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