ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI MECCANICHE, NUCLEARI E AREONAUTICHE E DI METALLURGIA Ottimizzazione di un riduttore per convertiplani con inserzione di emergenza CANDIDATO: Marco Colapietro RELATORE: Chiar.mo Prof. Luca Piancastelli CORRELATORE: Dott. Ing. Cristina Renzi
CONVERTIPLANO Aerotaxi per uso civile OBIETTIVO: Riduttore rotante Vantaggio VTOL decollo/atterraggio Velocità aereo Versatilità elicottero
SPECIFICHE INIZIALI Alimentazione: 2 motori affiancati da 250 CV di potenza a 14500 rpm Movimentazione: Motori Alberi elica coassiali controrotanti a 2172 rpm Rotazione rispetto all orizzontale 110 degli alberi elica Sicurezza Dispositivo che permetta la rotazione di entrambe le eliche anche con un motore fuori uso
Motore sinistro Motore destro SOLUZIONE Disaccoppiamento in due catene cinematiche Differenziale Doppio rinvio angolare con rapporto di riduzione totale: Inserimento della frizione di emergenza ne 14500 rpm 6,6 nu 2172 rpm Affidabile TOT Asse alberi eliche Asse di TILT Alberi controrotanti Frizione di emergenza Compatto Leggero Ruote maggiorate
OTTIMIZZAZIONE DEL PROGETTO Scelta dei rapporti di trasmissione parziali con l ausilio del metodo della Sezione Aurea Realizzazione Ripartizione in di due rapporti stadi di ingranamento costituiti Ingranaggi da coppie conici spirali coniche riduzione uguali: compatte aventi 2,58 un basso numero Gleason di a denti: contatto localizzato 12 34 z z pignone ruota 12 39 101 31 Per gli l ingranamento ingranamenti maggiorato piccoli
EVOLUZIONE DEL PROGETTO Alleggerimento delle ruote dentate ELEMENTI SEPARATI CORONE ALBERI DENTATE Acciaio da bonifica Lega Ti6Al4V nitrurato per le dentature: per gli alberi 41 SiNiCrMoV76 Tensione di rottura R = 1170 MPa Tensione di di snervamento rottura S = R=1930 1100 MPa MPa Modulo di di Young snervamento MATERIALI DIVERSIFICATI E = S=1520 114000 MPa Coefficiente di Young di Poisson = E=205000 0,33 MPa Modulo di elasticità di Poisson tangenziale G = 44000 = 0,29 MPa Densità di elasticità tangenziale = G 4430 = 80000 Kg/m3 MPa Allungamento a rottura A = 10% = 7833 kg/m3 Durezza 396-HV
EVOLUZIONE DEL PROGETTO Trasmissione Ogni albero elica viene trascinato da un motore dedicato Inserimento della ruota di emergenza accorpata ad una frizione per l eventualità che un motore si guasti Impaccamento frizione Entrambi gli alberi vengono trascinati dal motore superstite
EVOLUZIONE DEL PROGETTO Frizione Innesto superpotente modificato Inserimento automatico tramite circuito oleodinamico comandato dai propulsori
EVOLUZIONE DEL PROGETTO Alberi Alberi elica: Alberi ausiliari: A sezione cava per un ulteriore alleggerimento essi vengono montati coassiali con l interposizione di gabbie a rullini Lega Ti6Al4V
Realizzata Presenza della in profilati forcella di per acciaio la cavi commerciali movimentazione saldati tra loro: EVOLUZIONE DEL PROGETTO Gabbia portante Organo di contenimento di tutte le parti in rotazione Elevata rigidità torsionale Facilità di realizzazione Massa contenuta POSSIBILITA DI PASSAGGIO DA VOLO ORIZZONTALE A VOLO VERTICALE
SCELTA DEI CUSCINETTI Ingranaggi conici Forze assiali e radiali Cuscinetti obliqui a sfere da catalogo SKF A semplice effetto A quattro punti di contatto Montaggio ad O Montaggio singolo
IL RIDUTTORE Albero elica interno Albero elica esterno Gabbia portante Frizione superpotente con ruota di emergenza Albero ausiliario sinistro Albero ausiliario destro
IL CARTER Lamiera piegata e saldata FSW Spessore 2 mm
RISULTATO FINALE Il riduttore
SVILUPPI FUTURI Verificare la vita a fatica di alcuni componenti Analisi agli elementi finiti della gabbia portante Soluzione di montaggio del riduttore all uscita dei propulsori