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STUDIO DI UN RIDUTTORE EPICICLOIDALE AERONAUTICO
PER UN SISTEMA PROPULSIVO AD ELICHE CONTROROTANTI
ALMA MATER STUDIORUM
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BOLOGNA
Tesi di laurea di: Relatore:
Andrea Berardi Luca Piancastelli
Correlatori:Vincenzo dal ReFrancesca de Crescenzo
Anno accademico 2008-2009 – Sessione III
MOTORE
Riduttore accoppiato a versione modificata per uso aeronautico di:Motore Yamaha R1
Potenza max 200 CV
Velocità max 7000 (giri/min)
Soluzione precedente: motore collegato a
singola elica tramite riduttore ordinario.
OBIETTIVO
Studio nuova
Soluzione di tipo epicicloidale
Azionare due eliche coassiali in
controrotazione
(il sistema deve supportare sia eliche traenti che eliche spingenti)
RIDUTTORI EPICICLOIDALI(schema generale)
Ruota interna (S) - Solare
Ruota esterna (C) - Corona
Ruote intermedie (P)- Satelliti
Con questo tipo di rotismo,
movimentando o bloccando
le varie ruote si possono
avere tipi di funzionamento
molto diversi.
Composto da:
NOSTRO CASO
Nessuna ruota fissata a telaio
Rotismo a due gradi di libertà
Un ingresso (motore) 7000 giri/min
Due uscite (eliche) ±2800 giri/min
+7000 giri/min
-2800 giri/min
+2800 giri/min
Riduttore epicicloidale
RIDUTTORI EPICICLOIDALI(funzionamento)
DIMENSIONAMENTO
n1 = 7000n2 = 2800n3 = -2800
Problemi di geometria e/o problemi strutturali!
SOLUZIONE ADOTTATA
Necessario: Modificare una delle velocità dell’epicicloidale
Inserire un rotismo ordinario a monte del riduttore
Due scelte:
Movimentare la corona Movimentare la solare(più leggero)
SOLUZIONE ADOTTATA
In seguito alle scelte fatte, i vantaggi di questa
soluzione rispetto alle altre analizzate, sono:
• Riduzione della coppia sulla ruota solare
• Compensazione dello spostamento dell’asse delle eliche
• Semplicità costruttiva
PRIMO INGRANAGGIO
Solare dell’epicicloidale
Ruota condotta
Albero motore
Ruota motrice
ALBERO DELLA RUOTA SOLARE
Telaio
Cuscinetto Albero
Cuscinetto combinato
rullini/obliquo a sfere a
doppio effetto.
La forza radiale esercitata
dalla ruota motrice si
scarica a telaio lungo l’asse
di simmetria del cuscinetto.
COLLEGAMENTO ALLE ELICHE
COLLEGAMENTO ALLE ELICHE
Due eliche controrotanti
Due alberi controrotanti
Un albero (interno) collegato al portasatellite
Un albero (esterno) collegato alla corona
ALBERO DELL’ELICA (interno)
Satellite
Solare
Cuscinetto
Perno
Albero interno con portasatellite
2800 giri/min
ALBERO DELL’ELICA (esterno)
Corona
Solare
Albero esterno
Satelliti
2800 giri/min
COLLEGAMENTI ALBERO/ELICA
Albero interno Albero esterno
Flange delle eliche
Ghiera KMFE 7 Ghiera KMFE 11
Vite di bloccaggio(da sito SKF)
TELAIO
TELAIO
Il sistema deve essere in grado di supportare sia eliche traenti che eliche spingenti.
Questo è un fattore determinante per studiare il fissaggio del sistema al telaio dell’aereo.
Analizzo i due casi separatamente:
ELICHE SPINGENTI
F = 2000 N
ELICHE SPINGENTI
Cuscinetto combinato rullini/assiale a sfere
F = 2000 N
ELICHE SPINGENTI
Cuscinetto assiale a rulli
F = 2000 N
ELICHE SPINGENTI
Appoggio a telaio
F = 2000 N
ELICHE SPINGENTI
Cuscinetto a rullini
F = 2000 N
ELICHE TRAENTI
F = 2000 N
Cuscinetto combinato rullini/assiale a sfere
ELICHE TRAENTI
F = 2000 N
Cuscinetto combinato rullini/assiale a sfere
ELICHE TRAENTI
F = 2000 N
Carter
ELICHE TRAENTI
F = 2000 N
Cuscinetto a rullini
NOTE AGGIUNTIVE
DISTRIBUZIONE
Necessario ricostruire
distribuzione.
(soluzione precedente
non realizzabile)
DISTRIBUZIONE
Distribuzione a cinghia
dentata spostata nel lato
posteriore del motore.
Pulegge (44 denti) Alberi a camme
Tirante (liscia)
Puleggia (22 denti) Albero motore
MOVIMENTAZIONE DEI SERVIZI
Taglio nel carter
Possibile collegare ruote di
servizio alla ruota motrice.
Alternatore
Motorino di avviamento
Gruppo pompe
Ruota motrice
Gruppo pompe
Alternatore Motorino di avviamento
VERIFICHE EFFETTUATE
• Tutti i componenti sono stati verificati con l’ausilio di software ad elementi finiti.
• Cuscinetti e trasmissione a cinghia sono stati verificati con software messi a disposizione dai produttori dei componenti commerciali utilizzati.
CONCLUSIONI
Tutti gli obiettivi sono stati raggiunti
- Due eliche in controrotazione a 2800 giri
- Potenza 200 CV
- In grado di supportare eliche traenti e spingenti
Requisiti di leggerezza:
La massa totale del riduttore e del telaio rimane entro i 7 kg.
Rispetto alla soluzione precedente (monoelica) si ha una riduzione del peso di circa il 50%.
Grazie per l’attenzione