Alma mater studiorum – Università di Bologna
Seconda facoltà di Ingegneria
Corso di laurea in Ingegneria meccanica
Studio di fattibilità per la realizzazione del motore FTP 1300 jtd multi-jet
CANDIDATO
Luca Fiumana
RELATORE
Chia.mo Prof.Ing.Luca Piancastelli
Anno accademico 2010/2011Sessione II
Obbiettivi del progetto :
L’intento è quello di elaborare il motore di un’automobile affinché abbia le prestazioni necessarie da essere impiantato su un veivololeggero ad elica.
Scelta del motore :
Il propulsore deve possedere le seguenti peculiarità per sodisfare e garantire le specifiche del caso :
• Leggero ,
• Versatile alle modifiche ,
• Erogare la potenza minima richiesta ,
• Pronto ,
• Economico ,
• Consumi ristretti.
Motore FIAT 1300 m-jtd
Motore FIAT 1300 M-jtd
SCHEDA TECNICA:
Tipo Diesel DI "Common Rail"Numero cilindri 4 in lineaCilindrata 1.248 (cm3)Alesaggio x Corsa 69,6 x 82,0 (mm) Testa cilindri a 4 valvoleTurbocompressore a geometria fissaPotenza 75 (cv)Coppia 180(Nm)Sistema di iniezione Common Rail 1400 bar
ESPERIENZA IN HANGAR :-
MONTAGGIO DEL BLOCCO MOTORE FIAT 1300 E PESA TRAMITE CELLA DI CARICO
PESO BASAMENTO PRIVO DI AUSILIARI = 84,2 Kg OK!!
Elaborazione potenza:
• TURBINA
ORIGINALE FIAT 75 CV MERCEDES 200 CV
Elaborazione potenza:
• ASPIRAZIONE
PLASTICA AVIONAL
Elaborazione potenza:
• SCARICO
LEGA DI FERRO INCONEL
VERIFICHE DEI COMPONENTI :
1) VERIFICA ASPIRAZIONE :
Materiale utilizzato : AVIONAL (serie 2024 T3)
Motivazione scelta :
• leggero;
• buono per laminazione;
• discreta saldabilità;
• ottima resistenza fino ai 300°C.
_VERIFICA ASPIRAZIONE, SPESSORE 4 mm, ALLA PRESSIONE DI 6 bar
CSmin = 7,3 OK !!
2) VERIFICA SCARICO :
Si abbandona l'idea di usare l'alluminio siccome la temperatura dei gas raggiunge i 750 °C e il materiale ha un punto di fusione prossimo a tale valore.
Materiale alternativo proposto :
INCONEL 718 ( lega nickel-ferro-cromo )
Caratteristiche :
• eccellente resistenza alla corrosione alle alte temperature ;
• buone proprietà meccaniche e resistenza a fatica ;
• elevati valori di rottura fino a 700°C ;
• resistenza all'ossidazione fino a 1000°C ;
• buona lavorabilità e saldabilità .
_VERIFICA SCARICO A REGIME (750°C), SPESSORE 2 mm, ALLA PRESSIONE DI 6 bar
CSmin = 3,5 OK !!
3) VERIFICA DELLE VITI ALLO SCARICO :
Ft = forza esercitata dalla pressione della turbina ;P1 = massa collettore x g x 6 ;P2 = massa turbina x g x 6 ;Mf1 = L1 x P1 ;Mf2 = L2 x P2 ;Mt = P2 x ( Xgt – Xg ) .
Schema del modello basamento-scarico-turbocompressore :
Si considera un’accelerazione massima pari a sei volte quella di gravità.
A) Verifica viti al basamento M10 :
• Calcolo della risultante di taglio :
• Calcolo della risultante normale di trazione :
• Forza iniziale di serraggio della vite :
• Forza esercitata dal serraggio della vite :
Essendo : F > Fi , l’accoppiamento è garantito correttamente, si procede dunque con il calcolo del coefficiente di sicurezza e con la verifica tramite software al calcolatore.
Rt = [P1+ P2
n+
Mt(Xg- X2)
Sri 2]2 +[
Mt(Yg-Y2)
Sri 2]2
Fi = Rn+Rt
z*m
Rn=Ft
n+
(Mf1+ Mf 2)* H2
SYi 2
F =s p*p *dn2
4
• Calcolo della forza totale agente sulla vite : Fb = F + 0,25 x Rn
• Tensione massima sullo stelo della vite :
• Verifica tramite coefficiente di sicurezza :
Riscontro del risultato al calcolatore :
s =Fb*4
p *dn2
CS=ss
s=1,3
CSpc = 1,1 ACCETTABILE !
B) verifica viti flangia M8 :Calcolo delle forze e dei momenti :
• P2t = P2 x cos (Φ) ;
• P2n = P2 x sin (Φ) ;
• Ft’ = forza esercitata dalla pressione ;
• Mfx1 = P2t x D ;
• Mfx2 = P2n x H .
Calcolo della risultante di taglio :
Calcolo della risultante normale :
Si trova così la forza iniziale di serraggio : Fi’ = Rn’ + Rt’
Calcolo della forza esercitata dal serraggio : > Fi’ OK !!!
Rt ' =P2t
n'* z'*m
Rn' =P2n+ Fp
n'+
(Mfx1+ Mfx2)*Y2
SYi '2
F ' =s p*p *dn'2
4
• Calcolo della forza totale agente sulla vite : Fb’ = F’ + 0,25 x Rn’
• Tensione massima sullo stelo della vite :
• Verifica tramite coefficiente di sicurezza :
Riscontro del risultato al calcolatore :
s ' =Fb'*4
p *dn'2
CS' =ss
s '=1,3
CSpc = 1,2 ACCETTABILE !
Rappresentazione del prototipo :
Rappresentazione del prototipo :
CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI :
I risultati analitici comparati con quelli elaborati dal software confermano l’attitudine del modello a resistere e a garantire, l’affidabilità richiesta, durante le fasi di volo più complesse.
Uno step successivo del progetto potrebbe riguardare l’alleggerimento del basamento e degli ausiliari e l’impiego di leghe super leggere per carter e bulloni in modo da incrementare il rapporto potenza/peso .
CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI :
Stima del peso/masse totale del motore avio
84.2 kg il motore +
6.5 kg il turbocompressore +
3 kg manifold aspirazione
3.5 scarico inconel
12 kg il riduttore
Totale 110 kg…..!!!!
CI SONO DOMANDE ??????
CI SONO DOMANDE ?????
