DISEGNO ED OTTIMIZZAZIONE DEL RIDUTTORE DI UN MOTORE AERONAUTICO DIESEL DI ELEVATA POTENZA

Transcript

1 UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BOLOGNA FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di laurea in Ingegneria meccanica Elaborato finale di laurea in Disegno Tecnico Industriale DISEGNO ED OTTIMIZZAZIONE DEL RIDUTTORE DI UN MOTORE AERONAUTICO DIESEL DI ELEVATA POTENZA CANDIDATO Andrea Venieri RELATORE Prof. Ing. Luca Piancastelli Anno Accademico 2007/2008 Sessione II Bologna 17 dicembre 2008

2 OBIETTIVI DELLA TESI Studiare un motore ibrido applicando al motore turbo diesel VD007 una turbina simile alla Allison 250 C18. Progettare un riduttore che permetta di azionare due eliche controrotanti: la prima movimentata dal motore diesel, la seconda dalla turbina Allison.

3 MOTORE TURBO DIESEL VD007 CARATTERISTICHE TECNICHE: V 12 da 20,5 litri Potenza 1617 kw (2200 Cv) Regime di rotazione 5000 rpm Regime di rotazione in crociera 3800 rpm

4 TURBINA SIMILE ALLA ALLISON 250 C18 CARATTERISTICHE TECNICHE: Potenza 1500 Cv Regime di rotazione rpm Portata d aria 1,8 kg/s

5 ELICHE CONTROROTANTI Elica movimentata dal motore VD007 Elica comandata dalla turbina Allison

6 FASI DI FUNZIONAMENTO Decollo: Crociera: VD007+Allison, Bruciatore turbina acceso. VD007 Bruciatore Allison spento. Emergenza: Avaria VD007, Turbina Allison Bruciatore acceso.

7 ITER PROGETTUALE Calcolare i rapporti di trasmissione In base alla posizione della turbina rispetto al motore, calcolare il diametro delle ruote dentate Progettare le ruote dentate Progettare il carter Assemblare il riduttore compresi gli organi ausiliari

8 RAPPORTI DI TRASMISSIONE Le due eliche devono avere lo stesso numero di giri. n = 1450 rpm Motore endotermico Nm = 5000 rpm Turbina Allison Nt = rpm τ m = 5000/1450 = 3,45 τt = 35000/1450 = 24,13 In questo caso è opportuno frazionare la riduzione.

9 POSIZIONAMENTO DELLA TURBINA La Allison è inserita a sinistra del motore diesel.

10 RIDUTTORE Il riduttore è stato progettato in modo da mantenere gli ingranaggi del motore indipendenti da quelli della turbina Per alleggerire il complessivo oltre ad aver usato materiali leggeri, ho ottimizzato il profilo le ruote dentate

11 INGRANAGGIO MOTORE DIESEL Per ottimizzare lo spazio utilizzo, per la ruota condotta una corona a dentatura interna τ = 3,45; m = 5 mm; i = 178 m; b = 89 mm; P = 1617 kw; α = 20 D [mm] Z Pignone 150,42 30 Corona 506,4 101

12 INGRANAGGI TURBINA τ α b [mm] Z m [mm] D [mm] Pignone Allison ,83 Corona Centrale Pignone intermedio ,80 Elica 4, La ruota B è una ruota folle e non modifica il rapporto di trasmissione

13 RUOTE DENTATE Razze in lega di Le ruote sono state titaniorealizzate da corone dentate e razze in lega di titanio, assemblate ai relativi mozzi tramite organi filettati. Corone dentate

14 CARTER Le ruote dentate e i loro alberi saranno poi montate all interno del carter in alluminio, questo è diviso in 3 parti per facilitare il montaggio dei cuscinetti

15 MATERIALI IMPIEGATI Materiale Denominazione UNI R (MPa) S (MPa) E (MPa) (kg/m 3 ) Carter Alberi e Corone Dentate Razze e Bulloni Lega di Alluminio GD AlSi Acciaio 41 SiNiCrMoV Lega di Titanio Ti-6Al4V

16 ALBERO VD Carter posteriore 2 Albero VD007 3 Cuscinetto SKF 65x85x10 4 Anello elastico 5 Cuscinetto SKF 65x90x13 6 Guarnizione OR 7 Coperchio albero VD007 8 Guarnizione paraolio 9 Vite M6 a testa cilindrica

17 ALBERO ELICA ANTERIORE Carter intermedio 2 Albero elica anteriore 3 Vite M16 4 Cuscinetto SKF 75x105x16 5 Cuscinetto SKF 60x110x22 6 Carter posteriore

18 ALBERO TURBINA Anello elastico Albero Turbina Carter Intermedio Carter Posteriore Cuscinetto SKF a 2 corone di sfere 25 x 62 x 24 Coperchio albero turbina Il coperchio blocca il cuscinetto assialmente Viti M4 Guarnizione Paraolio

19 ALBERO RUOTA OZIOSA Vite M16 2 Vite M4 3 Coperchio albero ruota oziosa 4 Carter anteriore 5 Cuscinetto SKF 30 x 55 x 13 6 Distanziale 1 7 Albero ruota oziosa 8 Ruota oziosa 9 Distanziale 2 10 Carter intermedio 11 Cuscinetto SKF 30 x 47 x 9 12 Anello elastico Seeger

20 ALBERO INTERMEDIO Il seeger blocca l albero assialmente Seeger 2 Cuscinetto SKF 30 x La Corona 47 x 9 Centrale 3 Carter intermedio messa 4 Cuscinetto in rotazione SKF 30 x dalla 55 ruota x 13 oziosa 5 Albero intermedio trasmette 6 Carter il Anteriore moto al Pignone 7 Guarnizione Intermedio OR 8 Coperchio 9 Viti M4

21 ALBERO ELICA POSTERIORE Albero ruota posteriore parte sinistra 2. Carter anteriore 3. Cuscinetto SKF 105 x 130 x Distanziale 5. Cuscinetto SKF 105 x 145 x Guarnizione OR 7. Coperchio albero ruota posteriore 8. Viti M4 L albero è 9. costruito Guarnizione in 2 parti, paraolio queste saranno 10. Spine poi centrate grazie 11 a 2 12 spine e 11. unite Albero tramite ruota una posteriore serie di Viti parte destra 12. Viti M4

22 ASSEMBLAGGIO COMPLETO I 3 semi carter sono uniti da una serie di viti M16 Massa finale = 70 kg

23 SVILUPPI FUTURI Verifica e ottimizzazione del progetto tramite il metodo degli elementi finiti.

24 GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE.