STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI UN RIDUTTORE AREODINAMICO MULTI-RAPPORTO

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1 Università degli Studi di Bologna STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI UN RIDUTTORE AREODINAMICO MULTI-RAPPORTO Tesi di laurea di: Cristiano Silvestri Relatore: Prof. Ing. Luca Piancastelli Anno Accademico 2010/2011

2 OGGETTO DELLO STUDIO Riduttore di velocità ordinario a due ruote dentate per motore diesel aeronautico Motore FIAT 1.3 Multijet Caratteristiche: Potenza trasmissibile 150 HP (110 kw) Velocità angolare albero motore 4400 rpm

3 OGGETTO DELLO STUDIO Vincoli di progetto Sviluppo verticale inferiore a 200 mm Massa inferiore ai 2,5 kg Utilizzare più coppie di ruote τ= 0.6 τ= 0.47 τ= 0.42 Utilizzare solo cuscinetti a sfere radiali rigidi Valutare la possibilità di utilizzare ruote bielicoidali

4 PRIMO STUDIO RIDUTTORE CON RUOTE A DENTI ELUCOIDALI SEMPLICI

5 NON E REALIZZABILE SFORZI ASSIALI TROPPO ELEVATI All interno della gamma di dimensioni ammissibili non vi sono cuscinetti possano supportare Fa = N Fr = 7235 N

6 SECONDO STUDIO RIDUTTORE CON RUOTE A DENTI BIELICOIDALI

7 COMPONENTI ALBERO PRIMARIO (MOVENTE) Lato destro: presenza di profilo scanalato per inserimento giunto Giubo Profilo scanalato per poter utilizzare più ruote Diametro esterno albero 25 mm o 30, lunghezza 156 mm Materiale: 16 NiCrMo 12 cementato e temperato

8 ALBERO ELICA (CEDENTE) Lato destro: presenza di scanalatura per alloggiamento ruota dentata Lato sinistro: presenza di scanalatura per alloggiamento flangia di collegamento all elica Diametri 45, 48 mm con foro di 22, lunghezza 157 Materiale: 16 NiCrMo 12 cementato e temperato

9 RUOTE ALBERO ELICA Foro centrale scanalato per alloggiamento su albero elica di 48 mm Angolo d elica: 30 Materiale: 16NiCrMo12 Cementato e temperato. Profondità di cementazione 1 mm Anello laterale per battuta ai cuscinetti

10 RUOTE ALBERO MOTORE Foro centrale scanalato per alloggiamento su albero movente di 30 mm Angolo d elica: 30 Materiale: 16NiCrMo12 Cementato e temperato. Profondità di cementazione 1 mm Anello laterale per battuta ai cuscinetti

11 CARTER Sedi circolari per alloggiamento cuscinetti. Non necessita di seeger fori per il collegamento delle due metà Materiale: AlSi9Mg

12 CARTER 4 fori per unione con telaio esterno a sa sua volta collegato al motore Materiale: AlSi9Mg (Silafont 30)

13 CUSCINETTI Cuscinetto radiale serie 6005 Explorer sull albero movente Cuscinetto obliquo serie 61909, utilizzato invece sull albero elica

14 VERIFICHE Caratteristiche meccaniche 16NiCr MO12: Carico di rottura 1130 Mpa Carico di snervamento 750 Mpa Modulo elastico MPa Caratteristiche meccaniche AlSi9Mg: Carico di rottura 360 MPa Carico di snervamento 315 MPa Dati di progetto: Potenza 150 HP (110 kw) Velocità angolare albero motore 4400 rpm Rapporto di trasmissione più critico 0,41 Coppia motrice massima 238 Nm Forze scambiate durante il moto sul profilo dei denti: Forza tangenziale Ft = N Forza radiale Fr = 5267 N Forza assiale Fa = (7235 N)

15 SOLLLECITAZIONI ALBERO MOVENTE SOLLECITAZIONI ALBERO CEDENTE

16 COEFFICIENTE SICUREZZA ALBERI ALBERO CEDENTE 5 ALBERO MOVENTE 2

17 VALUTAZIONE Rispettare tutte le richieste CONTEMPORANEAMENTE non è però possibile La geometria è decisamente migliore e funzionale di quella di partenza ma: Il peso è eccessivo La durata dei cuscinetti è limitata se si vogliono contenere dimensioni e masse di alberi e carter.

18 SVILUPPI Realizzare il carter in lamierini calandrati e saldati anzichè per fusione Utilizzare materiali più performanti con elevati rapporti resistenza/peso, soprattutto per le ruote Rinunciare al calettamento delle ruote Alleggerire l albero dell elica sovradimensionato Utilizzare cuscinetti di diverso tipo che a parità di dimensioni offrano maggiori prestazioni