L'attento studio della geometria ha guidato ogni scelta progettuale dei dumper Doosan. Identica impostazione sia per il DA30, sia per il DA40, mirata alla massima efficienza in ogni manovra.
Studiamo i vettori
L'impostazione del telaio del Doosan DA30 è quella che ha caratterizzato in modo innovativo i dumper nati in casa Moxy. Una precisa scelta tecnica che trova le sue prime intuizioni già nel lontano 1987 con il telaio posteriore fortemente inclinato in avanti e successivamente, nel 1991, con il lancio del modello MT30 dotato di oscillazione fra i due telai con una ralla collocata immediatamente prima all'articolazione di sterzo.
Cosa implicano queste due soluzioni? Implicano moltissimi vantaggi dinamici che, raccontati, hanno un significato ma, sul campo, si apprezzano in modo innegabile.
Telaio Inclinato, miglior baricentro
Inclinato in avanti il telaio posteriore dei dumper Doosan consente di collocare meglio il baricentro del carico
Il telaio inclinato in avanti comporta, a sua volta, una forma del cassone che sposta il baricentro del carico verso il centro geometrico della macchina.
Due punti che non sempre coincidono (per la verità quasi mai) e che in questo caso fanno la differenza quando si lavora.
La struttura del tandem posteriore, con un solo assale che trasmette il moto alle due cascate di ingranaggi invece che con il classico doppio ponte, completa questa “ottimizzazione geometrica” che favorisce quello per cui i dumper articolati sono stati progettati: muoversi e sterzare in spazi stretti e terreni difficili.
Senza il doppio ponte
Un assale trasmette il modo a entrambi i tandem posteriori
Tre punti fondamentali dei dumper Doosan che il costruttore coreano ha ulteriormente ottimizzato senza mai negare o stravolgere anche un solo elemento dei progetti originari di Moxy.
Gli ingegneri norvegesi hanno sfruttato al 100% il calcolo vettoriale perché hanno abbassato il baricentro sia del DA30 che del DA40 senza mai sacrificare la mobilità. Ossia la prima qualità che si chiede a queste macchine.
Un telaio per amico
Altezza da terra che permetta di eseguire passaggi difficili, spazio per gli organi meccanici, baricentro il più centrale possibile ma, al contempo, lunghezza complessiva ridotta al minimo per aumentare la manovrabilità. Infine, elevati angoli di attacco anteriore, posteriore e inferiore.
Insomma, tante cose che, guardando i dumper articolati, sembrano essere in contrasto fra loro. Ma lo spirito di Birger Hatlebakk ha permeato lo stabilimento norvegese dove, nei fatti, si è scritta la storia della Moxy.
Tutto questo dipende proprio da precise scelte geometriche.
L'inclinazione del semitelaio posteriore ha permesso di avere un'altezza tale da garantire lo spazio necessario per la meccanica con un elevato franco utile da terra. Il cassone ha una forma profonda, svasata e longitudinalmente asimmetrica che porta il baricentro in avanti. Una forma particolare, che non si trova in nessun altro dumper sul mercato, e che permette di contenere bene il carico.
Il telaio dei dumper Doosan ha una impostazione comune sia al DA30 che al DA40. L'inclinazione del semitelaio posteriore in avanti, la forma del cassone e le soluzioni tecniche utilizzate favoriscono la manovrabilità.
La meccanica di trazione sulle quattro ruote posteriori è stata semplificata al massimo con la presenza di un solo assale che trasferisce il moto ai due cantilever a cascata di ingranaggi. Una soluzione molto particolare che consente elavatissime escursioni delle quattro ruote ed evita l'effetto “wind-up” su tutta la catena cinematica.
Questo cosa significa? Significa che, in fase di sterzata, non c'è il trascinamento in avanti legato all'azione dei due ponti.
La geometria di articolazione prevede l'oscillazione collocata davanti all'articolazione di sterzo (e non dietro) e quest'ultima è situata in corrispondenza dell'inizio del semitelaio anteriore.
Un'accorgimento che potrebbe sembrare “poca cosa”, ma che permette di non avere bracci di leva che provocherebbero, in fase di massima sterzata, una spinta in avanti del dumper.
Infatti non si generano quelle forze che andrebbero ad agire sulla ruota anteriore esterna, spingendo esternamente il veicolo in fase di curva. Questo provocherebbe un'usura anomala degli pneumatici obbligando all'adozione – per operare in sicurezza su fondi viscidi – di un differenziale bloccabile al 100% per mantenere la necessaria motricità.
Una soluzione classica comporta infatti fortissime sollecitazioni a carico della trasmissione causate dal differente percorso di rotolamento seguito in curva dalle ruote dell'assale anteriore.
L'articolazione di sterzo dei dumper Doosan è uno dei punti qualificanti di queste macchine insieme al telaio inclinato e alla soluzione posteriore a cantilever con cascata di ingranaggi.
Si arriva infatti alla crisi del differenziale e ad anomale usure che si ripercuotono in prima battuta sugli pneumatici e – a lungo andare – sulla catena cinematica.
Su sette costruttori che producono dumper articolati, solo altri due adottano la ralla posizionata dopo il punto di articolazione di sterzo e con un centro di istantanea rotazione che coincide con il baricentro della ralla stessa.
Una scelta tecnica che non comporta costi aggiuntivi, che prevede gli stessi componenti ma che ha dei vantaggi enormi nella dinamica di comportamento del dumper.
Calcolatrice alla mano
Per spiegare questi vantaggi, non solo in termini intuitivi, occorre eseguire qualche semplicissimo calcolo di massima (basato ovviamente sugli schemi vettoriali delle forze applicate) che rende molto bene l'idea di tutte le forze in gioco e del reale comportamento del giunto di sterzo rispetto alle forze indotte dal carico.
La soluzione proposta da Doosan Moxy fa sì che – in fase di sterzo – vi sia il trasferimento delle forze vettoriali lungo la linea baricentrica longitudinale al telaio anteriore con il bilanciamento del peso trasferito al 50% su entrambe le ruote.
Nel caso della ralla posizionata prima del giunto di sterzo si ha un braccio di coppia – anche solo di qualche decina di centimetri per ovvie ragioni costruttive – che comporta la formazione di un momento dato dalla moltiplicazione del peso gravante sul telaio posteriore per il valore in metri del braccio.
Concetto che vale per entrambi i dumper Doosan.
Lo schema geometrico dell'articolazione di sterzo dei dumper Doosan distribuisce la spinta alle due ruote anteriori in modo simmetrico.
Lo schema geometrico dell'articolazione di sterzo convenzionale comporta una distribuzione asimmetrica delle spinte sulle due ruote anteriori.
Partendo dal più grande DA40 le forze in gioco sono veramente elevate.
Tenendo conto che il DA40 ha una portata metrica nominale di 40.000 kg e che il peso a vuoto è di 30.700 kg si ha un totale a pieno carico di 70.700 kg. Il 65% del peso è posizionato sul telaio posteriore per un valore di 45.955 kg (70.700 x 0,65). Un peso che vuole andare dritto quando si curva. Il braccio di leva è di circa 0,50 m ed è dato dalla ralla posizionata prima del giunto di rotazione. Moltiplicando questo valore per il braccio si ha una coppia pari a 22.977,5 kgm (45.955 x 0,50) che agisce sulle ruote anteriori con una distribuzione che può variare dallo 0% (dritto) al 100% (angolo di sterzo a 45°) a seconda delle condizioni di sterzata.
Subito la ralla
La gestione delle spinte in curva è ottimizzata dalla ralla posizionata subito dietro alla cabina
Con il DA30 i numeri sono leggermente più bassi, ma rientrano nello stesso ordine di grandezza.
Il peso complessivo a pieno carico è di 49.700 kg dati da 21.700 kg di peso operativo oltre a 28.000 kg di carico nominale. Il vettore forza che tende a spingere il semitelaio anteriore risulta quindi pari a 32.305 kg (49.700 x 0,65). Il braccio di coppia è sempre di circa 50 cm.
Si ha quindi una possibile coppia risultante di 16.152 kgm (32.305 x 0,50).
Queste due coppie, però, su due dumper come il DA40 e il DA30 non ci sono per il modo in cui sono state pensati.
Ed è proprio questa la differenza sostanziale.
Per fare un confronto alla pari occorre specificare che il vettore che tende a spingere il veicolo verso l'esterno (impropriamente chiamato “forza centrifuga”) agisce indistintamente su tutti i veicoli e che quindi è una condizione paritaria per ogni mezzo della stessa categoria e non influisce sulle nostre valutazioni. Teniamo anche conto che la distribuzione dei pesi nella soluzione Doosan Moxy non è sicuramente perfetta per tutte le possibili variabili che intervengono nelle normali condizioni di impiego come l'inclinazione del mezzo per eventuali asperità del terreno, le sconnessioni, la distribuzione del carico, ecc.
La particolarità dell'articolazione di sterzo dei dumper Doosan è rappresentata dall'assenza di bracci di leva che abbassa in modo sostanziale le forze di spinta verso l'esterno in fase di curva.
Ma l'assenza di questa ulteriore coppia che tende a spingere il dumper verso l'esterno riduce drasticamente le usure su tutta la catena cinematica. Gli pneumatici sono molto meno sollecitati in fase di sterzo grazie a questo approfondito studio geometrico del trasferimento delle forze. Si tratta di dettagli che, nell'impiego lungo e gravoso di un dumper articolato, costituiscono una reale differenza in termini di costi di esercizio.
Sollecitazioni che diminuiscono ulteriormente nel caso in cui si scelga di optare per le sospensioni anteriori autolivellanti Hydrogas. Un optional che, se installato, consegna all'utilizzatore un dumper che riprende in pieno l'anima Moxy e che permette di adattarsi non solo al carico ma anche alle differenti condizioni di lavoro.
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