Studio di massima per la modifica di un cambio da offshore in trazione pesante

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1 Università degli studi di Bologna Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria Meccanica Studio di massima per la modifica di un cambio da offshore in trazione pesante Candidato: Nicola anotti Relatore: Chiar.mo Prof. Ing. Luca Piancastelli Anno accademico: 2009/2010 Sessione III

2 Obbiettivi: Studio del cambio esistente; Ricerca di un sistema per renderlo utilizzabile su un mezzo da trazione pesante; Progetto del sistema; Disegno del sistema;

3 Skema s.r.l. Skema è una società specializzata nell assemblaggio e nella sperimentazione di motori endotermici a 2 e 4 tempi, benzina o diesel da competizione e di serie, di gruppi cambio e differenziali a gestione meccanica, idraulica ed elettronica Le collaborazioni principali Skema le vanta con Lamborghini, Ferrari e i migliori Team del campionato del mondo di Offshore Classe 1.

4 L Offshore L Offshore è un tipo di competizione nautica d'altura praticata con imbarcazioni a motore. I motori utilizzati in queste competizioni arrivano a 1000 cavalli, capaci di spingere gli scafi ad una media di 200 chilometri orari. I motori a benzina non devono superare, per il regolamento, i cc, a differenza dei Diesel, che raggiungono in genere i cc.

5 L attuale cambio Il cambio attuale presenta 4 marce senza la presenza della retro Ingranaggi a denti elicoidali Innesti a denti dritti Secondario a contralbero

6 Caratteristiche delle ruote dentate Prima marcia: Albero primario = 27 Denti; Albero secondario = 32 Denti Seconda marcia: Albero primario = 30 Denti; Albero Secondario = 33 Denti Terza Marcia: Albero Primario = 30 Denti; Albero Secondario = 31 Denti Quarta Marcia: Albero Primario = 31 Denti; Albero Secondario = 30 Denti

7 Caratteristiche delle ruote dentate Rapporti di trasmissione: ,84 2 0, , , Calcolo della serie geometrica: i ic i it r i T 4 0,84 1,03 T1 0,81 1, N 1 ( N 1) ( ic ) T, N 0,935

8 Caratteristiche delle ruote dentate Conseguentemente alla serie geometrica, le 4 marce che andranno aggiunte dovranno avere i seguenti rapporti di riduzione: 5 1,10 6 1,17 7 1,26 8 1, * * * * r i i r i i r i i r i i T T T T T T T T

9 Ricerca di una soluzione Per ottenere le nuove 4 marce e la retro ho deciso di aggiungere, successivamente al cambio, un riduttore epicicloidale (montato al contrario, in modo d avere non una riduzione ma una moltiplicazione) che sia in grado, in base alla configurazione con cui viene bloccato e innestato di rispondere all esigenze richieste. Quindi in base a cosa decido di bloccare, a cosa usare come cedente e cosa come movente, riesco ad avere una moltiplicazione (e le conseguenti 4 marcie successive) o un inversione di moto.

10 Ricerca di una soluzione Prima configurazione: Ruota bloccata: C Ingresso: P Uscita: A Risultato: moltiplicazione del numero di giri per: 1 A Seconda configurazione: Ruota bloccata: P Ingresso: A; Uscita:C; Risultato: Inversione del moto C C

11 Ricerca di una soluzione Per seguire la serie geometrica ed ottenere le marce desiderate, il rapporto di riduzione che dovrei ottenere dal riduttore epicicloidale è di: 1,31 Risultato però difficilmente ottenibile con un solo riduttore, per questo la scelta è passata sull utilizzo di 2 riduttori in serie, uno usato come moltiplicatore e uno come riduttore in modo che fossero in grado di darmi la riduzione necessaria, ho quindi scelto di dimensionarne 2 con rispettivamente: 6 e 4,58 1,31 1 6* 4,58

12 Dimensionamento del primo riduttore (moltiplicatore) Condizioni per il dimensionamento: 6 1 A Amin A C 1 2 C 1 A 2 AB AB ( B AB A C i* K 2) sen 2 Bmin BC ( BC BC 2) sen 2 Risultato: A B C

13 Dimensionamento del secondo riduttore Condizioni per il dimensionamento: 1 4, 58 A Amin Bmin A C C 1 1 A 2 AB AB ( 2 BC ( B AB BC BC A C i* K 2) sen 2 2) sen 2 Risultato: A B C

14 Dimensionamento del primo riduttore (moltiplicatore) Per il dimensionamento dei riduttori ho usato come specifiche di progetto: Coppia: 2633 Nm Potenza: 2700 Cv Numero di giri: 7200 giri/min Tutto quanto considerando la prima marcia inserita (condizione più sfavorevole) Gli ingranaggi dimensionati hanno un profilo doppioelicoidale.

15 Riduttore, Moltiplicatore

16 Riduttore, Moltiplicatore

17 Connessione cambio,riduttori Il passo successivo è stato quello di pensare ad un modo per inserire i 2 riduttori successivamente al cambio, in modo da poter scegliere ( innescando o disinnescando gli innesti) se usare la presa diretta, le seconde 4 marce oppure la retromarcia.

18 Prima Soluzione La prima soluzione proposta presenta un albero secondario, utilizzabile sia per portare il moto diretto sia per portare in uscita il moto dei riduttori, il primo innesto sceglie se inserire la riduzione degli epicicloidali oppure bypassarla, il secondo invece permette di scegliere se usare come uscita il portasatellite (seconde 4 marce) oppure la corona esterna (retromarcia).

19 Prima Soluzione

20 Prima Soluzione

21 Seconda Soluzione La prima soluzione ha come inconveniente l aggiunta di un albero secondario e conseguentemente 5 ruote dentate, soluzione quindi funzionante ma poco pratica. Ho quindi cercato una seconda soluzione che potesse evitare l utilizzo di un secondo albero e che con solo l uso degli innesti fosse in grado di rispondere a tutte le mie esigenze.

22 Seconda Soluzione

23 Seconda Soluzione

24 Seconda Soluzione

25 Conclusioni In conclusione, l inserimento a valle del cambio della coppia di riduttori permette l aumento delle marce oltre all inserimento della retro, la gestione dei riduttori viene fatta interamente con innesti a denti dritti. Entrambe le soluzioni per il montaggio sono valide, ma sicuramente più pratica la seconda, a causa del minor ingombro e della minor complessità.