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PROGETTO DI UN FRENO AERODINAMICO ‘’RENARD’’ PER UN BANCO DI PROVA MOTORI Tesi di laurea di: Enrico Staccoli Relatore: Prof. Ing. Luca Piancastelli Univesità di Bologna – Facoltà di Ingegneria – A.A. 2005/2006 -25/07/2006
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PROGETTO DI UN FRENO AERODINAMICO ‘’RENARD’’PER UN BANCO DI PROVA MOTORI
Tesi di laurea di:Enrico Staccoli
Relatore:Prof. Ing. Luca Piancastelli
Univesità di Bologna – Facoltà di Ingegneria – A.A. 2005/2006 -25/07/2006
Principio di funzionamento
2da VAc
21F ⋅⋅ρ⋅⋅=
2d
aV1
1,8c
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−
=
cd = 1,8 (per V ≤ 102 m/s = 0,3a )
(per V > 102 m/s)
Resistenza aerodinamica
ρ=1,225 kg/m3
Principio di funzionamento
32d
2df RACRAVcC ωρ=ρ=
RF2C af ⋅⋅=
Origini Storiche
Obiettivo
Creare un freno Renard in cui si possa regolare la posizione delle pale a motore avviato, per poter variare con continuità la coppia frenante.
Soluzioni tecniche
Freno
Soluzioni tecniche
Braccio
Soluzioni tecniche
Rinvio catena
Soluzioni tecnicheGruppo motoriduttore esploso
Soluzioni tecniche
Prestazioni richieste
Pmax = 300 CV=221 kW;Nmax = 2800 rpm;Nmin = 500 rpm;
Cmax= 754Nm;Range Cmax = 950 – 2800 rpm;
Dimensionamento del braccio
Vmax = 0,7a =235 m\s;con a=340m\s;
m8010,,2293
235ωVR
max
maxmax ===
Scelgo Rmax = 750 mm
Dimensionamento della pala
Cfmax=754Nm;con: n=950rpm;
R=750mm;
32d
2df RAcRAVcC ωρ=ρ=
;m082,075,061,748,1225,1
754RVC
CA 222
d
f =⋅⋅⋅
=⋅⋅ρ
= ⋅
A
b
a
Scelgo: a=200mm;
b=410mm;
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000
Numero di giri (rpm)
Posi
zion
e ra
dial
e pa
la (m
m)
Zona di lavoro
C f = 754 Nm R=750 mm
R= 330 mm
Prestazioni
;CCR 3 2
d
f
ωρ=
;mm750R ≤
;mm330R ≥
Verifica del braccio
Fa
xAyA
Fc
MA
G
RG
L
;2Fx a
A = ;2Fy c
A =
L;2FM a
A ⋅= ;ωRm21F 2
Gbc ⋅⋅=
ω2=293,2 rad\s;
Fa2= 21
cd ρA V2=1058 N;
L2=241 mm;
MA2= ;mmN127489L2
F2
2A ⋅=⋅
σn2= ;mm
N8W
M2
f
2A =
Fc2=mb RG ω22= 558300 N;
σN2= ;mm
N244A2
F2
2c =
σT2= σN2 + σM2= 244+6,5=250,5 ;mm
N2
SU = 483 ;mm
N2
;92,15,250
483SCSmax
s ==σ
=
Verifica a frequenza critica
;mK
cr =ω
;fFK =
;JE3
lFf3
⋅⋅⋅
=
;2FF a=
;Ml
JE3
;Ml2
2Fa
JE3FMf2
F
b3cr
b3
a
b
acr
⋅⋅⋅
=ω
⋅⋅⋅
⋅⋅⋅=
⋅=ω
;s
rad39317373
10006283197240033cr =⋅
⋅⋅⋅=ω
ωmax del freno è 293s
rad ω << ωcr
Verifica della catenacatena 06B -3 UNI 7483; con Su = 44600 N;
;N14546RmF 2pcp =ω=
;N32688Lm41
2L
2mF 2
c2c
CC =ω=ω⋅⋅=
;N39961F2
FF cc
cpc =+=
;11,13996144600
FSCS
c
===
Motoriduttore
Analisi dei costi
Azionamento elettrico: € 2895;Riduttore: € 1025;Cilindro idraulico: € 500;Particolari a disegno: € 1692;Particolari “commerciali”: €1 599;
TOTALE: € 7411;
Considerazioni
E’ stata trascurata la resistenza aerodinamica della struttura del freno;
La pala può essere eventualmente costruita in un sandwich di fibre di carbonio e si potrebbe variarne la forma;
Componente critica: la catena;
Alla massima velocità il motore in prova non può scendere al di sotto del carico di 559Nm;
Il freno va alloggiato all’interno di una gabbia;
Il freno ha un momento di inerzia minimo pari a 10,3 kgm2.
Economico;
Leggero
Semplice da installare;
Facilmente trasportabile.
LIMITI VANTAGGI
