PROGETTO DELL ALBERO MOTORE DI UN TURBODIESEL AERONAUTICO DI GROSSA CILINDRATA

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1 POGETTO DELL ALBEO MOTOE DI UN TUBODIESEL AEONAUTICO DI GOSSA CILINDATA Tesi di Laurea di: elatore: GIUSEPPE SCIETTA Prof. Ing. LUCA PIANCASTELLI Correlatori: Università degli Studi di Bologna ACOLTA DI INGEGNEIA A.A

2 Sviluppo della tesi Bozza primo albero motore(versione modificata del VD007) Sviluppo nuova biella blade alleggerita rispetto al VD007 Analisi dei carichi agenti sul manovellismo Dimensionamento dei cuscinetti di testa di biella e di banco della prima versione dell albero del VX007 con il programma in Mathcad dell Ing. Colicchia Verifica torsionale sul primo albero provvisorio Ottimizzazione dell albero e verifica strutturale sulla nuova soluzione Verifica statica e a fatica dell albero motore definitivo 2

3 Sviluppo nuova biella VD007 Altezza biella blade 180mm Peso biella blade 0,02 kg Materiale: lega di titanio VX007 Altezza biella blade 110mm Peso biella blade 0,013 kg Materiale: lega di titanio 3

4 Disegno preliminare dell albero del VX007 VD007 Corsa 108 mm unzionamento a regime 3800 rpm Albero da 23 kg VX007 (prima versione) Corsa 74,2 mm unzionamento a regime rpm Albero da 10,5 kg 4

5 M 2 d 2 Analisi dei carichi sul manovellismo V12 a 60 del motore VD007 orze di pressione dei gas Pistone con doppia camera di combustione in caso di guasto di un iniettore orza causata dal Momento squilibrante sul baricentro di testa di biella La coppia di squilibrio sulla bronzina è trascurabile 1 2 p M 2 d eq 3 5

6 x y isultanti sul perno di manovella xgas ygas 1 ( 2 1 ( 2 ax ay bax bay nel sistema fisso brx bry x M y M ) ) sistema fisso Biella ork (blade1) isultanti testa biella OK Biella Blade isul tanti testa biel la blade y x x 6

7 w z isultanti sul perno di manovella nel sistema solidale con la biella x x cos sen β β y y sen cos β β sistema solidale con la biella Biella ork (blade1) Biella Blade i s. i n si st e ma bi e l l a is.in sist ema biella w 7

8 isultanti sui supporti di banco xt sup yt sup ( α) x y ( α) x ( α ϕ) ( α ϕ) y sistema fisso xtot sup. ytot sup. xblade sup yblade sup xfork sup yfork sup ξ sist tot. manov banco η sist tot. manov banco. sist xtot. fisso banco sist xtot. fisso banco senα cosα sist y tot. fisso banco sist y tot. fisso banco cosα senα sistema manovella risultante sui supporti, sistema manovella t o t x 8

9 Dimensionamento dei cuscinetti di testa di biella e di banco dell albero I carichi sono inseriti nel programma dell Ing. Colicchia stabilendo le dimensioni della sede del perno di manovella,, si ottiene, per entrambe le bielle : D 41 mm L 19 mm Valori verificati entro i limiti con: ,9 µm dello spessore del meato d olio d del VX007 y 0, i Parametri raccomandati biella blade x 0, i spessore di lubrificante nell intorno di 1µm s 0, i i

10 Dimensionamento dei cuscinetti di Perno di banco esterno D 33 mm L 18 mm Valori verificati entro i limiti con: banco dell albero 1,06 µm dello spessore del meato 1 d olio y 0, i x 0, i s 0, i i

11 Albero di tentativo peso ottenuto : 10,5 kg esistenza a torsione verificata secondo Lloyd con by-pass elettronico (σr( r 475 MPa), quindi ),quindi verificata soprattutto con acciai speciali (σr r 2000 MPa) MPa Tao Armoniche giri/min 11 Ordine 0,5 Ordine 1 Ordine 1,5 Ordine 2 Ordine 2,5 Ordine 3 Ordine 3,5 Ordine 4 Ordine 4,5 Ordine 5 Ordine 5,5 Ordine 6 Ordine 6,5 Ordine 7 Ordine 7,5 Ordine 8 Ordine 8,5 Ordine 9 Ordine 9,5 Ordine 10 Ordine 10,5 Ordine 11 Ordine 11,5 Ordine 12 Lloyd fc

12 Albero di prima ottimizzazione iduzione ulteriore della corsa rispetto alla prima versione(70,5mm) Ottimizzazione delle maschette con sovrapposizione 12

13 Verifica strutturale dell albero Geometria dell albero complessa lunghi tempi di calcolo La discretizzazione viene infittita solo nella prima manovella, che è la più sollecitata. eticolatura molto diradata nel resto dell albero 13

14 Progetto albero definitivo I I passo: Analisi statica dell albero ottimizzato in precedenza II passo: Diminuzione delle pressioni agenti sull albero incrementando i diametri dei perni di banco III passo: verifica statica nuovo albero 14

15 Progetto albero definitivo II Diametro Perni di banco da 44 mm lunghezza perni di banco di 36mm Peso 11,5 kg Pastiglia di tungsteno da inserire nel foro del contrappeso dal diametro di 9mm per equilibrare l alberol Corsa da 70,5 mm Materiale: acciaio M300 con limite di fatica all origine di 900 MPa 15

16 Conclusioni L albero risulta verificato : alleggerimento da 23 kg a 11,5 kg circa le verifiche torsionali hanno fornito buoni risultati le verifiche statiche risultano molto soddisfacenti con un acciaio ad alta resistenza come il 300M Il coefficiente di fatica risulta accettabile (2,4) Per una maggiore affidabilità e robustezza si possono effettuare ulteriori trattamenti di pallinatura 16

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