UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BOLOGNA

FACOLTA’ DI INGEGNERIA

Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Disegno Tecnico Industriale

STUDIO DI FATTIBILITA’ DEL

BASAMENTO BOXER 6 CILINDRI PER IL

MOTORE VD007

Tesi di laurea di : Filippo Dellabartola Relatore : Prof. Ing. Luca Piancastelli

Correlatori : Dott. Ing. Cristina Renzi

Valutazione delle reali possibilità di conversione del

motore VD007 da V60 a boxer

Assemblaggio di tutti gli organi che realizzano il

blocco motore

Progettazione del basamento motore

Verifica resistenza del basamento attraverso FEA

Lo Scopo della Tesi

Riduzione della massa

Le Specifiche Richieste

Potenza uguale o superiore a 1200 CV

Alesaggio 142mm e corsa 108mm (dati ottenuti dal VD007)

Ottenere un rendimento superiore al 35%

Rapporto di compressione 15.5

Scelta disposizione cilindri

Per la realizzazione di questo nuovo

motore a sei cilindri, in grado di

sviluppare una potenza di 1200 CV, si è

subito optato per la disposizione a

cilindri contrapposti meglio detto

“BOXER”. La scelta è motivata dal

fatto che si avrà un motore

particolarmente equilibrato per quanto

riguarda le forze e momenti liberi del

primo e secondo ordine. Come mostra

la tabella accanto, tale disposizione darà

il miglior compromesso tra equilibratura

e minor ingombro assiale.

Acquisizione dati iniziali

dal VD007

Il pistone (progettato dall’ing.Vangelisti)

bimetallico (cofusione di leghe di Al e Acciaio)

La biella a coltello e a forchetta(progettata dall’ing.Renzi) in lega di titanio

L’albero a gomito (progettato dall’ing.Renzi)

realizzato in acciaio 300M

La testata (progettata dall’ing.Zaccaria)

a due valvole e a doppia iniezione

Progettazione del basamento

Il basamento è realizzato in

ACCIAIO 300M

(bonificato e nitrurato)

Resistenza a trazione=1600MPa

Carico di snervamento=2000MPa

Ottenuto dal “pieno” attraverso

lavorazione alle macchine utensili

STRUTTURA

LEGGERA, MA

RESISTENTE

Progettazione del basamento

motore

Il dimensionamento di massima del

basamento è vincolato dalle

dimensioni assiali e radiali

dell’albero a gomito

Lunghezza assiale = 520mm

Raggio di manovella = 54mm

Distanza tra i supporti di banco = 156mm

Progettazione del basamento

motoreSUPPORTO BRONZINE

E

CONDOTTO LUBRIFICANTE

Le frecce in rosso mostrano il percorso

dell’olio lubrificante

Verifica basamento motore

• STUDIO STATICO:

Nel cilindro tra la testa e il pistone si

ha, al momento della combustione,

una pressione di 19MPa

andrà a scaricarsi

sul basamento

Per ottenere la pressione che agisce sulla superficie d’appoggio

dei cilindri (basamento) è necessario eseguire alcuni calcoli:

‣ pressione=190 bar

‣ alesaggio=142 mm=0.142 m

‣ Area_pistone=alesaggio^2*pi/4=0.0159 m2

‣ N° prigionieri=8

Calcolo della pressione che agisce sulla superficie

d’appoggio dei cilindri:

‣Forza_sui_prigionieri=2.5*Area_pistone*pressione/4=19 kN

‣Forza_total_prigionieri=N°prigionieri*Forza_sui_Prigionieri=1504 kN

‣Superficie_appoggio_prigionieri=0.058 m2

‣PressioneSullaSuperfAppoggCilind=Forza_totale_prigionieri/Sup_app_prig=

=25.7 MPa

Verifica basamento motore

Utilizzando

COSMOSworks

Inserisco:

LE PRESSIONI

I VINCOLI

IL MATERIALE

REALIZZO LA MESH

L'analisi agli elementi finiti

(FEA) è una tecnica

numerica.

Verifica basamento motore

STUDIO STATICO

eseguo Si calcolano:

• gli spostamenti

• le forze di reazione

• le deformazioni

• le sollecitazioni

• il coefficiente di sicurezza

Il criterio di Von Mises

COEFFICIENTE DI

SICUREZZA = 2.5

Verifica basamento motore

• ANALISI DELLE FREQUENZE PROPRIE:

L'analisi della frequenza può

aiutare a evitare il cedimento a

causa delle eccessive sollecitazioni

provocate dalla risonanza

Fornisce informazioni

preziose per risolvere i

problemi legati alla

risposta dinamica

I FREQUENZA CRITICA

A 550 Hz

Assemblaggio blocco motore

IL BLOCCO CILINDRI

È realizzato in

LEGA DI ALLUMINIO 7075

DOPPIO TRATTAMENTO

INIZIALE T4 (di indurimento)

TRATTAMENTO FINALE T6

(di invecchiamento)

Assemblaggio blocco motore IL MANOVELLISMO DI SPINTA

BIELLA A COLTELLO

PISTONE

ALBERO A GOMITO

BIELLA A

FORCHETTA

Assemblaggio blocco motore

IL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE

trasmette il moto rotatorio

dall’albero motore all’albero

camme

dimezza la velocità

dell’albero camme

rispetto all’albero motore

Assemblaggio blocco motore

LA TESTATA

2 INIETTORI

2 VALVOLE

(progettata dall’ing.Zaccaria)

Assemblaggio blocco motore

LA POMPA DELL’OLIO E DELL’ACQUA

POMPA OLIO

POMPA ACQUA

Complessivo

Conclusioni e sviluppi futuri

Lo studio di fattibilità del basamento motore sei cilindri in

versione boxer ha portato a una riduzione di dimensioni e quindi

di massa della versione a V del propulsore, ma soprattutto si è

realizzato un motore particolarmente equilibrato per quanto

riguarda le forze e momenti liberi del primo e secondo ordine. Al

fine di ottenere un buon motore diesel, sicuro ed affidabile.

Peso a secco: 216 kg

Altezza: 412 mm

Larghezza: 687 mm

Lunghezza: 1072 mm

POTENZA OTTENIBILE

DAL 6 CILINDRI BOXER

= 1200 CV

Conclusioni e sviluppi futuriI futuri passi da svolgere verso il completamento di questo

lavoro saranno la riprogettazione di alcuni punti:

ridefinire l’ubicazione ottimale della pompa olio e acqua

ottimizzare la disposizione degli accessori

riprogettare il sistema di distribuzione