STUDIO DI FATTIBILITA DEL BASAMENTO DEL MOTORE VD007

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1 ALAM MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA SECONDA FACOLTA DI INGEGNERIA CON SEDE A CESENA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA Sede di Forlì ELABORATO FINALE DI LAUREA In Disegno Tecnico Industriale STUDIO DI FATTIBILITA DEL BASAMENTO DEL MOTORE VD007 CANDIDATO Roberto Cipollini RELATORE Prof. Ing Luca Piancastelli Anno Accademico 2005/2006 Sessione II

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3 SCOPO DELLA TESI PROGETTO DI MASSIMA DEL BASAMENTO DEL MOTORE VD007 MOTORE LEGGERO, COMPATTO, RIDIGO E AFFIDABILE PROSEGUIMENTO DEL LAVORO DELL ING. CESARONI (DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA DEL BASAMENTO),DELL ING. VANGELISTI(DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA DEL PROPULSORE NEL SUO INSIEME),DELL ING. RENZI (DIMENSIONAMENTO E OTTIMIZZAZIONE DELL ALBERO A GOMITI)

4 MOTORE IN CONSIDERAZIONE Motore ad accensione per compressione sovralimentato mediante turbocompressore 12 cilindri a V di 60 Potenza superiore a 2000 CV a 3800 rpm Rapporto di compressione pari a 15,5:1 Sistema di iniezione con iniettore pompa a doppia iniezione in camera di combustione Possibilità di funzionamento a 5000 rpm senza incremento di potenza per volo ad alta quota per compensare la diminuzione della densità dell aria (Tesi degli Ing. Gallotto, Lontani)

5 DATI DI PARTENZA Progetto di massima dell Ing. Vangelisti Albero motore, bielle, pistoni dimensionati dall Ing. Renzi Basamento di prima approssimazione disegnato dall Ing. Cesaroni (troppo pesante) Interfaccia con la testata sviluppata nella tesi di Sorrentino

6 SVILUPPO DELLA TESI DETERMINAZIONE DELLE DIMENSIONI DI MASSIMA DELLA PARTE SURERIORE E INFERIORE DEL BASAMENTO DIMENSIONAMENTO ELEMENTI DI FISSAGGIO (VITI) TRA LE DUE PARTI DEL BASAMENTO E TRA IL BASAMENTO E LA TESTATA DIMENSIONAMENTO DEI PASSAGGI ACQUA E OLIO ADATTAMENTO DELLA PARTE SUPERIORE DEL BASAMENTO CON LA NUOVA TESTATA PROGETTATA PER IL SISTEMA DI INIEZIONE TRAMITE INIETTORE POMPA

7 DIMENSIONAMENTO DI MASSIMA Per l individuazione delle dimensioni di massima del basamento si sono usati come dati di partenza l ingombro radiale dell albero a gomiti, le dimensioni della precedente versione del basamento la quale è risultata avere caratteristiche di resistenza superiori alle minime richieste (da questo l idea di ridimensionare il basamento per ottenere un blocco motore più compatto e leggero perciò un vantaggio sotto ogni punto di vista),e la distanza tra le mezzerie dei perni di banco alla quale corrisponde la distanza tra le mezzerie dei supporti di banco.

8 VITI DI BANCO PER UNIRE LE PARTI SUPERIORI E INFERIORI DEL BASAMENTO SI SONO STATE UTILIZZATE 28 VITI W 3/8 IN ACCIAIO 14K CONSIDERANDO LA COMPONENTE VERTICALE DELLA FORZA AGENTE SUL CIELO DEL PISTONE DOVUTA AL MASSIMO VALORE DELLA PRESSIONE IN CAMERA DI COMBUSTIONE(160 bar) E VERIFICANDO PER LE ALTRE COMPONENTI. SI CONSIDERANO COME LAVORANTI SOLO LE VITI DI BANCO PIU VICINE ALL ALBERO MOTORE (14), LE ALTRE SERVONO PER IRRIGIDIMENTO. QUESTO APPROCCIO E TIPICO DEI MOTORI DI FABBRICAZIONE GIAPPONESE CON BASAMENTO IN LEGA LEGGERA.

9 VITI DI FISSAGGIO DELLA TESTA PER IL BLOCCAGGIO DELLA TESTATA SUL BASAMENTO SONO STATI UTILIZZATE 26 VITI W ½ CONSIDERANDO LA FORZA AGENTE SUL CIELO DEL PISTONE DOVUTA AL MASSIMO VALORE DELLA PRESSIONE IN CAMERA DI COMBUSTIONE (160 BAR) SI E SCELTA LA SOLUZIONE A 6 VITI PERCHE IN MOTORI ANALOGHI RR MERLIN E GRIFFON E DB 6XX SI E DIMOSTRATO IL MIGLIOR COMPROMESSO TRA PESO E DISTRIBUZIONE OTTIMALE DELLA PRESSIONE DI CONTATTO.

10 SISTEMI AUSILIARI GLI IMPIANTI DI RAFFREDDAMENTO E LUBRIFICAZIONE (CARTER UMIDO) SONO RIMASTI INVARIATI RISPETTO ALLA PRECEDENTE VERSIONE (NELLA QUALE SONO STATI REALIZZATI CONSIDERANDO LA CONFIGURAZIONE CHE TALI IMPIANTI HANNO NEL MOTORE DELLA YAMAHA R1), DISPONENDO LA POMPA DELL OLIO E DELL ACQUA A DESTRA E A SINISTRA DELLA PARTE BASSA DEL BASAMENTO INFERIORE

11 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO La portata d acqua elaborata dalla pompa viene in parte inviata allo scambiatore olio-acqua e in parte ai condotti sovrastanti le testate che distribuiscono il refrigerante alle varie testate. Il liquido scende poi nei cilindri per fuoriuscire da 4 bocche realizzate nel basamento.

12 SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO

13 SISTEMA DI LUBRIFICAZIONE L olio viene aspirato dalla coppa tramite la pompa (volumetrica), passa attraverso la valvola limitatrice di pressione e viene inviato allo scambiatore olio-acqua tramite un opportuno condotto,successivamente passa attraverso il filtro ed entra nel condotto principale dal quale partono una serie di condotti che lubrificano le bronzine di banco e l albero motore. Per la lubrificazione e il raffreddamento dei pistoni e delle pareti dei cilindri si utilizzano degli ugelli posti al di sotto dei cilindri che vengono alimentati per mezzo di condotti ricavati nei supporti superiori di banco. La lubrificazione degli alberi a camme che movimentano le valvole di aspirazione e scarico e regolano la pressione del combustibile all interno degli iniettori (iniettori pompa) e degli altri organi della testata è assicurata da una serie di condotti realizzati nella parte superiore dei supporti di banco (non disegnati nell assieme). L olio ritorna nella coppa per gravità.

14 SISTEMA DI LUBRIFICAZIONE CONDOTTO SCAMBIATORE USCITA OLIO

15 SISTEMA DI LUBRIFICAZIONE SUPPORTI PER SCAMBIATORE E FILTRO

16 SISTEMA DI LUBRIFICAZIONE CONDOTTO PRINCIPALE DI LUBRIFICAZIONE CONDOTTI PER LA LUBRIFICAZIONE DELLE BRONZINE E DELL ALBERO A GOMITI

17 CIRCUITO DI LUBRIFICAZIONE condotti ugelli

18 CIRCUITO DI LUBRIFICAZIONE

19 MATERIALI UTILIZZATI Il materiale utilizzato per la realizzazione del basamento motore è una lega di alluminio classificata dalla normativa come G-AlSi9. L utilizzo di questa lega invece della ghisa che era prevista nello studio dell Ing. Vangelisti permette un alleggerimento dell intero motore (peso complessivo del basamento di circa 160 kg contro i circa 400 kg di un basamento in ghisa).

20 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI MAGGIOR COMPATEZZA E MINOR PESO,NON IN MISURA CONSIDEREVOLE A CAUSA DEI VINCOLI DI INGOMBRO DI ALCUNI ORGANI(ALBERO MOTORE, BIELLE,PISTONI, POMPE,ECC) RIGIDEZZA E AFFIDABILITA DA VALUTARE IN SEGUITO AGLI SVILUPPI FUTURI : RIPROGETTAZIONE DEL BASAMENTO IN RELAZIONE ALLA NUOVA TESTATA E AL NUOVO ALBERO A GOMITI