CAPITOLO 3 – Disegno di massima
CAPITOLO 3
Disegno di massima
3.1 INTRODUZIONE
Mediante il software di modellazione CAD 3D Pro-Engineer Wildfire 4.0 sono stati realizzati ed in seguito assemblati i vari componenti del sistema di distribuzione in modo da ricavare gli ingombri per il progetto della testata. Il lavoro è stato suddiviso in due fasi principali:
- Parts: Modellazione grafica dei componenti;
Fig.3.2: Esploso valvola di scarico
3.2 MODELLAZIONE COMPONENTI CORPO VALVOLA
Nelle figure 3.1 e 3.2 è rappresentato l’esploso del gruppo valvola di aspirazione e di scarico.
In ambiente parts sono stati realizzati i bicchierini (vedi FIG. 6.3) con la funzione Revolved Protusion. Il materiale scelto per questo componente è una lega di acciaio basso legato, e nota la cui densità ρ= 7,87 kg/m3 sono state valutate le masse di:
- bicchierino di aspirazione: 56 g - bicchierino di scarico: 46 g
La differenza di massa è legata all’utilizzo di una molla valvola allo scarico di diametro inferiore a quelle dell’aspirazione. Grazie a questo i bicchierini delle valvole di scarico sono stati realizzati con un diametro inferiore.
Fig.3.3: Vista in sezione del bicchierino
La pasticca o pastiglia calibrata (particolare 2 FIG. 3.1 – 3.2) è stata installata per regolare il gioco tra camma e punteria, è realizzata in acciaio e la sua massa è di 2,5 g. A causa delle tolleranze di lavorazione con cui sono realizzati i componenti del gruppo valvola, per ottenere lo stesso gioco tra le diverse valvole, è necessario adottare pasticche con spessore differenziato.
Fig.3.4a: Valvola di Aspirazione Fig.3.4b: Valvola di scarico
Le valvole di aspirazione e scarico (vedi parag. 2.3) sono realizzate con un acciaio legato al nichel. Il diametro è un parametro di progetto (cap. 2 parag. 2.1) e per diminuire la massa sono state disegnate cave all’interno (FIG.3.4a, 3.4b, 3.5, 3.5b). Sono dotate di una tenuta ausiliaria di forma cilindrica di tipo scorrevole, che va ad inserirsi in una sede corrispondente realizzata nella testa. Così la valvola è funzionalmente chiusa anche quando le superfici di tenuta principali presentano un certo scostamento, ovvero per una frazione della corsa dell’attuatore, frazione che può essere ottimizzata in funzione delle applicazioni.
Fig.3.5a: Sezione valvola di Aspirazione Fig.3.5b: Sezione valvola di Scarico
Per diminuire i fenomeni di trafilamento, valvole e sedi valvole sono state realizzate con le superfici di tenuta inclinate di 45° .
Le sedi sono sono state realizzate come in figura 3.6a e 3.6b e montate con interferenza nella testata.
3.3 MODELLAZIONE DEL CONDOTTO DI ASPIRAZIONE
Il modello del condotto di aspirazione `e stato realizzato attraverso lo strumento Boundary Blend del programma di modellazione CAD adottato. Tale strumento utilizza curve nello spazio, preventivamente create dall’operatore, per definire la forma della superficie da creare. Le curve di riferimento per la superficie rappresentano la traccia del contorno della sezione ottenuta come intersezione del condotto con una serie di piani perpendicolari all’asse curvilineo dello stesso.
Fig.3.7: Condotti di Aspirazione
Fig.3.8: Assieme Definitivo
Con l’assemblaggio (FIG. 3.8) è stato possibile ricavare gli ingombri per il progetto della testata. Sono state definite le sezioni d’ingresso e uscita sia del liquido di raffreddamento (FIG. 3.9a-3.9b) che dell’olio. Entrambi i circuiti, trattandosi di un prototipo, sono collegati ad una pompa esterna; l’olio in pressione fluisce fino alle bronzine dell’albero a camme per poi essere recuperato attraverso un condotto comunicante con le sedi delle molle delle valvole. Con questo sistema, la lubrificazione del contatto camma punteria è in bagno d’olio.
È stato previsto un sistema per la lubrificazione del contatto camma punteria in bagno d’olio.
Il circuito di lubrificazione è ottenuto con una lavorazione di foratura alle macchine utensili, mentre il condotto di raffreddamento è realizzato per fusione.
Fig.3.9a: Sezione della testa
Fig.3.9b: Sezione della testa
Il raffreddamento (FIG. 3.9b) interessa solo il cilindro combustore (per i motivi descritti nel paragrafo 2.6 del capitolo 2) e il condotto di trasferimento, il fluido refrigerante è previsto che arrivi nella camera ricavata nella testa dal basamento.
Nella progettazione della parte termica di un motore, ci si serve largamente di dati ricavati da misure su motori simili. In tal modo si stabiliscono ad esempio lo spessore della testata o il materiale da lasciare intorno alle valvole ed ai condotti.
La testata è stata realizzata con uno spessore di 10 mm, questo valore è stato scelto osservando una serie di testate di motori con caratteristiche simili (accensione spontanea) presenti nel laboratorio di Energetica. In modo del tutto analogo si è scelto uno spessore di materiale intorno ai condotti di scarico di 8 mm. La testata sarà realizzata con tecnica di fusione in sabbia o in conchiglia.
