Studio di un monocilindrico

di derivazione motociclistica

per applicazione aeronautica

Candidato Relatore:Prof.Ing.Luca Piancastelli

Carlo Lazzari 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

• 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 anti-

inquinamento viste le minori

restrizioni per gli ultraleggeri

• Spostamento della candela dal

lato aspirazione alla mezzeria

della camera di combustione

per non ripetere fedelmente la

geometria YAMAHA brevettata

Ingresso miscela

secondaria

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 camme-appoggio

• Camma-bicchierino

canale interno per lato asp.

foro salita olio

foro discesa olio

BASAMENTOModellazione 3D:

• Basamento alto

• Basamento

basso

RIDUTTOREDati riduttore di partenza

• 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

NASOEliminati :

• 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’avviamentoversione di partenza

NUOVA VERSIONE

Rivisto nella forma e alleggerito

AVVIAMENTO

Motore BRUSHLESS

VANTAGGI:

• Performante

• leggero

DATI MOTORE:

Potenza 720 W

Peso 253 g

Dimensioni 41,7 X 60 mm

Da alimentare con batterie

tipo LIPO (litio)

INGRANAGGIO del MOTORINONecessaria 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 acquaUtilizzo 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 TOTALEVisti i componenti disegnati o modificati,si da una visualizzazione

d’assieme :

CONCLUSIONIIn 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