Tesi di laurea di: DANIELE PEZZI. Prof.Ing. Luca Piancastelli

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1 Tesi di laurea di: DANIELE PEZZI Relatore Prof.Ing. Luca Piancastelli Correlatori Prof. Ing. Franco Persiani Prof. Ing. Gianni Caligiana Dott. Ing. Stefano Mazzoni Dott. Ing. Alessandro Bassi Dott. Ing. Paolo Proli

2 Il progetto Alfa JTD Motore derivato dall Alfa 1,9 JTD per autotrazione La potenza è stata portata da 105 a 165 cv a 3800 rpm Un riduttore da 3800 a 2500 rpm Coppia motrice massima di 390 Nm a 2500 rpm

3 OBIETTIVI Misura della coppia trasmessa all albero elica durante la fasi critiche di avviamento e spegnimento. Soluzioni migliorative del sistema di misura del banco prove elica: taratura in opera delle celle di carico e riduzione degli attriti

4 Il sistema misurato Banco Prove Elica Cella di carico per la misura della coppia all albero elica Riduttore ad ingranaggi cilindrici diritti a due stadi. Giunto Elastico.

5 Schema a blocchi della catena di misura SEGNALE IN INGRESSO: CELLA DI CARICO RISULTATO Condizionamento del segnale Acquisizione e Conversione A/D Elaborazione dati Centralina estensimetrica Scheda di acquisizione Programma ad hoc implementato con LabView

6 Collegamenti effettuati per la misura Blocco di connessione al terminale Centralina estensimetrica Cella di carico Segnale + Alimentazione + Segnale - Alimentazione - Scheda di acquisizione Programma in LabView per l elaborazione dei dati

7 Il programma sviluppato con Labview Pannello frontale Schema di flusso Segnale della ruota fonica Segnale della cella di carico

8 Analisi dei dati acquisiti In ordinata i valori di coppia in Nm. In ascisse il numero di campioni. Frequenza di campionamento 100 mila Hz. Avviamento Spegnimento

9 Ingrandimento della zona critica durante l avviamento Segnale della ruota fonica Calcolo del numero di giri del motore.

10 Andamento del numero giri motore durante l avviamento 1800 AVVIAM ENTO RPM Zona critica s

11 Coppia all albero elica in funzione del numero giri motore AVVIAMENTO Picco massimo 1150 Nm Nm rpm

12 Cause dell irregolarità del moto dovuto alla transizione nella zona critica del giunto elastico (sistema ad un grado di libertà) Il sistema elica-giunto elastico-albero motore è a molti gradi di libertà. Il giunto elastico è stato messo per disaccoppiare l elica dal motore, quindi la sua frequenza critica è molto bassa (intorno ai 400 rpm, circa 7 Hz) Nella transizione per la frequenza critica durante l avviamento, se una delle accensioni coincide con un picco di oscillazione si ha un picco di coppia pari a circa 3 volte la coppia massima.

13 Prima del punto critico La coppia trasmessa all albero elica è in fase con il numero di giri motore Dopo il punto critico La coppia trasmessa all albero elica è in opposizione di fase rispetto al numero di giri del motore

14 Miglioramento del sistema di misura per il progetto del nuovo banco elica Taratura delle celle di carico direttamente sul banco prove elica Riduzione degli attriti che influenzano la misura della forza di spinta dell elica

15 Soluzioni adottate per la taratura delle celle di carico di trazione e di spinta Cella trazione Cella di spinta y = 1167,6x + 3, y = 0,5221x - 0, Nm 600 kg Serie1 Lineare (Serie1) ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Volt -100 mvolt

16 Soluzione proposta per la taratura della cella a trazione (compressione) direttamente sul banco prove elica Sistema che sfrutta il principio della leva

17 Soluzione proposta per diminuire gli attriti tra albero liscio e sopporti Cuscinetti a rulli cilindrici SKF NU consentono uno spostamento assiale dell albero rispetto all alloggiamento Cella di carico Spinta dell elica

18 CONCLUSIONI L albero elica è sottoposto durante l avviamento a dei picchi di momento torcente causati dal giunto elastico tra motore e riduttore che provocano un notevolissimo sovraccarico. Il picco di coppia massima =1150 Nm supera di 3 volte la coppia erogabile dal motore. Si consiglia un ridimensionamento dell albero elica partendo dai risultati ottenuti dalle misure effettuate, oppure uno spostamento della frequenza propria del giunto ad un numero di giri inferiore (2 giunti in serie o un giunto meno rigido) per far si che la transizione avvenga durante il funzionamento del motorino d avviamento.

19 Una possibile soluzione alternativa, già adottata sugli elicotteri,è l impiego di un giunto a frizione centrifuga che permetta il collegamento rigido tra le parti solo dopo l attraversamento della frequenza critica. Per il miglioramento del sistema di misura in vista del nuovo banco elica si propongono le soluzioni mostrate.

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