Alma Mater Studiorum Università di Bologna

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1 Alma Mater Studiorum Università di Bologna Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno tecnico Industriale DIEM Relatore: Prof. Ing. Luca Piancastelli Correlatori: Tesi di laurea di: Tommaso Tassani Prof. Ing. Gianni Caligiana Prof. Ing. Alfredo Liverani Dott. Ing. Cristina Renzi Sessione III Anno Accademico 2008/2009

2 OBIETTIVI DELLA TESI Realizzare il basamento di un motore a ciclo diesel due tempi di grande potenza per uso aeronautico: Leggerezza Affidabilità Predisporre un sistema di equilibratura delle forze alterne d inerzia

3 PROPULSORI IN VIA DI SVILUPPO MOTORI A CICLO DIESEL A due tempi A quattro tempi Monocilindrici Pluricilindrici a X Lo sviluppo procede simultaneamente per garantire modularità dei componenti riduzione dei costi di progettazione

4 Caratteristiche del propulsore oggetto dello studio : Monocilindrico 2 tempi common rail: Grandi potenze specifiche [400 CV] Elevato n.ro di giri motore [10000 rpm] Rapporto massa/potenza favorevole.

5 Struttura del motore: Aspirazione: Un condotto anulare convoglia il comburente nella parte bassa del cilindro. Scarico: L evacuazione dei gas combusti avviene nella parte alta del cilindro dove sono presenti solo valvole di scarico.

6 Struttura del motore: Raffreddamento e lubrificazione Si utilizza il gasolio additivandolo con olio lubrificante per assolvere ad entrambe le funzioni Il gasolio viene mandato agli alberi a camme e scende fino al carter raffreddando la testata e il cilindro

7 Studio del basamento: Tre componenti principali : Cilindro Vincoli derivanti da testata e pistone Carter superiore Carter inferiore Necessità di dimensionare biella e albero motore

8 Cilindro: Vincoli progettuali: Corsa 65,5 mm Corsa utile 44 mm Alesaggio 150 mm Camicia in acciaio (s=3 mm)

9 Cilindro: Raccolta gasolio Setto per il deflusso Condotto aspirazione Collettore compressore Luci di aspirazione

10 Carter: Dimensioni del manovellismo Ingombro sistema d equilibratura

11 Carter: Albero motore: MPa d= 108 mm Biella: Φp=26,4 mm Φt= 110 mm l= 211 mm..λ=0,155

12 Carter: Equilibratura forze alterne d inerzia: Il sistema sarà composto da quattro alberi controrotanti a velocità ω e 2ω

13 Carter: Il collegamento è realizzato per mezzo di prigionieri e dove possibile con lunghi tiranti

14 Equilibratura delle forze d inerzia: Sostituzione della biella con un sistema di masse concentrate kg kg

15 Equilibratura delle forze d inerzia: Forze centrifughe r ; kg mp = massa del perno di biella mwr = massa della maschetta ridotta al raggio di manovella mbr = massa concentrata nella testa di biella

16 Equilibratura delle forze d inerzia: Forze alterne 2,85 kg mpis = massa del pistone mspi= massa dello spinotto mba = massa concentrata nel piede di biella

17 Equilibratura delle forze d inerzia: Per equilibrare le forze alterne si aggiungono 4 masse controrotanti posizionate su altrettanti alberi che ruotano a velocità ω e 2ω Dev essere: ; ;

18 Equilibratura delle forze d inerzia:

19 Equilibratura delle forze d inerzia: Trasmissione del moto Catena per motociclette per gli alberi che ruotano a rpm Per la scelta della catena si è considerata la potenza necessaria per vincere l inerzia dell intero sistema all avviamento ; P 24 kw

20 Equilibratura delle forze d inerzia: Trasmissione del moto Ruote dentate a denti dritti per gli alberi che ruotano a rpm Zp = 44 Zr = 88 m = 1,25 mm

21 Materiali: Biella in lega di titanio Ti6Al4V Alberi in acciaio 300M(41SiNiCrMoV76) Basamento in lega di alluminio AlSi12 Camicia in acciaio Massa complessiva 98 kg

22 DISEGNI D ASSIEME

23 CONCLUSIONI Gli obiettivi prefissati sono stati raggiunti. Il sistema risulta essere piuttosto complesso, andrà valutata la convenienza di realizzare un bicilindrico o un finto bicilindrico

24 SVILUPPI FUTURI Andranno aggiunti i gruppi ausiliari Andrà valutata la necessità di aggiungere un ulteriore gruppo equilibratore per ridurre/eliminare il momento squilibrante residuo

25 GRAZIE PER L ATTENZIONE