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ALMA MATER STUDIORUM - UNIVERSITÀ DI BOLOGNA
FACOLTA’ DI INGEGNERIA, CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA DELLE COSTRUZIONI MECCANICHE, NUCLEARI, AERONAUTICHE E
DI METALLURGIA
TESI DI LAUREA
in
Laboratorio di disegno meccanico T
STUDIO OTTIMIZZAZIONE DI UN MOTORE QUATTRO TEMPI A
CARBURATORE PER PARAPENDIO
CANDIDATO: RELATORE:
Giacomo Senserini Chiar.mo Prof. Luca Piancastelli
Anno Accademico 2010/11
Sessione II
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IL MONOCILINDRICO DI PARTENZA
Rapporto di compressione 12,9 : 1
Potenza 18,3 kW (25 CV) @ 9000 rpm.
Carburatore
Raffreddamento a liquido.
La cilindrata è pari a 249 cm3
alesaggio 78
corsa 52,2
Il motore è ad accensione
comandata quattro tempi, con
quattro valvole e sistema di
distribuzione realizzato tramite
doppio albero a camme in testa.
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OBIETTIVI PERSEGUITI
• peso di tutto l’impianto più contenuto possibile
• costi contenuti
• affidabilità
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IL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE
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I SISTEMI AUSILIARI: LA POMPA DELL’ACQUA
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I SISTEMI AUSILIARI: LA POMPA DELL’OLIO
•Ridimensionamento d'insieme,
•Modifica dell'albero per ospitare la ruota dentata
•Costruzione delle slitte sulla carcassa posteriore, in corrispondenza degli estremi delle
sedi per le tre viti di fissaggio, per il tiraggio della cinghia.
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IL TENSIONAMENTO DELLA CINGHIA
Per realizzare il tiraggio occorre anzitutto
posizionare la pompa dell'olio verso sinistra, avvitare senza
serrare i dadi superiori e introdurre la vite mordente inferiore
con la testa dal lato del coperchio. Traslata la pompa verso
destra, a cinghia montata, è possibile serrare completamente i
due bulloni e la vite ottenendo il voluto tiraggio.
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L’EQUILIBRATURA
Il motore di partenza presenta gli evidenti problemi di squilibratura tipici dei monocilindrici
che possono però essere risolti cercando di emulare l’ottimale condizione di un bicilindrico a
v di 90°. In condizione di pari massa dei due pistoni e a parità di bielle l'albero risulta
perfettamente equilibrato se si dimenticano le forze alterne del secondo ordine, ed è in questa
direzione che si è cercato di volgere l'impostazione del monocilindrico. Sebbene possa
suonar male, non avendo a disposizione nessuna coppia di pistoni e bielle, è proprio un
particolare bicilindrico ciò che verrà realizzato. Al posto di una biella analoga a quella di cui
si dispone, si è realizzato una biella di pari lunghezza, simmetrica rispetto all'anello
dell'albero e in grado di accoppiarsi con una particolare forcella, il cui unico scopo è quello
di emulare la massa del pistone. Il discorso è lievemente più complesso di quanto appena
esposto, in quanto una biella simmetrica rispetto all'asse di mezzeria non può presentare una
massa pari a quella tradizionale, non certo simmetrica, del vero cilindro. Il problema si può
risolvere con una certa facilità andando a lavorare sulle masse totali delle parti terminali
delle bielle a disposizione. In particolare si deve far sì che la somma delle masse del pistone
e un terzo della lunghezza della relativa biella sia pari a quella della forcella e dell'analogo
terzo della biella simmetrica. Così facendo, dal punto di vista dell'equilibratura ci troviamo
di fronte a un puro bicilindrico a v che presenta la risultante delle forze alterne del primo
ordine pari a zero.
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IL FALSO BICILINDRICO: ALBERO E CARTER
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IL FALSO BICILINDRICO: BIELLA E FORCELLA
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IL FALSO BICILINDRICO: IL PRIMO COPERCHIO
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IL FALSO BICILINDRICO: IL SECONDO COPERCHIO
La seconda soluzione si basa sul fatto che i manicotti, grazie alla loro forma cilindrica,
possono essere facilmente installati all'interno di un tubo a sezione circolare. Sfruttando
come base un coperchio vi sono saldati i due tubi entro i quali inserire i manicotti. Per
questi ultimi il riferimento assiale da una parte è stato realizzato tramite spallamento,
internamente con un anello elastico su apposita gola. Non potendo chiudere
superiormente i tubi (per non avere una eccessiva compressione in testa) e non potendoli
lasciare aperti per via del lubrificante, sono stati ripiegati ad 'u' e immessi nel coperchio.
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L’INTRODUZIONE DELL’ELICA: IL REGGISPINTA
Per l’introduzione dell’elica è stato sfruttato l’albero della distribuzione che riceve il moto
dalla cinghia sul quale si è resa necessaria l'installazione di un cuscinetto reggispinta od un
omologo.
Nella prima soluzione proposta si è fatto riferimento ad un cuscinetto assiale obliquo a
sfere a doppio effetto della Skf, che, a differenza dei normali reggispinta, viene riferito
sulla sede tramite l'anello centrale, mentre sull'albero la posizione assiale viene garantita
serrando gli anelli esterni delle due corone di sfere.
Il riferimento sull'albero è stato predisposto tramite un distanziale da una parte e con una
ghiera con rosetta di sicurezza dall'altra. La parte terminale dell'albero su cui si installa
l'elica è stata realizzata con un profilo scanalato di diametro leggermente inferiore al resto
dell'albero.
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L’INTRODUZIONE DELL’ELICA: IL CUSCINETTO OBLIQUO
In questa soluzione viene utilizzato un cuscinetto obliquo tradizionale
a due corone di sfere. La sede per esso predisposta è stata realizzata
nella parte terminale di una estrusione realizzata nel coperchio della
distribuzione.
Internamente il cuscinetto
obliquo è riferito mediante un
sistema di distanziali e due
ghiere di serraggio mentre
per l'anello esterno è dedicato
un coperchio fissato con
quattro viti alla sommità del
'naso' ospitante il cuscinetto
stesso.
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CONCLUSIONI
Massa=
(come da originale carter cilindro
Testa e coperchi alluminio) 15,5 kg
Ingombri
L = 410
B = 280
H = 500