STUDIO OTTIMIZZAZIONE DI UN MOTORE QUATTRO TEMPI A CARBURATORE PER PARAPENDIO
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- Giorgio Gildo Pizzi
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1 ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA FACOLTA DI INGEGNERIA, CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI MECCANICHE, NUCLEARI, AERONAUTICHE E DI METALLURGIA TESI DI LAUREA in Laboratorio di disegno meccanico T STUDIO OTTIMIZZAZIONE DI UN MOTORE QUATTRO TEMPI A CARBURATORE PER PARAPENDIO CANDIDATO: Giacomo Senserini RELATORE: Chiar.mo Prof. Luca Piancastelli Anno Accademico 2010/11 Sessione II
2 IL MONOCILINDRICO DI PARTENZA La cilindrata è pari a 249 cm 3 alesaggio 78 corsa 52,2 Il motore è ad accensione comandata quattro tempi, con quattro valvole e sistema di distribuzione realizzato tramite doppio albero a camme in testa. Rapporto di compressione 12,9 : 1 Potenza 18,3 kw ( rpm. Carburatore Raffreddamento a liquido.
3 OBIETTIVI PERSEGUITI peso di tutto l impianto più contenuto possibile costi contenuti affidabilità
4 IL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE
5 I SISTEMI AUSILIARI: LA POMPA DELL ACQUA
6 I SISTEMI AUSILIARI: LA POMPA DELL OLIO Ridimensionamento d'insieme, Modifica dell'albero per ospitare la ruota dentata Costruzione delle slitte sulla carcassa posteriore, in corrispondenza degli estremi delle sedi per le tre viti di fissaggio, per il tiraggio della cinghia.
7 IL TENSIONAMENTO DELLA CINGHIA Per realizzare il tiraggio occorre anzitutto posizionare la pompa dell'olio verso sinistra, avvitare senza serrare i dadi superiori e introdurre la vite mordente inferiore con la testa dal lato del coperchio. Traslata la pompa verso destra, a cinghia montata, è possibile serrare completamente i due bulloni e la vite ottenendo il voluto tiraggio.
8 L EQUILIBRATURA Il motore di partenza presenta gli evidenti problemi di squilibratura tipici dei monocilindrici che possono però essere risolti cercando di emulare l ottimale condizione di un bicilindrico a v di 90. In condizione di pari massa dei due pistoni e a parità di bielle l'albero risulta perfettamente equilibrato se si dimenticano le forze alterne del secondo ordine, ed è in questa direzione che si è cercato di volgere l'impostazione del monocilindrico. Sebbene possa suonar male, non avendo a disposizione nessuna coppia di pistoni e bielle, è proprio un particolare bicilindrico ciò che verrà realizzato. Al posto di una biella analoga a quella di cui si dispone, si è realizzato una biella di pari lunghezza, simmetrica rispetto all'anello dell'albero e in grado di accoppiarsi con una particolare forcella, il cui unico scopo è quello di emulare la massa del pistone. Il discorso è lievemente più complesso di quanto appena esposto, in quanto una biella simmetrica rispetto all'asse di mezzeria non può presentare una massa pari a quella tradizionale, non certo simmetrica, del vero cilindro. Il problema si può risolvere con una certa facilità andando a lavorare sulle masse totali delle parti terminali delle bielle a disposizione. In particolare si deve far sì che la somma delle masse del pistone e un terzo della lunghezza della relativa biella sia pari a quella della forcella e dell'analogo terzo della biella simmetrica. Così facendo, dal punto di vista dell'equilibratura ci troviamo di fronte a un puro bicilindrico a v che presenta la risultante delle forze alterne del primo ordine pari a zero.
9 IL FALSO BICILINDRICO: ALBERO E CARTER
10 IL FALSO BICILINDRICO: BIELLA E FORCELLA
11 IL FALSO BICILINDRICO: IL PRIMO COPERCHIO
12 IL FALSO BICILINDRICO: IL SECONDO COPERCHIO La seconda soluzione si basa sul fatto che i manicotti, grazie alla loro forma cilindrica, possono essere facilmente installati all'interno di un tubo a sezione circolare. Sfruttando come base un coperchio vi sono saldati i due tubi entro i quali inserire i manicotti. Per questi ultimi il riferimento assiale da una parte è stato realizzato tramite spallamento, internamente con un anello elastico su apposita gola. Non potendo chiudere superiormente i tubi (per non avere una eccessiva compressione in testa) e non potendoli lasciare aperti per via del lubrificante, sono stati ripiegati ad 'u' e immessi nel coperchio.
13 L INTRODUZIONE DELL ELICA: IL REGGISPINTA Per l introduzione dell elica è stato sfruttato l albero della distribuzione che riceve il moto dalla cinghia sul quale si è resa necessaria l'installazione di un cuscinetto reggispinta od un omologo. Nella prima soluzione proposta si è fatto riferimento ad un cuscinetto assiale obliquo a sfere a doppio effetto della Skf, che, a differenza dei normali reggispinta, viene riferito sulla sede tramite l'anello centrale, mentre sull'albero la posizione assiale viene garantita serrando gli anelli esterni delle due corone di sfere. Il riferimento sull'albero è stato predisposto tramite un distanziale da una parte e con una ghiera con rosetta di sicurezza dall'altra. La parte terminale dell'albero su cui si installa l'elica è stata realizzata con un profilo scanalato di diametro leggermente inferiore al resto dell'albero.
14 L INTRODUZIONE DELL ELICA: IL CUSCINETTO OBLIQUO In questa soluzione viene utilizzato un cuscinetto obliquo tradizionale a due corone di sfere. La sede per esso predisposta è stata realizzata nella parte terminale di una estrusione realizzata nel coperchio della distribuzione. Internamente il cuscinetto obliquo è riferito mediante un sistema di distanziali e due ghiere di serraggio mentre per l'anello esterno è dedicato un coperchio fissato con quattro viti alla sommità del 'naso' ospitante il cuscinetto stesso.
15 CONCLUSIONI Massa= (come da originale carter cilindro Testa e coperchi alluminio) 15,5 kg Ingombri L = 410 B = 280 H = 500
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