CANDIDATO: William Berardi. RELATORE: Prof. Ing. Luca Piancastelli

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1 Alma Mater Studiorum Università di Bologna Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria Meccanica A.A. 2010/ Sessione III CANDIDATO: William Berardi RELATORE: Prof. Ing. Luca Piancastelli

2 OBIETTIVI Trasformare un motore monocilindrico 4 tempi di derivazione motociclistica in un motore bicilindrico a V di 90, 4 tempi, con sistema di falso pistone, da utilizzare per il volo sportivo con velivoli ultraleggeri. Il nuovo motore dovrà soddisfare i seguenti requisiti: Minimizzare le masse e gli ingombri; Bilanciare le forze alterne del primo ordine; Ridurre le vibrazioni; Ottenere un incremento di potenza del 10%; Limitare i consumi.

3 CARATTERISTICHE DEL MOTORE DI PARTENZA MOTORE: Yamaha XT660R TIPO: monocilindrico SOHC 4 tempi RAFFREDDAMENTO : a liquido CILINDRATA: 660 cc POTENZA: 35.3 kw a 6000 giri/minuto COPPIA MASSIMA: 60.0 Nm a 5250 giri/minuto

4 DATI FORNITI DAL COSTRUTTORE Alesaggio cilindro: D = 100 mm Altezza H = 10 mm Diametro perno pistone : d = 23 mm Corsa : 84 mm Raggio di manovella : r = 31 mm

5 ALBERO A GOMITI Si è reso necessario allungare ed irrobustire l albero motore al fine di ospitare una seconda biella. Nel motore di partenza i contrappesi, essendo un motore da competizione, erano realizzati in tungsteno, materiale troppo costoso per l applicazione in esame. Si è allora deciso di tagliare la maschetta creando l alloggiamento per avvitare i nuovi contrappesi.

6 DISPOSIZIONE DEL FALSO PISTONE Si è deciso di ottenere un motore bicilindrico con architettura a V di 90 Con questa particolare architettura, detta anche a L, gli assi dei cilindri formano tra loro un angolo di γ = 90, mentre le manovelle sono sfasate di un angolo di δ = 0

7 BILANCIAMENTO DELLE FORZE ALTERNE DEL I ORDINE VALUTAZIONE MASSE: GRUPPO 1: Pistone attivo Spinotto Bronzine biella m a = g GRUPPO 2 : Falso pistone Biella Bronzine m b = g Con buona approssimazione ho considerato m a = m b = 1400 g

8 BILANCIAMENTO DELLE FORZE ALTERNE DEL I ORDINE Le forze alterne del primo ordine per entrambi i cilindri risultano essere pari a: Quindi le forze del primo ordine varranno: Ed i vettori momento del primo ordine varranno:

9 BILANCIAMENTO DI FORZE E MOMENTI TRAMITE CNTRAPPESI Osservando la forza F 1 si può notare che ha il carattere di una forza centrifuga. Tale forza risulta completamente equilibrata mediante l utilizzo di opportuni contrappesi sull albero a gomiti. La massa totale di entrambi i contrappesi si calcola come segue: Al fine di bilanciare la F 1, si realizzano 2 contrappesi in acciaio legato da montare sull albero motore, ognuno dei quali avente massa pari a: Infine, per quanto riguarda M 2, si può affermare che risulta costantemente presente e non equilibrabile mediante contrappesi in quanto è controrotante rispetto all albero.

10 ALLOGGIAMENTO DEL FALSO PISTONE Guide per manicotti (n = 2) Manicotti a sfere skf ISO classe LBBR 12 (n = 6) Anello elastico Seeger (n = 2) Rail del fluido Condotto di scarico del fluido Cilindro del falso pistone Falso Pistone

11 LUBRIFICAZIONE Nel motore in studio, si è utilizzato un sistema di lubrificazione a carter secco nel quale l olio non viene raccolto in una coppa, ma viene inviato da una o più pompe di recupero ad un serbatoio separato. Da tale serbatoio, l olio viene successivamente prelevato mediante la pompa di mandata che lo invia, sotto pressione, ai vari organi mobili. Lubrificazione albero motore All albero motore deve essere assicurato un flusso d olio in pressione per la lubrificazione delle bronzine sul perno di manovella. Lubrificazione del meccanismo con falso pistone Al fine di lubrificare il cinematismo cilindrico formato da manicotto e contrappeso, si è dovuto fare in modo che l olio, passando dall albero alla biella, raggiungesse il contrappeso.

12 REALIZZAZIONE CARTER Nel realizzare il carter, si è cercato di limitare gli ingombri e ottenere un carter compatto e di semplice realizzazione. Coperchio lato ruota fonica Non dovendo evitare i trafilamenti d olio, è stato realizzato in plastica. Esso ha il compito di chiudere il carter per non esporre esternamente le parti in movimento. Coperchio lato distribuzione Realizzato in lega di alluminio. Nella parte esterna sono previsti 4 fori in grado di renderlo solidale al carter. Sempre sulla stessa superficie è stata realizzata una piastra in alluminio, con 3 fori, al fine di poterci montare l alternatore.

13 VALUTAZIONE DEGLI INGOMBRI La parte di gruppo termico da me realizzata presenta i seguenti ingombri: Altezza h = 272 mm Larghezza l = 237 mm Spessore s = 342 mm Con una massa a secco di circa 8 kg

14 CONCLUSIONI Si può concludere affermando di aver ottenuto un motore per velivoli ultraleggeri che risponde agli obiettivi iniziali e che presenta le seguenti caratteristiche: Performante Con bassi consumi Compatto Ottimamente equilibrato Relativamente leggero È inoltre possibile montare questo motore su una svariata gamma di velivoli ultraleggeri, dopo aver effettuato le opportune modifiche.

15 SVILUPPI FUTURI Il lavoro svolto in questa fase preliminare di progetto sembra poter soddisfare i requisiti fondamentali richiesti, ma è estremamente necessario uno studio approfondito inerente i seguenti temi: Analisi strutturale dell albero motore; Verifica statica, verifica a fatica dell albero d elica; Verifica strutturale degli ingranaggi di testa e successiva verifica a pitting dei denti delle ruote dentate in questione; Inserimento degli organi ausiliari (pompe, radiatore, elica etc ) È inoltre possibile ottimizzare le masse e gli ingombri al fine di adattare il gruppo termico all applicazione in cui esso deve essere montato.

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