ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA"

Mario Fantoni
7 anni fa
Visualizzazioni

1 ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA Seconda facoltà di ingegneria con sede a Cesena Corso di Laurea in ingegneria meccanica Sede di Forlì STUDIO ED OTTIMIZZAZIONE PER ORGANI AUSILIARI IN UN MOTORE AERONAUTICO A CICLO DIESEL CANDIDATO Cupo Alessandro RELATORE Prof. Ing. Luca Piancastelli CORRELATORE Ing. Lorenzo Dardi

2 Scopo della Tesi Installazione degli ausiliari per motore aeronautico Diesel oggetto di studio in questa Università : - Impianto di lubrificazione; - Impianto di alimentazione; - Impianto elettrico; - Impianto di raffreddamento; - Impianto per gli strumenti di bordo dell aereo. Realizzazione di un carter per gli ausiliari installati nella parte posteriore del motore, secondo architettura in uso aeronautico per motivi di cablaggio, con trasmissione ad ingranaggio. Modifiche al coperchio della distribuzione per gli ausiliari installati nella parte anteriore del motore, tramite trasmissione a cinghia.

Impianto di lubrificazione Motore con lubrificazione a carter secco - Sistema di lubrificazione motore Daimler Benz 605. - Sistema di lubrificazione motore Roll Royce Merlin 61.

3 Impianto di lubrificazione Motore con lubrificazione a carter secco - Sistema di lubrificazione motore Daimler Benz Sistema di lubrificazione motore Roll Royce Merlin Sistema di lubrificazione motore Rotax mod Sistema di lubrificazione motore Rotax mod Recupero olio dal motore tramite le pressioni che si sviluppano all interno del carter motore.

4 Impianto di lubrificazione Componenti: -pompa di mandata dell olio; -pompa di recupero olio dal turbo; -filtro dell olio. Installazione sulla trasmissione della distribuzione, con modifiche al coperchio.

5 Impianto di alimentazione Impianto Common Rail Componenti: - pompa di iniezione ad alta pressione. Installazione sul carter, nella parte posteriore del motore, con trasmissione ad ingranaggio.

6 Impianto elettrico Impianto elettrico Cessna 337-A Componenti installati sulla parte anteriore del motore: - alternatore con trasmissione a cinghia. Modifica del coperchio della distribuzione, con attacchi per staffa alternatore.

7 Impianto elettrico Impianto elettrico Cessna 337-A Componenti installati sulla parte posteriore del motore: - alternatore con trasmissione a cinghia; - due piccoli alternatori, per centraline impianto di alimentazione. Montaggio sul carter, con trasmissione ad ingranaggio.

8 Sistema di avviamento Componenti: - starter con riduzione interna. Installazione sul coperchio della distribuzione, opportunamente modificato.

9 Sistema di raffreddamento motore Motore con raffreddamento a liquido Componenti: - pompa per liquido refrigerante, con trasmissione a cinghia. Installazione sul coperchio della distribuzione, su cui viene realizzata, durante la fusione, la carcassa della pompa.

10 Impianto per gli strumenti di bordo dell aereo Impianto del Cessna 337-A Componenti: -Pompa vacuum. Installazione sul carter, nella parte posteriore del motore, con trasmissione ad ingranaggio.

11 Dimensionamento del carter Trasmissione ad ingranaggi - rapporto di trasmissione degli accessori - interasse Dimensionamento di massima OTTIMIZZAZIONE Riduzione di spessore da 8 mm a 5 mm PESO: 5,3kg PESO: 2,5kg

12 Materiale utilizzato per la costruzione del carter Realizzazione del carter per pressofusione in conchiglia Lega di alluminio GD-AlSi9 Caratteristiche: -densità: 2,75 kg/dm 3 -modulo elastico: MPa -Rp 0,2 =130 MPa coefficiente di sicurezza: 2 Tensione ammissibile: σ Rp ,2 amm = = = cs 65MPa

13 Analisi agli elementi finiti Generazione automatica della maglia Il modello viene suddiviso in elementi e nodi, col massimo livello di affinamento.

14 Analisi agli elementi finiti Impostazione dei vincoli e delle forze VINCOLI: - viti di collegamento carter - motore FORZE: - trasmesse dagli ingranaggi - inerziali (9g)

15 Analisi agli elementi finiti Soluzione

16 Analisi agli elementi finiti Analisi della soluzione La massima tensione raggiunta, vale circa 30 MPa, essendo circa la metà di quella ammissibile, si può modificare il carter alleggerendolo. OTTIMIZZAZIONE Diminuzione dello spessore da 5mm a 3mm.

17 Analisi agli elementi finiti Soluzione del nuovo modello

18 Analisi agli elementi finiti Analisi della soluzione La massima tensione raggiunta vale 60,1 MPa, essa si avvicina a quella ammissibile, ma essendo minore, la soluzione ottenuta può essere considerata accettabile. Riduzione di peso da 2,5 kg a 2,06 kg.

19 Analisi agli elementi finiti Frequenza naturale del carter La frequenza naturale del carter deve rimanere fuori dal campo di funzionamento del motore, ossia non deve essere compresa fra i 15 e i 74 Hz. 1 modo: 629,91 Hz 2 modo: 908,91 Hz 3 modo: 969,56 Hz 4 modo: 1.286,85 Hz 5 modo: 1.637,12 Hz 6 modo: 1.920,32 Hz Le frequenze trovate sono fuori dal campo di funzionamento del motore.

20 Carter in lega di magnesio Caratteristiche: - densità: 1,8 kg/dm 3 - modulo elastico: MPa - σ Sn = 130MPa coefficiente di sicurezza: 2 Tensione ammissibile: σ Sn amm = = c s = σ 65MPa Dall analisi eseguita agli elementi finiti, risulta una tensione massima di 59,96 MPa, per cui come per il caso del carter in lega di alluminio, la soluzione è accettabile. Riduzione di peso da 2,06 kg agli 1,35 kg.

21 Parte anteriore del motore

22 Parte posteriore del motore

23 Trasmissione ad ingranaggi

24 Conclusioni Il motore ha un peso di circa 100 kg, mentre il gruppo degli ausiliari, ha un peso di 40 kg, quindi l obbiettivo di non superare i 160 kg è stato raggiunto. Considerati il gran numero di accessori necessari, anche la compattezza è un obbiettivo raggiunto. Possibili sviluppi Realizzazione della trasmissione per gli accessori installati nella parte posteriore del motore, tramite cinghia.

Documenti analoghi

STUDIO E PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO DI LUBRIFICAZIONE PER MOTORE FIAT 1.9 JTD ACROBATICO

ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA Seconda Facoltà di Ingegneria con sede a Cesena Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Sede di Forlì STUDIO E PROGETTAZIONE DI UN IMPIANTO DI LUBRIFICAZIONE