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Project Cars Project Cars #95

Project Cars # 95: a evolução dos carros da equipe Cheetah Racing UNIFEI

Bom dia, gearheads do FlatOut! Meu nome é João Pedro França Magnotti, estou há três anos cursando Engenharia Mecânica, e há dois anos na subequipe de Powertrain Combustão da equipe Cheetah Racing UNIFEI.

Nos outros posts de equipes de Formula SAE já foi dito um pouco como funciona a competição, então vou somente dar uma relembrada rápida, e falar um pouco da equipe e dos carros construídos.

Um dia antes do inicio da competição, o ECPA (Esporte Clube Piracicabano) já é aberto para que possamos organizar o carro e todas as ferramentas que levamos em um dos boxes. No primeiro dia de competição ocorre a apresentação e a checagem do carro pelos juízes, para garantir que tudo esteja conforme o regulamento e que o piloto consiga sair do carro em cinco segundos.

Após isso, podemos ir para a tilt table, onde o carro é inclinado a 45 graus, e não podem ocorrer vazamentos de óleo ou combustível, e depois até 60 graus, para certificar que o centro de gravidade é baixo o suficiente para o carro não tombar.

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A prova seguinte é a de ruído, o carro é mantido em certa rotação, de acordo com o número de cilindros, e não pode ultrapassar 110 db.

A temida prova de freio é a próxima, o carro precisa travar as quatro rodas em um teste, sem que haja derrapagem lateral considerável. Foi onde falhamos com nosso primeiro carro, de 2012.

Depois ocorrem as provas de Skidpad, Aceleração, o autocross (dois pilotos, duas voltas cada), e o enduro de 22 voltas na pista.

 

A equipe

A Cheetah Racing foi fundada em 05 de Julho de 2010, somente com cinco alunos, depois de muita batalha para mostrar para universidade que éramos capazes. O nome Cheetah (guepardo em inglês) foi dado com inspiração no animal terrestre mais veloz do mundo, mas entendemos o real significado para a equipe apenas depois.

Ele é um predador selvagem, que se ficar parado esperando a comida chegar, vai morrer de fome, por isso, assim como nós, ele tem que correr atrás! E é esse pensamento que está em cada um. Cada membro corre atrás do que for preciso o mais rápido que pode, não esperamos que nada venha até nós, pois provavelmente iríamos “morrer” antes que conseguíssemos o que queremos.

Em 2011 a equipe foi se consolidando e continuamos batalhando até conseguirmos uma oficina em um prédio praticamente abandonado no centro da cidade, e foi quando compramos nosso motor de Yamaha XT600. Naquele ano visitamos a competição para ter noção como funcionavam as provas estáticas e dinâmicas, e em 2012 construímos nosso primeiro carro.

Ele tinha chassi de aço com tubos redondos e quadrados de espessura mínima segundo regulamento, cedidos pela V&M tubos e pesava em torno de 59 kg. Usamos o motor da XT600 injetado com módulo Megasquirt MS1, e o eixo traseiro não possuía diferencial.

Na parte de suspensão, usamos sistema pull rod com braços triangulares tipo “duplo A”, amortecedores Öhlins e direção front steer, que usa cremalheira na frente do eixo dianteiro.

As pinças de freio eram de CG Titan, flutuantes, com um disco em cada roda dianteira e um no eixo traseiro, todos flutuantes. Pensamos em usar peças bem comuns pela facilidade de encontrar no mercado. O sistema acabou falhando por problemas na montagem do pedal (relação de alavanca muito grande, com o curso do pedal, o ângulo das hastes dos cilindros mestres era muito grande e assim o freio não era totalmente acionado). Pior: os cilindros mestres não forneciam o volume de fluido necessário.

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O projeto de telemetria era fazer um hardware e sotware de um módulo de telemetria, que incluía a troca de marchas pelas borboletas. Com 32 portas analógicas (temperatura do motor, posição do volante ou deslocamento da suspensão), e 8 digitais (velocidade e a rotação do motor com sensores hall acoplado às rodas).

O volante foi feito de fibra de carbono, com uma placa acoplada, para mostrar rotação do motor, a marcha atual, e shift light. Antes da competição, o sistema de engrenagens que acoplavam o motor elétrico ao eixo da troca de marcha deu problema, e acabamos usando o sistema manual.

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Fabricamos um pleno (um meio de “driblar” o restritor, sendo um reservatório de ar) sem muitos estudos, em fibra de carbono e as rodas eram de 13 polegadas com pneus slicks Pirelli Pzero

O carro passou nas provas de análise de segurança, do regulamento, e na de ruído, mas acabou ficando na prova de freio, sem travar as quatro rodas. Mesmo assim foi considerado por um juiz como o melhor carro de primeiro ano, ficando em 17º entre 27 equipes na classificação geral.

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Em 2013, ano em que entrei na equipe, construímos o CR13.  Foi feita uma nova estrutura do zero — conseguimos patrocínio da Tuper — com espessura de 10 a 20% maiores do que a mínima exigida pelo regulamento. Os gabaritos foram feitos por nós mesmos e cortados a laser, e as bocas dos tubos feitas no esmeril. Tudo foi soldado em uma oficina da cidade (agradecimentos ao Eduardo pela ajuda) e o chassi acabou com apenas 56 kg. O foco foi o package, e facilitou muito a manutenção dos componentes do carro e com um estudo de ergonomia, foi possível fazer um cockpit pequeno, mas sem afetar o piloto.

Usamos o mesmo motor de XT600, mas agora com pistão Mahle de alta compressão feito sob medida, e injeção eletrônica de etanol, usando um módulo Megasquirt MS2 extra.

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Foi feito maior estudo sobre o volume e formato do pleno, usando o ANSYS e tamanho dos runners também foram calculados para obter melhor aproveitamento das ondas em certa faixa de rotação. O TBI foi prototipada, sendo mais leve, e tendo um formato que seria impossível de ser usinada.

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O eixo traseiro ganhou um diferencial LSD Torsen, e o posicionamento foi melhorado para evitar ângulos extremos nas homocinéticas. Projetamos uma capa de alumínio para óleo do diferenial. Os mancais foram simulados, e conseguimos reduzir o peso em quase metade em relação com o Bita

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Com relação à suspensão o CR-13 não apresentou tantas inovações, mas sim melhorias. O foco foi dado na facilidade de manufatura e redução de custos. Por exemplo, as orelhas, cujo alinhamento foi mantido horizontal ou vertical para facilitar a solda e garantir que os pontos de ancoragem saíssem conforme projetado. As bellcranks (abaixo) deixaram de ser completamente usinadas em alumínio aeronáutico para serem feitas em corte a laser, permitindo maior liberdade de design e os braços receberam terminais rotulares nos pontos de ancoragem no chassi. As quatro mangas foram desenhadas para serem iguais, facilitando, e reduzindo o custo de produção.

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O sistema de direção passou a ser rear steer, ou seja, a cremalheira foi posicionada atrás do eixo dianteiro para permitir um braço de direção maior e consequentemente melhorar o feedback do piloto com relação à pista. As maiores diferenças de projeto foram a adoção de pushrods e barras estabilizadoras na dianteira e traseira. A mudança de pullrod pra pushrod facilitou o processo de design e reduziu o tempo gasto em projeto.

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No sistema de freios do CR-13 foram adotados quatro discos flutuantes, pinças de competição fixas Wilwood, com o intuito de reduzir as perdas devido ao contato constante das pinças flutuantes com o disco, além da montagem adequada do pedalbox com a instalação de regulagem do balanço de freio (brake bias). Para sanar o problema dos cilindros mestres foram usados cilindros de competição com maior curso e maior diâmetro do êmbolo, assim os problemas com relação ao sistema do Bita foram resolvidos, e conseguimos passar tranquilamente na prova de freios na competição. Os discos foram projetados por nós mesmos, e feitos pela Mahle em ferro fundido.

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A parte de telemetria foi refeita diminuindo o tamanho da placa, por não termos tantos elementos para analisar, foi reduzido o numero de canais. Para o desenvolvimento dessa nova placa foi feito um estudo sobre teoria de amostragem de sinais de forma a melhorar a qualidade dos dados obtidos, e como resultado disso implementamos filtros analógicos e calculamos a amostragem ideal para os sinais.

Pelos resultados do ano passado, decidimos não usar troca de marchas eletrônica, e a placa do volante foi aprimorada com um display LCD para mostrar dados gerais do carro, e um numérico para velocidade.

Durante a competição, um dos componentes da placa principal queimou, e sem tempo, acabamos ficando sem todo o sistema eletrônico.

Por enquanto é isso, nos próximos post vou falar um pouco do que aconteceu na competição de 2013, e sobre os dois carros de 2014, o combustão e o primeiro elétrico da equipe!

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Gostaria de agradecer o Flatout pelo espaço, aos patrocinadores, e poucos professores que apoiam nosso projeto!

Aos leitores, peço que comentem com qualquer duvida ou sugestão, que vou ler, e tentar responder tudo! Quem puder curta nossas paginas no Facebook (aqui e aqui) pois estamos sempre postando novidades.

Obrigado, e até o próximo post!

Por João Pedro França Magnotti, Project Cars #95

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