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
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