ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DI BOLOGNA

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Daniele Durante
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Ingegneria meccanica Studio ed ottimizzazione di

1 ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITÀ DI BOLOGNA Seconda facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria meccanica Studio ed ottimizzazione di un motore aereonautico a benzina per alte prestazioni. CANDIDATO Stefano Zaccaroni RELATORE Prof.Ing.Luca Piancastelli Anno accademico 2009/2010 Sessione III

2 OBIETTIVI E PARAMETRI DEL PROGETTO Verifica ed ottimizzazione del Basamento motore di un propulsore piatto, tramite analisi FEM. Questo è composto da 2 testate Yamaha YZF-R6, per uso aereonautico. Dati del Motore: N cilindri = 8 a V di 180 Cilindrata totale = 1198 cc Potenza stimata = 266 CV a 15500rpm Coppia stimata = 130 Nm a 12500rpm Massa stimata= 36.4 kg Parametri cinematici Alesaggio (67 mm) Corsa (42,5 mm) Interasse tra i cilindri (90 mm) Materiale utilizzato: Lega di alluminio GD-Al Si 9 Proprietà del materiale: Tensione snervamento=270 MPa Tensione Rottura =300 MPa Modulo elastico=70000 MPa

3 SCHEMA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

4 SISTEMA DI SCARICO DELL OLIO - Riprogettato ed ottimizzato il sistema di scarico dell olio. - Posti 4 filtri a protezione delle impurità. FILTRI OLIO - Congiunzione tra lo scarico del riduttore e lo scarico del basamento inferiore. CONGIUNZIONE SCARICHI

5 SCHEMA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

6 DISEGNO DEGLI ATTACCHI AL CASTELLO MOTORE - Progettato un sistema di attacchi, composto da 4 giunzioni, tra il basamento motore ed il castello motore. - Sistema che dovrà successivamente sopportare le tensioni e le deformazioni cui è sottoposto.

7 AGENDA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

8 Sollecitazioni albero elica Trazione elica ANALISI DEI CARICHI Momento giroscopico Forze di massa Forza di richiamata N Sollecitazioni albero motore

9 ALBERO MOTORE - Albero Motore del Basamento in esame - Assenza di contrappesi - Sfasatura di 180 tra i perni

10 SOLLECITAZIONI LEGATE ALL ALBERO MOTORE E CASI IN STUDIO Ricerca dei casi di sollecitazioni peggiori - Massima pressione in camera di combustione ( Pistoni al PMS ) - tra biella e manovella #1 #5 #2 #6 #3 #7 #4 #8 R[N] T[N] R[N] T[N] R[N] T[N] R[N] T[N] CASO CASO FASE R [N] T[N] Biella-Pistone PMS PMI

11 SCHEMA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

12 ANALISI FEA L'analisi agli elementi finiti (FEA) è una tecnica di simulazione a computer usata nelle analisi ingegneristiche. Questa tecnica di simulazione utilizza il Metodo degli Elementi Finiti (o FEM), il cui obiettivo è essenzialmente la risoluzione in forma discreta e approssimata di generali sistemi di equazioni alle derivate parziali. - Viene utilizzato il programma Ansys Viene importata la geometria nel programma - Reticolato della struttura - Si applicano i carichi e si studiano deformazioni e tensioni.

13 ANALISI DELLE TENSIONI SUL BASAMENTO ORIGINALE CASO 2 CASO 1 #1 #1 #5 #5 #2 #2 #6 #6 #3 #3 #7 #7 #4 #4 #8 #8 FASE FASE PMS PMI PMI PMS PMI PMS PMS PMI

03 mm ) 0,00 - - - 0,04 0,00 1 2 3 4 Caso 5 2 0 90 180 270 360 - -0,04 Caso 1 - -0,03 0,04 0,03 0,03

14 ANALISI DEGLI SPOSTAMENTI SUPPORTI ALBERO Ricerca spostamenti massimi Caso 2 - Spostamenti asse z Caso 1-spostamenti asse z 0,06 spostamenti subiti dai supporti di banco ( < 0.03 mm ) 0, ,04 0, Caso ,04 Caso ,03 0,04 0,03 0,03 0, ,06 Caso Caso 2-1-spostamenti Spostamenti asse assey y 0,04 0,03 0,03 Caso 1 Caso 2 0,

15 AGENDA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

16 MODIFICHE STRUTTURALI Filettature riportate (HELICOIL) Nervatura superiore ed inferiore Rinforzi di Acciaio AISI 320

17 AGENDA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

18 SECONDA ANALISI DELLE TENSIONI SUL BASAMENTO MODIFICATO CASO 12 #1 #5 #2 #6 #6 #3 #3 #7 #7 #4 #4 #8 #8 FASE FASE PMS PMI PMI PMS PMI PMS PMS PMI

19 ANALISI DEGLI SPOSTAMENTI SUPPORTI ALBERO Ricerca spostamenti massimi 0,03 Caso 1-deformazioni asse z spostamenti subiti dai supporti di banco ( < 0.03 mm ) 0,03 Caso 1 0, , Caso 1-deformazioni asse y Caso 1 0,

20 ANALISI DEGLI SPOSTAMENTI SUPPORTI ALBERO Ricerca spostamenti massimi Caso 2-deformazioni asse z spostamenti subiti dai supporti di banco ( < 0.03 mm ) Caso 2 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0, Caso 2-deformazioni asse y Caso 2

21 AGENDA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

22 BASAMENTO FINALE

23 AGENDA DEL PROGETTO Riprogettazione del sistema di scarico dell olio Disegno degli attacchi al castello motore Modifiche strutturali tensioni deformazioni dei Carichi Prima FEM BASAMENTO FINALE Conclusioni e Sviluppi Futuri

24 CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI Basamento resistente ai carichi imposti Deformazioni accettabili per i supporti di banco Sviluppo completo ed analitico delle problematiche progettuali inerenti i temi di resistenza, di rigidità - Studio e ottimizzazione di una distribuzione a ingranaggi - Effettuare uno studio di frequenza sull albero motore - Comportamento termico della struttura - Studio ed ottimizzazione di un sistema di eliche controrotanti

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