Camme personalizzate: Camme su misura a prezzi accessibili

I progressi della tecnologia stanno rendendo le camme a terra personalizzate alla portata anche dei più piccoli

Vedi tutte le 11 fotoJeff HuneycuttwriterApr 19, 2004

I progettisti di camme sono stati tradizionalmente un piccolo gruppo di persone dedicate che hanno trovato il potere a volte attraverso l’uso applicato della matematica, ma altrettanto spesso attraverso la pura e semplice ridondanza di tentativi ed errori. In nessun altro luogo in un motore entrano in gioco così tante variabili come nel valvolame, e il controllo di tutti quei movimenti è, ovviamente, l’albero a camme. La corretta sincronizzazione dell’interazione di eventi come quando aprire e chiudere le valvole, la velocità di rampa, la massima portanza, la durata e la sovrapposizione è fondamentale, ma è resa più difficile perché un cambiamento in uno qualsiasi di questi eventi ne influenza in qualche modo un altro. Ecco perché gli alberi a camme su misura sono quasi sempre stati il territorio delle grandi squadre di corsa, fino ad oggi.

Mike Jones è un progettista di camme da corsa di seconda generazione. Per anni ha gestito le camme da corsa Jones dalla California, lavorando principalmente con i team Indy Car di Chevrolet. Recentemente, tuttavia, si è trasferito sulla costa orientale per formare una squadra con il noto capo progettista Don Losito della Ultra Pro Machining per formare la Ultra Pro Racing Cams. Questa nuova società ha in programma di combinare l’esperienza di Jones con la competenza di Ultra Pro nella lavorazione CNC per creare camme personalizzate per le auto da corsa di serie che siano convenienti e personalizzate in modo specifico per le esigenze di ogni pilota.

Lo scopo di questa storia non è quello di spingere l’idea che una camma personalizzata sia necessaria per ogni pilota. Certamente, può essere utile per alcuni, ma anche i pezzi pronti all’uso dei grandi produttori sono molto buoni. Può essere utile sapere esattamente come viene realizzata una camma, in modo da sapere cosa aspettarsi la prossima volta che si effettua un ordine. Inoltre, può essere utile sapere di quali informazioni i progettisti di cam hanno bisogno per costruire il miglior bumpstick possibile per il vostro pilota.

Informazioni, per favore All’inizio, si potrebbe pensare che un progettista di camme personalizzate dovrebbe conoscere le dimensioni e il peso di ogni dado e bullone del motore, ma non è vero. Jones usa un programma che lui e suo padre hanno scritto (no, non è in vendita) che lo aiuta a determinare il miglior profilo di camma per qualsiasi combinazione di motore. Attraverso anni di esperienza, ha determinato i principali fattori che deve conoscere. Essi sono l’alesaggio del motore, la corsa, la lunghezza dell’asta, il rapporto di compressione statico, il carburatore e il suo flusso, l’intervallo di giri previsto e i numeri di flusso della porta. Molte delle cose che inizialmente si potrebbe pensare siano importanti sono già state prese in considerazione attraverso i numeri del flusso degli utilizzi (dimensioni delle valvole, angoli della sede della valvola, tipo di testate e collettore di aspirazione, e così via), o semplicemente non hanno alcun effetto sul design delle camme (peso del gruppo rotante, lubrificazione a carter secco o a carter umido, cuscinetti rivestiti, e così via) e sono semplicemente delle vipere, non importa quale camma si utilizzi.

“La cosa più importante per il cliente è avere i numeri di flusso più precisi possibili”, dice Jones. “Se le teste non sono registrate, conosco già la maggior parte dei numeri per ogni testa, in quanto provengono dal produttore. Se si tratta di teste portate, questa informazione diventa critica perché non so chi ha fatto il lavoro portuale e quanto sia buono. Poi, ho bisogno di buoni numeri di flusso in tutta la gamma di sollevatori di valvole, non solo i numeri di flusso massimo. Inoltre, se si possono far scorrere le teste con il collettore di aspirazione attaccato, questo rende i numeri ancora migliori”.

Non c’è nulla di magico nel software proprietario di Jones; semplicemente fa i calcoli per lui. Poiché ci vogliono quantità specifiche di aria e carburante per produrre un solo cavallo, la potenza di un motore è effettivamente limitata da quanta aria e carburante può aspirare in ogni cilindro. Inserendo le informazioni necessarie, Jones determina il potenziale di potenza massima della combinazione di motori e a quale numero di giri si verifica, quindi progetta una camma che si adatti a quel profilo. Questo è il punto in cui entrano in gioco altre limitazioni, come i limitatori del motore o le limitazioni della pista o della maneggevolezza.

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“Molti enti sanzionatori usano il carburatore essenzialmente come una piastra limitatrice per rallentare le auto, e bisogna renderne conto”, dice Jones. “Prendiamo ad esempio una NASCAR Late Model Stock per esempio, dato che sono probabilmente l’esempio più popolare di questo. Poiché quel carburatore a due carburatori permetterà solo una quantità d’aria tale da consentire una potenza di picco del motore di 6.500 giri/min. Ma so che la maggior parte dei piloti sta spingendo ben oltre, di solito intorno ai 7.200 giri al minuto, per ottenere la marcia di cui hanno bisogno in macchina. Quindi, invece di progettare una camma per la potenza di picco, voglio che renda la migliore potenza possibile fino a 7.200 giri/min. Cercheremo di rendere la linea di potenza in cavalli sul telo da ginnastica il più piatta possibile. Ora non abbiamo il miglior numero di cavalli di picco possibile, ma la macchina funziona meglio in pista perché mantiene meglio la sua potenza e non si ferma al pennone”.

Un altro problema interessante che Jones sta aiutando molti corridori a combattere è quello delle regole dei pneumatici. “Recentemente ho lavorato con un ragazzo che stava correndo con una macchina sporca che aveva problemi a rompere le gomme che uscivano dalle curve”, spiega Jones. “La sua pista limitava le dimensioni delle gomme, e il motore stava semplicemente sopraffacendo le gomme quando ha messo il piede sull’acceleratore. Poi, a peggiorare le cose, sui rettilinei, quando ha potuto usare la potenza, il motore era steso.

“Non volevamo liberarci della coppia che il motore produceva, ma volevamo spostarlo in un punto del range di giri dove sarebbe stato più utilizzabile”, continua. “Il motore produceva una potenza di picco a 6.500 giri/min e una coppia di picco a 4.200 giri/min. Abbiamo stimato che al regime di rotazione il pilota usciva dalle curve, e produceva circa 500 ft-lb di coppia! Così ho messo i numeri nel mio programma e ho iniziato a giocare con loro. Ho progettato una camma con una separazione dei lobi più ampia che spostava la coppia di picco a 5.000 giri al minuto. L’obiettivo era quello di dare al pilota una coppia più gestibile che uscisse dalle curve, per poi guadagnare man mano che scendeva lungo il tratto. Anche in questo caso, abbiamo rinunciato un po’ alla coppia massima, ma in questa situazione va bene perché la macchina non riusciva comunque a gestirla”.

Il profilo Una volta che Jones sa di cosa ha bisogno, il passo successivo è quello di tracciare la posizione ottimale del sollevatore lungo 360 gradi di rotazione dell’albero a camme. Questo perché il movimento del sollevatore si riferisce direttamente all’alzata della valvola (con un multiplo per il rapporto bilanciere-braccio). Egli porta poi queste informazioni, insieme alle dimensioni del sollevatore e al cerchio di base della camma, al programmatore CNC David Taylor. Taylor può quindi utilizzare queste informazioni per progettare un lobo della camma che gli si adatti. Può sembrare un po’ arretrato, ma questo metodo significa che Taylor può facilmente progettare lobi sia per camme a nastro piatto che a rullo per adattarsi a questo profilo.

Una volta programmati i profili sia per i lobi delle camme di aspirazione che di scarico, i modelli di alluminio vengono tagliati su un tornio a quattro assi da un solido stock di barre da 2,5 pollici. Questi modelli, modelli 1:1 dei lobi finali, permettono a Jones e Taylor di controllare il prodotto finale prima di tagliare l’acciaio. Se i modelli passati di raduno, vengono utilizzati per tagliare i maestri. I master sono dischi d’acciaio da 5 pollici che vengono montati sulla macchina da taglio a camme per tagliare i lobi. Nel corso degli anni, Jones ha raccolto un carico di questi master, quindi a meno che qualcuno non richieda un profilo proprietario dei lobi, è probabile che abbia il profilo di cui avete bisogno, e i passaggi precedenti non saranno nemmeno necessari.

Taglia ed esegui Il passo finale è quello di prendere il pezzo grezzo appropriato e iniziare a macinare. Una volta che tutto il lavoro di progettazione è stato fatto, questa è in realtà la parte meno tecnica dell’intero processo. C’è però una sorpresa. Jones può effettivamente costruire camme con curve inverse alla base dei lobi. Lo fa utilizzando una mola da 5 pollici invece della mola standard da 18 pollici. La piccola curva concava che questo crea alla base della rampa permette a Jones di rallentare significativamente le velocità a cui la valvola si solleva dalla sede e si chiude sulla sede – gli eventi più critici del ciclo. Naturalmente, tagliare i lobi delle camme con una mola da 5 pollici è molto più dispendioso in termini di tempo che con una grande mola da 18 pollici, quindi, come ci si potrebbe aspettare, i costi sono maggiori. Tuttavia, Jones ha trovato molte applicazioni in cui la base concava vale la pena.

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