cop obtingudes una corona i una cadena adequades els següent pas era fer elsplànols d’una subjecció adient entre la roda i l’eix i entre el disc de fre i la corona il’eix, que anirien solidàries a aquest a partir d’un espàrrec amb cabota Allen. Amb elmateix programa i seguint els mateixos passos que anteriorment vam crear el plànol dela boixa, tal i com es veu a continuació:

53

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 56

Page 57: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“A dalt, boixa per subjectar les rodesposteriors, on s’observa l’espàrrec ambcabota Allen per unir-ho solidàriament ambl’eix. A la dreta s’observen la boixa per i lacorona (a dalt) i la boixa i el disc de fre (abaix) amb els seus cargol amb cabota Allenper unir-los solidàriament a l’eix.”

La boixa que subjectava la roda tenia tres espàrrecs separats per 120º que, aprofitant elsforats de la llanta posterior, permeten una perfecta divisió de les forces amb el menysmaterial possible.

“A les imatges de dalt, s’observa com s’està cargolant les rodes a la boixa.”

54

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 57

Page 58: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“A la fotografia superior, es veuen els tres espàrrecs de la boixa separats per 120º.”

Un cop tot cargolat, tant els coixinets al xassís, com el disc de fre, la corona i les rodesposteriors a l’eix, ja podíem donar aquest com a acabat i llest per suportar les forces queorigina el moviment del vehicle.

“A la imatge s’observa l’eix posterior enllestit ,amb la corona, el disc de fre i les boixesde les rodes unides solidàriament a aquesta barra.”

5.2.2.2 CAIXA DE CANVIS

Per poder augmentar la velocitat sense incrementar les revolucions del motorexageradament, s’utilitza una caixa de canvis, ja que, mitjançant una sèried’engranatges, permet augmentar la relació de transmissió i per tant la força i velocitat ales rodes, dividint així la relació en diferents marxes, des de la primera, amb molta forçai poca velocitat fins a la 5 o 6, tot al contrari, amb molta velocitat i poc parell motor.

El nostre canvi de marxes (calculades les relacions a l’apartat 4.8), consta de 6 marxes.Com que el motor és de moto la palanca que acciona les marxes està pensada per poderutilitzar-la amb el peu. Per aquest motiu vam haver de tallar-la i dissenyar una forma depoder canviar les marxes amb les mans. Vam idear un sistema que constava en unir lapalanca original del motor a una barra cargolada al xassís, el cargol de la qual feia d’eixper a la barra.

55

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 58

Page 59: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“En aquestes imatges es pot observar la barra emprada com a mecanisme per canviarde marxa i la barra que uneix les dos barres (encerclada en vermell).”

Per poder permetre un moviment entre aquestes dues barres vam haver de fer unesròtules artesanals a partir d’una femella soldada a la cabota d’un cargol. D’aquestaforma, pujar de marxa es tradueix en el moviment d’estirar de la barra, i reduir enempènyer-la.

“A la imatge es pot observar lapalanca original del motor i la ròtulaemprada per unir la palanca i labarra.”

5.2.3 ELEMENTS DE COMANDAMENT

A part de donar-li potència al vehicle, s’ha de poder controlar al gust del pilot. Perpoder-se dirigir el vehicle consta del volant, que permet girar les rodes de banda a bandai modificar la trajectòria del mateix; i d’una pedalera, que permet tenir un control precísdel gas, el sistema de frenada i l’embragatge, amb pedals independents per a cadafunció.

5.2.3.1 SISTEMA DE DIRECCIÓ

El volant, amb el que podem girar manualment les rodes, és un dels finals de l’eix de ladirecció, és a dir, que a la part superior de l’eix hi està situat el volant, i a la inferior, lapinya de la direcció. El tipus de volant utilitzat és un model emprat en els cotxes de

56

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 59

Page 60: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

ral·li antics, com el Seat 127, que va subjectat a l’eix de la direcció. Primeramenthavíem de poder unir el volant a l’eix, així que, aprofitant els forats del volant, vamutilitzar un passamà que els unís, tal i com es veu a la següent imatge:

A la part inferior de l’eix, la pinya de la direcció fa la resta. Fa que les rodes girinprogressivament als nostres moviments del volant però no de manera idèntica, sinó queadapta els graus de gir al radi de la corba, així si agafem un revolt a la dreta, la roda méspròxima al centre de curvatura, en aquest cas la dreta, té més graus de curvatura,proporcionant així una millor transició del vehicle de la trajectòria lineal a la circular.Aquest funcionament és possible gràcies a la forma especial, semblant a un cor, queiguala aquest efecte a les dues rodes. El “cor” es pot observar a las següent fotografia:

Un cop muntat aquesta peça al final de l’eix de la direcció, s’havia de poder aguantaraquesta barra sobre una base per poder mantenir-la en una posició fixa, així que vamsoldar un peça en forma de L allargada per poder cargolar l’eix a aquesta.

“A la fotografia es pot observar com l’Enric està soldant la base per a l’eix.”

57

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 60

Page 61: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Per poder fer rodar perfectament l’eix sobre ell mateix vam haver de col·locar uncoixinet i una base de plàstic per aquest. Aprofitant alguns ferros que ens havíem sobratde l’estructura de la cadira, vam crear un suport per a la base del coixinet.

“Soldant l’estructura per aguantar la base del coixinet i resultat de la soldadura.”

“A la fotografia s’observa el coixinet i la seva base, emprats per poder girar l’eix de ladirecció sobre si mateix.”

De moment l’eix de la direcció ja estava acabat, així que ara ens tocava pensar unsistema que permetés girar les rodes sobre el seu propi eix. Així que vàrem demanar alferrer un còpia de la bieleta d’un kart que ens havien deixat. Per poder mantenir lesrodes al seu lloc vam haver de posar unes peces en forma de “C” que subjectarien lesbieletes de les rodes davanteres. Però s’havien de complir una sèrie d’angles per tal quela roda tingués un bon funcionament. Aquests angles són els anomenats de Camber o decaiguda, que es donat a la peca en forma de “C” i que serveix per distribuir el pes delvehicle sobre la superfície de les llantes per evitar el desgast desigual en aquestes; i deCaster o avanç, que es dóna a les bieletes i que facilita el retorn de les rodes desprésd’una corba.

Per poder donar l’angle de Camber adient a les “C”, les vam aixecar 5cm per l’interiorutilitzant un passamà, mentre que l’angle de Caster de les bieletes el vam encarregar alferrer amb una desviació de 12º.

58

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 61

Page 62: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

“Angle de Camber.” “Angle de Caster.”

“Bieletes soldades amb el corresponent angle de Caster i enllestides per poder sermuntades.”

*Mecanisme en forma de “C” soldat al xassís amb l’angle de Camber corresponent, ibieleta cargolada a aquest.

59

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 62

Page 63: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Un cop enllestit aquest mecanisme només faltava transformar el moviment circular del’eix de la direcció en un moviment rectilini per poder moure les rodes. Això ho vamaconseguir mitjançant la unió, a partir d’una barra roscada, d’unes ròtules cargolades ala pinya de la direcció i l’altre a les bieletes de la roda.

“A la imatge s’observa tot l’eix posterior enllestit i el sistema de direcció acabat.”

Però, un cop finalitzat el kart, ens vam donar compte que, a vegades, el coixinet sortiade la base ja que, el suport per aquest havia de resistir tot el pes. Així que, aplicant elteorema de la triangulació, vàrem collar una barra que anava des d’una base cargoladaentre les dues barres que feien de suport de la base del coixinet fins a l’eix de lapedalera. D’aquesta forma, quedava un triangle perfecte que evitava el desplaçament delcoixinet i permetia repartir les forces. A més a més, vam utilitzar aquesta barra percol·locar-hi el numero del kart, el 118, que és la unió del dies de naixement delscreadors del vehicle: l’1 de febrer i el 18 de març.

*A l’esquerra s’hi pot veure la barra utilitzada per fer la triangulació cargolada entreuna base metàl·lica i l’eix dels pedals. A la dreta s’hi pot veure el número del kart.

60

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 63

Page 64: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

5.2.3.2 SISTEMA DE FRENADA

Per al bon control del vehicle, s’ha de poder minorar la velocitat o fins i tot aturar el kartsegons escaiguin les condicions del moment. Per estalviar temps i diners vam aprofitarla pinça de fre de la moto Cagiva de la qual vam utilitzar el motor.

La pinça de fre, de marca Grimeca, tenia dos forats que eren utilitzats per cargolar-la al’extrem inferior de la suspensió davantera de la moto. Per tant, vam haver de crear unsuport que permetés aprofitar aquests forats. Com que el punt on la força tangencial deldisc de fre més proper al xassís era a la barra obliqua d’aquest, vam dissenyar un suportper la pinça que descansés sobre aquest punt. D’aquesta manera, al moment de frenar,evitàvem que la força hagues de passar per angles perillosos i vam fer que fos suportadaen línia recta fins al xassís, evitant així el trencament d’aquest.

“A la imatge s’observa la pinça de fre. La línea vermella representa la línia de la forçatangencial més propera la xassís i veiem que va en línea recta per tot el suport, evitant

així el trencament d’aquest.”

Tal i com hem dit, havíem de dissenyar un suport aprofitant els dos forats de la pinça.Així que vàrem soldar dos passamans al xassís amb l’angle adient per poder suportar laforça creada a l’hora de frenar.

“A la fotografia s’observen elspassamans soldats i com s’estàcargolant la pinça a aquestsuport.”

61

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 64

Page 65: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Quan la pinça va estar unida al seu respectiu suport, només quedava soldar aquest alxassís, tenint en compte l’angle adequat per suportar la força tangencial. Un cop unit al’estructura principal, vam soldar un reforç per al suport.

“A l’esquerra, buscant l’angle adient per suportar la força tangencial. A la dreta,presentant el reforç per el suport (encerclat en vermell)”

Un cop muntades la pinça al seu suport, només faltava pensar la forma d’accionar-la.Així que vam optar per la manera més senzilla, barata i eficaç: aprofitar la manetaoriginal de la moto i, per tant, el circuit d’oli d’aquest. L’únic que vam haver de fer vaser cargolar la maneta a la barra obliqua del xassís aprofitant els forats de sèrie i foradarla maneta per passar-hi el cable que, més endavant, l’uniríem al pedal de fre. D’aquestamanera, al prémer el pedal, el cable es tensa i acciona la maneta, que, mitjançant elcircuit original d’oli, fa prémer la pinça de fre contra el disc i frena l’eix posterior.

“A la imatge s’observa la maneta cargolada a la barra obliqua a partir del forats desèrie. A més a més, es veu el forat fet a l’extrem d’aquesta on anirà el cable de fre.”

5.2.3.3 PEDALERA

A part del volant, l’altre element de comandament essencial en un vehicle és la pedaleraja que, a través d’aquesta, es regula la comporta del carburador, o accelerador, laintensitat de la frenada i l’accionament de l’embragatge. Els vehicles automòbilsconvencionals, ja siguin motocicletes o cotxes, tenen caixa de canvis i requereixend’embragatge, ja sigui per acció d’una maneta (motocicletes) o de pedal (camions,

62

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 65

Page 66: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

cotxes i derivats), a excepció dels automàtics, que o bé tenen un embragatge centrífug(motos scooters) o un canvi de marxes automatitzat. El nostre kart té motor d’unamotocicleta de marxes convencional, per tant, l’accionament de l’embragatge és manuali, en el nostre cas, es fa per acció d’un tercer pedal, a més del de l’accelerador i el delfre.

Per a la seva construcció vam utilitzar ferro laminat normalitzat i una barra de seccióquadrada a la qual subjectàvem els pedals mitjançant frontisses. Cada pedal topa ambuna peça de ferro per a cadascun, per tal de no forçar els mecanismes de l’accelerador,l’embragatge i el fre, a més, els pedals retornen a la seva posició mitjançant una mollaper a cada un d’ells. Cada pedal transmet la força per mitjà d’un cable que corre a travésd’una funda, i que estira tant de l’embragament com de la comporta del carburador encada cas, a excepció del de fre, que a més d’estirar d’un fil trenat, acciona una manetahidràulica de motocicleta, que, finalment, fa que la pinça oprimeixi el disc a través deles pastilles.

“D’esquerra a dreta, pedald’embragatge, de fre i del’accelerador, amb les sevesrespectives frontisses.”

Per l’optima comoditat a l’hora d’utilitzar el pedals vam dissenyar una estructura on espoguessin recolzar els peus. El vam construir mitjançant dos lamines de ferronormalitzat i una barra que ens va sobrar. Per poder subjectar la barra on estavencargolades les lamines, vam unir aquesta a la dels pedals a partir d’una peça de ferrodolç en forma de “L” aprofitant el cargol que uneix l’eix del pedals amb el xassís

“A la imatge s’observa lapeça en forma de “L”utilitzada per subjectar labarra on hi ha les làmines perrecolzar el peu amb la barradels pedals.”

63

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 66

Page 67: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

Per unir les làmines per recolzar el peu amb la seva barra, vam utilitzar un cargol demètric 6mm, tal i com es pot observar a continuació:

Un cop enllestit el recolzament per als peus nomes faltava unir els cables amb els seusrespectius pedals. Per això vam soldar un peces en formes de “U” per fer topament ambla funda. A més a més vam posar un cargol per evitar que el pedal surtis del seu lloc.

“A la fotografia s’observa lapedalera acabada, amb el cargolper evitar l’escapament del pedal(augmentat i encerclat en vermell),amb les seves molles corresponentsi amb els cables posats als seusllocs a partir d’un topamentespecial per aquest.”

64

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 67

Page 68: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

5.3 RESULTAT FINAL:

Un cop enllestits tots els processos anomenats anteriorment, i procurant fer la menordespesa possible, el vam pintar i vam fer els retocs finals, com substituir algunesfemelles convencionals per unes d’autoblocants o la construcció d’elements deprotecció, ja sigui per evitar les cremades que pogués originar el funcionament del blocmotor, o per prevenir possibles mals posteriors a un trencament de cadena(cobrecadena). Tal i com es veu a continuació:

65

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 68

Page 69: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

6.TESTS DE CONDUCCIÓ:

6.1: ACCELERACIÓ:

En física, l’acceleració és una magnitud que indica com canvia la velocitat d’un cos enrelació amb el temps. És a dir, indica la rapidesa de l’augment o la disminució de lavelocitat del moviment.

Per calcular l’acceleració del nostre kart, l’únic que vam haver de fer va ser calcular eltemps que tardava a assolir el 50km/h. Per saber el moment exacte en que els assolia,vam posar el vehicle al costat d’una motocicleta amb marcador de velocitat, elconductor de la qual tenia un cronòmetre a la mà. Mitjançant aquesta senzilla, peròefectiva combinació, vam realitzar 5 assajos consecutius en les mateixes condicions, pera poder obtenir resultats més aviat regulars.

Per calcular l’acceleració s’ha d’aplicar la següent fórmula:

0

0

tt

vva

On: a=acceleració (m/s²) / v=velocitat (m/s) / t=temps (s)

Com que el resultat de l’acceleració es dóna en m/s², hem de passar la velocitat, enkm/h, a m/s mitjançant un factor de conversió:

sms

h

km

m

h

km/88,13

3600

1

1000·

50

Com que no es pot saber en exactitud la velocitat a assolir desitjada hem fet aquestataula on es recullen tots els resultats:

VELOCITAT FINAL TEMPS FINAL OPERACIÓ ACCELERACIÓ13,88m/s 8,648s

s

sma

648,8

/88,13 1,605m/s²

13,88m/s 8,762ss

sma

762,8

/88,13 1,584m/s²

13,88m/s 8,395ss

sma

395,8

/88,13 1,653m/s²

13,88m/s 7,780ss

sma

780,7

/88,13 1,784m/s²

13,88m/s 7,904ss

sma

904,7

/88,13 1,756m/s²

MITJANA 8,297ss

sma

297,8

/88,13 1,673m/s²

A continuació, es mostra la gràfica velocitat-temps amb els resultats de la mitjana:

66

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 69

Page 70: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

0 2,074 4,149 8,2970

10

20

30

40

50

60

ACCELERACIÓ

0-50km/h

Acceleració

Temps (segons)

Ve

loci

tat (

km/h

)

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

6.2 FRENADA:

Una frenada es definida com una acceleració negativa ja que, seguint la fórmulad’aquesta, s’observa que la velocitat inicial, en una frenada, serà més gran que lavelocitat final:

0

0

tt

vva

On: a=acceleració (m/s²) / v=velocitat (m/s) / t=temps (s)

Per calcular la frenada del nostre vehicle, l’únic que vam haver de fer va ser calcular eltemps que tardava a assolir els 0km/h tenint com a velocitat inicial 55km/h. Per podercalcular el temps que es tardava vam fer una marca al terra, que era on s’assolien els55km/h, per saber on començar a frenar al màxim. A través d’aquest mètode, vamrealitzar 5 frenades consecutives sense variar cap condició, a fi d’obtenir resultatsregulars.

Com que el resultat de l’acceleració es dóna en m/s², hem de passar la velocitat, enkm/h, a m/s, la unitat de velocitat regida pel Sistema Internacional (SI)

sms

h

km

m

h

km/27,15

3600

1

1000·

55

Com que no es pot saber en exactitud la velocitat a assolir desitjada hem fet aquestataula on es recullen tots els resultats:

67

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 70

Page 71: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

0 0,76 1,52 3,0450

10

20

30

40

50

60

FRENADA

55-0km/h

Frenada

Temps (segons)

Ve

loci

tat (

km/h

)

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

VELOCITAT INICIAL TEMPS FINAL OPERACIÓ ACCELERACIÓ15,27m/s 3,422s a=0−15 ,27m /s

3, 422s-4,462m/s²

15,27m/s 3,196s a=0−15 ,27m /s3,196s

-4,778m/s²

15,27m/s 3,278s a=0−15 ,27m /s3,278s

-4,658m/s²

15,27m/s 2,794s a=0−15 ,27m /s2,794s

-5,465m/s²

15,27m/s 2,533s a=0−15 ,27m /s2,533s

-6,028m/s²

MITJANA 3,045s a=0−15 ,27m /s3,045s

-5,015m/s²

A continuació es mostra una gràfica velocitat-temps amb els resultats obtinguts a lamitjana:

68

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 71

Page 72: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

6.3 FREGAMENT DE LES RODES:

A escala microscòpica una roda no presenta un alçat exactament circular, i la superfíciesobre la qual roda no constitueix tampoc un perfil pla, ja que en ambdós casos hi hairregularitats. No obstant això, aquest no és el principal factor que influeix en elcoeficient, sinó la histèresi*. La roda, en funció del material amb què estigui construïdai el seu propi pes, a més del de la càrrega que suporta, pateix una deformació que alrodar provoca repetits cicles de deformació i recuperació, aquests cicles propicien ladissipació d’energia en forma de calor.

De manera que el parell de resistència a la rotació i el par aplicat valen:

P res=μ·NPapl=R·F

En les condicions crítiques el parell aplicat o d’arrencada serà major que el parellresistent, així que:

Parranc≥P resR·F≥μ·N

Així que la roda començarà a girar si:

F≥μ·NR

On: F=força (N) / μ=coeficient de rodolament / N=força normal (N) / R= radi (m)

Per calcular la μ, hem de saber primer la força, que la calcularem a partir del resultatsobtinguts a les proves d’acceleració:

a=1,673m/s²

F=m·aF=130·1,673F=217,49N

Un cop coneguda la força només hem de resoldre la fórmula anterior:

Diàmetre de la roda= 0,273m

217 ,49N≥μ·(130·9,81)

0,1365m μ≤

217 ,49N·0,1365m(130·9,81)

≤0,023

El μ de les nostres rodes té un valor aproximat de 0,023 si roda en el seu propi eix, és adir, si circula en una carretera llisa i amb una trajectòria totalment rectilínia. En unasituació on el kart experimenta forces laterals com, per exemple, durant un revolt, lesrodes actuen com un bloc massís i, a tots els càlculs pertinents, s’han de tenir en compteaquests factors, que ens donen un resultat de μ equivalent a 0,7.

69

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 72

Page 73: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

6.4: CÀLCUL DE LA VELOCITAT MÀXIMA EN UNA CORBA:

Per tenir una idea de la velocitat que podríem arribar a assolir en un circuit de karting,sense fer-ho pròpiament dit, hem simulat dues situacions de corba, plana i peraltada. Através de l’anàlisi d’aquests tipus de revolt hem pogut observar que no tot depèn de lavelocitat, sinó que influeix molt el radi, la inclinació, el terreny, i la traçada escollida,essent aquesta última essencial a l’hora d’escollir una entrada més ràpida, però unaacceleració lenta en sortir de la corba, o bé sacrificar embranzida i començar a traçar-lamés lentament a canvi d’obtenir una sortida molt més veloç.

Aquí s’observen diferents tipus de traçades:-En blau, la traçada d’entrada retardada, que obliga a frenarmés, però a la vegada proporciona una sortida molt més ràpidai segura en l’acceleració, que comença quan es sobrepassa elvèrtex interior de la corba. És la més fàcil de realitzar degut almajor temps de reacció i de maniobra, causat per la fortafrenada inicial.-En vermell, la traçada d’interiors, molt més exigent, ja quel’entrada es fa avançada i a gran velocitat, cosa que provocaque la frenada sigui més lluny del vèrtex interior de la corba, iconseqüentment s’obtingui una sortida més lenta.-En verd, la traçada perfecta, l’equilibri entre les duestraçades anteriors, on l’entrada i la sortida es fan gairebé a

la mateixa velocitat.

En el nostre cas, la corba simulada és d’asfalt, i suposem que la temperatura delpaviment i dels neumàtics és òptima. Seguint això, hem calculat el següent.

CORBA SENSE PERALT:

Per fer aquest apartat, suposarem 10m el radi de la corba i una força de fricció de lesrodes equivalent a 0,7.

NFf

P

A l’eix Y tenim que:∑Fy=0N=PN=m·g

70

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 73

Page 74: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

A l’eix X tenim que:∑Fx=Fc

Ff=mv ²R

μ·m·g=m·v ²R

0,7 ·9,81=v ²10

v=√10 ·0,7 ·9,81=8,287m /s=29 ,832km /h

En una corba sense peralt, de 10m de radi podrem arribar a una velocitat màxima de29,83km/h per fer-la sense derrapar.

CORBA AMB PERALT:

Per fer aquest apartat, suposarem 10m el radi de la corba i una força de fricció de lesrodes equivalent a 0,7 amb un angle de la corba de 20º.

N

Ff

P

Nx=N·sin20Ny=N·cos20Ffx=Ff·cos20Ffy=Ff·sin20

A l’eix Y tenim que:

∑Fy=0Ny−Ffy−P=0Ny=Ffy+pN ·cos20=Ff ·sin20+m·gN ·cos20−μ·N ·sin20=m·gN (cos20−μ ·sin20 )=m·g

71

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 74

Page 75: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

A l’eix X tenim que:

∑Fx=Fc

Nx+Ffx=mv ²R

N ·sin20+Ff ·cos 20=mv ²R

N ·sin20+μ·N ·cos20=mv ²R

N (sin20+μ ·cos20)=mv ²R

Si resolem les equacions anteriors tenim que:

N (cos20−μ ·sin20 )

N (sin20+μ ·cos20 )=m·g

m·v ²R

V=√R·g (sin 20+μ ·cos 20)

(cos20−μ ·sin 20)

V=√10 ·9,81sin 20+0,7·cos20cos20−0,7·sin20

V=11,83m/s =42,6km/h

En una corba peraltada amb una radi de 10m i un angle d’inclinació de la corbaequivalent a 20º podem arribar a una velocitat màxima de 42,6km/h per fer-la sensederrapar.

72

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 75

Page 76: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

7. CONCLUSIONS

Amb esforç tot s’aconsegueix. Ha passat molt de temps des que ens van acceptaraquesta proposta de treball de recerca, molts dies, moltes hores en les que hem pogutobservar de ben a prop la complexitat del món industrial, duent a terme pas per pas totesles etapes que constitueixen, al cap i a la fi, el procés industrial.

D’un principi el projecte tractava de dissenyar, analitzar, i construir un kart de maneraartesanal, i totalment única. Vist així, la major dificultat sembla recaure en crear unvehicle que es diferenciï dels altres, però en realitat és una altra. La producció d’unvehicle de principi a fi és l’equivalent a una sèrie d’infinits problemes i obstacles, quedes del començament són presents. Tot i pensar detingudament cadascun dels elementsa dissenyar, els obstacles eren presents en molts casos i necessitaven una solucióeficient i que no generés nous obstacles, ja fos a curt o a llarg termini. Aquesta és latasca dels enginyers, planificar i preveure tots els problemes possibles, a fi de reduir ladespesa econòmica i temporal invertida per a solucionar-los i poder treure els productesal mercat més ràpidament.

Partint de la nostra ignorància i, a mesura que vam avançar, vam aprendre cada cop mésa evitar els problemes i a treballar de manera més preventiva, el que es traduïa en mésefectivitat a l’hora de crear noves peces o sistemes necessaris en el nostre kart. Algunsproblemes, però, són inevitables i, de vegades, fan passar factura. El major problema elvam tenir amb una petita capsa negra de la instal·lació elèctrica anomenat CDI, quedonava pas de corrent a la bugia, aconseguint així l’encesa del motor, de la quemalauradament va fondre’s un transistor, fet que ens deixava amb la mel als llavis justal moment de comprovar si el nostre projecte havia estat un èxit. La solució a aquestproblema la vam trobar fora dels nostres límits, a Alemanya, on un venedor en xarxaens la va proporcionar. Semblava que tot estava resolt, el motor girava, la bugia feiaguspira però el kart no engegava altre cop, alimentant així la nostra desesperació alveure tot el treball, fruit d’un munt d’hores estivals, a un pas del fracàs. Comprovar lainstal·lació, revisar cables, admissió, i altres va ser feina d’uns quants dies fins que vamtreure d’una de les delicades peces del carburador un tap de pols acumulada, degut altemps que havia estat sense utilitzar-se.

Finalment, després de fer tota una instal·lació de bombeig per a que el carburant arribésal motor de manera automàtica i contínua, el kart va esbufegar mandrosament durantuns minuts fins que es va estabilitzar el ralentí. Durant uns minuts vam parar atenció aaquella remor, mai un soroll havia proporcionat tanta satisfacció, ho havíem aconseguit.

Durant aquest temps hem viscut experiències noves, solucionat problemes i assolitconeixements que ens serviran per a estudis superiors, però sobretot, ens hem adonatcompte que amb dedicació es pot aconseguir tot el que la imaginació abasti. Aquesta ésla prova de la constància i de la capacitat d’un mateix de trencar qualsevol mur quet’impedeix seguir endavant, que per alt o fort que sigui té un punt feble, només l’has desaber trobar.

73

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 76

Page 77: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

8.BIBLIOGRAFIA

Tecnologia Industrial 1 Batxillerat; Editorial: Magra-Hill; Primera Edició; 2008; ISBN:978-84-481-6770-7

Física Fase 1 Batxillerat; Editorial: Teide; Primera Edició; 2008; ISBN: 978-84-307-5254-6

Alonso J.M; Chasis, Colección Técnicas del automóvil; Editorial: Thomson Paraninfo;Madrid 2002

Alonso J.M; Motores, Colección Técnicas del automóvil; Editorial: Thomson Paraninfo;Madrid 2002

http://www.kartbuilding.net/

http://kartingmotor.galeon.com/historia_karting.htm

http://www.zonagravedad.com/modules.php?file=article&name=News&sid=23

http://www.tecnun.es

http://ibiguridp3.wordpress.com/res/tracc/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/mov_general/equilibrio/equilibrio.htm#Condici%C3%B3n%20de%20rodar%20%28sin%20deslizar%29

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/roz_rodadura/rozamiento.htm

http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/2806750/Calculos-utiles-de-marchas-y-velocidades.html

74

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 77

Page 78: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

9.ANNEXOS

9.1 GLOSSARI TECNOLÒGIC

-Aliatge eutèctics: Mescla determinada per la proporció que conté de cadascun delselements, i es comporta com un compost químic ja que té un punt de fusió característic,que és el més baix de les diferents mescles.

-CDI: Mecanisme electrònic que, a partir de transistors, regula l’encesa de del cilindre,és a dir, és el que tria el moment per passar corrent a la bugia, i fer saltar la guspira.

-Ductilitat: Propietat que presenten alguns materials que, sota l’acció d’una força,poden deformar-se sense trencar-se, permeten així l’obtenció de fils d’aquest material.

-Fibra de carboni: Material compost, fabricat a partir d’una matriu de polímerconsolidats amb fibra de carboni. Destaca per la seva gran robustesa.

-Forces G: Les forces G no són una mesura de força sinó una mesura intuïtivad’acceleració. Està basada en l’acceleració que produiria la gravetat terrestre en unobjecte qualsevol en condicions ideals (sense atmosfera o un altre fregament). Unaacceleració de 1G és generalment considerat com a igual a la gravetat estàndard, que ésde 9.81m/s². La força G per a un objecte és de 0G en qualsevol ambient sense gravetat,com una caiguda lliure o un satèl·lit orbitant la Terra i de 1G a qualsevol objecteestacionari en la superfície de la Terra al nivell del mar.

-Go-kart: Sinònim de kart.

-Histèresi: Tendència d’un material a conservar una de les seves propietats, en absènciade l’estímul que l’ha generat.

-Límit elàstic: Esforç unitari màxim que pot suportar un material sense experimentarcap deformació permanent.

-Mal·leabilitat: Propietat física que indica la capacitat d’un cos o d’un material de serfàcilment deformable i que permet l’obtenció de fines làmines de material sense trencar-se.

-Parell: Moment de gir que pot transmetre l’arbre d’un motor a l’arbre del mecanismeconduït a què està acoblat.

-Resines epòxid: Polímer orgànic termostable que s’endureix quan es barreja amb unagent catalitzador.

-Torsió: Sol·licitació que es presenta quan s’aplica un moment sobre la eix longitudinald’un element constructiu.

-Turbocompressor: Sistema de sobrealimentació que usa una turbina per a comprimirgasos. Aquest tipus de sistemes se sol utilitzar en motors de combustió interna.

75

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 78

Page 79: DISSENY I CREACIÓ D'UN KART DE COMPETICIÓ - AMMM

DISSENY I CREACIÓ D’UN KART DE COMPETICIÓ

-Tremp: Tractament tèrmic que s’aplica a l’acer quan se’n vol aconseguir un amb unaelevada duresa i resistència mecànica. Consisteix a obtenir un acer format per una granproporció de martensita.

-Vinclament: Fenomen d’inestabilitat que pot donar-se en elements comprimits esvelts,i que es manifesta per l’aparició de desplaçaments importants transversals a la direccióprincipal de compressió.

-Xassís de tipus cintra: Estructura que forma un tipus d’armadura que resisteix lesforces de tracció i compressió del metall.

-Xassís de tipus llarguer: Xassís format per dos tubs principals o llarguers.

-Xassís de monocasc: Tipus de xassís conegut per absorbir molt bé els impactes, deguta la seva forma d’ou.

76

Disseny i creació d'un kart de competició. Pàgina 79