UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BOLOGNA FACOLTA DI INGEGNERIA Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Disegno Tecnico Industriale STUDIO DI FATTIBILITA DEL MOTORE BOXER 16 CILINDRI BASATO SUL 1900 JTD Tesi di laurea di : Gianluca Pirini Relatore : Prof. Ing. Luca Piancastelli Correlatori : Dott. Ing. Cristina Renzi 1
Lo Scopo della Tesi Modifica di un basamento a 8 cilindri Boxer Modellazione di un manovellismo completo formato dai seguenti componenti: Albero a gomiti alleggerito Biella coltello Biella forchetta Modellazione di un impianto di scarico con rispettivo allacciamento alla turbina. 2
Vincoli progettuali e specifiche richieste Potenza teorica erogata: 1200 CV Alesaggio: 82 mm Corsa: 62 mm Rapporto di compressione: 12,5:1 3
Acquisizione dati iniziali PISTONE: progettato dall ing. Pizzo, in lega di Alluminio 390.0 T5. In blu è evidenziata la camera di scoppio. TESTATA: progettata dall ing. Zaccaria 4
Modifica Basamento Il basamento dal quale sono partito per il mo progetto è quello realizzato dall ing. Elia, il quale presenta ottime qualità di resistenza e leggerezza. Caratteristiche: Alesaggio: 142mm Diametro supporti di banco: 55 mm Lunghezza: 640 mm Larghezza: 500 mm Altezza: 350 mm 5
Modifica Basamento Alesaggio: 82 mm Diametro Supporti di banco: 35 mm Lunghezza: 740 mm Larghezza: 350 mm Altezza: 190 mm Il nuovo basamento Boxer 16 cilindri permette di sfruttare tutti i vantaggi che si ottengono dal FRAZIONAMENTO della cilindrata, sia in termini di aumento di potenza, sia in termini di aumento di velocità di rotazione. Tutto ciò senza incrementare troppo la lunghezza del basamento stesso. 6
Sistema lubrificazione Il sistema di lubrificazione dovrà rifornire costantemente le parti del motore a contatto fra loro,impedendo cosi un precoce deterioramento a causa degli strisciamenti relativi fra i componenti. Le parti che più necessitano sono: - Bronzine - Ugelli 7
Sistema lubrificazione CONDOTTO DELL OLIO BRONZINA CIRCUITO DELL OLIO 8
Sistema lubrificazione CONDOTTO DELL OLIO FORI UGELLI RISALTO 9
Modellazione Manovellismo di spinta FORZE CHE AGISCONO SUL MANOVELLISMO - Dovute alla pressione dei gas: - Forze di inerzia. Parti dotate di moto alterno: Parti dotate di moto rotatorio: 10
Modellazione Manovellismo di spinta A h β B α α β 11
Modellazione Manovellismo di spinta - I componenti che costituiscono il mio manovellismo sono: - Albero a gomiti: PERNI DÌ BANCO PERNI DÌ BIELLA 12
Modellazione Manovellismo di spinta Per ottenere l equlibratura sono state aggiunte, come contrappeso, viti in tungsteno, con massa volumica di 19250 kg\m³. ANGOLAZIONE MASCHETTE A 45 VITI CONTRAPPESO 13
Modellazione Manovellismo di spinta - Sul perno di biella agiscono le seguenti forze - Mentre sul piede di biella agiscono: BIELLA COLTELLO 14
Modellazione Manovellismo di spinta - Sul perno di biella agiscono le seguenti forze: - Mentre sul piede di biella agiscono: 15
Modellazione Manovellismo di spinta PISTONE BIELLA FORCHETTA ALBERO SPINOTTO BIELLA COLTELLO 16
Conformazione Impianto di scarico Caratteristiche richieste: - Resistenza del materiale alle alte T, T anche 1000 C - Massa contenuta - Ubicazione ottimale, cosi da evitare eventuali problemi di fuoriuscite, trafilamenti 17
Conformazione impianto di scarico LO SCARICO E STATO POSIZIONATO NELLA PARTE SUPERIORE DEL MOTORE, EVITANDO COSI PROBLEMI LEGATI ALL EVENTUALE FUORIUSCITA DÌ OLIO O CARBURANTE. INOLTRE, DATA LA SUA ELEVATA TEMPERATURA, CON QUESTA DISPOSIZIONE SI IMPEDISCE CHE IL CALORE SVILUPPATO POSSA DANNEGGIARE PARTI SENSIBILI. COLLETTORI TURBINA GARRETT GT 60 18
Scelta dei materiali ALBERO: 300 M PISTONE: Lega Alluminio 390.0 T5 BIELLE: Ti6Al4V BASAMENTO: GD AlSi9 MgMn COLLETTORI: Ti3Al2,5V 19
Assieme finale COLLETTORI TURBINA TESTATA BASAMENTO 20
Conclusioni Il motore ottenuto risulta essere molto rigido e compatto, che è ciò che serve perché sia affidabile e prestazionale. Altro vantaggio dovuto al tipo di disposizione dei cilindri, e al loro numero, è il naturale bilanciamento delle forze, generate dai pistoni, che si scaricano sul basamento. Inoltre la semplicità e la simmetria del basamento permettono un notevole risparmio nei costi di produzione. 21
Sviluppi futuri I prossimi passi da svolgere per completare il lavoro saranno: - Studio di un sistema di distribuzione idoneo. - Realizzazione di un sistema di aspirazione. - Eseguire lo studio di frequenza dell albero motore e delle bielle. 22