Studio monocilindrico motociclistico per avio – Lazzari

Studio di un monocilindrico
di derivazione motociclistica
per applicazione aeronautica
Candidato
Carlo Lazzari
Relatore:Prof.Ing.Luca Piancastelli
Correlatore:Dott.Ing. Cristina Renzi
Università degli studi di Bologna – Facoltà di Ingegneria Meccanica-Anno Accademico 2008/2009
24 luglio
OBIETTIVI
• Studio preliminare di un
motore monocilindrico
derivato dal propulsore
della YAMAHA R1
versione 2002
• Garantirne
l’accoppiamento al
riduttore ad ingranaggi
della tesi a cura dell’ Ing.
Margotti
IL MOTORE DI PARTENZA
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Tipo 4 cilindri in linea, raffreddato a liquido, 4 tempi
Cilindrata
998 cc
Alesaggio x corsa
74 x 58 mm
Rapporto di compressione 11.8 : 1
Potenza massima
111,8 kW (152 CV) a 10.500 giri/min.
Coppia massima
107 Nm (10,9 kg-m) a 8.500 giri/min
Lubrificazione
Carter umido
SPECIFICHE DI PROGETTO
• Monocilindrico con potenza 50 cv a 17.000 giri/min.
• Utilizzo del maggior numero di componenti e soluzioni già
collaudati
TESTATA
• Rilevazione misure con
calibro ventesimale e
comparatore di :
– Distanza tra le valvole e
relativi angoli di moto
– Interasse alberi a camme
– Dimensioni sedi scorrimento
bicchierini
• Modellazione CAD 3D
con software Solid
Edge v20
CARATTERISTICHE TESTATA
• Distribuzione a 5
valvole
– 3 valvole di aspirazione
– 2 valvole di scarico
• 2 alberi a camme
mossi da ruote
dentate
Modifiche rispetto al progetto
YAMAHA
• Eliminazione del sistema di
post-iniezione antiinquinamento viste le minori
restrizioni per gli ultraleggeri
Ingresso miscela
secondaria
• Spostamento della candela dal
lato aspirazione alla mezzeria
della camera di combustione
per non ripetere fedelmente la
geometria YAMAHA brevettata
SVANTAGGIO:tempo di accensione ritardato
minor residence time della carica
minor calore sviluppato quindi minore potenza
Soluzione:
Aumento diametro fungo della
valvola di aspirazione da 23 mm a
24 mm :maggiore quantità di
carica
• limiti:
• aumento inerzia : pericolo “sfarfallamento”
•
spazio a disposizione
conseguente la modifica dell’anello di
battuta della valvola
Misure delle valvole
• Valv. Aspirazione centrale:
• Diametro 24 mm
• Inclinazione 9,5°
• Valv. Aspirazione laterali
• Diametro 23 mm
• Inclinazione 16,75°
• Valvole di scarico
• Diametro 24,5 mm
• Inclinazione 11,5°
valvole assemblate:
Modifiche rispetto al progetto
YAMAHA
•
•
Aumento alesaggio per lieve
incremento di potenza limitato ad 1
mm per limitare l’aumento delle
masse in moto
Nuova inclinazione scarico per
ridurre perdite di carico
angolo scarico negativo
Alesaggio 75mm
Corsa 58 mm
Cilindrata 256 c.c.
LUBRIFICAZIONE
• Contatto albero cammeappoggio
• Camma-bicchierino
canale interno per lato asp.
foro salita olio
foro discesa olio
BASAMENTO
Modellazione 3D:
• Basamento alto
• Basamento
basso
RIDUTTORE
Dati riduttore di partenza
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Rapporto di riduzione tra albero motore e
albero elica:i=5,2
Rapporto di trasmissione tra albero motore e
alberi a camme:i=2
Ingranaggio per motorino d’avviamento
Ingranaggio per le pompe olio e acqua
Coppie di ruote elicoidali
Dimensionamento per un motore di potenza
200 CV
INGRANAGGI
Le ruote dentate sono state riprogettate,eliminate quelle per
l’avviamento.Sempre ruote bielicoidali :+ silenziose vibrazioni
Si è lasciato 1 mm tra le due ruote contro il pitting localizzato
materiale :acciaio 14NiCr18
ALBERO ELICA
Si mostra ora il montaggio relativo all’albero elica ,con l’albero,le
ruote dentate,i cuscinetti, gli anelli Seger utilizzati per il
montaggio
NASO
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Eliminati :
scatola ruota fonica
alloggiamento dell’albero
dello smorzatore di vibrazioni
del vecchio motore
accoppiato
Nuovi:
Alloggiamento cuscinetto
albero elica
Nuovo profilo per lo
spostamento del motorino
d’avviamento
versione di partenza
NUOVA VERSIONE
Rivisto nella forma e alleggerito
AVVIAMENTO
Motore BRUSHLESS
VANTAGGI:
• Performante
• leggero
DATI MOTORE:
Potenza
Peso
Dimensioni
720 W
253 g
41,7 X 60 mm
Da alimentare con batterie
tipo LIPO (litio)
INGRANAGGIO del MOTORINO
Necessaria riduzione di
velocità tra motorino e
albero motore di circa 10
volte
SOLUZIONE ECONOMICA E
LEGGERA:ingranaggio del
mandrino di un trapano a
filo
Denti pignone = 4
Denti corona = 41
i=10,25
RUOTA LIBERA +
CUSCINETTO A
RULLINI tra l’albero
motore e l’ingranaggio
del motorino
d’avviamento
HF 1216
+
HK 1212
POMPA olio e POMPA acqua
Utilizzo delle pompe originali YAMAHA ridotte di un fattore
1.4 per adeguarne la portata
UNICO ALBERO :
leggerezza
compattezza
OLIO:
Pompa trocoidale
•
+ efficiente di una
ad ingranaggi classici
•
- ingombrante
ACQUA:
Pompa centrifuga
MONTAGGIO TOTALE
Visti i componenti disegnati o modificati,si da una visualizzazione
d’assieme :
CONCLUSIONI
In questo elaborato si è
• Riprodotta architettura del progetto YAMAHA ,con
modifiche per uso avio e per aggirare i brevetti
• Adeguato il riduttore, con riposizionamento di
motorino avviamento e ruota fonica.Ricercata la
riduzione delle masse
• Ottenuta la compattezza necessaria per l’uso su
ultraleggeri
Sviluppi futuri:
• Dimensionamento albero a gomiti con verifiche di
resistenza a fatica
• Studio nel dettaglio di ogni componente per un
alleggerimento complessivo
• Ottimizzazione delle fasature valvole
fine