Dimensionamento di massima di un motore diesel ...
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UNIVERSITA' DI BOLOGNA FACOLTA’ DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA INSEGNAMENTO: Disegno Tecnico Industriale Dimensionamento di massima di un motore diesel bicilindrico 2T senza manutenzione per aviazione ultraleggera CANDIDATO Alessandro Gentile RELATORE Prof. Ing. Luca Piancastelli CORRELATORI Prof. Ing. Gianni Caligiana Prof. Ing. Alfredo Liverani
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UNIVERSITA' DI BOLOGNA
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREAIN INGEGNERIA MECCANICA
INSEGNAMENTO:Disegno Tecnico Industriale
Dimensionamento di massima di un motore diesel bicilindrico 2T senza manutenzione per aviazione
ultraleggera
CANDIDATO
Alessandro GentileRELATORE
Prof. Ing. Luca Piancastelli
CORRELATORIProf. Ing. Gianni CaligianaProf. Ing. Alfredo Liverani
OBIETTIVOOBIETTIVO
Realizzare un motore aeronautico che non necessiti
di manutenzione
Realizzare un motore aeronautico che non necessiti
di manutenzione
RAGIONI DEL PROGETTORAGIONI DEL PROGETTO
L’ utilizzatore di ultraleggeri
•non deve compilare piani di volo
•è responsabile della manutenzione del velivolo
IL FATTORE UMANO
E’ LA PRIMA CAUSA DI INCIDENTI
SPECIFICHE
• Rapporto peso-potenza 60 kw / 60 kg
• Durata del motore di 1000 ore a pieno carico
• Ingombri contenuti
• Assenza di manutenzione per l’intera vita prevista
• Costo adeguato alla fascia di mercato che si intende soddisfare
SOLUZIONE ADOTTATASOLUZIONE ADOTTATA
Ciclo a due tempi
Sovralimentazione
Lubrificazione a gasolio
� Struttura semplice
� Buona potenza
• Basso rendimento
� Riduzione del peso
• Complicazioni strutturali
�Ridotta manutenzione
ARCHITETTURA
BICILINDRICO BOXER
MONOALBERO
Migliore raffreddamento
Struttura semplice
Riduzione pesi
Riduzione ingombri
RAFFREDDAMENTO AD ARIA
assenza di manutenzione
affidabilità
leggerezza
ingombri limitati
SISTEMA RAFFREDDAMENTOSISTEMA RAFFREDDAMENTO
SISTEMA RAFFREDDAMENTOSISTEMA RAFFREDDAMENTO
potenza termica asportata dalla superficie alettata: 40 kW
velocità corrente aria: 20 m/s
CARATTERISTICHE ALETTE
estensione: 2 mq
altezza delle alette: 55 mm
spessore medio: 3,5 mm
passo: 4 mm
peso totale: 4 kg*
*15% inferiore al raffreddamento ad acqua
contenimento cilindrata peso
SOVRALIMENTAZIONESOVRALIMENTAZIONE
aumenta la complessità strutturale
Portata aria richiesta: 32 kg/s
Pressione ingresso carter pompa: 2 bar
Scelto compressore volumetricoEATON M45
SOVRALIMENTAZIONESOVRALIMENTAZIONE
Confronto soluzioni studiate
2
1,4
0,6
λv
67963Sovralimentata con intercooler (0,9 l)
93077Sovralimentata (1,3 l)
101586Aspirata (2,0 l)
Larghezza
(mm)Peso con
riduttore (kg)Versione e
cilindrata
LUBRIFICAZIONE A GASOLIOLUBRIFICAZIONE A GASOLIO
SEMPLIFICA ARCHITETTURA
• riduzione numero componenti
• riduzione ingombri e peso
Il gasolio commerciale contiene lo 0,2% di olio
MIGLIORA L’AFFIDABILITA’
• elimina necessità rabbocco olio
• riduce il fattore umano
NECESSITA DI CUSCINETTI VOLVENTI
AUMENTA IL CONSUMO DEL 4%
Caratteristiche della lubrificazione
per vincere le turbolenze il gettoha velocità di 10m/s
i corpi volventi espellono il gasolio in eccesso
il getto di gasolio è indirizzatoalle piste dei cuscinetti
gli organi lubrificati sono i cuscinetti delle partiracchiuse nel carter pompa
SISTEMA DI SCARICO
• influenza le fasi di riempimento e lavaggio del cilindro tramite onde di pressione
• è dimensionato per favorire l’erogazione di potenza al regime massimo
Sistema tradizionale: marmitta ad espansione
Lunghezza totale:1250 mm
Efficiente, ma eccessivamente
ingombrante
SISTEMA DI SCARICOSISTEMA DI SCARICO
SOLUZIONE ADOTTATA:
valvole comandate da albero a camme
camme disegnate con legge lineare
fasatura molto precisa
migliore rendimento
ingombri e pesi contenuti
complicazione strutturale
GUIDA VALVOLA
VALVOLA
MOLLA
BICCHIERINO
SEDE VALVOLA
PIATTELLO
COPERCHIO
SEDE TENUTA
GUARNIZIONE TENUTA
ALBERO A CAMME
GABBIA A RULLINI
SISTEMA DI ASPIRAZIONESISTEMA DI ASPIRAZIONE
valvola rotante fasatura precisa
messa a punto semplice
DIMENSIONAMENTIDIMENSIONAMENTI
Riduttore ausiliari
Riduttore albero elica
VERIFICA ALBERO MOTOREVERIFICA ALBERO MOTORE
VISIONE D’ ASSIEMEVISIONE D’ ASSIEME
VISIONE D’ ASSIEMEVISIONE D’ ASSIEME
VISIONE D’ ASSIEMEVISIONE D’ ASSIEME
CONCLUSIONICONCLUSIONI
le dimensioni complessive sono:
il motore dovrebbe fornire la potenza di 60 kw
la lubrificazione a gasolio consente di eliminare la manutenzione migliorando il livello di sicurezza
i costi di produzione sono contenuti
il peso complessivo del motore con gli ausiliari è inferiore ai 63 kg
(679 x 566 x 670)mm
SVILUPPI FUTURISVILUPPI FUTURI
studio del raffreddamento ad acqua e di un sistema di avviamento manuale che allarghi
il mercato alla nautica da diporto
ottimizzazione dei componenti attraverso
il calcolo agli elementi finiti mirata
all’alleggerimento globale
