Università degli studi di Bologna FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale Tesi di laurea di: Mirco Ronconi Relatore: Prof. Ing.. Luca Piancastelli Correlatore: Prof. Ing.. Alfredo Liverani Prof. Ing.. Franco Persiani Prof. Ing. Gianni Caligiana
Obiettivi della tesi Dimensionamento degli scambiatori di calore Studio del posizionamento ottimale del sistema motore radiatori Studio delle problematiche riscontrate al fine di ottenere una configurazione power pack
Sistema di raffreddamento del motore versione automobilistica Pesante Ingombrante Non affidabile al 99,9999% OCCORRE RIPROGETTARE IL SISTEMA DI RAFFREDDAMENTO
Dimensionamento del radiatore (Pot. Max a V>Vstallo Vstallo 150 km/h) Q& = h t A a T m Potenza termica da smaltire = 58 CV Salto medio di temperatura T m = 47 K Coefficiente di scambio termico h = 145 W/m 2 K Fattore di compattezza = 1000 m -1 Spessore del radiatore = 50 mm Superficie frontale del radiatore = 0,128 m 2
Dimensionamento dell interrefrigeratore (aftercooler( aftercooler) Potenza termica da smaltire = 42 CV Salto medio di temperatura = 155 K Coefficiente h = 15 W/m 2 K Fattore di compattezza = 1000 m -1 Spessore dell intercooler = 100 mm Superficie frontale dell intercooler = 0,133 m 2
Progettazione ad hoc degli scambiatori Economicamente poco conveniente Ricerca di componenti commerciali con requisiti di leggerezza e compattezza Scelta di un radiatore per motocicletta Suzuki GSX 1300 (170 CV)
Sul mercato non sono disponibili interrefrigeratori adatti per cui VERRA PROGETTATO EX NOVO :
Fase successiva: sistemazione dei radiatori Verifica degli ingombri del motore Sagoma frontale del motore originale Sagoma frontale del motore Fiat 1900 I due motori sono dimensionalmente molto differenti
Primo approccio al sistema Mantenimento del riduttore per il collegamento albero motore elica attualmente installato a Forlì riduttore
Questa soluzione non è adottabile in quanto interferisce con il vano del carrello retrattile Vano carrello retrattile
Soluzione alternativa: Eliminazione del riduttore Vantaggi: diminuzione considerevole del peso (attorno a 25 kg) eliminazione degli attriti degli ingranaggi, quindi aumento dell efficienza complessiva eliminazione del giunto elastico all interno del riduttore e quindi aumento dell affidabilità (il giunto elastico è soggetto ad usura e quindi a rottura)
Rilevamento di un problema geometrico Con il collegamento diretto senza riduttore il motore interferisce con il cofano del velivolo
Soluzioni possibili Inclinazione del motore Modifica costruttiva del cofano
Soluzione 1: inclinazione del motore L eccessiva inclinazione (maggiore di 80 ) rende difettosa la lubrificazione Soluzione non adottabile
Soluzione alternativa: modifica del cofano
Vantaggi: il motore rimane in posizione orizzontale sufficiente spazio ai lati per il posizionamento degli scambiatori di calore Svantaggi: occorre riprogettare il cofano motore peggiora l aerodinamica del velivolo peggiora la visibilità dall abitacolo
Andamento del flusso d aria interno
Layout del complessivo intercooler radiatore
Per prevenire eccessivo raffreddamento (specialmente ad alta quota) è possibile porre una griglia di regolazione del flusso d aria all interno del cofano comandata da un sensore di temperatura o direttamente dal pilota
Vibrazioni torsionali: situazione attuale Tao Armoniche 400 350 300 250 MPa 200 150 100 50 0 0 1000 2000 3000 4000 giri/min notevole picco di tensione all avviamento necessità di mantenere il minimo del motore sopra ai 1100 rpm invecchiamento del materiale polimerico del giunto elastico
Vibrazioni nel collegamento diretto Tao Armoniche 140 120 100 Albero di collegamento MPa 80 60 40 20 0 0 1000 2000 3000 4000 giri/min I picchi di tensione sono fuori dal regime di funzionamento del motore
Nota sull alimentazione del gasolio La pompa del common rail richiede una pressione di entrata del gasolio di 2,5 bar La portata del carburante deve essere superiore a quella necessaria Necessità di un circuito di raffreddamento del gasolio Occorre progettare il circuito di alimentazione del carburante
Pompa 2,5 bar Serbatoio intermedio Filtro per l acqua Griglia di raffreddamento
Conclusioni L assenza del riduttore alleggerisce il sistema di 25 kg il peso è analogo a quello del motore originale La soluzione adottata rientra nei parametri di leggerezza, affidabilità ed economicità Facile sostituzione tra i due motori